ultrasonido

El Primer Nombre en Pruebas No Destructivas

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Inspección AWS D 1.1 utilizando USM Go y Ultralink3 Antecedentes: La evaluación de las discontinuidades es llevada acabo utilizando documentos que regulan la inspección y calificación de la soldadura. El fin principal de esta evaluación es el de garantizar que una junta de soldadura cumple con los criterios de aceptación establecidos en los códigos aplicables para cada tipo de componente. Específicamente hablando de AWS ha desarrollado estándares, códigos y guías relacionadas con la construcción de elementos soldados, entre los que están: AWS D1.1 Structural Welding Code Steel AWS D1.2 Structural Welding Code Aluminium AWS D1.3 Structural Welding Code Sheet Steel AWS D1.4 Structural Welding Code Rein forcing Steel AWS D1.5 Bridge Welding Code AWS D1.6 Structural Welding Code Stainless Steel Estos documentos son consultados para establecer la calidad de un producto, por lo que para cada situación existirá un documento aplicable, con el cual el producto fabricado debe tener conformidad. En el caso especifico de AWS D1.1 contiene los requerimientos para la fabricación de estructuras soldadas de acero, por lo tanto si en los documentos del contrato ha sido estipulado el uso de este código, se debe de cumplir con todas las prescripciones, a excepción de los que se especifiquen en el contrato contrato. En este articulo de Ultra tips desarrollaremos una inspección AWS D 1.1 utilizando las ventajas que nos proporciona el detector de fallas USM Go para la evaluación de las discontinuidaDesarrollo: Es importante mencionar algunos puntos importantes previos al desarrollo de la practica. El USM Go es un detector de fallas fabricado cumpliendo con los requisitos que establece AWS D1.1, es del tipo Pulso-Eco y tiene un ancho de banda de 0.2 a 20 Mhz, cuenta con barrido “A” con trazo de señal rectificada. Otras características ergonómicas diseñadas para la inspección de estructuras es su tamaño ( 175 x 111 x 50 mm) y peso (845 g) que permiten que el equipos sea llevado por andamios y escaleras sin ningún problema. La pantalla se configura en colores y es de alto contraste, lo que permite una mejor visibilidad en condiciones no ideales de inspección, cuenta además con una ranura para memorias SD para un fácil manejo de la información. El transductor que utilizaremos es de 2.25 Mhz. Y el bloque de calibración un IIW Tipo I. Departamento Técnico—Llog, s.a. de c.v.

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Como primer paso debemos de encender el equipo y conectar el cable al transductor (previamente montado sobre la zapata con un poco de acoplante) y posteriormente el otro extremo del cable en la conexión del transmisor del equipo. Ahora es necesario verificar y realizar los ajustes previos a la calibración en el equipo, estos ajustes se muestran en las figuras de la izquierda y son los siguientes: • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Ajuste la ganancia entre 40 ó 50 Db Seleccione un rango de 10” Ajuste el retardo del palpador (P-DELAY) en “0.000” Ajuste la velocidad del material a .1280” µ/s Ajuste El retardo de pantalla (D-DELAY) en “0.000” Ajuste el voltaje “HIGH” Ajuste el amortiguamiento en “50Ω” Ajuste el PRF “AUTO HIGH” Ajuste la frecuencia en “BROADBAND” Ajuste la rectificación en “ FULLWAVE” Ajuste el modo Dual en “Off” Ajuste el rechazo en “0 %” Ajuste el ángulo a “70°” Ajuste el espesor a 4” Ajuste las lecturas SA, DA, PA, Ajuste GATE Start en .500” Ajuste GATE Width en 9.500” Ajuste Gate Threshold en 20 % Ajuste el punto de medición a “PICO”

