Imende-Introduccion a Los Ensayos No Destructivos.

Instituto Mexicano de Ensayos No Destructivos, A. C.

Fundamentos a los Ensayos No Destructivos

Alfonso R. García Cueto

México, 18 de Abril 2007

Intruducción a los Ensayos No Destructivos es una obra protegida por la legislación sobre Derechos de Autor vigente en la materia. Está prohibido copiar o transferir la información que este documento contiene por cualquier medio o tecnología S1l1 autorización previa y por escrito del autor. México, D. F., 2005


Introducción a los Ensayos No Destructivos

Tabla de Contenidos Presentación .............................................................................................................................. V

Capítulo 1, Introducción Los Ensayos de Materiales ....................................................................................................... 1-1 Capítulo 2, Los Ensayos Destructivos Visión General .......................................................................................................................... 2-1 Información General de las Pruebas Mecánicas ....................................................................... 2-2 Conceptos Relacionados con las Pruebas Mecánicas ............................................................... 2-3 Pruebas de Tensión ................................................................................................................... 2-5 Pruebas de Doblado (Bend Testing) ........................................................................................ .2-8 Pruebas de Dureza .................................................................................................................... 2-9 Pruebas de Impacto ................................................................................................................... 2-12 Pruebas Químicas ..................................................................................................................... 2-14 Pruebas Metalográficas ........ :.................................................................................................... 2-16 Capítulo 3, Los Ensayos No Destructivos (END) Visión G·eneral .......................................................................................................................... 3-1 Información General Sobre los Ensayos No Destructivos (END) ........................................... 3-2 Métodos de END ...................................................................................................................... 3-4 Limitaciones del Campo de Acción de los END ........................................... ,.......................... 3-8 Ventajas y Limitaciones de los END ........................................................................................ 3-10 Aplicaciones de los END en los Procesos Productivos ............................................................ 3-11 Beneficios de los END en las Distintas Áreas de una Empresa ............................................... 3-14 Capítulo 4, Métodos de Inspección Superficial Visión General .......................................................................................................................... 4-1 El Método de Inspección Visual (VT) ..................................................................................... .4-2 El Método de Líquidos Penetrantes (PT) ................................................................................. 4-7 El Proceso General de PT ......................................................................................................... 4-12 Los Consumibles para la Inspección por PT ........................................................................... .4-20 El Método de Partículas Magnéticas (MT) .............................................................................. .4-22 El Proceso General de MT ........................................................................................................ 4-28 El Método de Electromagnetismo (ET) ................................................................................... .4-37 El Proceso General de ET ......................................................................................................... 4-41 Las Sondas para la Inspección con ET .................................................................................... .4-46 Capítulo 5, Métodos de Inspección Volumétrica Visión General .......................................................................................................................... 5-1 El Método de Radiografía Industrial (RT) ............................................................................... 5-2 El Proceso General de RT: Actividades Previas ...................................................................... 5-8 El Proceso General de RT: Actividades de Inspección ............................................................ 5-13 Los Equipos y Materiales para RT ........................................................................................... 5-18 El Método de Ultrasonido Industrial (UT) ............................................................................... 5-24 El Proceso General de UT ........................................................................................................ 5-30 Los Equipos y Materiales para UT ........................................................................................... 5-35

III



Capítulo 6, La Capacitación, la Calificación y la Certificación en END Visión General .......................................................................................................................... 6-1 La Capacitación ........................................................................................................................ 6-2 La Calificación .......................................................................................................................... 6-3 La Certificación ........................................................................................................................ 6-5 Las Normas de la Capacitación, la Calificación y la Certificación en END ............................ 6-6 Los Niveles de Habilidad en END ........................................................................................... 6-8 Bibliografía .............................................................................................................................. A

IV



Presentación Durante la segunda mitad del siglo XX, tras la generación de nuevas tecnologías, también cambiaron las formas de producción y surgió la necesidad de mejorar los productos y los serVICIOS.

Un efecto de esta situación es el desarrollo de los Ensayos de Materiales o pruebas de materiales, diseñadas para asegurar que los materiales, las piezas, los componentes y las uniones soldadas cumplan su función con eficiencia.

Este texto es un acercamiento a esta disciplina y trata acerca de: • los Ensayos Destructivos • los Ensayos No Destructivos; y • el proceso que avala la formación y capacidad de un individuo para realizar END Esperamos que estas páginas sean de utilidad para el lector, al coi1tener información actualizada en una presentación amigable y útil.

