Ultrasonido Nivel II Modificada

ULTRASONIDO INDUSTRIAL NIVEL II

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Instructor: Honorio Ledezma - HONORIO • • • • • • • • • • • •

Ing. Aeronáutico (IUPFAN) 1.993. 12 años de experiencia en END. Miembro fundador de la ASNT Capítulo de Venezuela. Certificado ASNT-SNT-TC-1A nivel III en UT, ET de High Tech. Certificado ASNT-SNT-TC-1A nivel II PT, MT. Especialista en Técnicas Electromagnéticas, RFET, LFET. Especialista en Ondas Guiadas. Miembro de ASNT Internacional. Miembro activo de NACE Internacional. Seminarios internacionales sobre diversas técnicas especializadas de END. Trabajo en HIGH TECH empresa especializada en END. Instructor de UT y ET desde 1995.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Quienes son Ustedes? • • • • • •

Nombre. Ocupación. Area de trabajo. Responsabilidades. Experiencia previa. Motivo de su visita.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

¿Como llevaremos el curso? • Por las mañanas aguantaremos TEORIA. • Por las tardes actividades PRACTICAS. • Quices cortos todos los días a primera hora sobre la materia dada anteriormente. • Y el viernes...

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

... y el viernes... • Viernes, exámenes todo el día: – en la mañana EXAMENES ESCRITOS (GENERAL Y ESPECIFICO). – Viernes en la tarde EXAMEN PRACTICO Se aprueba con 80% del total, donde cada uno de los exámenes vale 1/3 de la nota global y en ninguno puede haber una nota inferior a 70% del valor particular del examen. • Viernes última hora, venganza (evaluación del instructor). 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

ROTO EL HIELO... ... entramos en teoría...

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

OBJETIVO Brindar los Conocimientos y habilidades requeridas para la Certificación inicial del Personal Nivel II en Ultrasonido, de acuerdo a la Práctica Recomendada de la ASNT, SNT-TC-1A.

Teoría

CONTENIDO • • • • • • • • • •

Introducción. Propiedades fundamentales del sonido. Palpadores y generación del ultrasonido. Propagación y características de las ondas en medios diferentes. Métodos básicos y técnicas aplicadas. Sistemas de ensayos. Equipos e instrumentos. Calibración de los sistemas de ultrasonido. Tipología de las indicaciones ultrasónicas. Aplicaciones metalúrgicas del ultrasonido. Normas y Procedimientos.

Teoría

ULTRASONIDO (INTRODUCCION)

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

DEFINICION •

El ultrasonido (UT) es un ensayo volumétrico, por lo tanto, aplicable para la detección de discontinuidades internas o en la cara opuesta de la superficie del material inspeccionado o cuya orientación y geometría permitan, desde cierta distancia, detectar la discontinuidad sobre la superficie.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Principios básicos: •

•

Es la aplicación de ondas mecánicas con comportamiento elástico dentro del espectro ultrasónico (0.1 a 25 MHz). Se inyectan ondas mecánicas que se desplazan dentro del material y se reflejan (rebotan) contra discontinuidades, reportando en el equipo de inspección el tiempo de vuelo y la intensidad acústica devuelta.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Ventajas del UT • Gran poder de penetración. • Inspección volumétrica y de la cara opuesta del material. • Gran sensibilidad para pequeñas discontinuidades. • Precisión en la ubicación y el dimensionamiento de discontinuidades. • Libre de riesgos para el operario. • Equipos portátiles y algunos automáticos. • Rapidez del ensayo. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Desventajas del UT • Personal altamente calificado. • Condición superficial de la pieza a inspeccionar. • Geometría compleja de la pieza bajo ensayo. • Estructura interna desfavorable, como bordes de grano, tamaño del grano, etc. • Mala orientación de las discontinuidades. • Costo de los equipos y consumibles. • Requiere del uso de acoplante. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Capítulo 1

Propiedades fundamentales

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Sonido: • Es el efecto producido por la vibración mecánica de las partículas de un medio cuando se desplaza una onda elástica a través del mismo. • Es energía en movimiento que produce un desplazamiento elástico alternativo de las partículas del medio. • El medio de transmisión puede ser sólido, líquido o gaseoso. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Clasificación del sonido según su frecuencia: • Ondas infrasónicas: no son apreciables por el oído humano. Frecuencias menores a 16 Hz. • Ondas sónicas: son las que puede apreciar el oído humano. Frecuencias entre 16 Hz y 20 KHz. • Ondas ultrasónicas: no son apreciables por el oído humano. Frecuencias mayores a 20 KHz.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Ultrasonido: • Es el nombre dado a las ondas sonoras con frecuencias superiores a las detectables por el oído humano. • En los ensayos por ultrasonido industrial generalmente se usan frecuencias entre 0.1 y 25 MHz, aunque se han logrado frecuencias experimentales de 1.000 MHz.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Cualidades del sonido: • Intensidad: depende de la amplitud de la onda y se aprecia si un sonido es fuerte o débil.

• Tono: Depende de la frecuencia y se aprecia si el sonido es agudo o grave.

• Timbre: Permite distinguir un mismo tono generado por dos instrumentos diferentes. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Características del sonido: • • • •

Período. Frecuencia. Amplitud. Longitud de onda. λ

A

T 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Características del sonido: Período • Es el tiempo requerido por la partícula para cumplir un ciclo completo. • Se denota con la letra “T” • Se relaciona con la frecuencia mediante la ecuación: T=1/f • La unidad de medición es el “segundo”.

