Utrasonido Nivel II 2004 Llogsa

OG

S.A. de C.V.

Bienvenidos al curso Ultrasonido Industrial Nivel II

Objetivo:

Ultrasonido Industrial Nivel II

Adiestrar al técnico para ajustar y calibrar equipo, y para evaluar resultados de inspección con respecto a códigos, normas y especificaciones aplicables. Familiarizar al técnico con los alcances y limitaciones del método de inspección y que esté calificado para ser responsable del adiestramiento y guía del personal Nivel I y aprendices, y que sea capaz de organizar y reportar los resultados de las inspecciones.

Inspección por Ultrasonido

Principios Sonido Propagación de energía mecánica (vibraciones con frecuencias de 16 a 20,000 ciclos/segundo) a través de sólidos, líquidos y gases

Ultrasonido Sonido con frecuencias mayores al rango audible, el cual se propaga a través de medios sólidos y líquidos, considerados como elásticos.

Principios El principio en el que se basa la inspección por ultrasonido es que materiales diferentes presentan diferentes ”Impedancias Acústicas” El ultrasonido forma un haz por lo que es utilizado para rastrear el volumen de un material.

Inspección Ultrasónica La inspección por ultrasonido se realiza básicamente por el método en el cual: la onda ultrasónica se transmite y se propaga dentro de una pieza hasta que es reflejada y regresa a un receptor proporcionando información de su recorrido (energía reflejada y distancia recorrida)

Inspección Ultrasónica

Inspección Ultrasónica

Inspección Ultrasónica

Inspección Ultrasónica

Inspección Ultrasónica

Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

in

100 80 60 40 20 0

0

2

4

6

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Discontinuidad

8

10

Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

in

100 80 60 40 20 0

0

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Discontinuidad

8

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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Discontinuidad

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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0

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Discontinuidad

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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100 80 60 40 20 0

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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100 80 60 40 20 0

0

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Discontinuidad

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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Discontinuidad

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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Discontinuidad

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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Discontinuidad

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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100 80 60 40 20 0

0

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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100 80 60 40 20 0

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Discontinuidad

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

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100 80 60 40 20 0

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Discontinuidad

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

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Discontinuidad

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

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100 80 60 40 20 0

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Discontinuidad

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

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Discontinuidad

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

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100 80 60 40 20 0

0

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Discontinuidad

8

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

in

100 80 60 40 20 0

0

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4

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Discontinuidad

8

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Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

in

100 80 60 40 20 0

0

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Discontinuidad

8

10

Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

in

100 80 60 40 20 0

0

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4

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Discontinuidad

8

10

Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

in

100 80 60 40 20 0

0

2

4

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EDGE SELECTED ID >

Discontinuidad

8

10

Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

in

100 80 60 40 20 0

0

2

4

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Discontinuidad

8

10

Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

in

100 80 60 40 20 0

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Discontinuidad

8

10

Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

in

100 80 60 40 20 0

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Discontinuidad

8

10

Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

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100 80 60 40 20 0

0

2

4

6

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Discontinuidad

8

10

Inspección Ultrasónica Transductor

Cristal Piezoeléctrico Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

in

100 80 60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED ID >

Discontinuidad

8

10

Sistema de Inspección Ultrasónica

Sistema de Inspección Componentes Básicos  Generador de la señal eléctrica, Instrumento Ultrasónico



Sistema de Inspección Componentes Básicos  Conductor de la señal eléctrica, Cable coaxial

 

Sistema de Inspección Componentes Básicos  Elemento transmisor-receptor, Transductor

 



Sistema de Inspección Componentes Básicos  Medio para transferir la energía acústica a la pieza y viceversa, Acoplante acústico

 





Sistema de Inspección Componentes Básicos  Pieza inspeccionada

 

 



Sistema de Inspección  Instrumento Ultrasónico

 Cable Coaxial

 Acoplante

 Transductor  Pieza Inspeccionada

Antecedentes Históricos

Aplicaciones

Aplicaciones

Ya que la inspección por ultrasonido es básicamente un fenómeno mecánico, es adaptable para determinar la integridad estructural de materiales de ingeniería

Aplicaciones Las principales aplicaciones consisten en: 

Detección y caracterización de discontinuidades

Aplicaciones 

Medición de espesores, extensión y grado de corrosión

Aplicaciones



Determinar características físicas como: tamaño de grano, constantes elásticas y estructura metalúrgica



Determinar características de enlace entre dos materiales

Ventajas

Ventajas Proporciona gran poder de penetración, lo que permite la inspección de grandes espesores; Se tiene gran sensibilidad, ya que se pueden detectar discontinuidades extremadamente pequeñas; Gran exactitud para determinar la posición, estimar el tamaño, orientación y forma de discontinuidades;

Ventajas Se necesita una sola superficie de acceso; La interpretación de los resultados es inmediata; No existe peligro o riesgo en su aplicación; Los equipos son portátiles; Los equipos actuales tienen la capacidad de almacenar información en la memoria.

Limitaciones

Limitaciones La operación del equipo y la interpretación de los resultados requiere técnicos experimentados; Se requiere gran conocimiento técnico para el desarrollo de los procedimientos de inspección; La inspección se torna difícil en superficies rugosas; La inspección se torna difícil en partes de forma irregular;

Limitaciones La inspección se torna difícil en piezas pequeñas o delgadas; Discontinuidades subsuperficiales pueden no ser detectadas; Durante la inspección es necesario el uso de un material acoplante; Se necesitan patrones de referencia en la calibración del equipo y caracterización de discontinuidades.

Principios de Ultrasonido

Ultrasonido Nombre dado al estudio y aplicación de ondas sónicas que se transmiten a frecuencias mayores al límite superior del rango audible, arriba de 20,000 Hz. En inspecciones por contacto el rango de frecuencias común es de 2.25 a 10 MHz, y en casos particulares se emplean frecuencias abajo y arriba, y para inmersión pueden ser de hasta 30 MHz.

Relación entre: Velocidad, Longitud de onda y Frecuencia

La propagación del ultrasonido está caracterizada por vibraciones periódicas de los átomos o partículas, representadas por un movimiento ondulatorio

Propagación de la Onda Ultrasónica

Movimiento Ondulatorio

Longitud de Onda Distancia de viaje de un ciclo; distancia desde un punto en un ciclo al mismo punto en el siguiente ciclo. 



Frecuencia Número de ciclos completos que pasan por un punto en la unidad de tiempo, normalmente, un segundo. 1 Ciclo/seg = 1 Hertz ( Hz ) 1,000 Ciclos/seg = 1 Kilohertz = 1 KHz

1 Ciclo

1,000,000 Ciclos/seg = 1 Megahertz = 1 MHz

Ejemplo: 5,000,000 Ciclos/seg = 5.0 Megahertz = 5.0 MHz

3 ciclos seg

5 ciclos seg

2 ciclos seg 1 segundo

1 segundo

1 segundo

Velocidad Acústica Distancia de viaje por tiempo, o rapidez del movimiento ondulatorio. Matemáticamente se expresa:

v=x f v = Velocidad del ultrasonido  = Longitud de onda f = Frecuencia

Generación y Recepción de Vibraciones Ultrasónicas

Las vibraciones ultrasónicas son generadas por la aplicación de pulsos eléctricos al elemento transductor (elemento o cristal piezoeléctrico) contenido dentro de una unidad de rastreo (palpador). El transductor transforma la energía eléctrica en ultrasonido (energía mecánica) y viceversa.

