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INSPEQ INGENIERIA LTDA.

CALIBRACION DE SISTEMAS ULTRASONICOS

CALIBRACION DE LOS SISTEMAS ULTRASONICOS Para la calibración de los sistemas ultrasónicos, se utilizan probetas metálicas con discontinuidades artificiales los cuales son usados para dos propósitos: 



Determinar la características de operación del instrumento y el palpador. Para establecer y reproducir los ecos de indicación de respuestas del instrumento durante los ensayos en piezas o muestras.

BLOQUES UTILIZADOS EN U.T 



Bloque de Calibración: son Calibración: son bloques utilizados para determinar las características de operación de un equipo ultrasónico o para establecer una reproducción de las condiciones del ensayo. Bloque de referencia: usados para comparar la altura de un eco de discontinuidad o la ubicación de la discontinuidad en la pieza de ensayo, con respecto a discontinuidad artificial creada en el bloque especial.

BLOQUES UTILIZADOS EN U.T

BLOQUES NORMALIZADOS DE REFERENCIA 





Son utilizados para estandarizar los equipos de ultrasonido en ensayos a piezas en general. La estandarización se hace por dos razones: Chequear que el equipo –palpador trabaje como se requiere. requiere. Seleccionar el nivel de sensibilidad o ganancia requerida para detectar discontinuidades según sus dimensiones en las piezas de ensayo.

Los bloques estándares son hechos del mismo material, pues es necesario reproducir las mismas condiciones de atenuación del sonido por tamaño de grano, tratamiento térmico, configuración y características generales presentes en la pieza de ensayo. Existen cuatro clases de bloques de referencia:  





Alcoa serie A, que es un set de bloques área  – amplitud. Alcoa serie B, set de bloque distancia amplitud conocidos como Hitt. Serie ASTM E-127, bloques área  –amplitud y distancia  – amplitud. Bloques I.I.W,. I.I.W,. bloque V1, V2 y bloque de de calibración de resolución.

Bloques Alcoa serie A Ocho bloques de superficie cuadrada, presenta un orificio con el fondo plano taladrado en el centro del bloque. Fabricados en barras forjadas de aluminio de aleación ligera 7075-T6. los diámetros de los agujeros de fondo plano van desde 1/64” en el bloque No. 1 hasta 1/8” en el bloque No. 8

1 15/16”

3

3/4”

3/4”

Bloques Alcoa serie B Ø 2” 

Bloques de calibración distancia-amplitud, consta de diecinueve bloques con agujeros cilíndricos de fondo plano todos del mismo diámetro ubicados de diferente distancia de la superficie. Cada bloque se encuentra identificado con un código.

dimensión

3/4”

Bloques ASTM E - 127 Es una combinación de bloques de calibración área-amplitud y distancia amplitud, consta de diez bloques de 2”  que tiene taladrado en el centro de un extremo el orificio de fondo plano a ¾”  de profundidad de la superficie posterior, el primer bloque tiene el agujero de 3/64” a un a distancia de 3” de la superficie de prueba y los otros siete tienen agujeros de 5/64” a diferentes distancia y los dos bloques restantes un agujero de 1/8” con distancuas de 3” y 6”. Están fabricados en aluminio forjado 7075-T6 o el acero.

Ø 2” 

dimensión

3/4”

Ø

Bloques de referencia I.I.W. Son utilizados para calibrar distancia y sensibilidad, en ellos es chequeado el funcionamiento de palpadores normales y angulares y la operatividad del equipo de ultrasonido, están fabricados en acero bajo en carbono y con tratamiento térmico de normalizado. Existen tres tipos de bloques : V1, V2 y para calibración de resolución.

Bloque de referencia I.I.W V-1

Este bloque de calibración es utilizado para el ajuste en distancia y sensibilidad de palpadores, tanto normales como angulares.

Bloque de referencia I.I.W V-2

Se utiliza para la calibración de palpadores angulares, en cuanto a base de tiempo se refiere, es conocido como el bloque miniatura.

Bloque escalonado 4 PASOS

5 PASOS

Diseñado para la calibración de palpadores normales y más exclusivamente de palpadores emisor- receptor “ E-R”, para la medición de espesores.

Aplicación de bloques de referencia I.I.W V-1 La aplicación en cuanto a palpadores normales se refiere a la calibración en distancia, para lo cual se utilizan espesores de una y cuatro pulgadas.  A continuación se observa la posición del palpador y su respectiva representación en la pantalla.

