Todos los días, detrás de escena, se preparan informes que podrían afectar el gasto de millones de dólares, los entornos locales e incluso el riesgo para la vida. Estos informes se generan a partir de las inspecciones del piso de los tanques de almacenamiento, que son esenciales para que los propietarios de activos se aseguren de que sus tanques de almacenamiento sobre el suelo estén en condiciones óptimas. Sin embargo, la calidad de estos informes es tan buena como el equipo utilizado, y la correlación entre la calidad del informe y la capacidad del equipo es significativa. Aquí es donde entra en juego la tecnología de fuga de flujo magnético (MFL): el método eficiente prevalece para inspeccionar los fondos de los tanques. Pero los avances en la tecnología MFL moderna no se detienen ahí; ahora permiten que las áreas no escaneadas anteriormente, como la “zona crítica”, se incluyan en los informes de inspección del tanque. Esto significa que los ingenieros pueden determinar rápidamente la integridad de las áreas más importantes del fondo del tanque y desarrollar estrategias precisas de mantenimiento y reparación basadas en datos. En este artículo, profundizaremos en estos avances y exploraremos cómo han mejorado la precisión y la cobertura de la inspección, lo que en última instancia conduce a operaciones más seguras y una mayor tranquilidad para los propietarios de activos.

En 1988, inspeccionar los pisos de los tanques de almacenamiento era un proceso laborioso y propenso a errores, que involucraba el muestreo manual de mediciones de espesor ultrasónicas puntuales en un patrón disperso similar a una cuadrícula. Un enfoque común fue registrar mediciones de cinco puntos por placa, ¡lo que resultó en una cobertura de inspección de menos del uno por ciento! Pero luego llegó la solución revolucionaria de Saunderson: la fuga de flujo magnético (MFL)1. Desde entonces, MFL ha recorrido un largo camino y ahora es un método de inspección ampliamente reconocido y establecido conocido por su capacidad para proporcionar una cobertura rápida, eficiente y completa de grandes estructuras ferrosas como los pisos de tanques de almacenamiento sobre el suelo (AST).

Las inspecciones del piso del tanque son fundamentales para garantizar la seguridad y la integridad de los tanques de almacenamiento, especialmente en la zona crítica, definida por la norma API 653 como la parte del fondo del tanque o placa anular dentro de los 76,2 milímetros (3 pulgadas) del borde interior de la carcasa. , medido radialmente hacia adentro. En el pasado, inspeccionar la zona crítica implicaba procesos falibles que requerían mucho tiempo y dependían en gran medida de la integridad de los inspectores y de las limitaciones del equipo de pruebas no destructivas (NDT). La generación de informes sobre las características detectadas en las zonas muertas fue un proceso totalmente manual, y la cobertura real en estas áreas fue imposible de registrar. A menudo, se implementó una herramienta MFL secundaria en esta área, sin capacidades de mapeo. Durante las décadas anteriores, la industria ha vivido con un desajuste significativo entre la cobertura de inspección real y la cobertura de inspección informada. Sin embargo, con los avances en los escáneres de fugas de flujo magnético y Floormap®X de Eddyfi Technologies, el proceso se ha vuelto más confiable, eficiente e intuitivo.

Por lo general, los escáneres MFL se han diseñado para escanear solo en línea recta. De hecho, ¡invertimos recursos significativos en el pasado para asegurarnos de que pudieran hacer precisamente eso! Esto no es ideal cuando la estructura que estamos inspeccionando es circular. FloormapX rompe esta barrera de cobertura con su función de “Dirección activa de precisión”, que permite escaneos curvos rápidos y de alta calidad registrados en la zona crítica. Esto aumenta significativamente la cobertura en estas áreas al colocar sensores donde más se necesitan: dentro de los 12 milímetros (0,472 pulgadas) de la carcasa del tanque.

FloormapX también ofrece una nueva función de “Escaneo en ángulo” para cubrir las zonas muertas al final de las placas de boceto, que, como se muestra en blanco en la imagen a continuación, pueden ser significativas. Se reducen las zonas muertas, se minimizan los requisitos de fregado de pruebas ultrasónicas (UT) y se depende menos de las herramientas MFL ‘mini’ adicionales. El tiempo total de inspección se reduce mediante el uso de un escáner MFL automatizado de tamaño completo que alcanza una mayor parte del piso del tanque. La cobertura de inspección real lograda se registra dentro del conjunto de datos de FloormapX y se muestra sin problemas dentro del informe de datos SIMS™ PRO automatizado.