26 de Marzo de 2007

T

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Características del sonido: Frecuencia • Es el número de oscilaciones o ciclos completos que da la partícula por unidad de tiempo. En nuestro caso la unidad de tiempo es el “segundo”. • Se denota con la letra “f”. • Se relaciona con el período mediante la ecuación: f=1/T • La unidad de medición es el “hertz”. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Características del sonido: Amplitud • Es la distancia máxima de desplazamiento de la partícula partiendo desde su posición de reposo. • Se denota con la letra “A” A

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Características del sonido: Longitud de onda • Es la distancia medida entre dos puntos en igual condición de movimiento. • Se denota con la letra “λ”. • Se relaciona con la Velocidad Acústica del material y la frecuencia mediante la ecuación: λ=V/f

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Velocidad Acústica: • Es la velocidad de desplazamiento de la onda en el medio. Corresponde a la distancia recorrida en una unidad de tiempo. Depende de la densidad del material, módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson, etc. • Existen tres tipos de ondas con diferentes velocidades, (longitudinal, transversal y superficial), en general consideradas constantes para materiales sólidos, ya que, presión y temperatura afectan principalmente a líquidos y gases. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Presión Acústica • Se presenta como producto del desplazamiento relativo de los átomos dentro de la matriz. • Alta presión acústica se observa en las zonas de aglomeramiento de átomos en el material producto de la compresión generada por el paso de la onda. • Baja presión acústica se observa en la zona donde hay deficiencia de átomos producto de la expansión de la matriz del material por el paso de la onda. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Ejercicios: • Un palpador de haz normal trabaja a 5 MHz. Cual será su valor de λ en acero. • Para el mismo palpador cual será el valor de la longitud de onda en aluminio. • Y en cobre?

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Capítulo 2

Palpadores y generación del ultrasonido 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Palpadores: • Es el componente encargado de generar el haz ultrasónico que entra al material bajo ensayo. Así mismo, recibe la onda de respuesta proveniente del material. • El principio básico de funcionamiento se basa en el efecto piezoeléctrico. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Efecto piezoeléctrico: •

•

•

Es la capacidad que tienen ciertos materiales a los cuales al aplicarles una carga eléctrica o voltaje sufren una deformación, aumentando en un sentido y disminuyendo en otro. Este efecto es bidireccional por lo tanto al deformarse estos materiales también generan un impulso eléctrico de respuesta. Cuando el efecto es alterno se genera una frecuencia de vibración.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Construcción de palpadores: • Los palpadores están compuestos por una carcaza que contiene al cristal piezoeléctrico (también llamado transductor) y sus respectivas conexiones eléctricas. • Las características de frecuencia del palpador vienen dadas por lo que se conoce como frecuencia característica fundamental del oscilador.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Frecuencia Característica Fundamental del Oscilador. • Es la frecuencia a la cual oscilará un cristal piezoeléctrico al aplicarle un voltaje o viceversa. • Depende del material con el cual está hecho el cristal y de su espesor, tal y como se indica en la fórmula anexa: fc = V / 2t V: velocidad acústica t: espesor de cristal 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Materiales para transductores: • • • • • • • •

Cuarzo. Sulfato de litio, (mejor receptor). Titanato de bario, (mejor transmisor). Tartrato sódico potásico. Fosfato monoamónico. Tartrato dipotásico Turmalina Metaniobato de plomo, etc.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

El haz ultrasónico

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

El haz ultrasónico: El haz ultrasónico posee tres zonas bien definidas que es necesario conocer plenamente: • Zona Muerta. • Campo Cercano (Fresnel). • Campo Lejano (Fraunhofer). 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Zona Muerta del haz ultrasónico: • Se debe a las interferencias producidas por las vibraciones del cristal. • Su longitud está determinada por el tiempo de vibración del cristal. • Es una característica intrínseca del material con que esta construido el transductor. • Esta zona no detecta discontinuidades durante el ensayo por ultrasonido. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Campo Cercano del haz ultrasónico •

•

•

Es la zona del haz ultrasónico donde la intensidad acústica no es constante, ya que presenta máximos y mínimos. Se debe a las interferencias positivas o negativas de intensidad acústica generadas por los lóbulos laterales o secundarios. La inspección no es 100% confiable para dimensionamiento en esta área del haz ultrasónico.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Campo Cercano del haz ultrasónico • Su longitud dentro del material se cuantifica mediante la ecuación: N = 0.25*0.94 D2 f / V Donde: N: longitud del campo cercano. D: diámetro del cristal. f: frecuencia del palpador. V: velocidad acústica del material. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Campo Lejano del haz ultrasónico: • La intensidad acústica o presión sonora es estable. Siendo máxima en el eje central del cono de cobertura del haz y decreciente con la distancia (atenuación). • La atenuación del haz ultrasónico se mide en dB/m o dB/plg. • Es la región idónea para ejecutar una inspección. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Campo Lejano del haz ultrasónico: •

La divergencia del haz ultrasónico, se calcula por la ecuación: sen β = 1.22 V / D f Donde: β: es la mitad del ángulo de divergencia. V: velocidad acústica en el material. D: diámetro del transductor. f: frecuencia del palpador.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Atenuación del haz ultrasónico

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Atenuación del haz ultrasónico: Es el efecto mediante el cual el haz ultrasónico se va debilitando, amortiguando y finalmente extinguiendo debido a dos causas principales: • Absorción • Dispersión. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Atenuación por Absorción: • Es debida a la conversión de energía cinética en energía calórica. • Una oscilación rápida pierde más energía que una lenta. • Para disminuir las pérdidas por absorción se recomienda utilizar palpadores de baja frecuencia o amplificar la señal del equipo con el control de ganancia. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Atenuación por Dispersión: • El haz rebota infinidad de veces contra inclusiones, bordes de grano, cambios de fase, porosidades, etc. • Su efecto es más grave que la absorción ya que podría enmascarar pequeñas discontinuidades. Se presenta como efecto grama sobre la pantalla del equipo A-Scan. • Se recomienda bajar la frecuencia para reducir su efecto sobre la inspección. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Tipos de palpadores

