PRÁCTICA ESTÁNDAR PARA LA MEDICIÓN DE ESPESOR POR EL MÉTODO ULTRASÓNICO MANUAL DE CONTACTO PULSO-ECO
1. Alcance. 1.1 Está práctica proporciona lineamientos para la medición de espesor de materiales utilizando el método de contacto pulso-eco a temperaturas que no excedan los 200°F (!°"#. 1.2 Esta práctica es aplica$le a cualquier material en el cual las ondas ultrasónicas se propa%arán a una &elocidad constante a lo lar%o de la pieza' a partir de las cuales' las re)lexiones por retorno pueden o$tenerse resol&erse. 1.! 1.! *os *os &alo &alores res indi indica cado doss a sea sea en unid unidade adess pul%a pul%ada dass-lili$r $ras as o unid unidad ades es del del +, de$e de$erá rán n ser ser consideradas como en el estándar. *os &alores dados en paréntesis son sólo para in)ormación. 1. Este estándar no pretende dirigirse a todos los asuntos de seguridad, si hubiera alguno, asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario de este estándar, el establecer apropiadas prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias previo a su uso.
2. ocumentos de re)erencia. 2.1 Estándares A+/ E !1 3ráctica para la e&aluación de caracter4sticas de desempe5o de sistemas de prue$as ultrasónicas pulso-eco' sin el uso de instrumentos de medición electrónicos. E 3ráctica para la medición de la &elocidad ultrasónica en materiales. E 1!16 /erminolo%4a /erminolo%4a para examinaciones e xaminaciones no destructi&as. 2.2 ocumento A+7/ A+7/ anual de ensaos no destructi&os' 2da Edición' Ed ición' 8ol. !. /erminolo%4a. !.1 Definiciones- 3ara 3ara las de)inici de)inicione oness de los términos términos utilizado utilizadoss en esta esta prácti práctica' ca' re)erirs re)erirse e a la terminolo%4a E 1!16. . 9esumen de la práctica. .1 El espesor (/#' cuando es medido por el método ultrasónico pulso-eco' es un producto de la &elocidad del sonido en el material la mitad del tiempo de tránsito (ida &uelta# a tra&és material. Vt T = 2
donde T = espesor' V = &elocidad' t = tiempo de tránsito.
.2 El instrumento ultrasónico de pulso-eco' mide el tiempo de tránsito del pulso ultrasónico a tra&és de la pieza. .! *a &elocidad en el material siendo examinado' es una )unción de las propiedades )4sicas del material. :sualmente se asume ser constante para una clase de materiales determinada. +u &alor aproximado puede o$tenerse de la /a$la ;!.1 en la práctica E o del manual de ensayos no destructivos, o puede ser determinado emp4ricamente. . :no o más $loques de re)erencia se requiere que ten%an una &elocidad conocida' o del mismo material a ser examinado' teniendo espesores medidos exactamente en los ran%os de espesores a ser medidos. El elemento de &isualización ?8isualizador A-scan' medidor' o &isualizador di%ital@ del instrumento de$erá austarse para presentar &alore con&enientes de espesor' dependiendo del ran%o que está siendo utilizado. El control de esta )unción puede tener nom$re di)erentes en di)erentes instrumentos' incluendo rango, barrido, material de estandarizar, o velocidad.
FIG. 1 RELACIÓN TIEMPO DE TRÁNSITO/ESPESOR
.6 *os circuitos de tiempo en di)erentes instrumentos utilizan &arios esquemas de con&ersión. :n método com=n es el denominado con&ersión tiempoBanaló%ico' en la cual el tiempo medido por el instrumento es con&ertido a un &oltae de " proporcional' el cual después es aplicado al dispositi&o de lectura. Ctra técnica utiliza un oscilador de mu alta )recuencia que es modulado o cerrado por las indicaciones eco' apropiadas' la salida se utiliza directamente' para lecturas di%itales adecuadas o con&ertidas a un &oltae para otra presentación. :na relación de tiempo de tránsito contra el espesor se muestra %rá)icamente en la Fi%. 1. >. +i%ni)icancia uso.