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Para determinar el punto de salida del Haz ultrasónico se aplica un poco de acoplante sobre la superficie del bloque haciendo coincidir la línea inclinada que esta en el costado de la zapata con el centro del radio de 4”, dirigido a la superficie curva. Como se muestra en la figura a un lado. Se debe de ajustar la ganancia para que la indicación proveniente de la superficie curva del bloque alcance una amplitud aproximada del 50 % de la escala vertical de pantalla, sin considerar su posición a través de la escala horizontal de la pantalla. Ahora se debe de mover el transductor hacia atrás y hacia delante hasta que se obtenga la máxima amplitud de la indicación en la pantalla. Una vez que tenemos la máxima amplitud, sin mover el transductor se debe de observar sí la marca en la zapata del punto de salida del haz coincide con la marca del centro de la curvatura del radio de 4” grabada en el bloque. Si la marca no coincide , debe colocarse un pedazo de cinta sobre el costado de la zapata y marcar sobre la cinta el punto donde coincide con el centro de la curvatura del bloque. La verificación del ángulo de refracción se utiliza las escalas grabadas y graduadas en el costado del bloque IIW. Se debe colocar el transductor sobre la superficie mas larga de 1” de manera que coincida el punto índice de la zapata con la línea grabada con el ángulo que se este Utilizando y el transductor debe estar dirigido a el barreno de 2” como se muestra en al figura de abajo. La ganancia debe ajustarse para que la indicación proveniente del barreno de 2” tenga una amplitud del 50 % de la escala vertical. Una vez ajustada la ganancia se debe de mover el transductor hacia atrás y hacia delante hasta obtener la máxima amplitud de la indicación en la pantalla del USM Go. Ya encontrada la máxima amplitud de la indicación, y sin mover el transductor se debe de observar el valor en grados sobre la escala del bloque, que se localiza en el lugar donde coincide el punto índice de emisión, previamente encontrado. Si el ángulo encontrado no coincide con el marcado en la zapata, debe registrarse este nuevo valor en el equipo de ultrasonido; El nuevo valor deberá encontrarse dentro de una tolerancia +/- 2° con respecto al que esta grabado en la zapata. Departamento Técnico—Llog, s.a. de c.v.

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Para la Calibración en distancia se debe colocar un poco de acoplante sobre el bloque y colocar el transductor dirigido a la superficie curva haciendo coincidir el punto índice de emisión de la zapata con el centro del radio de 4”, como se muestra en la figura de la derecha. La ganancia debe ser ajustada para que la indicación proveniente de la ranura con curvatura de 1” de radio (normalmente es la tercera indicación después del disparo principal ó pulso inicial) alcance una amplitud del 50% de la escala vertical de la pantalla (Es decir que el pico de la indicación llegue al 50%). En el menú de AUTOCAL se ajustan los valores de las dos referencias conocidas (4” y 9”), y se selecciona la función RECORD dos veces (la primera para prender la función “Record” y la segunda para “Grabar” la primer referencia), en este momento la función de “gate a start” se selecciona para indicar que hay que mover la compuerta para que toque solo la segunda indicación. Ya con la compuerta en la segunda indicación se selecciona nuevamente dos veces la función RECORD y con esto se finaliza la calibración en distancia. Observe que el valor en la línea de medición de SA corresponde a 9” y la función de RECORD esta en “OFF”. Por ultimo mueva la compuerta para que toque la primer indicación y verifique que el valor en la línea de medición de SA corresponde a 4”.

Amplitud al 50%

Referencia 1 Referencia 2 Menú AUTOCAL

Calibración en distancia terminada

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Calibración en distancia terminada

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El ajuste de sensibilidad se refiere a la ganancia requerida (en decibeles para que la amplitud o altura de la indicación del reflector de referencia alcance un cierto porcentaje sobre la escala vertical de la pantalla. Para el procedimiento de calibración de amplitud ó sensibilidad de acuerdo a AWS D 1.1 se debe colocar el transductor de acuerdo a la posición de la figura de la derecha y debe moverse de atrás para adelante para lograr maximizar la indicación proveniente del barreno de 0.060”. Una vez que ya ha sido maximizada la indicación, y sin mover el transductor, debe ajustarse la ganancia para que la amplitud alcance una línea de referencia horizontal (60%). Ésta máxima lectura obtenida en decibeles (66.6 dB) debe ser usada como lectura del Nivel de referencia “b” en la hoja de reporte de inspección (Forma D1.1). Una vez que terminamos la calibración del equipo, éste esta listo para realizar la inspección, detección y evaluación de las discontinuidades. La evaluación de las discontinuidades puede hacerse de dos diferentes formas: • •

En el equipo de ultrasonido USM Go. En el software Ultralink 3 Primero veremos como se realiza la evaluación de las indicaciones utilizando el detector de fallas USM Go.