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Tipos de palpadores: Los palpadores son los únicos responsables de las características y cualidades del haz ultrasónico. Por su forma de acoplarse se clasifican en: • Contacto. • Inmersión. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Palpadores de Contacto: •

•

•

Como su nombre lo indica, el palpador tipo “contacto”, es aquel en el cual el palpador requiere estar en contacto directo con la pieza a inspeccionar para transmitir la onda ultrasónica, es decir, en roce permanente. Para no dañar el cristal piezoeléctrico por el roce contra la pieza se utilizan zapatas o suelas protectoras. No recomendados cuando se requieren altas frecuencias de inspección para gran sensibilidad.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Palpadores de contacto: •

•

Dependiendo de la geometría de la zapata protectora el palpador puede ser: normal o angular, así como, por la cantidad de transductores puede ser: monocristal o dual. Para “pegar” el palpador a la superficie de inspección se utiliza un acoplante acústico, el cual permite la transferencia de energía sónica entre el transductor y el material.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Tipos de palpadores de contacto: •

•

Palpador monocristal: es aquel que contiene solo un transductor o cristal piezoeléctrico el cual generalmente actúa como emisor por intervalos de tiempo y como receptor por otros intervalos de tiempo, por lo que son también llamados tipo “pulso-eco”. Palpador dual: es aquel que contiene dos transductores en la misma carcaza, donde uno de ellos es siempre emisor y el otro siempre receptor, por lo que son llamados también tipo “emisorreceptor”.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Tipos de palpadores de contacto: •

•

Palpadores de haz normal: son aquellos que transmiten la onda justo hacia abajo de su posición, es decir, a 90 grados con respecto a la superficie. Pueden ser monocristal o dual. Palpadores de haz angular: son aquellos que transmiten la onda hacia adelante del palpador, es decir, con un ángulo diferente a 90 grados con respecto a la superficie. Pueden ser monocristal o dual.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Palpadores de Inmersión: •

•

•

Como su nombre lo indica, el palpador tipo “inmersión”, es aquel en el cual el palpador requiere estar inmerso en un medio líquido que actúe como medio transmisor de la onda ultrasónica. Este tipo de acople entre la pieza y palpador anula el desgaste por roce, por lo que no requieren de zapatas o suelas protectoras. Permite utilizar frecuencias más altas de inspección.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Tipos de palpadores de inmersión: • Palpadores de haz normal: son los únicos disponibles para ensayos de inmersión ya que el beneficio de la inspección angular se logra simplemente con el proceso de “angulación” del palpador de haz normal. • La onda longitudinal generada por los palpadores de haz normal es el único tipo de onda que se transmite en medio líquido o gaseoso adicional al medio sólido.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Sensibilidad y resolución

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Sensibilidad: • Es la capacidad de un palpador para detectar pequeñas discontinuidades.

Resolución: • Es la capacidad de un palpador para separar dos discontinuidades cercanas entre sí. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Selección de palpadores:

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Selección de palpadores: • Se debe tratar de localizar el defecto perpendicular al haz ultrasónico. • La frecuencia del palpador debe ser cuantificada por la relación del “tamaño de defecto mínimo detectable”: Tdmd = λ / 2 • Por lo general para aceros de grano fino se trabaja con 2 a 5 MHz. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Selección de palpadores: • Para materiales con tamaño de grano grueso se recomiendan frecuencias bajas, entre 0.5 y 2 MHz. • A menor frecuencia se obtiene mayor penetración pero menor sensibilidad. • A mayor frecuencia menor penetración y mayor sensibilidad y resolución. • Mayor diámetro del cristal, menor divergencia y mayor penetración. • Mayor diámetro, mayor campo cercano.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Capítulo 3

Propagación de ondas en ultrasonido (páginas 43 a la 70) 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Propagación de ondas

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Tipos de ondas ultrasónicas: Existen básicamente tres tipos de ondas ultrasónicas que se transmiten dentro del material: • Longitudinales o de compresión. • Transversales, de corte o cizalladura. • Superficiales o de Rayleigh. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Ondas longitudinales o de compresión: • • • •

Las partículas vibran paralelas a la dirección de desplazamiento de la onda. La longitud de onda “λ” se mide entre zonas de igual presión acústica. Es la única onda que puede desplazarse en sólidos, líquidos y gases. Es la de uso más común en ultrasonido.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Ondas transversales o de corte: • • • •

Las partículas vibran perpendicular al desplazamiento de la onda. La longitud de onda “λ” se mide entre puntos en igual condición de movimiento. La velocidad acústica de la onda transversal es generalmente 5/9 de la velocidad longitudinal para el mismo material. La onda transversal es más sensible y por lo tanto más dispersa.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Ondas superficiales o Rayleigh: • • • • •

Las partículas vibran formando elipses perpendiculares a la superficie del material y paralelas al desplazamiento de la onda. Penetran en el material solo el equivalente al valor de una longitud de onda. La longitud de onda “λ” se mide entre puntos en igual condición de movimiento. La velocidad acústica de la onda superficial es generalmente 11/12 de la velocidad transversal para el mismo material. La onda superficial es extremadamente sensible y por lo tanto muy dispersa.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Onda Superficial

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Impedancia Acústica

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Impedancia acústica: • Es la oposición natural del material a ser perturbado por el paso de una onda ultrasónica a través de su estructura atómica. • Se define por la letra “Z” y se calcula por la relación dada a continuación: Z=ρV Donde: Z: impedancia acústica. ρ: densidad del material. V: velocidad acústica de la onda. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Razón de impedancias: • Es la relación matemática producto de la división entre la impedancia acústica de dos materiales que se encuentran formando una interfase. φ = Z2 / Z1 Interfase: • Es la superficie límite o frontera entre dos materiales que están en contacto directo.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Reflexión y Transmisión: •