>.1 *as técnicas descritas' proporcionan una medición indirecta del espesor de secciones del material que no exceden temperaturas de 200°F (!°"#. *as mediciones son DecDas de un lado del o$eto' sin requerir el acceso a la super)icie posterior. >.2 *as mediciones de espesor ultrasónicas son utilizadas extensamente en )ormas $ásicas productos de di&ersos materiales' en piezas mecanizadas a precisión' para determinar adel%azamiento de la pared en equipos de procesos causados por la corrosión la erosión. >.! *as recomendaciones para determinar las capacidades limitaciones de medidores de espesor ultrasónicos para aplicaciones espec4)icas pueden encontrarse en las re)erencias citadas. 6. Equipo. 6.1 Instrumentos- *os instrumentos de medición de espesor están di&ididos en tres %rupos (1# etectores de )allas con lector de &isualización A-scan' (2# etector de )allas con lector de &isualización A-scan lectura de espesor directo' (!# *ector de espesor directo. 6.1.1 *os detectores de )allas con lecturas de &isualización A-scan' muestran in)ormación tiempoBamplitud. *as determinaciones de espesor se realizan mediante la lectura de la distancia entre el pulso inicial corre%ido cero el primer eco re%resado (re)lexión por retorno#' o entre m=ltiples ecos de re)lexiones por retorno' en una l4nea de $ase de estandarización de un &isualizador A-scan. *a l4nea de $ase de las &isualizaciones A-scan de$erá ser austada para los incrementos de espesor deseados. 6.1.2 *os detectores de )allas con lectura numérica' son una com$inación de un instrumento de detección de )allas ultrasónico por pulso' un &isualizador A-scan circuitos adicionales que proporcionan in)ormación de espesor di%ital. El espesor del material puede ser medido electrónicamente presentado en una lectura di%ital. *a &isualización A-scan proporciona un control en la &alidez de las mediciones electrónicas' al re&elar &aria$les de mediciones' como discontinuidades internas' o &ariaciones de eco-resistencia' que podr4an resultar en lecturas inexactas. 6.1.! *os instrumentos de lectura de espesor son &ersiones modi)icadas del instrumento pulso-eco. El tiempo transcurrido entre el pulso inicial el primer eco o entre m=ltiples ecos' es con&ertido en un medidor o lector di%ital. *os instrumentos están dise5ados para medición lectura numérica directa o ran%os espec4)icos de espesor materiales. 6.2 Unidades de búsueda- *a maor4a de las unidades de $=squeda de tipo pulso-eco (Daz recto de contacto' l4nea de retardo' elemento dual# son aplica$les si se utilizan instrumentos detectores de )allas. +i un instrumento de lectura de espesor' tiene la capacidad de leer secciones del%adas' una unidad de $=squeda de alta )recuencia' altamente amorti%uada %eneralmente es utilizada. *a alta )recuencia (10 z o maor# de las unidades de $=squeda de l4nea de retardo %eneralmente se requiere para espesores menores de aproximadamente 0.6 mm (0.02> pul%.#. *as mediciones de material a altas temperaturas requieren unidades de $=squeda dise5adas especialmente para la aplicación. "uando se utilizan unidades de $=squeda de elemento dual' su no linealidad inDerente por lo %eneral requiere correcciones especiales para secciones del%adas (&er Fi%.2#. 3ara un desempe5o óptimo' a menudo es necesario que el instrumento la unidad de $=squeda sean i%ualados.