El USM Go cuenta con un software que nos permite encontrar el valor de “d” que representa la diferencia algebraica en decibeles entre el nivel de la indicación y el nivel de referencia, con una corrección para la atenuación, como se indica en la siguiente expresión: a-b-c=d a = Nivel de la indicación b = nivel de referencia c = factor de atenuación d = Relación de indicación

Nivel de referencia ajustado

Para encontrar el valor de “d” con el USM Go es necesario ir al menú de AWS D1.1 y ajustar el nivel de referencia (b = 66.6 dB) que encontramos en el ajuste de sensibilidad. Enseguida debemos ir a la función de “A INDICATION” y con el Joystick seleccionar la opción de RUNNING (Actual). Nota: Para realizar este ajuste es necesario que el transductor esté en la misma posición que en el ajuste de sensibilidad. Ya por último antes de iniciar la inspección y detección de fallas es necesario ajustar el espesor del material que vamos a inspeccionar en el equipo, para esta practica utilizaremos una placa de 0.750”

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En la pieza que va a ser inspeccionada debe de trazarse el área de barrido para garantizar que con el desplazamiento del transductor en ella, el haz ultrasónico esta cubriendo el total de la junta de soldadura, la formula para calcular el área de barrido es la siguiente: SD = 2e x Tan Ø

Donde: SD = Distancia de brinco e = Espesor del material Tan Ø = tangente del ángulo utilizado en la inspección

Después de realizado un barrido sobre la superficie de la pieza y cuando se ha detectado una discontinuidad debemos de mover el transductor manteniendo la indicación en la pantalla hasta encontrar su máxima amplitud. La compuerta debe estar tocando la indicación proveniente de la discontinuidad para calcular el valor de “a” en dB necesario para que esa indicación alcance el nivel de referencia establecido “b”. Para el cálculo del factor de atenuación “c”, se utiliza el valor de “Sa” en la línea de mediciones (2.93”). Ya con los tres valores (a, b y c) el software muestra el valor de “d = +1” Para encontrar la severidad de la discontinuidad, se debe ahora encontrar la columna en la tabla, que tenga un rango, en el que esté dentro el espesor del material que inspeccionamos (0.750") y el ángulo que utilizamos. Una vez localizada la columna, se debe de buscar ahí el valor encontrado de "d" (+1). Están establecidas cuatro clases de severidad: Clase A - Discontinuidades Mayores. Rechazadas sin importar su longitud. Clase B - Discontinuidades Medias. Rechazadas si tienen longitud mayor que .750”. Clase C - Discontinuidades Pequeñas. Rechazadas si tienen longitud mayor que 2”. Clase D - Discontinuidades menores. Aceptadas sin importar su longitud.

El valor de severidad que corresponde para la discontinuidad encontrada es de Clase "A” (+5 y menores). Después de la evaluación de la discontinuidad de acuerdo a AWS D11, en el momento de la inspección , el inspector debe llenar una forma de reporte en la cual identifique claramente el trabajo y el área de inspección. La forma de reporte para soldaduras que son aceptables solo necesita contener la información suficiente para identificar la soldadura, el inspector (firma) y la aceptación de la soldadura (Forma D1.1).