La capacidad de escanear y registrar conjuntos de datos en zonas muertas previamente clasificadas ha aumentado la cobertura, la calidad y la trazabilidad de la inspección general, proporcionando a los ingenieros datos procesables y confianza para determinar la integridad del fondo del tanque.

Figura 1: Cobertura del piso del tanque lograda con equipo MFL primario sin escaneo curvo y capacidad de escaneo personalizado adicional

Figura 2: Cobertura mapeada del piso del tanque posible con FloormapX, incluidas las capacidades de escaneo curvo y en ángulo

En la Figura 1, se muestran zonas muertas considerables alrededor del perímetro del tanque y a lo largo de los bordes en ángulo de las placas de croquis. Estas áreas pueden, o lo que es más importante, no haber sido cubiertas con métodos de inspección alternativos. En la Figura 2, se usaron las funciones FloormapX “Dirección activa de precisión” y “Escaneo en ángulo” para lograr una cobertura integral alrededor del perímetro del tanque y a lo largo de los bordes en ángulo de las placas de croquis. Como puede ver, las zonas muertas se minimizan, ¡bastante impresionante!

Con el equipo de vanguardia y la tecnología MFL avanzada que ofrece Eddyfi Technologies, las inspecciones de tanques ahora se realizan con delicadeza y precisión, lo que hace que la limpieza UT extensa sea cosa del pasado. El resultado es una inspección perfecta y de alta calidad que garantiza resultados fiables.

Figura 3: FloormapX escaneando la zona crítica curva exterior donde el armazón del tanque se encuentra con las placas del piso

Eddyfi Technologies reconoce que la velocidad de adquisición debe ser óptima, y que el software y el equipo NDT deben ser intuitivos para garantizar una inspección confiable y sin problemas. Las etapas de transición desde la movilización hasta la presentación del informe deben ser eficientes, repetibles e intuitivas, utilizando los últimos avances tecnológicos en MFL.

Figura 4: Realización de la inspección del tanque EEMUA 159 con el escáner de piso del tanque MFL FloormapX (crédito de la foto: C&D Access)

Desde la propuesta inicial de Saunderson hasta los avances actuales en la tecnología MFL, la inspección de los fondos de los tanques de almacenamiento sobre el suelo ha recorrido un largo camino, lo que garantiza que los destinatarios de informes altamente precisos y confiables puedan tomar decisiones clave de reparación o calcular la vida útil restante con confianza. Consulte esta nota de aplicación sobre informes de inspección de tanques sin papel para obtener más información.

En general, las inspecciones del piso del tanque son un proceso multifacético que requiere muchos factores para desarrollar el plan de mantenimiento y reparación más efectivo. Crítico para garantizar la seguridad e integridad de los AST, la calidad del informe de inspección es tan buena como el equipo utilizado. Con los continuos avances tecnológicos en la fuga de flujo magnético, en particular la capacidad de incluir áreas que antes no se escaneaban, como la zona crítica, las evaluaciones de integridad del piso del tanque de almacenamiento se han vuelto más confiables, eficientes e intuitivas. Estos avances han mejorado la precisión y la cobertura de la inspección, lo que en última instancia conduce a operaciones más seguras y una mayor tranquilidad para los propietarios de activos. A medida que la tecnología continúa avanzando, podemos esperar informes de inspección de tanques aún más precisos y confiables, lo que garantiza que los propietarios de activos puedan tomar decisiones informadas con confianza.

Con un énfasis tan fuerte puesto en la integridad de las tuberías, rara vez discutimos las pruebas no destructivas (NDT) requeridas para las tuberías y placas de acero nuevas que salen de la planta. Los defectos de fabricación son inevitables y, a menudo, invisibles a simple vista. Es importante implementar un proceso de inspección eficaz ya que estos defectos pueden reducir la longevidad de la tubería y presentar riesgos importantes para la ecología y la vida humana en caso de que ocurra una falla.

En los aceros al carbono, un punto duro es el resultado de un enfriamiento no uniforme y localizado durante la fabricación. Los puntos duros tienen una fase de grano y una microestructura denominada martensita, que es más dura que la bainita y la ferrita normalmente presentes en el acero. Si bien una microestructura más dura significa una mayor resistencia a la tracción, también significa una disminución de la ductilidad y un aumento de la fragilidad. Con la tendencia de las tuberías de acero al carbono a desarrollar agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) cuando operan en un entorno susceptible, su integridad en presencia de un área frágil se está poniendo a prueba. Las grietas que se desarrollan dentro de un punto duro representan una gran amenaza para los operadores de tuberías de todo el mundo.