La cantidad de energía reflejada en una interfase puede ser calculada mediante la ecuación: R = (Z2 - Z1)2 / (Z2 + Z1)2

•

La cantidad de energía transmitida puede ser calculada mediante la ecuación: R + T = 100%

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Refracción, Reflexión y Ley de Snell

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Refracción Todo haz longitudinal que viaje por un medio uno e incida con cierto ángulo sobre un medio dos, producirá una refracción en el segundo medio con un ángulo diferente al incidente. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

medio 1 medio 2 Teoría

Reflexión Todo haz longitudinal que viaje por un medio uno e incida con cierto ángulo sobre un medio dos, producirá una reflexión hacia el primer medio con el mismo ángulo incidente. αi

αi = αr

αr medio 1

medio 2 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Ley de Snell Establece relaciones matemáticas que determinan los valores de los ángulos de las ondas de incidencia, reflejada y transmitidas en base a las velocidades acústicas de cada medio involucrado. sen αi1 = sen αr1 = sen βl2 = sen βt2 Vi1 Vr1 Vl2 Vt2 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Ley de Snell Todo haz longitudinal con incidencia angular produce tres haces diferentes: • • •

Longitudinal reflejado en el medio 1. Longitudinal refractado en el medio 2. Transversal refractado en el medio 2. sen αi1 = sen αr1 = sen β l2 = sen β t2 Vi1 Vr1 Vl2 Vt2

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Ejercicios: • Determine el ángulo de la onda transversal refractada en una interfase plexiglass - acero, conociendo que el ángulo de incidencia es 37.8 grados. • Determine el ángulo de incidencia de un palpador que marca 45 grados para acero. • Cual será el ángulo del palpador anterior en aluminio. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Angulos críticos: •

•

Primer ángulo crítico: Es el ángulo de incidencia para el cual la onda longitudinal refractada sale a la superficie del material, es decir, que el ángulo de refracción es 90 grados. Segundo ángulo crítico: Es el ángulo de incidencia para el cual la onda transversal refractada sale a la superficie del material, es decir, que el ángulo de refracción es 90 grados.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Ejercicios • Cuales son los valores entre los cuales se construyen las zapatas de palpadores angulares para acero al carbono. • Un palpador que marque 70 grados para acero podrá ser utilizado en berilio. Cual será el nuevo ángulo de refracción. • Repita el ejercicio anterior asumiendo que el nuevo material a inspeccionar es oro. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Factores que influyen en la transmisión

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Factores que influyen en la transmisión • Acoplante. • Condición superficial y acabado superficial. • Curvatura superficial. • Frecuencia y diámetro del palpador.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Acoplante: • Es el encargado de facilitar la transmisión de la energía de la onda ultrasónica dentro del material, por lo que se usa entre el palpador y la pieza de inspección. • Elimina el aire en el acople. • Facilita el proceso de “barrido”.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Acoplante: • Debe considerarse: costo, disponibilidad, viscosidad, adherencia, reacciones químicas, condición superficial, inclinación de la superficie y temperatura. • Usualmente para contacto directo se utiliza: metilcelulosa, aceite, glicerina, grasas, silicona, vaselina, etc. • En inmersión parcial: agua • En inmersión total: kerosene. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Condición y acabado superficial: • Las cascarillas de óxido, recubrimientos, etc. deben limpiarse de la superficie ya que la falta de adherencia impiden el paso de haz. • La rugosidad origina disminución de la presión acústica, aumento del ancho de la zona muerta, gradientes de velocidades, generación de ondas parásitas, etc. Muy grave en valores de rugosidad cercanos a λ/2. A mayor rugosidad menor frecuencia dentro del límite de sensibilidad permisible, o palpadores del tipo Emisor Receptor.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Curvatura superficial • La curvatura disminuye la sensibilidad, siendo menos críticas las superficies convexas que en cóncavas. • En convexas se reduce el área del palpador, por lo que hay mayor divergencia. • En cóncavas se requieren focalizadores. • En palpadores angulares pueden generarse indicaciones falsas por rebotes múltiples. • Se recomienda el uso de palpadores duales.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Frecuencia y diámetro del cristal • A menor longitud de onda menor rugosidad crítica, por lo tanto, menos interferencia. • A mayor longitud de onda menor reflexión de los lóbulos laterales en la rugosidad. • Al aumentar el diámetro aumenta el efecto de la curvatura. • Al disminuir el diámetro aumenta la divergencia.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Capítulo 4

Métodos y Técnicas (páginas 72 a la 88)

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Métodos: •

•

Contacto Directo: Pieza y palpador pegados por el acoplante. Por lo general son sistemas manuales y portátiles. Inmersión: Generalmente sistemas automáticos o semiautomáticos. Se utilizan para sacar la zona muerta del palpador fuera de la pieza a inspeccionar. No hay desgaste por roce pieza palpador. Los sistemas pueden ser de inmersión total, parcial o columna de agua y rueda.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Técnicas: •

•

•

Haz Normal: El haz es perpendicular a la pieza de ensayo (90 grados). Trabaja con ondas longitudinales o de compresión. Incluye palpadores del tipo PulsoEco y Emisor-Receptor. Haz Angular: El ángulo de incidencia es diferente a 90 grados por lo que se genera una onda refractada. Trabaja generalmente con ondas transversales. Incluye palpadores del tipo Pulso-Eco y Emisor-Receptor. Haz Superficial: Penetran el equivalente a λ. Extremadamente sensibles.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Consideraciones especiales de la técnica de haz angular. • Generalmente utilizada para la evaluación de cordones de soldadura, la técnica de haz angular requiere del conocimiento de ciertos conceptos y ecuaciones matemáticas que ayudan a la calibración, manejo e interpretación de resultados. • Es de hacer notar que a menos que la orientación de las discontinuidades o pared de fondo sea perpendicular al recorrido sónico difícilmente se obtendrá reflexión de la onda hacia el palpador.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Consideraciones especiales de la técnica de haz angular. • Medio Salto o paso: Es la mínima distancia a la cual debe colocarse el palpador angular del centro del cordón de soldadura para iniciar un barrido.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Consideraciones especiales de la técnica de haz angular.

