La transición de película a DR

La transición de la Radiografía Convencional a la Radiografía Digital

Publicado por primera vez en la Revista Evaluaciones de Materiales , en mayo de 2009

 

La Radiografía Digital (DR) se está ganando su lugar en el mercado de END, ya que los especialistas comprenden que esta tecnología sobrepasa a la tecnología de película y a las de reemplazo de película.


La Radiografía Digial Portátil suministra muchos beneficios a los usuarios. Imágenes rápidas a pedido para su inmediato análisis se refiere a que no se compromete la calidad de la imagen y que no hay reposicionamiento. Los sistemas DR permiten la reducción en el tiempo de trabajo y en los costos mientras que amplían los beneficios de los proveedores de servicio de END. Este artículo se concentrará en los Ensayos No Destructivos (END), con  un sistema DR portátil.


El artículo mostrará inspecciones realizadas en un laboratorio y en una refinería, llevadas a cabo con un panel plano portátil de silicio amorfo combinado con  una fuente de iridio (Ir – 192) y una fuente de Rayos X pulsada de 270kV. Los ejemplos mostrarán que los tiempos de exposición han sido reducidos en diez veces y la seguridad del inspector se ve aumentada. El cierre de la planta se reduce y las inspecciones se realizan en un tiempo mínimo. Diversas herramientas de sofware para el análisis inmediato in situ serán demostradas con ejemplos de la industria de la petroquímica y de las tuberías, pruebas de aeroespacio y al servicio del arte.


Los sistemas de panel plano DR portátiles de Vidisco ofrecen movilidad, imágenes de alta calidad y una inspección eficiente en todas partes. DR es la combinación ideal entre los resultados más próximos al tiempo real y las sofisticadas herramientas software para el análisis, permitiendo al personal de END trabajar en el laboratorio y también in situ con el mismo equipo, logrando resultados rápida y eficientemente y permitiendo incremenetar  el nivel del análisis.
 

 

1. RADIOGRAFÍA DIGITAL EN UN LABORATORIO

 

En el año 2008 se realizó un vasto proyecto con la finalidad de probar la capacidad de los sistemas de radiografía digital en el terreno durante inspecciones END de tuberías. El sistema usado en el ensayo, fue un sistema de inspección de Rayos X  portátil, FoX- Rayzor de Vidisco Ltd. que contiene el panel plano de silicio amorfo de 14 bit (16,384 niveles de gris), con XRS -3 de Golden   ( con una fuente pulsada de Rayos X de 270kV ). Se probaron varias muestras de soldadura de tubos con defectos intencionales tales como escoriación, rebajes, corrosión, porosidad, grietas y fisuras. Los criterios para el éxito del ensayo fueron tanto el tiempo que se tardó en lograr una imagen, como la visibilidad de los defectos y los cables IQI (Image Quality Indicators = Indicadores de Calidad de Imagen = ICI).

 

 

 Set up and test X-ray of carbon steel 60.3mm pipe

Figura 1: Configuración y prueba con Rayo X de una tubería de acero al carbón de 60.3 mm   

 

 

La Figura 1 muestra un tubo de Acero al Carbón 5355 con un diámetro exterior de 60.3 mm y un espesor de pared  de 2.9 mm (~6mm de espesor total de pared), soldado en forma de V. El ajuste externo y los parámetros de disparo de Rayos X se graban, lo mismo que las condiciones y tiempo del Rayo X. También se graban las mediciones del diámetro del tubo y el espesor de la pared como anotaciones (removibles) sobre la imagen. El tiempo de exposición fue de 3.54 segundos (53 pulsos). La distancia del detector focal (FDD) era de 50 cm y el ángulo de “disparo” de 90 grados. Se usó alambre del tipo ICI  EN 13FE para verificar el 2% de sensibilidad. Un bloque de acero fue ubicado para este ensayo como referencia de medición. Los defectos en la soldadura son claramente visibles.