6.! !loues de estandarizaci"n- *os requerimientos %enerales para $loques de estandarización adecuados se proporcionan en .' .1.!' .2.2.1' .!.2 ..!. *os $loques de m=ltiples escalones (espesores o de escalera#' que pueden ser =tiles para estos procedimientos de estandarización se descri$en en el apéndice ;, (Fi%.;1.1 ;1.2#. . Estandarizaci"n del euipo. .1 #aso I- Unidad de búsueda de elemento único de contacto directo$ .1.1 #ondiciones- *a &isualización inicial es sincronizada con el pulso inicial. /odos los elementos de &isualización son lineales. El espesor completo se muestra en el &isualizador A-scan. .1.2 ao estas condiciones' podemos asumir que la l4nea de con&ersión de la &elocidad pi&ota e)ecti&amente so$re el ori%en (Fi%.1#. 3uede ser necesario restar el tiempo de uso de la placa' requiriendo menos uso del control de retardo. +e recomienda que los $loques de estandarización proporcionando un m4nimo de dos espesores que a$arcan todo el ran%o de espesor' se utilicen para &eri)icar la exactitud del ran%o completo. .1.! "oloque la unidad de $=squeda so$re un $loque de estandarización de un espesor conocido con un acoplante adecuado auste los controles del instrumento (material de estandarización' ran%o' extensión o &elocidad#' Dasta que la &isualización presente la lectura de espesor adecuada. .1. *as lecturas de$erán ser &eri)icadas entonces austadas en los $loques de estandarización con espesores de &alor menor' para meorar la exactitud total del sistema. .2 #aso II- Unidad de búsueda de elemento único con l%nea de retardo$ .2.1 #ondiciones- Al utilizar esta unidad de $=squeda' es necesario que el equipo sea capaz de corre%ir' el tiempo durante el cual pasa el sonido a tra&és de la l4nea de retardo' de manera que el )inal de la &isualización pueda Dacerse coincidir con el espesor cero. Esto requiere el llamado control de GretardoH en el instrumento' o detección electrónica automática de espesor cero. .2.2 En la maor4a de los instrumentos' si el circuito para estandarizar el material )ue pre&iamente austado para la &elocidad de un material determinado' el control de retardo de$erá ser austado Dasta que una lectura de espesor correcta se o$ten%a en el instrumento. +in em$ar%o' si el instrumento de$e ser completamente estandarizado con la unidad de $=squeda de l4nea de retardo' se recomienda la si%uiente técnica .2.2.1 :tilice al menos dos $loques de estandarización. :no de$erá tener un espesor cerca del máximo del ran%o a ser medido el otro $loque cerca del m4nimo de espesor. 3or con&eniencia' es desea$le que el espesor esté en n=meros redondos' de manera que la di)erencia entre ellos tam$ién ten%a un &alor con&eniente en n=meros redondos. .2.2.2 "oloque la unidad de $=squeda secuencialmente en uno después en el otro $loque o$ten%a am$as lecturas. *a di)erencia entre estas dos lecturas de$erá ser calculada. +i la lectura de di)erencia de espesor es menor que la di)erencia de espesor real' coloque la unidad de $=squeda en el espécimen más %rueso auste el control de estandarización del material para expandir el ran%o de espesor. +i la lectura de di)erencia de espesor es maor que la di)erencia de espesor real' coloque la unidad de $=squeda en el espécimen más %rueso auste el control de estandarización del material para disminuir el ran%o de espesor. 3or lo %eneral se recomienda cierta cantidad de corrección de más. 9eposicione la unidad de $=squeda secuencialmente en
am$os $loques se5ale las di)erencias en las lecturas' mientras marca las correcciones adecuadas adicionales. "uando la lectura de di)erencial de espesor i%uale el di)erencial de espesor real' el ran%o de espesor del material se Da austado correctamente. :n =nico auste en el control de retardo de$erá entonces' permitir lecturas correctas en am$os extremos' alto $ao' del ran%o de espesor. .2.! :na técnica alternati&a para las unidades de $=squeda de l4nea de retardo es una &ariación de lo descrito en .2.2. +e realizan una serie de austes secuenciales utilizando el control del retardo para proporcionar lecturas correctas en el $loque de estandarización más del%ado en el control de ran%o para corre%ir las lecturas en el $loque más %rueso. *a corrección de más' moderada' a &eces es =til. "uando am$as lecturas son correctas el instrumento está austado correctamente. .! #aso III- Unidades de búsueda duales$ .!.1 El método descrito en .2 ("aso ,,# tam$ién es adecuado para equipos que utilizan unidades de $=squeda duales en los ran%os más %ruesos' so$re ! mm (0.12> pul%.# +in em$ar%o' de$ao de esos &alores existe un error inDerente de$ido al camino en G8H que atra&iesa el Daz de sonido. El tiempo de tránsito a no es linealmente proporcional al espesor' la condición se deteriora Dacia el extremo de espesor $ao del ran%o. *a &ariación tam$ién se muestra esquemáticamente en la )i%. 2(a#. 8alores de error t4picos se muestran en la )i%. 2($#. .!.2 +i las mediciones serán realizadas so$re un ran%o mu limitado' cerca del extremo del%ado de la escala' es posi$le estandarizar el instrumento con la técnica del "aso ,,' utilizando un $loque de estandarización del%ado apropiado. Esto producirá una cur&a de corrección que es aproximadamente correcta so$re ese ran%o limitado. /en%a en cuenta que estará su$stancialmente en error en mediciones más %ruesas.