• Salto o Doble paso: Es el doble del valor del paso o medio salto. • La proyección horizontal se calcula como: S = 2 t Tan β

β 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Consideraciones especiales de la técnica de haz angular.

Rango de Inspección

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Consideraciones especiales de la técnica de haz angular.

Forma del Haz

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Consideraciones especiales de la técnica de haz angular.

Barrido

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Consideraciones especiales de la técnica de haz angular.

Orientación de Discontinuidades

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Sistemas de Inspección por Inmersión

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Técnicas de Inspección Por Inmersión

Normal

26 de Marzo de 2007

Angular

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Ventajas del Contacto Directo vs. Inmersión • • • • •

Portabilidad para trabajos en campo. Pocos accesorios de instrumentación. Posibilidad de usar ondas superficiales. Gran poder de penetración. Posibilidad de ensayos en piezas de gran tamaño.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Ventajas de la Inmersión vs. Contacto Directo. • Posibilidad de inspeccionar con palpadores de alta frecuencia, logrando alta sensibilidad. • Altas velocidades de barrido durante la inspección. • Posibilidad de angulación con el mismo palpador. • Capacidad para inspeccionar piezas con superficies irregulares. • Muy buena resolución superficial. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Desventajas del Contacto Directo vs. Inmersión. • Requiere una superficie suave para lograr un buen acople. • Dificultad para mantener el acople uniforme entre palpador y la pieza durante el barrido. • Algunos acoplantes son de difícil remoción. • Zona muerta dentro de la pieza. • Infinidad de palpadores según el ángulo de inspección requerido. • No existen muchos equipos automáticos. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Desventajas de la Inmersión vs. Contacto Directo. • Gran cantidad de instrumentación y accesorios. • Debido a la columna de agua o medio de inmersión se reduce drásticamente la amplitud de la señal. • Limitaciones en cuanto al tamaño de la pieza con respecto a la capacidad del tanque para sistemas de inmersión total. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Capítulo 5

Sistemas, Equipos e Instrumentos (páginas 89 a la 120) 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Sistemas Comprende el tipo de mecanismo que se utiliza para recibir la información proveniente del palpador de inspección. Generalmente se habla de sistemas de: Transmisión. Pulso - Eco. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Sistema de Transmisión: •

•

•

Se basa en la cantidad de energía sónica recibida por el palpador receptor, la cual es función del “efecto sombra” que generen las discontinuidades que se encuentren atravesadas en el recorrido sónico. Se utilizan dos palpadores, uno emisor y uno receptor, los cuales tienen igual ángulo de incidencia y frecuencia de trabajo, colocados y alineados dentro del recorrido sónico del haz. El impulso ultrasónico puede venir por pulsos o continuo.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Sistema de Pulso - Eco. •

•

•

•

El haz ultrasónico es generado por pulsos o intervalos de corta duración (50 a 2500 Hz). Trabaja con un solo palpador el cual puede ser monocristal o dual. Se basa en la medición de la intensidad acústica reflejada contra la discontinuidad que alcance al palpador para su recepción. Existen dos tipos de equipos: Medidores de Espesor y Detectores de Fallas.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Sistemas Pulso - Eco. Medidores de Espesor. •

•

Los medidores de espesor son equipos pequeños que presentan la lectura en forma digital, midiendo generalmente solo el tiempo de vuelo de la onda requerido para recorrer el espesor de material. Existen medidores de espesor con pantallas de representación A-Scan para verificación de las lecturas recibidas, sin embargo, estos equipos por su lentitud en la actualización de pantalla AScan no son recomendados para la detección y dimensionamiento de discontinuidades.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Sistemas Pulso - Eco. Detectores de Fallas. •

•

Los detectores de fallas son equipos generalmente portátiles que presentan las imágenes o trazos en forma digital, midiendo el tiempo de vuelo de la onda y la intensidad acústica recibida por el palpador una vez la onda ha sido introducida en el interior del material. Un detector de fallas presenta varios circuitos electrónicos que en su conjunto ofrecen la tecnología necesaria para el análisis y procesamiento de las señales.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Sistemas Pulso - Eco. Detectores de Fallas. Los principales componentes electrónicos son: • Fuente de poder. • Cronómetro o timer. • Generador de pulsos. • Generador de barrido. • Receptor - Amplificador. • Pantalla. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Sistemas Pulso - Eco. Detectores de Fallas. Los tipos de presentación en pantalla más comunes utilizados por de los detectores de falla incluyen los denominados: A-Scan B-Scan C-Scan.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Tipos de presentación en pantalla para sistemas pulso - eco. •

•

A-Scan: Muestra picos de amplitud basados en la intensidad acústica recibida. Traza un corte B-Scan: transversal de la pieza basado en el tiempo de vuelo requerido por la onda para viajar entre la superficie de inspección y la superficie límite interna. Representa un vista lateral.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Tipos de presentación en pantalla para sistemas pulso - eco. •C-Scan: Bosqueja por intensidad de colores las diferentes profundidades del relieve interno de la pieza. Representa una vista de planta.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Capítulo 6

Calibración. (páginas 121 a la 153)

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Verificación del equipo de inspección.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Verificación del equipo: En los equipos detectores de falla hay que vigilar que las condiciones operativas del mismo se mantengan a lo largo del tiempo. Para ello debo verificar los siguientes parámetros operativos: • Linealidad vertical. • Linealidad de ganancia.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Patrones

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Patrones: • Permiten establecer uniformidad en la calibración y generar repetitividad de respuesta, para lograr una correcta evaluación. • Deben ser del mismo material que el de ensayo. Se dividen en: • Referencia. • Calibración. • Especiales.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Patrones de Referencia. •

Permiten determinar el nivel de ganancia requerido para un tamaño de reflector crítico dado.

