Ensayos No destructivos

2009 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Recalde Gonzalo Federico LU 81674 MATERIA: ELEMENTOS DE MAQUINAS 28/12/2009

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 1-OBJETIVO: Conocer los principios básicos de los diferentes métodos de los ensayos no destructivos Elegir el método más adecuado de ensayo según el caso y tipo de falla. Conocer las diferentes limitaciones de los ensayos no destructivos. Diferenciar entre indicaciones originadas por discontinuidades verdaderas por proceso de fabricación y las ocasionadas por indicaciones por fallas (mecánicas, químicas o proceso)

2-INTRODUCCIÓN: Se denomina ensayo no destructivo (también llamado END, o en inglés NDT de nondestructive testing) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo. Los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de fenómenos físicos tales como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestra examinada. El objetivo de estos ensayos es detectar discontinuidades superficiales e internas en materiales, soldaduras, componentes e partes fabricadas. Estos no ofrecen una gran cantidad de información comparados con los ensayos destructivos, sin embargo tiene la ventaja, como su nombre los dice, de no destruir lo ensayado, lo que hace que sean más baratos para el propietario de la pieza. Su finalidad es verificar la homogeneidad del material encontrando grietas o microfisuras en la pieza. Los materiales que se pueden inspeccionar son los más diversos, entre metálicos y no metálicos, normalmente utilizados en procesos de fabricación, tales como: laminados, fundidos, forjados y otras conformaciones. Todas las soldaduras/uniones presentan fallos, grietas, defectos, discontinuidades, localizar y determinar el tamaño. Los ensayos son realizados bajo procedimientos escritos, que atienden a los requisitos de las principales normas o códigos de fabricación, tales como el ASME, ASTM, API y el AWS entre otros. Los inspectores son calificados como Nivel I, II y III por la ASNT (American Society for Non destructive Testing) según los requisitos de la Práctica Recomendada SNT-TC-1A, CP-189. 3-ELEMENTOS BÁSICOS DE UN ENSAYO NO DESTRUCTIVO: 1. Fuente: Una fuente que proporciona un medio de sondeo, es decir, algo que puede usarse con el fin de obtener información de la pieza bajo prueba. 2. Modificación: Este medio de sondeo debe cambiar o ser modificado como resultado de las variaciones o discontinuidades dentro del objeto sometido a prueba. 3. Detección: Un detector que puede determinar los cambios en el medio de sondeo. 4. Indicación: Una forma de indicar o registrar las señales del detector.

5. Interpretación: Un método de interpretar estas indicaciones. Página | 2

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO Estos elementos permiten que el ensayo produzca una cantidad de información relevante para el propietario de la pieza. La parte más importante de estos 5 elementos es la interpretación, puesto que una mala interpretación de los datos, produce resultados erróneos a la hora de tomar las decisiones sobre el estado de la pieza. 4-CLASIFICACIÓN DE LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: Los ensayos no destructivos se los puede por el alcance que poseen en cuanto a la detección de fallas, por lo que se dividirán los mismos de acuerdo a los siguientes parámetros:  

Discontinuidades Superficiales: - Ensayo de líquidos penetrantes - Ensayo de partículas magnéticas Discontinuidades Internas: - Ensayo Radiográfico - Ensayo ultrasónico

4.1 DISCONTINUIDADES SUPERFICIALES: 4.1.1 ENSAYOS DE LÍQUIDOS PENETRANTES: El análisis no destructivo con Líquidos Penetrantes se emplea generalmente para evidenciar discontinuidades superficiales sobre casi todos los materiales no porosos (o con excesiva rugosidad o escamado) como metales, cerámicos, vidrios, plásticos, etc. característica que lo hace utilizable en innumerables campos de aplicación. El método de LP se introdujo en la industria en los años que precedieron a la Segunda Guerra Mundial, la causa principal fue la necesidad de poder disponer de un control válido alternativo al de Partículas Magnetizables el cual requiere, para su aplicación, materiales con características ferromagnéticas, especialmente en el campo aeronáutico. Su origen se remonta a fines del siglo pasado en los talleres ferroviarios de Harford (EEUU) en donde se aplicaba el procedimiento de “aceite y blanqueo” para la detección de fisuras de fatiga en componentes de vagones y locomotoras. 4.1.1.3 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE EL ENSAYO CON LÍQUIDOS PENETRANTES

Ventajas Relativamente simple de aplicar y controlar. Aplicable a materiales metálicos y no metálicos. No requiere costosos equipos.

Desventajas Sólo detecta discontinuidades abiertas a la superficie. No para materiales porosos. Difícil en superficies muy rugosas o porosas.