 

 

Set up and test X-ray of weld ellipse in pipe

FIGURA 2: Configuración y prueba con Rayo X de una soldadura elipse en un tubo

 

 

En la Figura 2 se ve claramente la falta de penetración de la raíz en la parte más alta de la soldadura. En el fondo izquierdo de la soldadura podemos discernir porosidad y abajo a la derecha son visibles la escoriación y el rebaje. El tubo está hecho con Acero al Carbón 5355 y tiene 88.9 mm de diámetro exterior con 3.2 mm de espesor de pared (total de espesor de pared, 6.4 mm)


La Figura 3 muestra un tubo en forma de T de Acero al Carbón con un diámetro exterior de 60mm y un espesor de pared de 2.9 (el espesor total de la pared a penetrar con Rayo X, es de ~ 6mm). La exposición fue solamente de 4.3 segundos y la distancia entre el detector y la fuente   fue de 50cm. El ángulo era de 90 grados y el ICI (indicador de calidad de imagen) usado era un EN 10 FE, para verificar un 2% de sensibilidad. La escoriación y falta de penetración de raíces quedan claramente visibles en la parte superior izquierda de la soldadura, lo mismo que los cables ICI en el centro. 
 

 

 

Set up and test X-ray of carbon steel 60mm pipe

FIGURA 3: Configuración  y prueba con Rayo X de  un tubo de 60mm de Acero al Carbón

 

 

2. RADIOGRAFÍA DIGITAL EN EL TERRENO

 

Recientemente se realizó un ensayo de eficiencia de radiografía digital en una de las refinerías TOTAL de Francia. El ensayo fue establecido para comprender las ventajas del trabajo con un sistema de inspección de radiografía digital usando una fuente de rayos gama. El sistema usado en el ensayo fue el sistema portátil  foX Rayzor con el panel plano de silicio amorfo delgado de 13 mm. Los criterior para el éxito del ensayo fueron: el tiempo para instalar el detector y la fuente  in situ, el tiempo para tomar una buena imagen, la calidad de las imágenes en comparación con las imágenes conocidas del objeto probado, y las herramientas de análisis disponibles en el lugar.


La fuente usada era una fuente de Ir192, 16Ci gama. La distancia entre el detector y la fuente era de 50cm – la misma distancia utilizada cuando se realizan inspecciones con película. El tiempo de exposición iba de 8 a 16 segundos.  Las imágenes aparecían en la pantalla en tiempo real, sin necesidad de revelación o escaneado. Si una imagen no era suficientemente buena, se la repetía inmediatamente y una nueva imagen se podía obtener nuevamente en segundos. No era necesario renunciar a la calidad de la imagen, ya que se conseguían buenas imágenes en el lugar.


El sistema es portátil y se transporta en una caja resistente a todas partes dentro de la refinería. El sistema DR de Vidisco ofrece una combinación de imágenes de la más alta calidad, el tiempo más corto de obtención de imagen y el superior software FlatfoX para el análisis de los resultado in situ. El software es fácil de usar y permite el uso de herramientas de mejora del estado de una imagen para facilitar el nivel más alto de análisis. Las herramientas de software más comunmente utilizadas para el análisis in situ son: nivelado de ventana; afinado; realce; superposición; medición del espesor de pared y promediación. Con estas herramientas, el nivel del análisis que el operador puede realizar in situ se ve significativamente incrementado. Esto le ofrece al operador las herramientas para tomar una decisión inmediata y correcta con respecto a la calidad de la imagen y la información obtenida.

 

2.1  Nivelado de ventana

La Herramienta de Nivelado de Ventana es una característica del software que permite al operador de END realizar la mayoría de la información creada por el sistema DR. El imager plano portátil ofrece una imagen de alcance dinámico de 14 bit, lo que significa 16,384 niveles grises de información. Una pantalla de computadora muestra normalmente sólo 256 niveles de Gris. La Herramienta de Nivelado de Ventana le permite al operador iluminar o bien oscurecer una imagen, examinando un espectro particular de niveles de gris cada vez, permitiendo la visibilidad de más información específica en una pantalla de 8 bit.

 

 

Window levelling tool screen

FIGURA 4: Pantalla de herramienta de nivelado de ventana

 

 

La Figura 4 muestra la herramienta de Nivelado de Ventana en acción. Una imagen de Rayo X de la costilla del  ala de un aeroplano (hecha de fundición de aluminio), se ve en la gama que saca a la luz tanto la grieta en su extremo a la derecha como los defectos en el orificio del tornillo en el extremo delgado de la izquierda. 

 

2.2  Afinado

La Herramienta de Afinado es un algoritmo sofisticado, que afina la imagen con un mínimo de ruido agregado. La herramienta de Afinado viene muy bien especialmente cuando se usa la fuente de Ir – 192, que dispara sus rayos en todas las direcciones y por eso tiene un punto focal grande que causa la falta de afinado en las imágenes. Esta característica puede ayudar a presentar detalles de defectos en una imagen.

 

2.3  Realce 

El Algoritmo de Realce traslada la escala de nivel gris hacia la profundidad, creando un efecto de 3D y haciendo aparecer la imagen como si estuviera grabada en metal. Esto hace que se detecten más fácilmente defectos tales como la corrosión y la porosidad en los tubos. 

 

Emboss effect compared to original X-ray

FIGURA 5: Efecto de realce comparado con Rayo X original

 

 

La Figura 5 ilustra como el efecto de Realce pone de manifiesto los materiales hundidos en un tubo de acero al Carbón de 3.5 pulgadas de diámetro, y hace que se vea mucho más fácilmente. Cliqueando un botón la imagen es transformada inmediatamente en la pantalla para un análisis conveniente.

 

2.4  Superposición

El Modo de superposición combina dos imágenes una encima de la otra. Este modo es el más útil cuando diferentes partes del objeto radiografiado requieren tiempos de exposición diferentes. Esto permite ver diferentes espesores y materiales en una imagen.

En la Figura 6 las diferencias entre los materiales del tubo y sus aislamientos hacen difícil ver todos los detalles con sólo una exposición. La primera exposición es de 10 segundos de duración y la segunda de sólo 3 segundos. Entonces, las imágenes son puestas automáticamente en forma exacta una encima de la otra usando el modo de Superposición. Ahora, todos los detalles pueden ser vistos en una imagen para un análisis claro.
 

 

 

Insulated pipe in overlay mode

FIGURA 6: Un tubo aislado en el modo de superposición

 

 

2.5  Promediación

La Función de Promediación combina dos o más imágenes promediando sus valores en cada píxel. La Función de Promediación Automática, promedia un número de imágenes (tal como las establece el usuario), tomando imágenes consecutivas una después de la otra y luego desplegando una imagen que es el resultado de la promediación de las imágenes consecutivas. El resultado es una imagen más limpia debido a la reducción del ruido, y que mostrará detalles más finos (más pequeños). 

 

2.6  Un ensayo combinado

Se trajo al laboratorio un corte de un tubo de la refinería, para una comparación entre la fuente de Rayo X pulsada y la fuente de Rayo gama.

La Figura 7 muestra que la fuente de Rayos X pulsada fue capaz de conseguir resultados más nítidos en un tiempo de exposición mínimo. Solamente una exposición con una fuente (c) de RXS-3 270kV dió una imagen de alta calidad que sobrepasó incluso a la imagen creada, promediando 6 imágenes con Ir 192 (b) y fue ciertamente mucho mejor que una exposición simple con Ir-193 (a).

El efecto de Realce muestra que pueden detectarse los nuevos defectos en la imagen creada con la fuente de Rayos X pulsada (c). La imagen de la izquierda (a) fue creada con una exposición de 9 segundos con Ir – 192; la imagen del centro (b) es una promediación de 6 de este tipo de imágenes (9X6= 54 segundos de exposición con Ir- 192) y la imagen de la izquierda (c) es una imagen tomada con una fuente pulsada de RXS-3, con 2.03 segundos de exposición solamente. Los Rayos X no solamente son menos peligrosos que el Iridio radioactivo, sino que sus rayos son más focalizados y direccionales y el tiempo de exposición se ve reducido.

 

 

Soutirage Catalyseur FCC Unit, comparison with XRS-3 - Emboss tool

FIGURA 7: Unidad de Catalizador de “soutirage” FCC, comparación con XRS – 3 –herramienta de realce. 

 

3. Comparación del tiempo de exposición

 

Los sistemas portátiles de inspección DR han estado a disposición de los operadores de END, desde hace ya unos años. Para completar el cuadro de las aptitudes del END de tubo con una DR portátil, tenemos aquí los resultados de tiempos de exposición tales como fueron conseguidos en el trabajo diario en el terreno por parte de un importante abastecedor de END en Finlandia.

El Cuadro 1 detalla los tiempo de comparación de END de tubos de diversas dimensiones y que están hechos con varios materiales. El cuadro compara los tiempos de exposición necesarios cuando se usa película y los tiempos de exposición cuando se usa un sistema de DR portátil. Todos los ensayos fueron realizados usando una fuente de Ir – 192.
 

 

Cuadro1: Comparación del tiempo de exposición

Artículo inspeccionado

Diámetro del tubo

Material

Espesor de pared

Contenido líquido

Tiempo de exposición con  Ir – 192 y tiempo de imagen foX Rayzor

Tiempo de exposición Ir -192 y película sin revelación**

Manguera de agua contra incendios

208mm

st 35

7.2mm

Nada

30 egundos

3 minutos

Perfil de fibra de vidrio

700mm

Fibra de vidrio

Aproxi.
25 mm

Nada

70 pulsos*
(aproxim.
4.3 segundos

30 segundos

Tubería de procesado de agua

150mm

ss (acero inoxidable) 2343

Total de una pared
6mm

Nada

20 egundos

15 minutos

Enfriador de vapor

250mm +
aislación

10CrMo

Total de una pared 40 mm

Nada

50 egundos

Aproxi.
1 hora

Tubería de vapor de baja presión

400mm +
aislación

st 35

12mm

Nada

30 egundos

Aproxim
20 minutos

Tubería para combustible de lejía 

100 / 80mm

ss 2343

6mm

Lejía

15 egundos

10 minutos

 

* Ensayo realizado con una fuente de XRS- 3 pulsados

** Tiempo de exposición solamente, sin incluir revelado de películaCONCLUSIÓN

 

CONCLUSION

 

El sistema portátil DR de silicio amorfo demostró ser eficiente, ya que  ofrece soluciones prácticas tanto para los usos en laboratorio de END como para realizar inspecciones in situ. En la refinería los operadores del sistema portátil de DR tardaron solamente 3 horas para realizar las inspecciones en 10 lugares. Una inspección similar cuando se usa palícula o tecnología que reemplaza la película que requiere escaneado y revelado, puede durar más de un día (incluyendo la revelación de la película, pero excluyendo el análisis, lo que agrega más tiemo para los resultados finales del ensayo).


No solamente el tiempo de inspección se vió acortado sino que no fue necesario cerrar la planta y la calidad de las imágenes era inmediatamente reconocida. No fue necesario volver para realizar más inspecciones porque si se hubiera producido un error en un lugar, el operador podía notarlo de inmediato (ya que las imágenes son vistas de inmediato en la pantalla) y corregirlas inmediatamente – logrando siempre buenas imágenes en una inspección in situ.


En laboratorios, en museos y en instalaciones aeroespaciales, los Rayos X portátiles hacen más fácil el análisis, debido al software con mejoras sofisticadas. Los resultados son inmediatos y de la más alta calidad.


Para concluir: los sistemas DR ofrecen al proveedor de END una oportunidad de lograr buenos resultados en un tiempo más corto y aumentar la calidad del análisis. Por eso, el servicio proporcionado puede ser mejorado y su costo reducido. El aprovechamiento y la seguridad del operador se ven significativamente aumentados.


Para más información, por favor lean  Tecnología de Vanguardia de la Radiografía Digital en el uso diario de END.

En foco