Se agrupan en: • Alcoa Serie “A”, (Area Amplitud). • Alcoa Serie “B”, (Distancia Amplitud, DAC). • ASTM E-127, (mezcla de las series “A” y “B”.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Alcoa Serie A

Alcoa Serie B Teoría

Patrones de Referencia.

------ASTM E-127

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Patrones de Calibración • Permiten evaluar la operabilidad del conjunto Equipo Palpador, Verificando sus condiciones de trabajo. Algunos de ellos son: • IIW V-1 • IIW V-2 • Bloque de resolución, etc. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Patrones de Calibración

Bloque de Resolución

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Patrones Especiales. • Son los utilizados en aplicaciones especiales descritos en algunos códigos y normas. Ejemplos de ellos serían: • API-5L, • ASME • Escalonado, etc.

ASME Sección V

Escalonado 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Aplicaciones del Bloque V-1. Con los palpadores normales: • Calibración en distancia. • Resolución. • Sensibilidad. Con los palpadores angulares: • Punto de salida del haz. • Angulo real del palpador. • Calibración en distancia. • Sensibilidad.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Aplicaciones del Bloque V-2. A pesar de ser similar al V-1, no es aceptado como sustituto por los códigos y normas internacionales. Con los palpadores normales: • Calibración en distancia. • Sensibilidad. Con los palpadores angulares: • Punto de salida del haz. • Angulo real del palpador. • Calibración en distancia. • Sensibilidad. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Aplicación del Bloque Básico de Calibración • Especificado en el Artículo 5 de ASME Sección 5. Fig. 542.2.1. • Se usa para la calibración de curvas DAC en inspección angular de soldaduras. • Utilizado para calibrar la sensibilidad del equipo. • Su espesor depende del espesor de la lámina soldada. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Aplicación del Bloque Básico de Calibración • El diámetro de los agujeros se ve en la tabla de la Fig. 542.2.1. • Puede ser fabricado en un taller local. Con las precauciones necesarias.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Aplicación del Bloque Básico de Calibración • La calibración a distancia puede realizarse usando los agujeros. • La construcción de la curva DAC se realiza obteniendo la señal de los diferentes agujeros en la primera y segunda pierna. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Capítulo 7

Tipología de las Indicaciones (páginas 154 a la 183) 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Los principales parámetros a analizar de una indicación son: • Distancia al origen de la pantalla (profundidad). • Altura del pico. • Forma del pico. • Cambio que experimenta al mover el palpador. • Variación con la frecuencia de ensayo. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

También se debe considerar: • • • • •

Proceso de fabricación de la pieza Condiciones operativas Historial o antecedentes Conocimientos metalúrgicos Experiencia

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Indicaciones y Discontinuidades

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Indicación, discontinuidad y defecto: • Indicación: es lo que se obtiene al realizar el ensayo. Indicaciones son causadas por las discontinuidades, por la geometría de la pieza, así como por mala ejecución del ensayo que genera indicaciones falsas. • Discontinuidad: son fallas en la continuidad del material. Pudiendo esta afectar o no la operación de una pieza. • Defecto: son discontinuidades rechazables.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Es necesario aclarar los tipos de indicaciones:

• Falsas: (por mal procedimiento o condiciones de trabajo).

• No relevantes: (por geometría de la pieza).

• Relevantes: (por discontinuidades). 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Las indicaciones falsas son producto de: • • • • • •

Interferencia eléctrica. Rugosidad superficial. Exceso de acoplante. Conversión de ondas. Estructura del material. Zapata del palpador, etc.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Así como la diferencia entre: • Eco: no es un defecto, es un reflector. • Indicaciones no relevantes: no son defectos.

• Indicaciones

relevantes:

son discontinuidades que pueden ser o no defectos.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Según su origen podemos decir que las discontinuidades son:

• Inherentes: generadas durante la solidificación.

• Fabricación:

generadas proceso de manufactura.

por

el

• Servicio: por uso, corrosión, desgaste, fatiga, etc. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Indicaciones: • Relevantes (discontinuidades): – Rechazables (defectos). – No rechazables.

• No relevantes (indicaciones).

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Análisis de las indicaciones

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Análisis de las indicaciones •

•

Para una primera referencia un reflector debe ser comparado contra otro de tamaño conocido, a la misma profundidad. Un reflector puede ser mayor o menor que el haz ultrasónico, pudiendo variarse el diámetro, ángulo y frecuencia del palpador para determinar las características del mismo.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Análisis de las indicaciones • Otro punto de referencia puede obtenerse de la disminución del eco de fondo cuando se trabaja con palpadores de haz normal. • Es importante la orientación de la discontinuidad para tratar de obtener la mayor reflexión contra el palpador.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Análisis de las indicaciones

• Si dos materiales tienen la misma impedancia acústica no habrá reflexión en la interfase. • La señal de reflectores pequeños tiende a confundirse con el ruido cuando están profundas.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Análisis de las indicaciones • Recordar el tamaño mínimo detectable a la hora de seleccionar la frecuencia de inspección. El mismo criterio se debe tener en cuenta por la rugosidad superficial. • Alta sensibilidad y baja penetración es alta frecuencia. • Baja sensibilidad y alta penetración es baja frecuencia. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Análisis de las indicaciones

• En general es difícil detectar pequeñas discontinuidades a distancias superiores a 3N (tres veces el campo cercano).