Efecto Piezoeléctrico

0

Efecto Piezoeléctrico

+

V -

Efecto Piezoeléctrico

-

V +

Efecto Piezoeléctrico

+

V -

Efecto Piezoeléctrico

-

V +

Efecto Piezoeléctrico

+

V -

Efecto Piezoeléctrico

-

V +

Efecto Piezoeléctrico

+

V -

Efecto Piezoeléctrico

-

V +

Acoplante

El ultrasonido es transmitido entre el palpador y la pieza inspeccionada a través de un medio acoplante. Los materiales usados como acoplantes pueden ser aceite, agua, gel, etc. El propósito principal del acoplante es eliminar entre el palpador y la pieza, debido a que el aire es un pobre transmisor del ultrasonido.

Inspección Ultrasónica Básica

Métodos de Acoplamiento Contacto El transductor se coloca directamente sobre la superficie de la pieza y se utiliza una película ligera de acoplante. Palpador Capa ligera de acoplante

Pieza inspeccionada

Métodos de Acoplamiento Inmersión La pieza inspeccionada o el palpador, o ambos, están sumergidos en acoplante, agua. Columna de Acoplante

GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

Palpador

RANGE 10.00 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Reflexiones Ultrasónicas

El haz ultrasónico tiene propiedades similares a un haz de luz, cuando choca con un objeto que interrumpe su paso, es reflejado. El ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia.

Reflexiones Ultrasónicas

Si la incidencia es normal a la superficie, el ángulo de reflexión también es normal.

Interfase acústica

Reflexiones Ultrasónicas

Si la incidencia es angular, el ángulo de reflexión es igual al de incidencia.

Interfase acústica

Métodos de Presentación de Datos

Barrido Tipo “A” (A-Scan) Es la presentación más utilizada. Proporciona información a cerca de:  El espesor de un material o la profundidad a la que se encuentra una discontinuidad,

 Tamaño relativo de una discontinuidad.

Métodos de Presentación de Datos Barrido “A” (A-Scan)

EVP GAIN 54.0 dB REJ 0% MIN DEPTH

RANGE 2.000 in

in

100

3

80

1

60

2

40

Discontinuidad

4

20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

    EHP EVP

Eco de entrada o disparo principal Reflexión de la discontinuidad Reflexión de pared posterior ( R.P.P. ) Línea de tiempo base Escala Horizontal de la Pantalla Escala Vertical de la Pantalla

8

10

EHP

Métodos de Presentación de Datos Barrido “A” (A-Scan)

Métodos de Presentación de Datos Barrido “B” (B-Scan) Este barrido proporciona una vista de la sección transversal de la pieza inspeccionada y de las discontinuidades. La imagen es retenida en la pantalla o graficada en el barrido en un solo sentido Generalmente la inspección se realiza por inmersión y el movimiento del transductor es automático.

Métodos de Presentación de Datos Barrido “B” (B-Scan)

Superficie Frontal

Superficie Posterior

Discontinuidad

Métodos de Presentación de Datos Barrido “B” (B-Scan)

Métodos de Presentación de Datos Barrido “C” (C-Scan) Este tipo de barrido proporciona una vista de planta (vista superior en forma de mapa, similar a una imagen radiográfica) de la pieza inspeccionada y las discontinuidades. Las discontinuidades son mostradas en un registrador o en la pantalla de una computadora en posición X-Y del barrido. El barrido debe estar sincronizado con un registrador o el sistema de adquisición de datos.

La inspección se realiza por medio de un sistema de inmersión y un barrido automático.

Formas de Vibración Ultrasónica

Formas de Vibración Ultrasónica

La energía ultrasónica se propaga por medio de vibración de las partículas del material, de átomo a átomo. La dirección en la que vibran las partículas con respecto a la dirección de propagación de la onda ultrasónica depende de la forma de vibración.

Formas de Vibración Ultrasónica Ondas Longitudinales  La vibración de las partículas del medio es “Paralela” con respecto a la dirección de propagación de la onda ultrasónica.

Dirección de Propagación

Vibración de las Partículas

Formas de Vibración Ultrasónica Ondas de Corte También son llamadas “Ondas Transversales”.  La vibración de las partículas del medio es “Perpendicular” con respecto a la dirección de propagación de la onda.  Su velocidad es de aproximadamente la mitad de la velocidad de las ondas longitudinales.  Esta forma de onda se propaga solamente a través de sólidos.

Ondas de Corte

Dirección de Propagación Vibracion de las Partículas

Formas de Vibración Ultrasónica Ondas Superficiales También conocidas como “Ondas de Rayleigh”.  Adecuadas para detectar discontinuidades superficiales, su energía decae rápidamente debajo de la superficie hasta una profundidad de una longitud de onda.  Sólo se propagan en sólidos.  El movimiento de las partículas, de la superficie o cercanas a ella, es “elíptico”.  Su velocidad es de aproximadamente 90% de la velocidad de las ondas transversales.

Formas de Vibración Ultrasónica Ondas Superficiales

90º

PANAMETRICS

Vibración de las Partículas

Refracción y Conversión de Modo

Refracción Es el cambio de dirección del ultrasonido, cuando pasa de un medio a otro con diferente velocidad de propagación y con un ángulo de incidencia diferente a cero grados con respecto a la normal Onda Incidente



v1 v2

Onda Refractada q

Refracción Los ángulos de la onda de incidencia y de las ondas transmitidas refractadas están dados por la:



“Ley de Snell” Sen  Sen q

v1 v2

v1 v2 qT

qL

Conversión de Modo

Es el cambio de ondas, de un modo de vibración a otro

Se presenta en la reflexión o refracción y es causado por un ángulo de incidencia diferente a cero grados con respecto a la normal a la interfase

Conversión de Modo Onda Longitudinal



T

Onda Transversal Reflejada

L

Onda Longitudinal Reflejada

v1 v2 Onda Transversal Refractada

qT

qL

Onda Longitudinal Refractada

Conversión de Modo Onda Longitudinal Onda de Corte Onda Superficial

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Ángulo de incidencia () en una zapata de plástico 15° 56° 45° 30° 0°

65

70

75

Conversión de Modo Primer Ángulo Crítico El ángulo de la onda de incidencia con el cual la onda longitudinal es refracta a 90º con respecto a la normal Onda Longitudinal



v1 v2

Onda Longitudinal Refractada

qT

q L=90º

Conversión de Modo Segundo Ángulo Crítico El ángulo de la onda de incidencia con el cual la onda transversal es refracta a 90º con respecto a la normal

 Onda Longitudinal

v1 v2

Onda de Corte Refractada

q T=90º

Variables Ultrasónicas

Variables Ultrasónicas

Las variables tratadas a continuación son afectadas principalmente por el sistema de inspección ultrasónica (instrumento, transductor, zapata, acoplante, etc.). Es importante que el técnico conozca los efectos de estas variables en los resultados de la inspección.