Asimismo, agradecemos a todas aquellas personas e instituciones que hicieron posible la realización de esta obra en sus distintos aspectos.

A.R.G.C.

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Utilice esta página para anotar sus observaciones

VI

1 Alfon so R. Ga rcía Cueto


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Capítu lo 1

I

Introducción

I

Los Ensayos de Materiales

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1

¿Qué son?

I

Los Ensayos de Materiales son pruebas que evalúan las propiedades mecánicas, químicas y fi sicas de : • los materiales que la industria usa • los productos que ésta consume, y • los productos que ésta fabrica

I 1 ¿Para qué sirven?

Los Ensayos de Materiales sirven para: • determinar las características específicas de los materiales, como la composición química y las propiedades mecánicas y metalúrgicas • detectar, dimensionar y evaluar discontinuidades o defectos como grietas, inclusiones de escoria y falta de penetración y fusión incompletas

¿Por qué se aplican?

El ensayo ideal es la operación de un componente o una estructura en las condiciones reales de funcionamiento ; pero de ser posible, resu ltaría caro y consumiría mucho tiempo. Debido a esto , se usan los Ensayos de Materiales, cuyos resultados pueden relacionarse con los materiales, los componentes y las estructuras que se han cOf!1portado satisfactoriamente durante el servicio. Continúa en la siguiente página

1- 1


Los Ensayos de Materiales, ¿Cuándo se

aplican?

hay?

Continuación

Los Ensayos de Materiales se aplican en las distintas etapas de un proceso productivo: • • • • •

¿Qué tipos


Materias primas Procesos de fabricación Productos finales Materiales en servicio Reparaciones o reconstrucciones

Como se mencionó anteriormente, existen dos tipos de Ensayos de Materiales: • Ensayos Destructivos • Ensayos No Destructivos (END) La diferencia fundamental que distingue a estos ensayos es la condición de las propiedades fisicas, químicas, mecánicas o dimensionales del material o componente sujeto a inspección después de aplicar el ensayo: • en los Ensayos Destructivos, una o varias de estas características se alteran permanentemente y la muestra queda destruida o inservible • en los END, no hay alteración permanente de las propiedades de la muestra y se puede usar o reparar Este texto trata principalmente de los END y es una introducción que proporciona al lector una pánorama general de los distintos métodos que componen esta disciplina.

1-2

I



1

Capítulo 2

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Los Ensayos Destructivos

I

Visión General

I

1

¿Qué son?

Los Ensayos Destmctivos son métodos fisicos directos que dañan o alteran de forma permanente las propiedades fisicas, químicas, mecánicas o dimensionales del material, parte o componente suj eto a inspección.

¿Para qué sirven?

Los Ensayos Destmctivos sirven para conocer las propiedades intrínsecas (mecánicas, químicas y fisicas) de un material como:

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• composición química real • resistencia al desgaste o a la corrosión

• resistencia a la tensión • tenacidad • dureza

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¿En qué cantidad se realizan?

Los Ensayos Destructivos se realizan sólo sobre muestras representativas obtenidas de un lote de producto.

Importante

Este capítulo es un acercamiento general a los Ensayos Destmcti vos. El tema es muy amplio y no es el objeto de estudio del presente texto. Es una referencia que perniite al lector ahondar por su propia cuenta en investigaciones posteriores.

Contenido

Este capítulo contiene los siguientes temas: Tema Información General de las Pruebas Mecánicas Conceptos Relacionados con las Pruebas Mecánicas Pruebas de Tensión Pruebas de Doblado (B end Testin~) Pruebas de Dureza Pruebas de Impacto Pruebas Químicas Pruebas Metalográficas

2- 1

Página

2-2 2-3 2-5 2-8 2-9 2- 12 2- 14 2- 16

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Información General de las Pruebas Mecánicas ¿Qué son?

Las Pruebas Mecánicas son ensayos que involucran la deformación plástica o permanente de un material o componente e indican si éste es apto para un servicio mecánico determinado.

¿Para qué sirven?

Estas pruebas se aplican para determinar las propiedades mecánicas de un material: • • • •

resistencia tenacidad ductilidad y dureza

Estas propiedades mecánicas están relacionadas con las reacciones elásticas o inelásticas (plásticas) de un material cuando se le aplica una fuerza o involucran la relación entre esfuerzo y deformación .