FIG.2 NO LINEALIDAD DEL TRANSDUCTOR DUAL
.!.! +i un amplio ran%o de espesores será medido' tal &ez sea más adecuado estandarizar como en el "aso ,, utilizando $loques de estandarización en el extremo alto del ran%o tal &ez a medio camino del extremo $ao. +i%uiendo esto' pueden esta$lecerse correcciones emp4ricas para el extremo más del%ado del ran%o. .!. 3ara la &isualización del medidor tipo panel de lectura directa' es con&eniente construir estas correcciones en el &isualizador como una )unción no linear. . #aso I&- 'ecciones gruesas$ ..1 #ondiciones- 3ara su uso cuando se requiere un alto %rado de exactitud para secciones %ruesas.
..2 :nidades de $=squeda de contacto directo sincronización del pulso inicial son utilizadas. *a &isualización inicial es retardada como se descri$e en ... /odos los elementos de &isualización de$erán ser lineales' el espesor incremental es mostrado en el &isualizador A-scan. ..! *a cali$ración $ásica para el $arrido de$erá ser realizada como se descri$e en el "aso ,. El $loque de estandarización ele%ido para esta estandarización de$erá tener un espesor que permita estandarizar la distancia total de $arrido para una exactitud adecuada' esto es' alrededor de 10 mm. (0. pul%.# o 2> mm (1.0 pul%.# de la escala total. .. espués de la estandarización $ásica' el $arrido de$e ser retardado. 3or eemplo' si el espesor de la pieza nominal se espera que sea de >0 a 60 mm (2.0 a 2. pul%.#' el $loque de estandarización $ásico es de 10 mm (0. pul%.#' el espesor incremental &isualizado será tam$ién de >0 a 60 mm (2.0 a 2. pul%.#' los si%uientes pasos son requeridos. Auste el control de retardo de manera que el quinto eco de retorno del $loque de estandarización $ásica' equi&alente a >0 mm (2.0 pul%.# sea alineado con la re)erencia cero en el &isualizador A-scan. El sexto eco de retorno de$erá producirse en el $orde derecDo del $arrido estandarizado. ..> Esta estandarización puede &eri)icarse en un $loque conocido de un espesor total aproximado. ..6 *a lectura o$tenida en el espécimen desconocido de$erá a%re%arse al &alor de retraso )uera de la pantalla. 3or eemplo' si la lectura es de mm (0.16 pul%.# el espesor total será de > mm (2.16 pul%.#. I. 3eli%ros técnicos. I.1 *as unidades de $=squeda duales tam$ién pueden ser utilizadas e)ecti&amente con condiciones de super)icie ru%osa. En este caso' solo el primer eco de retorno' como el del )ondo de una picadura' es utilizado en la medición.