Variables Ultrasónicas Impedancia Acústica Resistencia que oponen los materiales a la propagación del sonido Cuando una onda ultrasónica incide en el límite entre dos materiales diferentes parte de su energía es transmitida y parte es reflejada, debido a sus impedancias acústicas. La impedancia acústica ( Z ) es el producto de la densidad del material (  ) y la velocidad de propagación del sonido ( v ):

Z= v

Variables Ultrasónicas El valor de la impedancia acústica permite calcular el porcentaje teórico de energía transmitida y reflejada en las interfases acústicas.

Coeficiente de reflexión: Z2 - Z1 R= Z2+Z1

2

%R = R x 100

Coeficiente de transmisión: 4 Z1 Z2 T= %T = T x 100 2 (Z2 + Z1) T = 1-R

Reflexión Z1 Z2 Transmisión

Variables Ultrasónicas Frecuencia Para la detección de fallas usando el método de contacto, se utilizan frecuencias entre 2.25 y 10MHz.

Las frecuencias más altas proporcionan mayor sensibilidad para detectar pequeñas discontinuidades, pero no tienen el poder de penetración de las frecuencias bajas. El tamaño de la discontinuidad que puede ser detectada debe ser la consideración más importante para la selección de la frecuencia.

Variables Ultrasónicas Frecuencia Si el tamaño de la discontinuidad de interés es grande, se debería seleccionar una frecuencia baja, por ejemplo 2.25 MHz. Bajo condiciones favorables, y en teoría, las discontinuidades deben tener una dimensión igual o mayor que la mitad de la longitud de onda para que puedan ser detectadas. Lo anterior se refiere a la frecuencia pico utilizada en la inspección.

Variables Ultrasónicas Ancho de Banda de Frecuencia El instrumento ultrasónico y el transductor producen una banda de energía ultrasónica que cubre un rango de frecuencias, expresado como: Ancho de Banda Tanto el instrumento como el transductor afectan el ancho de banda de la inspección. Los instrumentos son construidos de tal manera que emiten pulsos al transductor y miden la respuesta en diferentes formas con respecto al ancho de banda.

Variables Ultrasónicas Ancho de Banda de Frecuencia Una banda ancha significa una mejor resolución (habilidad de producir, separar y distinguir dos o más indicaciones de reflectores cercanos entre sí, en profundidad y posición), y una banda angosta significa una mayor sensibilidad (habilidad de detectar discontinuidades pequeñas a una distancia dada dentro del material).

Características del Haz Ultrasónico

Características del Haz Ultrasónico El haz ultrasónico no tiene una proyección con lados rectos con intensidad uniforme desde la cara del transductor, se esparce conforme se aleja del transductor y varía en intensidad. El perfil del haz se ha dividido en diferentes zonas por sus características.

Campo Cercano

Campo Muerto Eje Acústico

Campo Lejano Divergencia del Haz



Características del Haz Ultrasónico

 Campo Muerto o Zona Muerta Corresponde al ancho del pulso inicial y puede medirse sobre la línea de tiempo base. Zona de generación del ultrasonido, el cristal no puede recibir mientras el ultrasonido está siendo transmitido, lo cual afecta la capacidad de detección cerca de la superficie. Para reducir la zona muerta se emplean transductores de alto amortiguamiento

Características del Haz Ultrasónico

 Campo Cercano o Zona de Fresnel Extendiéndose desde la cara del palpador, existe una zona que se caracteriza por variaciones de intensidad del haz ultrasónico. Debido a que se producen variaciones de amplitud, esta zona no es recomendada para la inspección.

Características del Haz Ultrasónico  Campo Cercano o Zona de Fresnel Puede calcularse con la siguiente ecuación:

D2 f D2 A N= 4 v = 4  =   Donde:

N D f v  A

= = = = = =

Longitud del Campo Cercano Diámetro del Transductor Frecuencia del Transductor Velocidad de la onda ultrasónica Longitud de Onda Área de la cara del transductor

Características del Haz Ultrasónico

 Campo Lejano o Zona de Fraunhofer

Es la zona del haz ultrasónico donde su intensidad decae de manera exponencial con el aumento de distancia desde el transductor.

Características del Haz Ultrasónico  Distancia amplitud Amplitud

Campo Cercano

Campo Lejano Distancia

Características del Haz Ultrasónico  Divergencia del haz

En el campo cercano el haz se propaga, prácticamente, en línea recta, y en el campo lejano se esparce hacia fuera. La mitad del ángulo de divergencia se calcula:

Sen  = 1.22 Donde:

 D f v

= = = =

v D f

Mitad del ángulo de divergencia Diámetro del Transductor Frecuencia del Transductor Velocidad de la onda ultrasónica

Discontinuidades en los materiales Algunos productos o materiales son de uso decorativo, por lo tanto su resistencia a los esfuerzos es, simplemente, inexistente, aunque necesiten cierta inspección. Existe otro tipo de productos y materiales que si requieren pruebas y evaluación, son aquellos que estarán sujetos a esfuerzos, donde una falla o discontinuidad puede ser la causa de una costosa reparación, peligro para otros productos, estructuras e inclusive vidas humanas.

Discontinuidades en los materiales

Si la discontinuidad presente trata de ser detectada por Ensayos No Destructivos, estos deben ser seleccionados, aplicados e interpretados con cuidado y sobre la base de un conocimiento válido de los mecanismos de falla y sus causas.

Discontinuidades en los materiales Es más que evidente que el conocimiento de los materiales, sus propiedades y discontinuidades típicas, de acuerdo con su proceso de fabricación o condiciones de operación, ayudará notablemente a los técnicos al realizar una prueba, y tomando en cuenta que la mayoría de las técnicas de inspección son recomendadas para un tipo de discontinuidad específica, el conocimiento de estas discontinuidades típicas ayudará a seleccionar el método más adecuado.

Discontinuidades en los materiales Las discontinuidades se clasifican por su origen en::



Inherentes Aquellas relacionadas con la solidificación de metal fundido y vaciado. Se subdividen en:

a) De fundición primaria o en materia prima Relacionadas con la fusión y solidificación del lingote original. b) De fundición secundaria Relacionadas con la fundición, vaciado y solidificación de un artículo fundido; causadas por las variables propias de fabricación, tales como: humedad, alimentación, temperatura inadecuada, etc.