0

0

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

Aplicación bloque de referencia V-2 Cumple la misma función que el bloque V-1 en cuanto a determinación del punto real de salida del haz (el palpador se ubica en la posición D),determinación del ángulo real de incidencia del haz y calibración de amplitud ó sensibilidad, posición E (para palpadores entre 45° y 60°) y F (para palpadores mayor a 60°).

En la figura se muestra la ubicación de los ecos al calibrar el equipo a un distancia de 4” ubicando ubicando el palpador en la zona señalada.

1 2

0

1

2

3

4

5

El eco señalado con el No. 1 corresponde a la respuesta contenida de la superficie superficie con radio de una pulgada, por efecto de la interfase ubicada entre el bloque y el palpador , parte de la onda ultrasónica sigue su recorrido hasta la superficie ubicada a dos pulgadas de radio y será reflejada en 2 y retornará a la interfase palpadorbloque., por efecto de la interfase y no será detectada por el palpador , parte de la onda será detectada y reflejada en reflejada en 1 el eco señalado con 2 corresponde corresponde a 4”..

Calibración según ASME El espesor en los bloques de calibración va de acuerdo al espesor del cordón de soldadura o material a ser inspeccionado. El código ASME establece diámetros de agujero (reflector) tanto para inspección de materiales en fabricación como para inspección en servicio y establece las distancia a la cual debe ser taladrados.

Tabla correspondiente a Fig. J10 ASME V ART. 4 (inspecc. en servicio) Espesor de la soldadura (t)

Espesor del bloque de calibración.

Diámetro del agujero

2” – 4”

3” ó t

3/16”

4” – 6”

5” ó t

¼”

6” – 8”

7” ó t

5/16”

8” – 10”

9” ó t

3/8”

10” – 12”

11” ó t

7/16”

12” – 14”

13” ó t

½”

>14”

t± 1”

*

* Para cada incremento del espesor de soldadura de 2” el diametro del agujero agujero debe incrementarse en 1/16” 

Tabla correspondiente a Fig.T542.2.1 ASME V ART. 5 (inspecc. fabricación) Espesor de la soldadura (t)

Espesor del bloque de calibración.

Diámetro del agujero

10”

t±1”

*

* Para cada cada incremento del espesor de soldadura de 2” el diametro del agujero agujero debe incrementarse en 1/16” 

El código ASME en los artículos IV y V de la sección V define el uso de curvas de corrección distancia  – amplitud amplitud (DAC)

Debido al fenómeno de atenuación de la onda ultrasónica , la indicación emitida por un mismo reflector varía en función de su distancia respecto ala posición del transductor, de manera que la magnitud de la altura de la indicación es inversamente proporcional a la distancia donde esta ubicado dicho reflector, esto debido a que cada material tiene unas características propias de atenuación. Para solucionar este problema se hace uso de la curva DAC la cual cual sirve como nivel de referencia y comparación para evaluar diferentes discontinuidades.

Existen dos dos casos de acuerdo acuerdo a las posibles formas formas de exploración: DAC para la exploración exploración hasta medio salto.   DAC para la exploración de salto completo. (en este caso se sigue el procedimiento según se describe más adelante y si es preciso se dividirá la curva en dos partes para que no quede ningún punto por debajo del 20% de la altura de la pantalla.) Las curvas DAC son creadas a partir de señales de indicación provenientes de los agujeros ubicados a ¼, ½ y ¾ del espesor del bloque de calibración. El procedimiento para obtener obtener la curva DAC es el siguiente: Dependiendo Dependiendo del espesor de la pieza a inspeccionar, se debe calibrar la distancia de recorrido en pantalla, la calibración se hará mediante la siguiente ecuación.

2.e h = -----------------Cos α

h : distancia angular angular e: espesor de la pieza α : ángulo del palpador

Aplicando esta ecuación se obtendrá la distancia de recorrido del haz ultrasónico para un paso completo. 

Se debe obtener ahora el eco de indicación de cualquiera de lo agujeros, que resulta en la mayor altura de la pantalla y lo ubicaremos a un 80% y trazamos el punto en la pantalla.

0

1

2

3

4

5

2.e h = -----------------Cos α







h : distancia angular angular e: espesor de la pieza α : ángulo del palpador

Al obtener la altura de los agujeros restantes se deben trazar en la pantalla sin modificar el nivel de ganancia obtenido a 80% en el paso anterior. Dibujar en la pantalla la curva que una los puntos obtenidos, esta es la curva DAC al 100%. Siguiendo el procedimiento anterior , trazar sobre la pantalla una curva que represente una disminución del 50% ( 6dB) respecto a la curva 100% DAC. Esta se denomina 50% DAC.

0

1

2

3

4

5