I.> ateriales a altas temperaturas' Dasta aproximadamente >0°" (1000°F#' pueden ser medidos con instrumentos dise5ados especialmente con compensaciones de temperatura alta' montae de unidades de $=squeda acoplantes. *a normalización de lecturas de espesor aparente para temperaturas ele&adas es requerida. :na re%la de oro utilizada a menudo es la si%uiente la lectura de espesor aparente o$tenida de las paredes de acero con temperaturas ele&adas es alta (mu %ruesa# por un )actor de aproximadamente del 1J por >>°" (100°F#. As4' si el instrumento )ue estandarizado en una pieza de material similar a 20°" (6I°F#' si la lectura )ue o$tenida con una temperatura de super)icie de 60°" (I60°F#' la lectura aparente de$erá reducirse en un IJ. Esta corrección es un promedio de uno para &arios tipos de acero. Ctras correcciones tendr4an que ser determinadas emp4ricamente para otros materiales. I.6 Instrumento- +e requiere linealidad $ase de tiempo de manera que un cam$io en el espesor del material produzca un correspondiente cam$io de espesor indicado. +i un &isualizador A-scan es utilizado como lector' su linealidad Dorizontal puede &eri)icarse al usar la práctica E !1. I. *efle+i"n por retorno del tren de ondas- ,nstrumentos de lectura de espesores directos' leen el espesor en la primera mitad del ciclo del tren de ondas que excede un conunto de amplitudes un tiempo )io. +i la amplitud de la re)lexión por retorno de los materiales medidos es distinta de la amplitud de la re)lexión por retorno de los $loques de estandarización' el lector de espesores puede leer un medio ciclo di)erente en el tren de ondas' produciendo de este modo un error. Esto puede reducirse mediante I..1 :tilizando $loques de estandarización que ten%an caracter4sticas de atenuación i%uales a aquellas en el material medido o austando la amplitud de la re)lexión por retorno para que sea i%ual a los $loques de estandarización al material medido. I..2 :tilizando un instrumento con control de %anancia automática para producir una re)lexión por retorno de amplitud constante. I.I ecturas- 8isualizaciones A-scan son recomendadas donde las super)icies de re)lexión sean ru%osas' picadas o corro4das. I.I.1 :n lector de espesor directo' sin un &isualizador A-scan' representan peli%ro de desauste mala interpretación $ao ciertas condiciones de prue$a' especialmente en secciones del%adas' super)icies corro4das ru%osas' cam$ios rápidos en los ran%os de espesor. I. Estándares de normalizaci"n- :na maor exactitud puede o$tenerse cuando el equipo es normalizado en zonas de espesor conocido del material a ser medido. I.10 *as &ariaciones en la intensidad de la se5al de eco' pueden producir un error equi&alente a uno o más medios ciclos de la )recuencia 9F dependiendo de las caracter4sticas de la instrumentación. . 9equerimientos del procedimiento. .1 En el desarrollo detallado del procedimiento' de$erán considerarse las si%uientes cuestiones .1.1 ,nstrucciones de operación del )a$ricante del instrumento. .1.2 Alcance del materialBo$etos a ser medidos. .1.! Aplica$ilidad' requisitos de precisión.
.1. e)iniciones. .1.> 9equerimientos. .1.>.1 3ersonal. .1.>.2 Equipo. .1.>.! 3rocedimiento de cali)icación. .1.6 3rocedimiento. .1.6.1 "ondiciones de medición. .1.6.2 3reparación de la super)icie acoplante. .1.6.! Estandarización tolerancias permisi$les. .1.6. 3arámetros de escaneo. .1. ,n)orme. .1..1 3rocedimiento utilizado. .1..2 9e%istro de estandarización. .1..! 9e%istro de mediciones. 10. ,n)orme. 10.1 9e%istre la si%uiente in)ormación en el momento de las mediciones e inclua en el reporte 10.1.1 3rocedimiento de inspección. 10.1.1.1 /ipo de instrumento. 10.1.1.2 loques de estandarización' tama5o tipo de material. 10.1.1.! /ama5o' )recuencia tipo de unidad de $=squeda. 10.1.1. étodo de escaneo. 10.1.2 9esultados. 10.1.2.1 ediciones de espesor máximo m4nimo. 10.1.2.2 :$icación de las mediciones. 10.1.! ,n)ormación del personal' ni&el de certi)icación. 11. 3ala$ras cla&e. 11.1 Examinación de contactoK ensaos no destructi&os' pulso-eco' medición de espesor' ultrasónicos.
X1. TÍPICOS BLOQUES DE ESTANDARIZACION MEDIDORES DE ESPESOR DE MÚLTIPLES ESCALONES
F,<. ;1.1 *CL:E E "A*,9A",M7 E E+3E+C9 E ":A/9C E+"A*C7E+ /N3,"C
F,<.;1.2 *CL:E E "A*,9A",M7 E E+3E+C9 E ",7"C E+"A*C7E+ /N3,"C.