Discontinuidades en los materiales  Proceso Las relacionadas y originadas en los diferentes procesos de manufactura, tales como: Forjado, maquinado, rolado, soldado, extruido, tratamientos térmicos, etc.  Servicio Las relacionadas y ocasionadas por condiciones de servicio de los materiales, como esfuerzos, corrosión, fatiga. Algunas ocasiones este tipo de discontinuidades son producidas por otras presentes en el material, también pueden originarse por un mal diseño de la pieza.

Inherentes de Fundición Primaria Algunas discontinuidades típicas en el lingote son: a) Inclusiones. Partículas de material como escoria, óxido y sulfuros, de forma irregular. b) Porosidad. Causada por gas insoluble atrapado en la solidificación.

Cabeza Caliente

Contracción

Inclusión

Porosidad

c) Contracción (Rechupe). Causada por contracción durante la solidificación. d) Segregaciones. Distribución no uniforme de los elementos.

Lingote

Inherentes de Fundición Secundaria Discontinuidades típicas en piezas fundidas: a) Traslape en frío b) Desgarre en caliente (Grietas por contracción) c) Cavidades por contracción d) Microcontracciones

e) Sopladuras f) Porosidad g) Contracción

Inherentes de Fundición Secundaria a) Traslape en frío Producido por cualquier causa que origine la solidificación de una superficie antes que otro metal fluya sobre ella

Molde Traslape en Frío

Inherentes de Fundición Secundaria b) Desgarre en Caliente (Grietas por Contracción) Se produce por la diferencia en velocidades de solidificación y enfriamiento, que ocasiona diferentes contracciones en secciones delgadas y gruesas en piezas de geometría complicada.

Molde Desgarre en Caliente

Inherentes de Fundición Secundaria c) Cavidades por Contracción Huecos causados por la falta de metal, el suficiente para compensar la contracción volumétrica que ocurre durante la solidificación. El metal Fundido llena el molde

Entrada de metal Fundido

Cavidad por Contracción

El metal Fundido ha solidificado

Inherentes de Fundición Secundaria d) Microcontracción Huecos superficiales y pequeños que aparecen en la entrada del metal o boca de alimentación. También ocurren cuando el metal fluye de una sección delgada a una sección gruesa

Entrada de metal Fundido

De Proceso Las discontinuidades producidas en procesos de rolado y forjado son: Conformado

Rolado: a) Laminaciones b) Costuras c) Inclusiones Forja:

a) Traslapes b) Grietas (Reventadas o reventón) c) Copos (grietas por hidrógeno)

De Proceso

Rolado a) Laminaciones Producidas en los procesos de conformado, producto de discontinuidades inherentes en el lingote. Son aplanadas, delgadas, paralelas a la superficie del material y en la dirección del conformado.

Laminaciones

Placa

De Proceso

Rolado b) Costuras Discontinuidades superficiales en forma de líneas continuas o intermitentes, poco profundas y muy cerradas (finas), paralelas al grano. Originadas por discontinuidades presentes en el billet o lingote. Rodillos Costuras

Inclusiones no Metálicas

De Proceso

Forjado c) Traslape Son líneas no muy apretadas o adheridas a la superficie y generalmente penetran con un ángulo pequeño. Es causado porque parte del metal se desliza o dobla sobre la misma superficie de la pieza. Traslape de Forja

Dado

De Proceso

Forjado d) Reventada Ruptura causada por temperaturas inapropiadas de forja, trabajo excesivo o movimiento del metal durante el forjado. Pueden ser internas o abiertas a la superficie

Reventada Interna

Reventadas Externas

De Proceso

Forjado e) Copos Fisuras internas extremadamente delgadas y alineadas con el grano. Las causas que originan estas discontinuidades son: tensiones localizadas, producidas por la transformación; disminución de la solubilidad del hidrógeno durante el enfriamiento

De Proceso

Tratamiento Térmico a) Grietas Son causadas por la concentración de esfuerzos durante el calentamiento y enfriamiento desigual entre secciones delgadas y gruesas.

No tienen dirección especifica y empiezan normalmente en esquinas agudas las cuales actúan como puntos de concentración de esfuerzos

De Proceso

Maquinado o Esmerilado a) Grietas. Causadas por esfuerzos producidos por calentamiento excesivo local entre la herramienta y la superficie del metal. Son superficiales, poco profundas, ocurren en grupos y generalmente en superficies endurecidas, con recubrimiento.

De Proceso

Soldadura La mayoría de procesos de soldadura consisten en unir dos piezas de metal para satisfacer una especificación, dibujo o cualquier otro requisito. Están disponibles sobre cuarenta procesos de soldadura diferentes: la soldadura con arco, con gas, de resistencia, etc. Sin importar el proceso, existen tres variables comunes: Una fuente de calor Una fuente de protección Una fuente de elementos químicos

De Proceso

Soldadura El control de las variables es esencial y cuando alguna de ellas se vuelve inestable se puede esperar que se presente una variedad de discontinuidades. Las discontinuidades que se producen y que el técnico debe poner en evidencia, pueden ser de índole diversa. Algunas son inherentes al procedimiento empleado, otras son comunes a casi todos los procedimientos.

De Proceso

Soldadura En ocasiones, son provocadas por la inexperiencia o negligencia del soldador (posición incorrecta del electrodo, eliminación insuficiente de escoria). También, se deben a que no se han ajustado en forma conveniente los parámetros del proceso (intensidad inadecuada, velocidad de desplazamiento del arco demasiado elevada). Por último, existen discontinuidades debidas a una unión deficiente (tipo de preparación inadecuada para el espesor de la placa, electrodo mal indicado para el tipo de material a soldar).

De Proceso

Soldadura Las discontinuidades en soldadura pueden agruparse como sigue: 1) En el paso de raíz 2) En el paso final 3) Internas 4) Porosidad

5) Grietas

De Proceso En el Paso de Raíz: Penetración Inadecuada Están presentes las aristas de la cara de raíz. Ocurre cuando no se alcanza la temperatura de fusión del metal base, debido a diferentes razones. Falta de Penetración con Desalineamiento Es la falta de fusión de una de las caras de raíz, debido a que las caras de raíz no se encuentran alineadas.

De Proceso En el Paso de Raíz: Concavidad en la Raíz El paso de raíz funde ambas caras, pero al centro del cordón de raíz se presenta una depresión o cavidad debida a la contracción del metal

Quemada Es una depresión severa en la raíz, cuando por penetración excesiva la raíz ha perdido parte del metal. Generalmente no es alargada.

De Proceso En el Paso de Raíz: Socavado Es una ranura en el metal base a lo largo del borde del cordón de raíz.

Fusión Incompleta en el Paso de Raíz Es la falta de fusión entre una de las caras de raíz y el material de aporte en el paso de raíz.

De Proceso En el Paso de Raíz: Desalineamiento Cuando los elementos soldados no se encuentran alineados.

Penetración Excesiva Exceso de metal de soldadura de aporte en el cordón de raíz. Se puede extender a lo largo del cordón de raíz o en zonas aisladas

De Proceso En el Paso Final: Llenado Incompleto Falta de metal de soldadura en el paso final.