. Qué tipos hay?

Existen pruebas mecánicas estáticas y dinámicas. La mayor parte de éstas se realiza a temperatura ambiente, pero hay otras que deben conducirse a temperaturas muy altas o muy bajas. Las pruebas mecánicas más frecuentes son las siguientes: • Tensión • Doblado • Dureza

• Impacto • Fatiga • T ermofluencia (Creep)

Estas pruebas se describen más adelante en este capítulo.

2-2

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Conceptos Relacionados con las Pruebas Mecánicas Introducción

Para estudiar las Pruebas Mecánicas, antes es necesario entender los conceptos que se definen a continuación.

Deformación (Strain)

La deformación (Strain) es la medida del cambio en la forma o tamaño de un cuerpo, referido a su forma o tamaño or~ginal.

Ductilidad (Ductility)

La ductilidad (Ductility) es la habilidad de un material para defonnarse plásticamente antes de fracturarse.

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t Por lo general, la ductilidad se evalúa por la elongación o la reducción de área en una prueba de tensión o por el radio del ángulo de doblez en una prueba de doblado.

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Elasticidad

La elasticidad es la propiedad de un material en virtud de la que, después de deformarse bajo la aplicación de una fuerza (carga), este material tiende a recuperar su tamaño y forma originales cuando deja de aplicarse la fuerza.

Esfuerzo (Stress)

El esfuerzo (Stress) es la intensidad de la fuerza por unidad de área, a menudo pensada como la fuerza que actúa en una pequeña área dentro de un plano. El esfuerzo puede dividirse en componentes, normal y paralelo al plano, llamados esfuerzo normal y esfuerzo cortante, respectivamente. Los esfuerzos se expresan en términos de fuerza por unidad de área, tales como libras fuerza por pulgada cuadrada; o en Mega Pascal es.

Fragilidad

La fragi lidad es la propiedad de un material a la no deformación plástica bajo la acción de una carga.

Limite elástico

El límite elástico es el esfuerzo más grande que un material es capaz de soportar sin ninguna deformación permanente residual después de que se deja de aplicar el esfuerzo. COl/til/úa el/ la siguiel/te página

2-3



Conceptos Relacionados con las Pruebas Mecánicas, Continuación

Plasticidad

La plasticidad es la capacidad de un metal para deformarse de forma permanente sin sufrir rotura.

Tenacidad (Touglllless)

La tenacidad (toughness) es la capacidad de un metal de absorber energía y deformarse plásticamente antes de fracturarse. También se la define como la habilidad de un metal para resistir a la fractura en presencia de una ranura o entalla; y para absorber las cargas deformándose plásticamente. Por lo general, la tenacidad se evalúa al medir la energía absorbida por una muestra muescada durante un ensayo de impacto. El área bajo la curva esfuerzo - deformación de la prueba de resistencia a la tensión también se usa como una medida de la tenacidad de un material.

2-4



Pruebas de Tensión ¿Qué son?

Las Pruebas de tensión son ensayos que se emplean para determinar la resistencia de los materiales bajo esfuerzos de tracción. Estos esfuerzos son nonnales perpendiculares al plano sobre el que actúan y son producto de fuerzas cuyas direcciones se apartan de tal plano. Estas pruebas también sirven para evaluar la ductilidad de los materiales. La siguiente imagen muestra una prueba de tensión:

¿Para qué sirven?

Estas pruebas se aplican para determinar las siguientes propiedades de un material: • • • •

Resistencia a la tensión (tensile strength) Resistencia de fluencia o cedencia (vield strength) Elongación, y Reducción de área

A continuación se describen estas propiedades. ContinlÍa en la siguiente página

2-5



Pruebas de Tensión, Propiedades de los materiales

Continuación

Las propiedades de los materiales que las Pruebas de Tensión determinan consisten en: Resistencia a la tensión (tensile strength) Es el esfuerzo de tracción máximo que un material es capaz de soportar. También se le llama resistencia última. ~e calcula al dividir la carga máxima (la de rotura) durante la prueba entre el área de la sección transversal original de la muestra. Resistencia de fluencia o cedencia (vield strength) Es el esfuerzo de ingeniería al que de manera convencional se considera que comienza la elongación plástica de la muestra en prueba. Elongación Es el incremento medido en la longitud calibrada de la muestra en prueba. Por lo general se expresa como un porcentaje de la longitud calibrada original. Reducción de área Es la diferencia entre las áreas de las secciones transversales de la muestra en prueba, la original y la más pequeña después de realizado el ensayo. La reducción de área se expresa como un porcentaje del área de la sección transversal original. Nota: la elongación y la reducción de área son una medida de la ductilidad del material. La siguiente imagen muestra un diagrama de esfuerzo - deformación de un material metálico: _..