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ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4.1.1.3.1 CLASIFICACIÓN DE L.P. Norma IRAM-CNEA Y 500-1001 (1986) Penetrantes:

Por color

A:

B:

C: D:

Por Solubilidad 1 Lavables con agua. Penetrante fluorescente. 2 Postemulsificables. 3 Removibles con solvente. 1 Lavables con agua. Penetrante coloreado. 2 Postemulsificables 3 Removibles con solvente 1 Lavables con agua. Penetrante de uso dual. 2 Postemulsificables. 3 Removibles con solvente Penetrante para usos especiales

Removedores: se agrupan en tres clases: a) agua b) emulsionantes 1) de base oleosa 2) de base acuosa c) disolventes Reveladores: pueden ser: I) Polvos secos. II) Dispersiones y soluciones acuosas: a) dispersión de polvo en agua. b) solución de polvo en agua. III) Suspensión de polvo en disolventes volátiles no acuoso. a) no inflamable. b) inflamable. 4.1.1.4 PRINCIPIOS FÍSICOS DEL ENSAYO 4.1.1.4.1 TENSIÓN SUPERFICIAL: La tensión superficial es la forma de cohesión de las moléculas de la superficie del líquido en función de la cual, a igualdad de volumen, asume la forma correspondiente a la mínima superficie compatible con el vínculo externo. La forma de la gota simplifica este concepto. La tensión superficial está definida como una fuerza que actúa sobre toda “saliente” en una superficie acabada. (Fig. 2)

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4.1.1.4.2 MOJABILIDAD O PODER DE HUMECTACIÓN Por mojabilidad se entiende a la propiedad de un líquido de expandirse adhiriéndose a la superficie de un sólido. Esta depende de la interacción del líquido con la fase sólida y gaseosa en la que se encuentra. La mojabilidad está estrechamente ligada a la tensión superficial, y está determinada por el ángulo “q“ de contacto con la superficie. Ver Fig. 3 en donde se muestran tres condiciones intermedias con q < 90°; q = 90°, q > 90°

Fig. 3 Angulo de contacto Un líquido penetrante de buena calidad debe necesariamente poseer un bajo ángulo de contacto a fin de asegurar una buena mojabilidad de la superficie de examen y una óptima penetración en las discontinuidades. Por ejemplo el agua, teniendo una alta tensión superficial, posee un ángulo de contacto grande que la hace escasamente penetrable. Si a esta se le agregan agentes humectantes, el ángulo es drásticamente reducido y aunque se obtiene una consiguiente reducción de la tensión superficial, ella podrá resultar en un buen penetrante.

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ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4.1.1.4.3 CAPILARIDAD: Se ha visto que la superficie de un líquido contenido en un recipiente presenta cierta curvatura en las fronteras del líquido y las paredes sólidas del recipiente. Sobre el resto de la superficie, conserva una forma plana. Pero si el tamaño total de la superficie es pequeño, toda la superficie del líquido “sentirá” la influencia de las paredes y este aparece curvo en toda su extensión. En este caso, cuando las dimensiones del recipiente en el que se encuentra el líquido o, en el caso más general, si la distancia entre las superficies limitantes del líquido es comparable al radio de curvatura de su superficie, a estos recipientes se los llamará “capilares”. El desnivel obtenido podrá ser positivo o negativo, según el ángulo de contacto y la mojabilidad del líquido.

Fig. 4 Angulo de contacto. 4.1.1.2.4 VISCOSIDAD La viscosidad de un fluido, propiedad física debida a la interacción interna de las moléculas, es la fuerza tangencial o de corte debido a esa cohesión, que hay que vencer para separar dos capas adyacentes en el líquido. El coeficiente de viscosidad “h” es la fuerza por unidad de superficie para mantener una diferencia de velocidad de 1 cm/seg. Entre dos estratos paralelos y distantes 1 cm entre ellos. Se expresa en dina/ cm2 seg. La inversa del coeficiente de viscosidad es llamada “fluidez” y se representa con: j= 1/h De por sí la viscosidad no influye directamente sobre la valoración cuantitativa del penetrante, pero asume una particular importancia en la fase operativa del ensayo. El penetrante debe poseer la suficiente fluidez para entrar con facilidad y rapidez en los defectos tanto como para salir de ello cuando se lo requiera. Al mismo tiempo debe ser lo suficientemente viscoso como para no ser extraíble fácilmente de las discontinuidades en la etapa de remoción del exceso, ya sea por la acción directa el agua (penetrantes lavables con agua) o asociarse al emulsificador (postemulsificables). Página | 6

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO Los penetrantes de alta viscosidad (tixotrópicos) son usados para aplicaciones en spray o electrostáticamente por cuanto tienen una lenta velocidad de drenaje. Son particularmente usados sobre superficies verticales. Aquellos con baja viscosidad son usados para aplicaciones por inmersión donde se requiere un rápido drenaje para disminuir el consumo de penetrante y la contaminación del emulsificador y/o el agua. 4.1.1.2.5 DENSIDAD: Siendo generalmente compuestos orgánicos oleosos, los Líquidos Penetrantes poseen generalmente un Peso específico (PE) muy bajo. La densidad y el PE del producto no inciden en forma directa sobre la sensibilidad y confiabilidad del ensayo. Especialmente en el caso en el cual la inspección se efectúa con la técnica de inmersión, son más adecuados los penetrantes con Pe