Falta de Fusión en el Paso Final Es la falta de fusión entre una de las caras de ranura y el material de soldadura, en el paso final.

De Proceso En el Paso Final: Socavado Externo Una ranura en el metal base a lo largo del borde del paso final.

Refuerzo Inadecuado Una depresión en el paso final o corona de la soldadura, resultando un espesor en la soldadura menor que en el metal base.

De Proceso En el Paso Final: Refuerzo excesivo Exceso de metal de soldadura en el paso final.

De Proceso Internas: Inclusiones Alargadas ( Líneas ) Material no metálico, atrapado entre los cordones de la soldadura. Orientadas en dirección paralela al eje de la soldadura. Se presentan en líneas continuas o intermitentes, sencillas o paralelas.

De Proceso Internas: Inclusiones Aisladas (Inclusiones) Material no metálico, atrapado entre los cordones de la soldadura. Son de forma irregular ligeramente alargadas, agrupadas o aisladas, y distribuidas al azar.

De Proceso Internas: Falta de fusión o fusión incompleta (entre metal base y de aporte) Cuando no existe fusión entre el metal de base (la cara de la ranura o bisel) y el metal de soldadura. Orientadas en dirección del eje de la soldadura. Pueden presentarse en líneas continuas o intermitentes, sencillas o paralelas.

De Proceso Internas: Falta de fusión o fusión incompleta (entre cordones de relleno) Cuando no existe fusión entre los cordones de la soldadura de aporte en los pasos de relleno. Orientadas en dirección del eje de la soldadura. Pueden presentarse en líneas alargadas continuas o intermitentes, sencillas o paralelas.

De Proceso Internas: Inclusiones de Tungsteno Pedazos de tungsteno atrapados entre los cordones de la soldadura. Producidas cuando el electrodo de tungsteno se funde y deposita entre la soldadura. Son de forma irregular, agrupadas o aisladas, y distribuidas al azar.

De Proceso Porosidad: Huecos redondeados o ligeramente alargados producidos por gas atrapado durante la solidificación del metal de aporte. Se clasifican en: Individual, aislada o al azar

De Proceso Porosidad: Agrupada

De Proceso Porosidad: Túnel o agujero de gusano

En el cordón de raíz

De Proceso Grietas: Fracturas o roturas del metal, puede ser del metal de base o del metal de aporte. Se producen cuando se excede la resistencia del metal. Pueden ocurrir durante la aplicación del metal de aporte, durante el enfriamiento o en materiales duros o frágiles. Se clasifican en:

Longitudinales

De Proceso Grietas: Transversales

Cráter o estrella

De Proceso Grietas: En metal base

De Servicio La falla mecánica es siempre el resultado de un esfuerzo por arriba de un valor crítico, para cada material, que provoque deformación o fractura. Tales esfuerzos excesivos pueden ser establecidos por:

 Discontinuidades del material;  Cargas excesivas;  Tipos de cargas inadecuadas, o  Errores de diseño.

De Servicio Las discontinuidades de servicio son consideradas como las más importantes y críticas. Los materiales que pueden presentar defectos debido a las condiciones de operación son extremadamente críticos y demandan atención estrecha. Son consideradas discontinuidades de servicio: a) Grietas por fatiga

c) Corrosión d) Grietas por corrosión e) Erosión

De Servicio Grietas por Fatiga: Inician en puntos de alta concentración de esfuerzos, que puede ser la propia forma del material o discontinuidades existentes en la pieza. Normalmente son abiertas a la superficie. Se estima que un equipo que tiene partes en movimiento o que se encuentra sujeto a vibración, aproximadamente el 90% de las fallas presentes incluye a la fatiga de alguna forma.

Corrosión: Es el deterioro de metales debido a la acción química del medio circundante o contrayente. En algún grado la corrosión puede producirse en todos los metales, pero su efecto varia dependiendo de la combinación del metal y el agente corrosivo. La corrosión ataca metales por acción química directa, por electrólisis (acción electroquímica) o por la combinación de ambas. Existen tres tipos de corrosión.

Corrosión General Picaduras

Grietas por Corrosión

Grietas por Corrosión: Se presentan cuando el ataque de la corrosión es contra los bordes de grano. Siguen los bordes de grano desde la superficie del material.

Pueden causar la falla de materiales sometidos a cargas estáticas debido a la reducción de la resistencia a la carga de la sección transversal. En el caso de cargas dinámicas, son fuentes de inicio de grietas y de falla por fatiga.

Las inspecciones de juntas soldadas con palpador de haz recto son raramente posibles, inclusive en la inspección de juntas en las que se ha maquinado el refuerzo de cara, es de poca utilidad, particularmente, para la detección de grietas o discontinuidades cerca de la superficie; puede aplicarse, por ejemplo, en juntas de bridas a tubería o conexiones, con el palpador colocado en el borde de la pieza, pero, en espesores delgados de pared, puede esperarse interferencia producida por las paredes, debido a la generación de ondas transversales y la reducción de la sensibilidad para discontinuidades cercanas a una de las dos superficies.

Para juntas soldadas de placas, piezas planas o tubería, se considera utilizar principalmente ondas de corte, siendo utilizadas las reflexiones entre las dos superficies de la placa. En algunos casos, un haz ancho podría cubrir una junta en una pasada del palpador; sin embargo, en otros casos es necesario desplazar el palpador en ángulos rectos a la junta para que sea cubierta sucesivamente la sección transversal completa.

45º

PANAMETRICS

Cuando un palpador angular, se coloca sobre la superficie de una placa, el haz de ondas de corte se propaga en "zigzag" a través de la placa, si en su camino no encuentra algún reflector de orientación favorable continuará su propagación a través de la placa y en la pantalla no habrá alguna indicación.

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 34 . 3 dB RANGE= 10.000 in

in

100 80 60 40 20

0 0

2

4

6

8

10

Imaginemos que el ultrasonido incide en el borde de la placa. Aparecerá un eco en la pantalla cuando el ultrasonido incida en la esquina inferior o en la esquina superior. El eco de máxima altura corresponderá a la reflexión en la equina inferior. A continuación, los ecos sucesivos serán de menor amplitud a medida que el palpador vaya alejándose del borde, puesto que el ultrasonido tiene que recorrer mayor camino.

PANAMETRICS

45º

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 34 . 3 dB RANGE= 10.000 in

in

100 80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

PANAMETRICS

45º

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 34 . 3 dB RANGE= 10.000 in

in

100 80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 34 . 3 dB RANGE= 10.000 in 8.484 6.000

100

PANAMETRICS

45º

2.000

in

80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

PANAMETRICS

45º

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 34 . 3 dB RANGE= 10.000 in

in

100 80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 34 . 3 dB RANGE= 10.000 in 5.656 4.000

100

0.000

in

80 60 40 20 0 0

2

4

6

PANAMETRICS

45º

8

10

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 34 . 3 dB RANGE= 10.000 in

in

100 80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

PANAMETRICS

45º

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 34 . 3 dB RANGE= 10.000 in 2.828 2.000

100

2.000

in

80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

PANAMETRICS

45º

La reflexión en la esquina inferior del borde de la placa se produce a una distancia SD/2, entre el punto de salida del palpador y el borde.