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Continúa en la siguiente págin{/

2-6



Pruebas de Tensión,

Continuación

Las Pruebas de Tensión se aplican porque gran parte del diseño de los productos, incluso las partes y equipos soldados, se basa en las propiedades de tensión de los materiales empleados.

¿Por qué se aplican?

En el campo de las construcciones soldadas, las pruebas de tensión se emplean para ensayar metales base, metal de soldadura y juntas soldadas. Estas pruebas incluyen regiones de metal base, metal depositado de soldadura y zonas térmicamente afectadas. Las pruebas de tensión de las muestras obtenidas de cupones de calificación de procedimientos de soldadura sirven para demostrar que las juntas soldadas que se pueden obtener con el procedimiento calificado tienen las propiedades de tensión iguales o superiores a los metales base soldados. Otras pruebas de tensión que se emplean con frecuencia son las de: • tensión a corte para determinar la resistencia al corte de las soldaduras de filete y en juntas obtenidas por medio de soldadura fuerte; y • tensión a corte para soldaduras por puntos

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La siguiente imagen muestra una prueba de tensión:

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Pruebas de Doblado (Bend Testing) ¿Qué son'?

Las Pruebas de Doblado (bend testing) son ensayos que consisten en doblar o plegar una muestra bajo cargas aplicadas gradual y uniformemente; aunque a veces también se aplican mediante impactos.

¿Qué tipos hay'?

Las Pruebas de Doblado se clasifican en:

¿Para qué sirven'?

• • • •

libre guiado semiguiado, y "doblez alrededor de" (wraparound bend test)

Estas pruebas se aplican para evaluar la ductilidad y sanidad (ausencia de defectos) en los materiales. La ductilidad por lo general se juzga al verificar si la muestra se fracturó o no bajo las condiciones especificadas de prueba. Doblado guiado Las pruebas de doblado guiado se usan como palie del proceso de calificación de procedimientos de soldadura y habilidad de soldadores y operadores de .equipo para soldar. Las muestras de doblado guiado pueden ser longitudinales o transversales al eje de la soldadura, y estas últimas, dependiendo de la superficie que se somete a tensión durante la prueba, pueden ser de doblado de cara, raíz o lateral. Muestras de cupones de prueba Los resultados de las pruebas de doblado que se practican a las muestras tomadas de los cupones de pruebas de calificación de procedimientos y de habilidad del personal de soldadura sirven para verificar respectivamente que: • el procedimiento de soldadura propuesto (en proceso de calificación) es capaz de producir juntas soldadas con los niveles de ductilidad mínimos especificados por las normas aplicables • los soldadores o los operadores de equipo para soldar son capaces de depositar metal de soldadura sin defectos y con el nivel de ductilidad requerido

2-8



Pruebas de Du reza ¿Qué son?

Las Pmebas de Dureza son ensayos que miden la resistencia que ofrece un material a: • la deformación, en particular a la deformación permanente • la depresión (indentation), o • al rayado La dureza puede considerarse como la resistencia que ofrece un metal a ser penetrado. Los métodos de pmeba de dureza a emplear en una aplicación específica dependen de factores como la dureza o resistencia del metal, el tipo de metal o aleación y su espesor y la información requerida. Hay métodos de pmeba y escalas de dureza apropiadas para cubrir diferentes necesidades. También hay pmebas de microdureza adecuadas para medir la dureza de las juntas soldadas en sus diferentes regiones.

¿Qué tipos hay?

Las Pmebas de Dureza se clasifican en: • • • •

¿Para qué sirven?