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Hasta aquí termina la evaluación de discontinuidades utilizando el equipo de ultrasonido USM Go, y la documentación posterior de los resultados de la evaluación, sin embargo es importante ahora conocer una herramienta para la evaluación, el Ultralink3, un software que nos facilita el análisis, la evaluación y documentación de las discontinuidades. El ultralink3 es un Programa que se instala en la computadora, trabaja sobre una plataforma de Windows (XP, Vista y Windows 7) y permite abrir los archivos guardados en el USM Go, con extensión “.UGO” Para mostrar mejor las ventajas de la evaluación con el Ultralink 3, realizaremos la misma evaluación de la discontinuidad anteriormente encontrada en la placa de 0.750” de espesor. Después de haber encontrado la amplitud mas alta de la indicación de la discontinuidad, lo que tenemos que hacer es guardar el archivo en la tarjeta SD del USM Go. Para esta práctica le

Posteriormente se extrae la tarjeta SD del equipo y se inserta en la computadora donde está cargado el programa. Al abrir el programa podemos observar un administrador de archivos amigable, donde es posible crear carpetas y agregar componentes. Para abrir un archivo en el ultralink 3 se presiona el Icono “Insertar Archivos” que despliega un recuadro. Se debe seleccionar la unidad donde está la tarjeta SD (en nuestro caso es la unidad “J”), y en ese momento del lado derecho del recuadro observaremos el contenido de la tarjeta SD. Seleccionamos el archivo Ultratips, y presionamos la tecla insertar. Ahora el archivo Ultratips está en la carpeta de llogsa en el Ultralink 3. Ya con el archivo en el ultralink 3 presionamos dos veces sobre él para abrirlo y aparecerá del lado derecho el barrido “A” correspondiente. En este barrido “A” es posible modificar la ganancia para efectos de un mejor análisis de las indicaciones y en caso de ser necesario se pueden agregar etiquetas con flechas e incluso hasta realizar mediciones. Este archivo contiene la información del ajuste del equipo al momento en que fue almacenado (ganancia, amortiguamiento, PRF, rango, retardo del palpador, velocidad, voltaje, etc.) y es utilizada por el Ultralink 3 para reproducirla y emplearla en otras aplicaciones e incluso la podemos ver en pantalla de ser necesario. Es posible también abrir varios archivos al mismo tiempo, para analizarlos, evaluarlos y documentarlos.

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Insertar Archivos

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Cuando conocemos las características de la preparación de la junta de soldadura, el ultralink 3 nos permite trazarla por medio de una tabla y utiliza los valores de SA, DA, PA, ángulo y la referencia desde el centro de la soldadura, para definir la posición de la discontinuidad dentro de la soldadura, y la muestra con un punto rojo. Esta ayuda visual nos permite realizar el análisis mas rápido y preciso de los archivos guardados. Para realizar la evaluación de la discontinuidad utilizando el Ultralink 3 solo se necesita presionar el Icono de AWS y se desplegara una pantalla de evaluación AWS donde es necesario colocar cual fue el nivel de referencia (b = 66.6) en decibeles que utilizamos en el ajuste del equipo y que tipo de carga es la que soportara la estructura (cíclica ó estática). Una vez con estos dos datos se presiona el icono de Recalcular y aparecerá el resultado de la evaluación de la discontinuidad de acuerdo a los datos proporcionados. Se puede agregar información adicional para alimentar los datos del reporte como son : • • • • •

Desde que cara se esta realizando la inspección Numero de indicación Longitud de la discontinuidad Distancia X y Y Observaciones Y por ultimo se pueden agregar datos del reporte:

• • • • • • •

Proyecto Identificación de la soldadura Espesor del material Unión de soldadura AWS Requerimientos de calidad Observaciones Firmas

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Se puede generar el reporte de inspección utilizando el formato D1.1 con solo presionar el icono de “Ver reporte”. El reporte es generado en formato .html y después puede ser convertirlo a PDF.

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Conclusión: El cumplimiento de los requisitos de un documento puede tener la limitante más grande en la falta de conocimiento e interpretación del contenido. En este artículo mostramos de forma breve dos maneras diferentes de la evaluación de discontinuidades utilizando diferentes herramientas. Algunos equipos de ultrasonido ( USM Go) cuentan con software de evaluación de discontinuidades, pero todavía se depende de las literaturas y se tiene que documentar de forma manual los resultados, mientras que los programas de análisis (Ultra Link 3) pueden disminuir la dependencia a las literaturas debido a su base de datos e incluso facilitan la documentación de los resultados de la inspección.

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