45º

e

PANAMETRICS

SD/2

DAII

La reflexión en la esquina superior se produce a una distancia SD.

45º

e

PANAMETRICS

SD

DAI

De lo anterior se deduce, que el haz barre toda la sección transversal de la placa al desplazar el palpador entre SD/2 y SD.

45º

PANAMETRICS

SD/2

e

A la distancia SD se le denomina "SALTO" y a SD/2 "MEDIO SALTO“

De lo anterior se deduce, que el haz barre toda la sección transversal de la placa al desplazar el palpador entre SD/2 y SD.

45º 45º 45º 45º 45º

PANAMETRICS

PANAMETRICS

PANAMETRICS

PANAMETRICS

PANAMETRICS

SD

e

A la distancia SD se le denomina "SALTO" y a SD/2 "MEDIO SALTO“

Conociendo el ángulo de entrada del palpador y el espesor del material se puede calcular el valor de SD, utilizando la siguiente expresión: SD/2 Tan q = --------e

Por lo tanto:

SD = 2e Tan q

45º

e

PANAMETRICS

SD/2

Suponiendo que al inspeccionar con palpador de haz angular se detecta una discontinuidad, la cual, producirá una indicación en la pantalla del equipo. La posición de la discontinuidad es indicada en la pantalla, por lo que, se puede conocer la distancia angular (DA) a la que se encuentra la discontinuidad.

PANAMETRICS

45º

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 34 . 3 dB RANGE= 10.000 in

in

100 80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

PANAMETRICS

45º

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 34 . 3 dB RANGE= 10.000 in 1.768 1.250

100

1.250

in

80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

La posición de una discontinuidad puede conocerse determinando los valores de los componentes de un triángulo rectángulo, recurriendo a expresiones trigonométricas : El cateto opuesto = Distancia superficial El cateto adyacente = Profundidad

Como el ángulo es conocido, se puede determinar la distancia a la cual se encuentra la discontinuidad, medida sobre la superficie de la placa, así como la profundidad.

45º

PANAMETRICS

1.250”

1.250”

1.768”

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 34 . 3 dB RANGE= 5.000 in 1.768 1.250

100

1.250

in

80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

Antes de abordar la inspección de un cordón de soldadura, el técnico debe conocer lo siguiente: 1. Tipo de material a examinar.

2. Espesor de la placa. 3. Preparación de la unión. 4. Procedimiento de soldadura utilizado. 5. Si ha existido la aplicación de un tratamiento térmico.

6. Existencia de respaldo de soporte en la raíz.

Detección de discontinuidades

Para detectar todas las posibles discontinuidades presentes, es necesario establecer una zona conocida como “Zona de Barrido”, que es el espacio dentro del cual se debe realizar el movimiento del transductor ( Barrido ). Esta zona cuenta con un Límite Lejano (Distancia SD + 1 pulgada) y un Límite Cercano (Distancia SD/2).

SD

45º

PANAMETRICS

SD/2

Zona de Barrido

Zona de Barrido

SD

45º

PANAMETRICS

SD/2

Zona de Barrido

Zona de Barrido

SD

45º

PANAMETRICS

SD/2

Zona de Barrido

Zona de Barrido

SD

45º

Zona de Barrido

PANAMETRICS

SD/2

Zona de Barrido

SD

45º

Zona de Barrido

PANAMETRICS

SD/2

Zona de Barrido

SD

45º

Zona de Barrido

PANAMETRICS

SD/2

Zona de Barrido

Como se observa, la forma en “V” del recorrido de la onda ultrasónica (Trayectoria en “V”) permite realizar la inspección de soldaduras. La parte inferior de la soldadura se observa utilizando la “Primera Pierna” de la “V”, mientras la segunda pierna es utilizada para observar la parte superior de la soldadura.

Detección de Discontinuidades Longitudinales El transductor debe mantenerse perpendicular con respecto al eje de la soldadura y movido sobre la zona de barrido como sigue:

Movimiento transversal Para inspeccionar totalmente la sección transversal de la soldadura y zona afectada por el calor se debe realizar el desplazamiento del transductor a largo de la zona de barrido. Cada desplazamiento debe llevarse a cabo con un movimiento giratorio de aproximadamente 10º a 15º a cada lado de la línea central del transductor.

Movimiento lateral Este movimiento debe realizarse a todo lo largo de la junta soldada. Cada desplazamiento paralelo a la soldadura no debe ser mayor que el ancho del transductor.

Ambos movimientos deben ser adecuadamente combinados

Movimiento Movimiento Lateral Transversal

Movimiento Combinado

Movimiento Transversal

Movimiento Transversal

Movimiento Lateral

Movimiento Lateral

Movimiento Giratorio

Movimiento Giratorio

Detección de Discontinuidades Transversales Movimiento complementario Para la detección de discontinuidades transversales, el haz ultrasónico debe ser dirigido a lo largo de la longitud total de la soldadura, como se muestra.

Estimación del tamaño de una discontinuidad

Existe un gran número de factores que afectan la estimación del tamaño de una discontinuidad: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Exactitud de la calibración. Poder de resolución. Condición superficial. Determinación del ángulo de refracción. Pérdida de sensibilidad. Divergencia del haz. Forma de la discontinuidad. Experiencia del personal.

Método por comparación con reflectores de referencia. Consiste en el uso de muescas, ranuras, barrenos, etc. La amplitud del eco de una discontinuidad es comparada con la amplitud del eco del reflector de referencia. Tiene dificultades prácticas pero es muy aplicado y aceptado. Las dificultades del método consisten en:

a)

La superficie de las discontinuidades difiere de los reflectores de referencia.

Método por comparación. b)

La relación angular entre la discontinuidad y el eje del haz es rara vez igual a la de un reflector de referencia.

c)

La discontinuidad puede no tener superficie mayor o ser accesible al haz ultrasónico.

d)

La discontinuidad rara vez contiene aire y su superficie puede parecer un grupo de superficies orientadas al azar.

e)

Solo en casos especiales la amplitud de los ecos está relacionada con el tamaño de la discontinuidad.

Método por comparación. 

Aplicable en inspecciones con transductores de haz recto, haz angular y doble cristal.



El ajuste de sensibilidad se efectúa contra reflectores de referencia.



Se requiere maximización de la indicación.



La evaluación se efectúa contra Curvas DAC.

Curva “DAC” Debido a que con el incremento de distancia entre el transductor y un reflector la amplitud de una indicación disminuye, y de acuerdo con algunos requisitos específicos, es necesario aplicar un método de evaluación que utiliza uno o varios bloques de referencia con reflectores de dimensiones conocidas localizados a diferentes distancias (también conocidas) desde el transductor. La Curva “DAC” en la pantalla representa la amplitud de reflectores de ciertas dimensiones para un rango de distancias dado. La curva representa la pérdida de energía debido a la atenuación.