Entonces, ¿cómo podrían los fabricantes de acero en la década de 1950 asegurarse de que sus tuberías producidas no incluyeran algunas de esas anomalías metalúrgicas? La respuesta corta es que no pudieron. Esto resultó en importantes puntos duros que no se detectaron y aún están presentes hasta el día de hoy en tuberías enterradas. Afortunadamente, con las tecnologías actuales, una primera detección con herramientas de inspección en línea (ILI) que emplean fugas de flujo magnético (MFL) puede identificar áreas con mayor dureza metalúrgica a lo largo de la tubería. Una vez encontrados, la evaluación directa a través de excavaciones de integridad permite una mayor investigación para evaluar con mayor precisión los puntos difíciles.

Tradicionalmente, el grabado con nital se ha utilizado y se sigue utilizando para detectar variaciones superficiales relacionadas con puntos duros. Este método resalta las áreas templadas más suaves al quemarlas y, por lo tanto, oscurecerlas más rápido que las regiones más duras. Para que sea efectivo, el grabado de nital requiere una preparación intensiva de la superficie, hasta el punto de casi requerir una tubería completamente pulida. Una vez que se encuentra, la dureza se puede medir con mayor precisión con diferentes métodos de prueba de dureza como Brinell y Rockwell (indentación) y la prueba de dureza Leeb Rebound (no destructiva). Dado el largo proceso de preparación de la superficie, grabado nital y medición de la dureza, los técnicos se centrarán únicamente en las regiones con indicaciones de la herramienta ILI. Este seguimiento selectivo pone la tubería en riesgo de volver a enterrar con puntos duros perdidos ubicados a solo pulgadas del área inspeccionada.

Introduzca la sonda de matriz Spyne™. Esta herramienta de detección de matriz de corrientes de Foucault (ECA) de superficie adaptable es la solución para una mejor y más rápida detección de puntos duros. Debido a su muy alta sensibilidad a la permeabilidad magnética y los cambios de conductividad en las aleaciones, la técnica de corrientes de Foucault se ha utilizado ampliamente en la industria para la clasificación de materiales. Coincidentemente, esto también convierte a ECA en la herramienta de elección para la detección de puntos duros debido a los importantes cambios en la microestructura que se producen durante el endurecimiento localizado del acero, lo que afectará fuertemente a sus propiedades locales.

Independientemente de la aleación de acero al carbono, con sus 200 milímetros (8 pulgadas) de cobertura y una velocidad de escaneo de hasta 600 milímetros (24 pulgadas) por segundo, Spyne detectará fácilmente los puntos difíciles informados por las herramientas ILI, y probablemente más en el mismo para que no quede ningún punto duro sin detectar. Para escanear una tubería con el Spyne, no se requiere preparación adicional de la superficie, aparte del pulido con chorro de arena.

Más importante aún, esta tecnología se ha utilizado ampliamente para la detección rápida de SCC. Como se muestra a continuación, mientras que los puntos duros están asociados con una indicación de color azul brillante en el mapa de color del C-scan de corrientes de Foucault, las indicaciones de grietas se vuelven a mostrar en naranja. En general, en cuestión de minutos, Spyne puede entregar un mapa completo de 360 grados de una junta de tubería, que muestra todas las indicaciones de grietas y puntos duros a la vez: una mejora significativa de la detectabilidad y la eficiencia sobre el grabado nital y la inspección visual.

a) Sin ninguna preparación superficial, los puntos duros son invisibles a simple vista;

b) Indicación de puntos duros después del pulido y grabado nital;

c) Indicación de Spyne de un punto duro, en azul brillante;

d) Indicación de Spyne de una colonia de grietas, en naranja;

e) Indicación de Spyne de una grieta en medio de un punto duro.

Pero volvamos a nuestra pregunta inicial: ¿podemos abordar la amenaza de los puntos duros en su origen empleando el Spyne directamente en las acerías? Gracias a la alta personalización de la herramienta, la respuesta es sí. Ya sea que necesite detectar dureza en tuberías, placas o vigas grandes, el Spyne se puede acoplar a una amplia gama de escáneres, postes, bogeys o incluso a un rastreador controlado a distancia que facilitará la inspección de grandes superficies inmediatamente después de ser fabricado, conservando una buena ergonomía para los operadores. La siguiente imagen muestra un poste simple que se puede conectar directamente al Spyne para facilitar el escaneo manual de placas grandes. También se pueden usar varias sondas Spyne en paralelo para crear una gama aún más amplia de sensores y acelerar la inspección de grandes superficies. En ese sentido, la tecnología Spyne podría representar un cambio de juego no solo para los programas de integridad de tuberías en zanjas, sino también dentro de los procesos industriales donde se originan los puntos difíciles.