Brinell Vickers Knoop Rockwell (varias escalas)

Estas pmebas se aplican para evaluar metales base, metal de soldadura depositado y zonas afectadas térmicamente. Las mediciones de dureza pueden proporcionar información acerca de los cambios metalúrgicos causados por las operaciones de soldadura. En los aceros simples al carbono y en los de baja aleación, una dureza alta por lo general indica la presencia de mmiensita ~n la zona afectada térmicamente; mientras que valores bajos de dureza puedei1' indicar condiciones de soldadura en las que el material se reblandeció debido a efectos similares a los producidos por el tratamiento térmico de revenido o incluso el de recocido. ContinlÍa en la siguiente página

2-9



Pruebas de Dureza, Durómetl'OS

Continuación

Las siguientes imágenes muestran distintos tipos de durómetros:

Durómetro Vickers

Durómetro de Brinell

Durómetro Telebrineller

Durómetro de Rocwell

ContinlÍa en la siguiente página

2-10



Pruebas de Dureza, Otros equipos

Continuación

Las siguientes imágenes de otros equipos para realizar pruebas de dureza:

Escleroscopio o durómetro de rebote

Indentador de cono de diamante para dureza Rocwell

Indentador de esfera para dureza Rocwell

Pantalla con la huella de una dureza Vickers

2-11



Pruebas de Impacto ((/ ¿Qué son?

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Las Pruebas de Impacto son ensayos que miden la tenacidad de un material. Existen materiales que se consideran dúctiles por los resultados de las Pruebas de Tensión y de Doblado; pero que independientemente de esto son frágiles porque se fracturan con muy poca o ninguna deformación plástica y al aplicarles muy poca energía. La siguiente imagen muestra una máquina para pruebas de impacto de última generación:

(,Para qué sirven?

Estas pruebas se aplican para verificar la tenacidad de materiales que se comportan de forma dúctil durante las Pruebas de Tensión o de Doblado; pero que podrían ser frágiles, porque tenacidad y ductilidad son propiedades distintas. Algunos metales, en particular los aceros ferríticos, muestran un cambio de comportamiento (de dúctil a frágil) en el modo de falla en las siguientes circunstancias: • al descender la temperatura • al tener muescas o ranuras, o • por la forma de aplicarles las cargas

Tenacidad y

grietas

La tenacidad con respecto a la fractura (Facture toughness) es un término genérico empleado para referirse a la resistencia de los materiales el) relación con la extensión de las grietas. La propagación de las grietas requiere de una fuente de energía que, en las estructuras en servicio, procede de la energía de deformación elástica almacenada. En los ensayos de tenacidad en fractura, la máquina de prueba es la fuente de energía. COllfinlÍa I:'n la siguiente página

2-12



Pruebas de Impacto, ¿Qué tipos hay?

Continuación

Las Pruebas de Impacto para medir la tenacidad más empleadas son: • la prueba de impacto Charpy en probeta con ranura en "Y" • el desgarre dinámico • la tenacidad de fractura en plano de deformación (plane strain fi'acture toughness), y • la caída de peso (drop weight) De éstas, la prueba de impacto Charpy es la más empleada y por ello aquí se describen sus campos de aplicación.

Prueba de impacto Charpy

La prueba de impacto Charpy puede reproducir el cambio de comportamiento dúctil a frágil de los aceros en un intervalo de temperaturas similar al que sucede en condiciones reales de servicio de las estructuras o los componentes. Esto no sucede en las Pruebas de Tensión ordinarias, en las que la transición dúctil - frágil ocurre a temperaturas mucho más bajas. Los resultados generalmente se reportan en términos de energía absorbida por los espeéimenes (en libras / pie o en joules), aunque también se reportan como el porcentaje de fractura frágil y la expansión lateral. Importante: los resultados de la prueba de impacto Charpy en probeta con ranura en "Y" no deben usarse directamente para valorar el comportamiento de una estructura o componente.

Péndulos

Las siguientes imágenes muestran dos péndulos para pruebas de impacto: t /

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2-13



Pruebas Químicas ¿Qué son?

Las Pruebas Químicas son ensayos que consisten principalmente en determinar la composición química elemental de un material; pero también se aplican para conocer el comportamiento de las aleaciones ante ambientes que pueden ser extremos, como es el caso de ambientes salinos, ácidos o cáusticos y que ocasionan diferentes tipos de oxidación o corrosión. La siguiente imagen muestra una prueba química de análisis por vía húmeda:

¿Para qué sirven?