Construcción de la Curva “DAC”  





Maximizar la indicación del reflector que proporcione la mayor amplitud. Con el control de ganancia ajustar la amplitud de la indicación al 80% de la altura total de la pantalla (+/- 5%) y marcar sobre la pantalla la posición del pico de la indicación. Sucesivamente maximizar la indicación de cada uno de los reflectores restantes y marcar sobre la pantalla la posición del pico de cada indicación. Trazar una línea que conecte las marcas para obtener la: Curva de Corrección Distancia Amplitud.

Método por comparación. 

En ocasiones se emplea la técnica de caída de 6 dB.



En ocasiones se requiere la compensación por diferencia de atenuación entre la pieza a inspeccionar y los bloques de referencia.



Aplicaciones: uniones soldadas, piezas fundidas, piezas forjadas, etc.

Técnica de caída de 6 dB Consiste en: Después de maximizar la indicación de discontinuidad, se desplaza el transductor en una dirección y se detiene el movimiento en el momento en que el eco sufra una caída de amplitud al 50% (con respecto a la máxima amplitud), esto equivale a –6dB Se asume que la indicación cae a la mitad de amplitud cuando la parte central del haz se encuentra en el extremo de la discontinuidad, esto es, se está detectando el borde de la discontinuidad.

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

8

10

EDGE SELECTED

ID >

Máxima amplitud de la indicación de discontinuidad

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

8

10

EDGE SELECTED

ID >

Indicación al 50% de la máxima amplitud

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

EDGE SELECTED

ID >

8

10

Técnica de caída de 6 dB

GAIN 54.0 dB REJ 0%

RANGE

2.000 in

in

100 80

60 40 20 0

0

2

4

6

8

10

EDGE SELECTED

ID >

Indicación al 50% de la máxima amplitud

Altura y Profundidad de una discontinuidad

45°

Profundidad

Distancia Superficial

Altura y Profundidad de una discontinuidad

45°

Profundidad

Distancia Superficial

Altura y Profundidad de una discontinuidad

45°

Profundidad

Distancia Superficial

Altura y Profundidad de una discontinuidad

45°

Profundidad

Distancia Superficial

Altura y Profundidad de una discontinuidad

45°

Profundidad

Distancia Superficial

Altura y Profundidad de una discontinuidad

45°

Profundidad

Distancia Superficial

Altura y Profundidad de una discontinuidad

45°

Profundidad

Distancia Superficial

Altura y Profundidad de una discontinuidad

45°

Profundidad

Distancia Superficial

Método por caída de amplitud. Consiste en determinar la localización de los puntos en donde la amplitud de los ecos equivale a la caída de 6 dB con respecto a su amplitud máxima. La base es asumir que la indicación del reflector tiene una caída de amplitud a la mitad cuando la parte central del haz se encuentra en el extremo de la discontinuidad. Con este método se dibuja con buena exactitud el contorno de una discontinuidad mayor.

Método por caída de amplitud. 

 

 

Aplicable en piezas con superficies paralelas, usando normalmente haz recto. Calibración en distancia empleando múltiplos de R.P.P. sobre una zona sana del material. Ajuste de sensibilidad de la primera R.P.P. a una amplitud fija entre el 50% y 75% de la E.V.P. sobre una zona sana del material. Emplea la técnica de caída de 6 dB para delimitar la extensión de la discontinuidad. Aplicaciones: placas roladas (A-435) y piezas forjadas (A-388).

Transductor colocado en una zona sana del material

Placa de acero

Reflexión de pared posterior

LLOGSA02 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 31 . 8 dB RANGE= 5.000 in MIN DEPTH= 2.500

100

2.500

in

80 60

Primer múltiplo

40 20 0 0

2

4

6

8

10

Placa de acero

Reflexión de pared posterior al 75% de la altura total

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 30 . 1 dB RANGE= 5.000 in MIN DEPTH= 2.500

100

2.500

in

80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

Laminación al centro de la placa

Placa de acero

Indicación de la discontinuidad

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 30 . 1 dB RANGE= 5.000 in MIN DEPTH= 1.250

100

1.250

in

80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

Laminación al centro de la placa

Placa de acero

Indicación de la discontinuidad y la reflexión de pared posterior a la misma amplitud

LLOGSA01 . _ _ _  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 30 . 1 dB RANGE= 5.000 in MIN DEPTH= 1.250

100

1.250

in

80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

Inspección de tubería

Cuando se inspeccionan componentes tubulares o cilíndricos con espesor de pared que excede 20 mm (0.787 pulgadas), las grietas transversales pueden ser detectadas utilizando transductor de haz recto colocado en el extremo del componente, pero si este método no puede ser aplicado, como en el caso de la inspección de cilindros de gas o similares, debe llevarse a cabo un barrido en dirección longitudinal con transductor de haz angular. Se utilizan zapatas de 70° y 80° para detectar grietas localizadas en el diámetro interior cuando el espesor de pared es menor a 30 mm (1.181 pulgadas).

En componentes con espesor de pared que excede 60 mm (2.362 pulgadas) pueden ser usadas zapatas de 45°.

Maquinar la superficie de contacto de la zapata es una ventaja cuando el diámetro del componente es menor de 200 mm (7.874 pulgadas). En componentes con espesor de pared grueso, la inspección de soldaduras longitudinales, así como la inspección para detectar grietas longitudinales, que pueden ocurrir durante el proceso de fabricación o que pueden desarrollarse durante la operación y como resultado de esfuerzos de corrosión, se logra realizando el barrido en forma circunferencial.

PANAMETRICS

45º

Códigos, Normas, Especificaciones El técnico calificado como Nivel II o III en ultrasonido debe estar familiarizado con el manejo e interpretación de códigos, normas y especificaciones aplicables al método de inspección. Esto se debe a que cada inspección puede estar gobernada por uno o más procedimientos elaborados y estructurados para cumplir con reglas o criterios de estos documentos, además, porque debe ser capaz de elaborar procedimientos escritos e interpretar resultados de inspección en base a requisitos de los documentos aplicables.

Códigos, Normas, Especificaciones La aplicación de la inspección ultrasónica en un componente regulado o crítico en la industria, está cubierta por múltiples documentos. Para cumplir con el objetivo y requisitos de estos documentos el personal debe ser capaz de entender el punto de vista que dirige lo establecido en ellos y de asegurar que quien realiza actividades de inspección, documentada en procedimientos, cumple con la variedad de los documentos aplicables. La forma en la cual los requisitos se encuentran establecidos en los códigos o normas varia de documento a documento.