Ofrecemos una amplia gama de soluciones de inspección para abordar las necesidades de la industria. Instrumentos que ofrecen imágenes de método de enfoque total (TFM) de súper alta resolución con más de 1,5 millones de píxeles en tiempo real.

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El alambre de acero se utiliza en aplicaciones exigentes y críticas para la seguridad. En este artículo, explicamos cómo se está desarrollando la tecnología OES para garantizar que se cumplan las especificaciones de cables exigentes.

A primera vista, el alambre de acero parece ordinario. Y muchas de las aplicaciones para él también son comunes, como cercas de eslabones de cadena, resortes y clavos humildes. Pero mire más de cerca y verá que el alambre de acero es cualquier cosa menos común y corriente. Gran parte se utiliza para aplicaciones aeroespaciales y automotrices exigentes y críticas para la seguridad, como válvulas en motores o dentro de reposacabezas. Una aplicación muy común con la que todos estamos familiarizados es el refuerzo de alambre en los neumáticos de los automóviles. El alambre debe cumplir con una especificación muy exacta; Elegido para ser fuerte y, al mismo tiempo, respaldar las especificaciones del neumático con respecto al rendimiento de manejo y la economía de combustible. Verificar las propiedades del material y la composición del alambre es una parte importante del proceso de producción.

Producción de alambre de acero

Antes de discutir el análisis del alambre, es útil poner el proceso en contexto, echando un vistazo rápido a cómo se fabrica el alambre de acero:

Laminación
La chatarra reciclada se funde para formar una palanquilla cuadrada, que se lamina en un laminador para reducir la sección transversal. Luego, el laminado continúa dentro de un molino intermedio hasta que el alambre de acero alcanza el tamaño especificado. Para los neumáticos, esto suele ser de 5,5 mm de diámetro. El alambre se enfría antes de pasar a la siguiente fase de producción.

Tratamiento
La siguiente etapa en la producción son los tratamientos, como el recocido y el decapado. El recocido es el calentamiento y enfriamiento del alambre siguiendo un perfil específico de temperatura frente a tiempo. Esto cambia las características físicas del alambre, principalmente aumentando la ductilidad y reduciendo la dureza; un paso esencial ya que el alambre estará sujeto a otros procesos, como la conformación o el mecanizado. El decapado es un tratamiento químico en el que el óxido superficial no deseado se elimina mediante disolución en ácido. Estos tratamientos dependen de la especificación de la aplicación final.

Análisis
Es en este punto que se prueba el cable para verificar que funcione como se espera y cumpla con los criterios especificados antes del envío. De cada anillo se corta una pieza y se envía al laboratorio para su análisis. Por lo general, las pruebas se realizan para determinar la calidad de la superficie, el tamaño y la forma, la resistencia a la tracción, la descarburación y la composición química. La composición química tiene una gran influencia en el rendimiento del alambre.

¿Por qué el análisis de chispas OES?

Determinar la composición química le brinda el grado de acero básico e información crítica sobre otros elementos presentes que pueden afectar el rendimiento del alambre durante su vida útil. Por ejemplo, el análisis del alambre destinado a usarse en llantas necesitaría mostrar que efectivamente es acero con alto contenido de carbono y verificar las cantidades exactas de otros elementos, como silicio, manganeso, fósforo y azufre. No todos los métodos de análisis pueden detectar estos elementos a niveles muy bajos, por lo tanto, OES es el estándar de la industria.

OES puede medir una amplia gama de elementos y concentraciones. Es extremadamente preciso cuando mide niveles bajos de elementos vagabundos y trazas y es excelente para brindar información confiable de grado L de acero inoxidable. Es la única tecnología que puede medir el contenido de nitrógeno en aceros inoxidables dúplex y austeníticos.

En un nivel más práctico, OES es rápido y el equipo moderno es relativamente económico de operar y fácil de usar. La preparación de muestras es simple y se pueden probar muchos componentes diferentes, incluidos cables, tubos, pernos y placas.

¿Cómo funciona OES?

OES es una tecnología de análisis espectral, lo que significa que funciona detectando el espectro de radiación específico emitido por un material cuando se le aplica energía. El espectro resultante le dice qué material está presente.

Al calentar un área diminuta de la muestra, el material se vaporizará. Esto afecta a los átomos del material, que luego emiten luz de longitudes de onda específicas. Cada elemento emite un patrón específico de radiación y la tecnología de detección del instrumento puede “leer” el espectro para identificar qué elementos están presentes.