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Para la detección e identificación de una discontinuidad hay que deducir: • • • • •

Morfología (plana, esférica o cilíndrica). Orientación (con respecto al haz). Posición (profundidad o distancia sónica). Tamaño. Naturaleza (grieta, escoria, poro, cavidad, etc.). Sin embargo algunas veces es muy difícil dar un dictamen con un solo E.N.D. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Morfología • Generalmente la morfología es la responsable de la forma del pico en la presentación A-SCAN. • Una indicación en pantalla puede convertirse en varias juntas al variar la frecuencia de ensayo sí la misma proviene de un agrupamiento de reflectores. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Morfología

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Orientación • Para la caracterización de discontinuidades se recomiendan los palpadores angulares por su versatilidad de uso. • Varios ángulos de incidencia son requeridos para verificar la orientación de una discontinuidad, evidentemente el conocimiento de la pieza limita la variedad de ángulos. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Posición • Se recomienda realizar croquis para estudiar el recorrido del haz dentro de la pieza. De esta manera, es más fácil determinar la ubicación de la discontinuidad a pesar de las posibles reflexiones múltiples del haz ultrasónico contra la geometría interna. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Reflectores mayores al haz • Para determinar tamaños de discontinuidades mayores que el haz ultrasónico, se hace un barrido superficial (exploración dinámica). Cuando el palpador está al borde de la discontinuidad el eco de fondo es la mitad de la altura original, igualmente ocurre con el eco de reflector. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Reflectores menores que el haz • Para discontinuidades menores que el haz sónico (exploración estática) el tamaño del reflector puede compararse contra otros conocidos naturales o artificiales. • En la práctica se usan reflectores de fondo plano sin embargo, el defecto natural siempre será mayor que el artificial ya que la rugosidad del mismo provoca dispersión del haz. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Como guía para la interpretación...

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Guía para la interpretación... • Determinar la posición del reflector con respecto al palpador. • Verificar su tamaño con respecto al haz ultrasónico. • Utilizar diversos ángulos de incidencia. • Si el tamaño de la indicación no varía con diversos ángulos de incidencia, el reflector es muy pequeño o esférico. En caso contrario debería ser plano. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Capítulo 8

Aplicaciones Metalúrgicas (páginas 184 a la 257) 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Medición de Espesores

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Medición de espesores... • Los medidores de espesor son equipos digitales. Que suelen incluir un patrón de control del palpador y un nivel fijo de ganancia. • Puede utilizarse en fabricación y en mantenimiento. • Los equipos modernos permiten visualización A-SCAN y control de ganancia para reafirmar las lecturas tomadas.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Medición de espesores con revestimiento... •

•

Hay que tener cuidado cuando se realizan lecturas de espesor a través de revestimientos ya que los mismos pueden generar errores muy significativos. Por ello siempre se recomienda su remoción o el uso de equipos con doble compuerta. Se pueden usar palpadores de haz normal monocristal o duales.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Medición de espesores a alta temperatura... • Para mediciones de espesores a alta temperatura se deben utilizar palpadores especiales con cristales y zapatas que tengan una baja variación de la velocidad acústica. • Usualmente los palpadores son enfriados para no quemarse por sobrecalentamiento. • Las mediciones deben realizarse rápido.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Medición de espesores a temperaturas extremas... • Para realizar las mediciones a alta temperatura se deben calibrar los equipos con patrones a esa temperatura o utilizar tablas de corrección, generalmente empíricas y diseñadas por el usuario. • En el caso de temperaturas bajas el procedimiento es el mismo ya que la velocidad acústica aumenta al bajar la temperatura del material inspeccionado. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Inspección de Soldaduras

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Inspección de Soldaduras • Es una de las aplicaciones más comunes en ultrasonido junto a la medición de espesores. • Suele ser ejecutada mediante el uso exclusivo de palpadores angulares. • Puede aplicarse durante el proceso de fabricación y en rutinas de mantenimiento.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Para calibrar el equipo se debe conocer: • Material base y de aporte (electrodo). • Dimensiones de la junta (espesores). • Extensión del ensayo. • Especificaciones aplicables. • Tipo de junta (tope, ángulo y en “T”). • Proceso de soldadura. • Diseño del bisel. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Los defectos más comunes en soldadura son: • Porosidad. • Escoria atrapada. • Fusión incompleta. • Penetración incompleta. • Grietas. Su forma, ubicación y orientación dependen de la configuración de la junta, el proceso de soldadura, el metal base, el material de aporte, la cantidad de pases, etc. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Porosidades: Son gases atrapados, por su distribución se clasifica en: • Aislada. • Uniforme esparcida. • Agrupada. • Lineal (generalmente en el pase de raíz). • Alargada.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Escoria atrapada • Se debe al tipo de proceso de soldadura utilizado y muy generalmente se encuentran ubicadas en las zonas cercanas a los límites geométricos de la soldadura (bisel) y entre los diversos pases. • La causa principal de generación de escoria es la variación del espaciamiento electrodo material, así como, golpes y brisas durante la solidificación. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Escoria atrapada • Generalmente está orientada en la dirección del cordón. • U.T. es el método más recomendado para la detección de escoria. Pudiendo usarse haz normal en cordones maquinados o haz angular.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Fusión y penetración incompleta:

• La penetración incompleta se da en la raíz y la fusión incompleta en las paredes laterales del cordón. • Debido a extensión del daño el U.T. es el método más recomendado para su detección. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Grietas: • Normalmente son producto de diferentes gradientes de enfriamiento así como a la aglomeración puntual de tensiones y esfuerzos en el material. • Pueden presentarse en: Cordón de soldadura. Metal base. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Las grietas en los cordones de soldadura son:

• • • •

Transversales Longitudinales En cráter Ocultas (cercanas a la línea de fusión)

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Las grietas en el metal base son: • • • • • • •

Transversales Ocultas Borde superior Raíz Laminares por desgarramiento Laminaciones Línea de fusión

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Grietas • Generalmente U.T. es el mejor método para detectar grietas siempre y cuando se logre la perpendicularidad de la grieta con el haz ultrasónico.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Inspección ultrasónica de cordones de soldadura.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Inspección ultrasónica en cordones de soldadura. • Se utilizan generalmente palpadores angulares con desplazamiento en zig-zag con largo que genere el paso y doble paso (o salto y 1/2 salto). El ancho del pase debe ser de al menos el 75% del ancho efectivo del palpador. • Adicionalmente una rotación de 30º es recomendada para hallar discontinuidades posicionadas al azar. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Inspección ultrasónica en cordones de soldadura. • El cálculo del largo del desplazamiento puede hacerse por patrones o trigonometría. • Deben barrerse ambos lados del cordón o un lado por ambas caras del material. • Para defectos transversales otro barrido debe hacerse con el palpador sobre el cordón maquinado o con un ángulo de 15º de inclinación paralelo al cordón y a ambos lados. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Interpretación de señales de diferentes reflectores mediante la inspección ultrasónica

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Falta de fusión:

• Este defecto se verá más de un lado del cordón que del opuesto.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Grieta • Este defecto se verá con igual intensidad de ambos lados del cordón.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Escoria • Generalmente este defecto tiene una superficie muy irregular, por lo que la imagen en pantalla será más ancha que una grieta o falta de fusión

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Poros • Son señales estrechas y agudas, pudiendo presentarse en grupos.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Fusión incompleta y grietas en la raíz.

• Son señales iguales, estrechas y altas, sirve ubicar el defecto por geometría

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Hi-Low • Da señal aguda en la raíz pero sólo de un lado del cordón. No se debe confundir con grietas en la raíz.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Anexo

Elaboración de un Procedimiento de Inspección. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Un procedimiento debe incluir: • • • • • • • • •

26 de Marzo de 2007

Título. Objetivo. Personal. Referencia. Equipo. Procedimiento. Aceptación y rechazo. Documentación y formatos. Reparaciones.

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Título: • Debe dar una información precisa sobre el tópico que cubre el procedimiento. • Por ejemplo: “Procedimiento para la inspección de cordones de soldadura longitudinales a tubos de al menos 1/2 plg. de espesor y diámetros desde 8 plg. mediante el método de contacto directo por la técnica de haz angular” 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Objetivo: • 1.0 Debe dar una información ampliada sobre la aplicación que cubre el procedimiento. • Por ejemplo: “Este procedimiento es para ser usado en la detección, y evaluación de indicaciones en el cordón y en la zona afectada por el calor de soldaduras longitudinales en tubos de acero al carbono de al menos 1/2 plg. de espesor y diámetros desde 8 plg. mediante el método de contacto directo por la técnica de haz angular”.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Personal: • 2.0 Indica cual es el nivel del personal que debe estar involucrado con el procedimiento. • Por ejemplo: “El personal encargado de ejecutar la inspección debe estar calificado por lo menos como nivel I. El personal encargado de la evaluación y emisión de reportes debe estar certificado nivel II.”

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Referencia: • 3.0 En este punto se puede agregar cualquier tipo de referencia a normas y códigos que se consideren necesarias. • Por ejemplo: “API 1104”

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Equipo: • 4.0 Se establece el tipo de equipo, palpador, acoplante, patrones, etc. a ser utilizados. • Por ejemplo: “4.1 Equipo detector de fallas con capacidad para... 4.2Bloque de calibración V-1... 4.3Acoplante Krautkramer ...” 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Procedimiento: • 5.0 Debe describir cuidadosamente el procedimiento para ejecutar la inspección. • Se puede incluir el procedimiento de verificación del equipo, calibración, reflectores de referencia, preparación de superficies, tipo de barrido, velocidad de barrido, etc.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Criterio de aceptación y rechazo: • 6.0 Se establece en criterios muy básicos ya que no forma parte de las responsabilidades definidas para los niveles I. Sin embargo sirve de base para la evaluación posterior por el nivel II a la hora de tomar decisiones. • Por ejemplo: “Será rechazable cualquier discontinuidad mayor de 10 mm de longitud...” 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Documentación y formatos: • 7.0 Comprende los formatos y reportes a ser llenados por el inspector que ejecuta la inspección. • Por ejemplo: Dibujos, esquemas, tablas donde se completa información, etc.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Reparaciones: • 8.0 Incluye los criterios a ser utilizados cuando la reparación o corrección de irregularidades es permisible. Estableciendo los nuevos lineamientos para la re-inspección. • Por ejemplo: “Una vez reparada la discontinuidad se procederá a su re-inspección siguiendo los mismos lineamientos de un cordón nuevo...”

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Pasos para la ejecución de una inspección.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Pasos para la ejecución de una inspección por ultrasonido. • Inspección visual de la pieza. • Material de la pieza. • Tamaño de la discontinuidad mínima a detectar. • Requerimiento de planos y esquemas. • Proceso de fabricación de la pieza. • Análisis de los esfuerzos de trabajo. • Cantidad de piezas. 26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría

Pasos para la ejecución de una inspección por ultrasonido. • • • • • • • •

Selección del método y técnica de ensayo. Elaboración del procedimiento de inspección. Selección del palpador. Selección del acoplante. Verificación y Calibración del equipo. Acceso a patrones de referencia. Ejecución de la inspección per sé. Elaboración del reporte de inspección.

26 de Marzo de 2007

Ultrasonido Nivel II

Teoría