Códigos, Normas, Especificaciones Código Documento que define requisitos técnicos de prueba, materiales, procesos de fabricación, inspección y servicio con los que debe cumplir una parte, componente o equipo. Ejemplos:  Código ANSI / ASME;  Código ANSI / AWS D 1.1;  Código ANSI / API 570

Códigos, Normas, Especificaciones Código Los códigos se aplican o siguen de forma obligatoria solo cuando se establece en un contrato de compra-venta, o en la fabricación de una parte, componente o equipo. Los códigos americanos que llevan las siglas ANSI son documentos normativos nacionales en los E.U.A. Los códigos no se combinan o sustituyen entre sí.

Códigos, Normas, Especificaciones Código El Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas esta subdividido en dos secciones, para clases específicas de componentes (recipientes a presión, calderas y tubería) y tecnología de soporte (soldadura, pruebas no destructivas y materiales).

ASME ha establecido reglas y requisitos de pruebas no destructivas en la Sección V, que tiene aplicación similar a las normas ASTM y en ocasiones utiliza algunas de ellas como base técnica para las actividades de inspección.

Códigos, Normas, Especificaciones Código El Código contempla varios niveles de componentes críticos, por lo cual los criterios de aceptación, requisitos de personal y la definición de lo que debe ser inspeccionado se reserva para las secciones de referencia específica del producto, por separado de la Sección V, por ejemplo: la Sección III (construcciones nucleares nuevas), la Sección VIII (construcción de recipientes a presión nuevos) y la Sección XI (inspección en servicio de instalaciones nucleares).

Códigos, Normas, Especificaciones Normas (Estándares) Documentos que establecen y definen reglas para:  Adquirir, comprar, dimensionar o juzgar un

servicio, material, parte, componente o producto.

 Establecer definiciones, símbolos o

clasificaciones.

Ejemplos: Normas ASTM, Normas Internacionales ISO, Normas Mexicanas.

Códigos, Normas, Especificaciones Normas (Estándares) Las normas ASTM relacionadas con las pruebas no destructivas hacen énfasis de la forma en la cual deben realizarse las actividades de inspección, pero dejan el criterio de aceptación para que sea decidido entre el comprador y el vendedor del servicio.

Códigos, Normas, Especificaciones Especificaciones Describen, definen y establecen: 

De forma detallada un servicio, material o producto.



Propiedades físicas o químicas de un material.



La forma de realizar pruebas, inspecciones, etc., y tolerancias aplicables para la aceptación o rechazo.



Como de realizar la compra de un servicio o material.

Códigos, Normas, Especificaciones Especificaciones Tienen condiciones que deben ser establecidas por el comprador o que pueden ser aplicadas por el vendedor a su consideración. Ejemplos: Especificaciones API, Especificaciones particulares de los clientes. Las especificaciones y normas son obligatorias solo por mutuo acuerdo entre comprador y vendedor.

Códigos, Normas, Especificaciones Documentos que consideran la aplicación de la inspección por ultrasonido son: 

Código ASME, Sección V, Artículo 4 – Métodos de examen ultrasónico para inspección en servicio.



Código ASME, Sección V, Artículo 5 – Métodos de examen ultrasónico para materiales y fabricación.



Código AWS D1.1, Inspección no destructiva, Inspección ultrasónica, Parte F.

Códigos, Normas, Especificaciones 

ASTM Volumen 01.05 A-435, Especificación normalizada para el examen ultrasónico con haz recto de placas de acero.



ASTM Volumen 01.05 A-388, Práctica normalizada para el examen ultrasónico de forjas de acero grueso. ASTM Volumen 03.03 E-114, Práctica normalizada para el examen ultrasónico por pulso-eco y haz recto por el método de contacto directo.



Códigos, Normas, Especificaciones 







ASTM Volumen 03.03 E-164, Práctica normalizada para el examen ultrasónico por contacto directo de uniones soldadas. ASTM Volumen 03.03 E-213, Práctica normalizada para el examen ultrasónico de tubería y sistemas de tubería. ASTM Volumen 03.03 E-273, Práctica normalizada para el examen ultrasónico de soldadura longitudinal de tubería y sistemas de tubería. ASTM Volumen 03.03 E-797, Práctica normalizada para la medición de espesores por el método de contacto manual.

Códigos, Normas, Especificaciones De los términos utilizados por los documentos antes mencionados se pueden encontrar dos, los cuales son muy importantes en uso y aplicación. SHOULD Término utilizado como recomendación, indica que el párrafo que lo contiene podría cumplirse, recomienda seguir la condición establecida. SHALL Término utilizado como imperativo, indica que el párrafo que lo contiene debe cumplirse, se debe aplicar rigurosamente la condición establecida.

Códigos, Normas, Especificaciones Interpretar Determinar que discontinuidad o condición ha generado una indicación.

Al aplicar una prueba no destructiva lo que los técnicos observan son indicaciones, por loque se deben determinar cuales son producidas por una discontinuidad.

Códigos, Normas, Especificaciones Evaluar Acción de determinar si una indicación de discontinuidad cumple con un criterio de aceptación. Durante la evaluación, se compara la dimensión y la forma de las indicaciones con respecto a las indicaciones provenientes del patrón de referencia y/o los requisitos del documento que sea aplicable.

Procedimientos de Inspección Un Procedimiento de Inspección es un documento que define: 

Los parámetros técnicos,



Requisitos de equipos y accesorios, y



Los criterios de aceptación y rechazo

Que son aplicables a materiales, partes, componentes o equipos, de acuerdo con lo establecido en códigos, normas y especificaciones.

Procedimientos de Inspección Beneficios 

Apego a documentos aplicables.



Nivel de calidad constante del producto inspeccionado.



Resultados repetitivos.



Técnica de inspección homogénea.



Criterios de aceptación y rechazo homogéneos.



Evita discrepancias entre fabricante y comprador.

Procedimientos de Inspección Aspectos preliminares a la elaboración     



Definir los documentos aplicables. Definir el alcance y requisitos específicos. Verificar: notas técnicas, especificaciones y/o pedido. Determinar equipos y accesorios necesarios. Considerar programas de fabricación o mantenimiento para determinar puntos críticos de la inspección: áreas de interés, etapas de la inspección, preparación de las superficies, etc. Preparación de las muestras para la calificación del procedimiento.

Reporte de Resultados Los procedimientos de inspección deben incluir o hacer referencia al formato de Reporte de Resultados. Cuando se reporta y documentan los resultados de la inspección, se debe incluir la información completa y exacta de la inspección realizada con el objeto de hacerla reproducible.

Lo anterior se debe a que puede existir la revisión por parte del cliente y posiblemente por alguna agencia externa (auditoria, monitoreo, inspección, etc.).

Reporte de Resultados Esas revisiones pueden ocurrir mucho tiempo después de haber realizado la inspección y la aceptación por parte del usuario. La falta de información y documentación puede resultar en retrasos costosos al tratar de resolver la aparente o sospechosa presencia de indicaciones. La documentación necesaria para minimizar confusiones durante la interpretación debe incluir, pero no esta limitada, los requisitos establecidos por el código, norma o especificación que sea aplicable.