En una muestra metálica del mundo real, cada elemento tiene un espectro complejo de muchas longitudes de onda de luz, lo que da lugar a un conjunto enormemente complicado de espectros emitidos. Hay tres componentes críticos del espectrómetro de emisión óptica que funcionan para brindar resultados precisos:

Generador de chispas que alberga un electrodo conectado a una fuente de alto voltaje dentro de una atmósfera de argón. La aplicación del soporte de chispa a la muestra de metal produce una descarga eléctrica de alto voltaje que vaporiza el metal.
Sistema óptico que alberga el espectrómetro. La luz emitida por los átomos dentro de la muestra se derrama en longitudes de onda individuales (usando una rejilla de difracción), que luego pasa al detector. Este detector mide la intensidad de la luz para cada longitud de onda.
El software del instrumento interpreta las miles de señales del detector para identificar qué elementos están presentes en la muestra analizada. La comparación adicional de los límites de detección con los niveles de referencia calibrados permite que el software le diga qué cantidad de cada elemento está presente.
Ahora que entendemos cómo funciona OES y los componentes del instrumento, podemos analizar los desafíos de la técnica para el análisis de alambre de acero y cómo se están superando con los avances en la tecnología OES.

¿Por qué es tan complicado el análisis de cables OES?

El problema de obtener lecturas precisas de OES del cable de acero es ridículamente simple: el diámetro del cable de acero es más pequeño que la apertura del espacio de chispa.

En un escenario de medición ideal, la abertura al final del soporte de chispa que alberga el electrodo de chispa está completamente cubierta por la superficie metálica que se va a medir. Esto asegura que no entre aire en la cámara del soporte de chispa llena de argón. No desea aire en la cámara por dos razones principales:

Obtendrá oxidación de la superficie del metal tan pronto como se vaporice, lo que significa que estará analizando el óxido, en lugar del metal básico.
¿Recuerda cómo el detector capta las longitudes de onda de la luz emitida por la muestra vaporizada? Algunos de los elementos más críticos para el análisis de cables, como el carbono, el fósforo, el azufre y el boro, emiten luz en el rango UV. El aire absorbe la luz ultravioleta, por lo que si tiene aire dentro de su cámara de chispas, la radiación ultravioleta emitida por su muestra se reabsorbe antes de que tenga la posibilidad de ser captada por el detector y su análisis no detectará estos elementos o mostrará sus concentraciones sean demasiado bajas. Esto hará que rechace un cable perfectamente bueno o, peor aún, que pase un cable que no cumpla con las especificaciones.

Obtención de resultados OES precisos para alambre de acero delgado
Los instrumentos OES modernos como FOUNDRY-MASTER Smart y la serie OE de Hitachi High-Tech están superando este problema con el análisis de alambre delgado de dos maneras. En primer lugar, la abertura de la cámara de chispas se hace más pequeña con el uso de adaptadores especiales que se ajustan al diámetro específico del cable.

Esto ciertamente ayuda, pero sigue siendo un trabajo complicado colocar el pequeño cabezal del analizador exactamente en el lugar correcto del cable. Y el hecho de que el cable sea redondo hace que sea difícil obtener un sello perfecto entre la cabeza de la chispa y la superficie del cable. Entonces, la segunda medida es evitar que entre aire en la cámara de la chispa, incluso si la cabeza de la chispa está expuesta a la atmósfera. Esto se logra con una tecnología de flujo laminar especial que dirige un flujo suave de argón alrededor del electrodo, lo que protege al plasma de los efectos negativos del aire que ingresa a la cámara del soporte de la chispa.

Esto hace que analizar cables, incluso con especificaciones de neumáticos de hasta 5,5 mm, sea un ejercicio sencillo. En primer lugar, se corta un trozo de alambre de un nuevo lote del anillo recocido y se muele la superficie para garantizar una superficie limpia y no contaminada para el análisis. El adaptador correcto para el diámetro del cable se coloca en la cabeza de chispa y el cable se sujeta en su lugar en el adaptador. También se debe seleccionar el programa correspondiente para el diámetro de alambre correcto en el software del instrumento para garantizar la precisión. Si el análisis está dentro de las tolerancias de la especificación, entonces se pueden medir los otros anillos del lote.

100% control de calidad

OES es el mejor método para analizar cables de acero destinados a aplicaciones críticas para la seguridad. Con los métodos de medición correctos y el uso de la tecnología adecuada, puede superar el desafío de las mediciones de alambre y obtener resultados precisos para cada anillo de alambre de acero que envíe.