Las Pruebas Químicas se aplican con dos propósitos principales: • determinar la composición química de los metales, y • evaluar su resistencia a la corrosión e ;"é":, \ e '\f té,

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La corrosión es el deterioro de un metal debido a la reacción química o electroquímica con su ambiente. Puede atacar de manera uniforme a la junta soldada o atacar de manera preferencial el metal base, el de soldadura o la zona afectada térmicamente. EXlsten varios tipos o mecanismos de cOlTosión: • • • • • ,• •

picadura o cOlTosión diseminada (pitting) corrosión en línea (fine co/'rosion) corrosión generalizada (gcneral corrosion) "ranuramiento" (groovi ng) cOlTosión galvánica (galvan ic corrosion) ataque de hidrógeno (hydrogen attack) fragilización causada por hidrógeno (hydrogen embrittlel71ent); y agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo (stress corrosion cmcking) Continúa en lu siguiente página

2-14


Pruebas Químicas, Espectrómetros


Continuación

Las siguientes imágenes muestran espectrómetros que se usan para pruebas químicas:

Espectrómetro de emisión por plasma

2-15

Espectrómetro de emisión atómica



Pruebas Metalográficas ¿Qué son?

Las Pruebas Metalográficas son ensayos que consisten en seleccionar una muestra representativa de la estructura metálica que se requiere evaluar, prepararla y examinarla. La muestra se prepara mediante distintas técnicas: • • • • •

corte desbaste pulido ataque químico o ataque electroquímico

El examen de la muestra puede hacerse: • • • • •

a simple vista con una lente de pocos aumentos (lupa) con un microscopio óptico con un microscopio electrónico, o con la técnica de difracción de rayos X

La siguiente imagen muestra una preparación de muestras metalográficas:

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Continúa ell la siguiente página

2-16


Pruebas Metalográficas, ¿Para qué sirven?


Continuación

Estas pruebas se aplican para determinar uno o más de los siguientes aspectos: • la sanidad (ausencia de defectos) de los materiales • la distribución de inclusiones no metálicas • la estructura metalúrgica del metal En general, las Pruebas Metalográficas permiten revelar aspectos tales como la estructura y configuración generales de los cordones de soldadura y su penetración, así como la presencia de poros, grietas e inclusiones.

2-17



Utilice esta página para anotar sus observaciones

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Capítulo 3 Los Ensayos No Destructivos (END) Visión General Introducción

Al evolucionar los modos de producción, la industria y el mercado exigen el cumplimiento de requisitos de seguridad más estrictos. Ahora se requieren procesos de inspección y pruebas para verificar los componentes críticos hasta en un 100% en algunas industrias como la aeronáutica, la aeroespacial, la nucleoeléctrica y la petroquímica, entre otras. Tal circunstancia plantea una severa dificultad para las áreas de Calidad y de Seguridad Industrial. La solución al problema es la aplicación de los Ensayos No Destructivos (END). Los END ocupan un amplio campo de estudio. Se han desarrollado a partir de las diferentes necesidades de información y del ámbito de trabajo que cada método puede abarcar. Este capítulo es una introducción a los Ensayos No Destructivo, que facilita al lector entender los distintos métodos de END y ubicar su campo de acción.

Contenido

Este capítulo contiene los siguientes temas: Tema Información General sobre los Ensayos No Destructivos (END) Métodos de END Limitaciones del Campo de Acción de los END Ventajas y Limitaciones de los END A~licaciones de los END en los Procesos Productivos Beneficios de los END en las Distintas Áreas de una Empresa

3-1

Página

3-2 3-4 3-8 3-10 3-11 3-14



Información General Sobre los Ensayos No Destructivos (END) ¿Qué son?

Los Ensayos No Destructivos son métodos físicos indirectos, que no dañan o alteran de forma permanente las propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales del material, parte o componente sujeto a inspección. Estos métodos fisicos indirectos aprovechan fenómenos como: • • • •

la capilaridad de los líquidos la alteración de los campos magnéticos la transmisión del sonido la opacidad al paso de la radiación

Los Ensayos No Destructivos también se conocen como Pruebas No Destructivas y se abrevian con las siglas END.

¿Para qué sirven?

Los END se usan para: • evaluar la homogeneidad de un material • inspeccionar todo un lote sin destruir una muestra • conocer el cambio de una propiedad cuando el material está en servicio como: - su espesor remanente - la ausencia de daños por servicio Importante: los END no sustituyen a los Ensayos Destructivos porque sus campos de acción son distintos. Éstos últimos se usan para determinar las propiedades fisicas inherentes de los materiales, como la resistencia a la tensión, la dureza y la maleabilidad.

¿En qué cantidad se realizan?

Dado que los END no afectan permanentemente las propiedades fisicas, químicas o mecánicas del material sujeto a inspección, se pueden aplicar en la totalidad de una pieza o en todo un lote de producción y se realizan de acuerdo con el tipo de discontinuidad o daño que se requiere detectar. ContinLÍa en la siglliente página

3-2



Información General Sobre los Ensayos No Destructivos (END), Continuación Clasificación

Los END se clasifican según su campo de aplicación en: • • • •

Inspección Superficial Inspección Volumétrica Inspección de la Integridad o Hermeticidad Otros métodos de inspección no destructivos

El siguiente tema, "Métodos de Ensayos No Destructivos", describe de forma general cada uno de estos grupos y los métodos que los integran.

3-3



Métodos de END Introducción

Como se mencionó en el tema anterior los Ensayos No Destructivos (END) se clasifican en tres grupos: • • • •

Inspección Superficial Inspección Volumétrica Inspección de la Integridad o Hermeticidad Otros métodos de inspección no destructivos

A continuación se describen éstos.

Método y técnica

A menudo los términos método y técnica se usan indistintamente. Para el ámbito de los END, se definen de la siguiente manera: Método es una disciplina que aplica un principio físico para realizar una inspección no destructiva; por ejemplo, los Líquidos Penetrantes son un método. Técnica es la aplicación específica de un método de END; por ejemplo, los líquidos penetrantes posemulsificables son una técnica de Líquidos Penetrantes. En este texto se procura respetar y aplicar estas definiciones. Nota: la NMX-B-133-l987, ASME, SEC V, SE-165, ASTM E-165 y la especificación militar MIL-I-6866 denominan a las distintas técnicas de PT como métodos.

Inspección Superficial

La Inspección Superficial se usa para detectar solamente discontinuidades abiertas o muy cercanas a la superficie del material o pieza en inspección (3 mm de profundidad como máximo). Los métodos de Inspección Superficial son: Método Inspección Visual Líquidos Penetrantes Partículas Magnéticas Electromagnetismo (ET) • Corrientes de Eddy (materiales no ferromagnéticos) • Campo remoto (materiales ferromagnéticos)

Siglas en inglés VT PT MT ET

Estos métodos de END se describen ampliamente en el capítulo 4 de este manual. ContinlÍa

3-4

1'1/

la siglliente página



Métodos de END, Inspección Volumétrica

Continuación

La Inspección Volumétrica se usa para detectar las discontinuidades o daños dentro del material u objeto en inspección y que nos son visibles en la superficie de la pieza. Los métodos de Inspección Volumétrica son: Método·

Siglas en inglés

UT

Ultrasonido Industrial Radiografía Industrial Radiografía Neutrónica Emisión Acústica

RT NT AET

Estos métodos de END se describen ampliamente en el capítulo 5 de este manual.

Inspección de la Integridad o de Hermeticidad

La Inspección de la Integridad o de la Hermeticidad se usa para verificar la capacidad de un recipiente para contener un fluido (sólido o gaseoso) a una presión superior, igualo inferior a la atmosférica; pero sin que existan pérdidas apreciables de presión o del volumen del fluido de prueba en un periodo previamente establecido. En resumen, esta prueba sirve para detectar si un recipiente tiene fugas. Los métodos de Inspección de la Integridad o de la Hermeticidad son: Método

Siglas en inglés

Pruebas por cambio de presión: • Hidrostática

HLT

• Neumática Pruebas por pérdidas de fluido:

PLT

• Cámara de burbujas • Detector de halógeno

BLT SLT

• Espectrómetro de masas

ULT

• Detector ultrasónico

Importante: la Inspección de la Integridad o de la Hermeticidad no sirve para probar la resistencia de un material. COlltillúa en la siguiente págilla

3-5



Métodos de END, Otros métodos de inspección no destructivos

Continuación

Existen otros métodos de inspección no destructivos y se describen brevemente a continuación: Termografia infrarroja Este método se basa en la detección mediante cámaras o sensores especiales de las zonas donde existe un diferencial de temperatura que puede poner en riesgo la operación segura de un equipo. