IQCAIS/AUToPipe/TS04

IQC AUToPipe

This document contains confidential proprietary information that may not be copied or otherwise used without prior written consent of IQC Advanced Inspection Solutions Pvt Ltd, Chennai, India. © 2009 IQC AIS. Specifications are subject to change 

without notice.

IQC AUToPipe is a complete solution for automatic ultrasonic testing of pipes. Both  Cladded  and  uncladded  pipes  can  be  tested  for  debonding,  volumetric defects as well as for thickness deviations.  High­resolution Cscan images from each test allow expert evaluation and generation of customized reports.

NOTE:This document contains proprietary information and specifications on the IQC AUToPipe system. While every effort  is made to ensure that data in this document is accurate, IQCAIS reserves the right to change the specifications without notice. 

IQC AUToPipe  2

IQC   AUToPipe  is   a   state­of­the­art   automatic 

ultrasound testing system capable of detecting clad and volumetric defects over the full pipe length or at the pipe ends alone. AUToPipe is a complete solution consisting of 

○ UT hardware: consists of ultrasonic probes with   data   acquisition   cards   and   computer interface

○ Probe   head:  comprises   the   probe   holder and coupling mechanism

○ Software   suite:   Control   and   analysis software   including   test,   process,  analyze  and report modules

○ Motion   Control  System:   pipe  placement, motion and probe head actuation and control 

The system can have normal  probes  (for   thickness or clad debonding measurements)  and shear  probes  (for volumetric defect measurement) or a combination of the two. The entire system comes with an integrated workstation to house all   the hardware and  the computer  systems, allowing   for   a   single   operator   to   control   the   testing process.The  system can detect   defects  as   specified   in  ASTM E578,   API­5L   &   API­5LD   standards.   AUToPipe   has proven capability to detect defects smaller than 1/8th inch in size. Scanning speeds are dependent on pipe type, surface quality and probe wear considerations. However, nominally, a 16 inch diameter pipe can be scanned at a speed   of   400mm/min   (base   single   normal   channel system) and at upto 4x­6x speed in a 8 channel system.

UT Hardware The UT hardware comprises a computer with integrated ultrasonic   (UT)   and   data   acquisition   cards,   interface electronics to link the subsystems, the UT probes, cables and  other  accessories.  Socomate®  cards  provide   the backbone   of   the   UT   framework.   The   cards   used   in AUToPipe  have   the  same  technology   that   is  used   for space, nuclear and oil industry applications. 

● PRF from 20 to 20kHz with internal trigger and 0 to 20kHz for external trigger

● Built­in analysis hardware enabling high speed UT pulsing upto 20000 Hz with onboard processing

● Separate   transmission   and   reception   connectors along   with   an   additional   data   connector   to   send processed signals

● Software   settable   pulse   voltage   to   allow   for increased   voltage   in   conditions   of   high   scatter, thickness or electrical noise

● A fully user controllable gain range of 105 dB (70 dB direct gain control and two attenuators of 15dB and 20 dB)

● 30  segment  Dynamic  Amplitude  Correction   (DAC) gain curve for time/distance dependent gain control within the 105 dB range

● Signal suppression via post­signal gain to damp out unwanted  echoes   (higher  order  echoes  or  artifact signals)

● Operation   in   single   probe   (send­receive)   or   dual probe (pitch­catch or send on one crystal, receive on second crystal) modes

● Ascan acquisition from 20 ns to 1.31 ms duration in halfwave   (positive   or   negative),   RF   or   fullwave rectified modes

● Three fully independent gates The interface gate to detect delay line and interfaces, Gate 1 and Gate 2 to   detect   and   measure   signal   responses   from backwall, defects, debonds etc

● Each gate has a width range of 80 ns to 0.655 ms at 

© 2009 IQCAIS

UT Card

Schematic of AUToPipe Installation

IQC AUToPipe  3

20 ns increments

● Gate triggering using multiple options like the initial pulse, interface gate echo etc

● Realtime   processed   data   output   via   the   analog connector

● On screen Ascan display is also provided at upto 20 refreshes a second 

● Analog measurements include peak detection above a certain threshold with multiple averaging criteria to improve signal­to­noise ratio

● Peak Time of Flight (TOF) may be defined based on threshold limit, absolute high value or zero crossing etc

Probes● Both normal and shear probes are used to measure 

UT responses

● Shear   probes   using   a   single   crystal   to   detect volumetric defects

● Normal  probes   with   single   crystal   to   send/receive signals   or   two   crystals   (in   a   single   housing   or separate)   to   detect   thickness   and   clad   debond defects 

● Integrated   housing   dual   crystal   probe   with   two semicircular   profile   probes   available   for   normal channel

● Multiprobe housing for 8 probe application

● Integrated   water   pipe   inlets   with   a   quick­release mechanism  for  coupling  between  the pipe surface and the probe housing surface

● Wear  pins   on   the   housing  allow   for   greater  wear resistance   to   the   pipe's   surface   conditions   and prolong probe life 

● Designed for pipes thickness range of 10­75mm with the   standard   probes.   Higher   thicknesses   can   be accommodated using special probes.

Probe Head The probe head  is designed  to  firmly  hold   the probes while simultaneously allowing flexibility to account for the vibration and pipe ovality effects during testing. 

● The entire probe head assembly is mounted on the MCS   crosshead   (or   end­pipe   mechanism)   which controls the linear motion

● Vertical positioning is controlled by a motorized ball screw mechanism

● Probe   head   motion   completely   controlled   from remote panel

● Sturdy housing holds probes and connectors

● Multilayer spring system allows vertical motion range of 40 mm pk­pk to safely test even pipes with scales and ovality

● Bearing supported assembly takes 90% of contact force reducing the wear rate on probes

● Small  dead zone  (region  near   the  pipe  ends   that cannot  be  tested by  the probe due  to  mechanical restrictions)

● Integrated proximity sensors detect when probes are in contact with pipe

●

© 2009 IQCAIS

Ultrasonic transducer in AUToPipe 

Probe head schematic.

P3 Probe head with inset of probe holder. Note that for clarity the connectors and cables have been removed.

IQC AUToPipe  4

Software SuiteThe   AUToPipe   software   controls   the   entire   system through its various modules, all  of which  are launched and closed through a menubar.

1. Test 2. Process3. Analyze4. Report

The   test   module   performs   complete   ultrasonic   data acquisition.   This   module   integrates   the   UT,   DAQ   and interface electronics for synchronization of signals from the motion control system and the probes. 

● Each scan provides one set of positional and Ascan data upto 20000 times a second 

● Data   includes   gate   amplitude,   TOF,   threshold detection and limit exceptions

● Dynamic menu gives access to over 100 parameters ordered in easy­to­use groups including  the editing of all channel parameters 

● Multiple configuration files allow the user to rapidly switch between different setups

● All raw data saved to a file seamlessly

● Pseudo­real   time   update   of   the   digital   alarms, amplitude/TOF data and Ascan for feedback to user

Process, Analyze and Report modules transform the raw data into a 24­bit Cscan maps with user annotations for easy   dissemination   and   retrieval   of   test   results   in graphical as well as HTML formats.

● Wide range of user­selectable settings to convert the raw data file into the Cscan image

● User  can analyze and add  information  to   the  raw Cscan maps

● Both amplitude and TOF Cscan maps available

● Image   filtering   techniques   to   classify   regions   into zones

● Dimensional   markers   can   be   added   to   features exceeding threshold limits

● Onscreen display with zoom and query function

● Storage of Cscan in PNG format

● Formatted HTML reports using the report generation module

● Report module gets critical test parameters from the datafile maintaining the test parameter integrity while allowing user comments to be part of report

● Compact   format   makes   for   easy   archival   and retrieval

© 2009 IQCAIS

 AUToPipe Menu Bar

Feature menu to add markers on Cscan.

Screenshot showing processed Cscan image with features superposed.

Display with gate parameters and alarms 

Test module graphical interface.

IQC AUToPipe  5

AUToPipeLiteAUToPipeLite is a offline version of AUToPipe that has same functionality for processing, analysis and reporting. It   is  provided for  the benefit  of  experts  using systems with   no   ultrasound   hardware.   It   also   supports   the addition of information to an existing report allowing for multiple personnel to interact with the test data. 

© 2009 IQCAIS

Filter and thresholding menu

Processed Cscan Four­Color Map. Sample Report

IQC AUToPipe  6

Motion Control SystemThe motion control system (MCS) controls the pipe and probe head motion during setup as well as testing. The MCS comes with a graphical interface to access all user controls.   The   MCS   and   UT   system   hardware   are connected   via   the   interface   electronics   into   a   single workstation  enabling   the  operator   to  operate  both   the interfaces.The Motion Control System runs on a computer running a customized Real Time Linux Operating System. This software   controls   the   entire   MCS  along   with   required interfacing to the UT hardware.

A   closed   water   circuit   (or   open   depending   on   the customer   specification)   is   provided   to   provide   the couplant   flow   for   the   ultrasonic   sensors.   A   tank   is provided with a built in motor operated from the control panel. Inlets to the water pump are provided to enable water   flow   from   main   water   inlet   and   also   to   allow recirculation of already used water.The MCS comes in two configurations: 

● MCSf: For full pipe testing

● MCSe: For end pipe testing

MCSf Features● Steel   rollers   (one  on  each  side  of   pipe)  with 

rubber layer to take the pipe weight and allow smooth rolling of pipes. 

● The roller assemblies transfer the load onto the steel bars and then to the foundation

● Additional   push   down   force   (useful   at   high speeds) via pneumatically controlled rollers on the upper half of the pipe. 

● Crosshead   with   precision   linear   motion measurement carries the probe head 

● Rotary drive system drives one roller to impart rotary motion to the pipes

● Second   crosshead   with   self­centering   chuck assembly   to   restrict   pipe   rigid   body   motion during test

● Precision   encoder  monitors   the   angular displacement down to 1/10th degree accuracy

● Gross   weight   of   pipes   upto   10   tons   can   be tested

● Maximum pipe dimensions determined by  the roller quantity and placement (maximum of 12 meters length with diameter upto 30 inches in the standard configuration)

● Servomotor controlled linear motion through a rack/pinion   system,   fully   controlled   via   the control panel. 

● Proximity sensors (on the Probe Head) detect the   front  and  rear  edge of   the pipe  limit  and start/stop data collection automatically

MCSe Features● Raster scan mode of motion used*

● Stepper motor with chuck assembly for precise rotary motion control

● Ball   screw   assembly   powered   by   a   stepper motor for precise indexing of the linear motion. The probe assembly is fixed to this assembly

● Entire ball screw assembly mounted on wheels seated on the pipe outer surface.

● The ball  screw assembly   is  held  on   the  pipe surface   through  a   flexible  belt/   link  assembly with rollers on one end while the other end is connected to the rotary stepper motor shaft

*End pipe scanning requires motion on one end of the pipe over about 20­40cm. A raster scanning pattern is employed where a linear scan along the axis is done and then the probe head is indexed by an increment in the rotary direction. The sequence of motion is orchestrated by the two stepper motors.

© 2009 IQCAIS

Schematic of end­pipe option for AUToPipe.

IQC AUToPipe  7

© 2009 IQCAIS

Spiral probe path for a full pipe test. Note the ultrasonic wave paths (Return paths slightly offset for visibility). This is a tri­

probe configuration.

 AUToPipe Flowchart

Normal probe raster path on a end­pipe test (Single probe configuration).

IQC AUToPipe  8

Configuration options

AUToPipe   has   multiple   configurations   based   on 

number of channels and type of inspection. Choose from the following configurations based on your requirements.

Models Normal Channels 

Shear Channels

Inspection Type

AUToPipe C0100e

One None End Pipe

AUToPipe VC2100f

One Two  Full Pipe

AUToPipe C0800f

Eight None Full Pipe

AUToPipe C0800e

Eight None End Pipe

AUToPipe VC8800f

Eight Eight Full Pipe

Customized configurations can be designed for special requirement. 

Foundation   drawings,   power   requirements   will   be provided   for  machine   installation.  Supply  of   air,  water and power  sockets  will  be verified at   installation  time. Isolation   transformers   for   noise   cancellation   are   also provided as an option.

About IQC IQC, established in 1989, is an organization specializing in training, certification, services and consulting in Non­Destructive   Evaluation   (NDE),   Welding   Inspection, Quality   Management,   Residual   Life   Analysis   (RLA), Third Party  Inspection etc.   IQC has over 100 years of collective experience in the field of NDT.IQC   conducts   training   and   certification   as   per   ASNT SNT­TC­1A in RT, UT, MT, PT, ET and VT. IQC conducts American   Welding   Society,   USA   (AWS)   courses   for Certified   Welding   Inspectors   and   Senior   Certified Welding Inspectors. Training and certification programs for Coating Inspectors are organized in association with NACE   International,   USA.   Other   training   programs includes   Heat   Treatment,   Metallography,   Corrosion Engineering, Painting Inspection, Internal Quality Audit, Total Quality Management etc. Over 5000 people have been certified by IQC.IQCAIS   has   experience   in   sensor   integration, computerized   data   acquisition,   signal   and   image processing  and automatic  decision  making.   IQCAIS  is engaged   in   the   development   and   deployment   of affordable, qualified, high end automated solutions in all areas   of   NDE   including   UT,   Eddy   Current,   Visual Inspection   etc.   IQCAIS   also   provides   consulting solutions   in   the   fields   of   Finite   Element   Analysis, Computational  Fluid  Dynamics,   Image Processing and Quality Control. IQC   offices   are   present   in   India   &   in   United   Arab Emirates with affiliated partners in Singapore, Malaysia and Nigeria. 

Contact InformationINDIAIQC Advanced Inspection Solutions,“Shivani” Block – 1, 1st Floor Rear, 40, East Coast Road, ThiruvanmiyurChennai – 600 041, India.Ph: +91­44­4215 8714/15E­Mail: iqcdas@iqcgroup.com

UAE & GCCIndustrial Quality Consultancy FZEP.O.Box.10559, RAK FTZRAS AL KHAIMAHUAEPh: +971­50­2986301 Fax: +971 ­7­2041010 (Attn: IQC FZE)

© 2009 IQCAIS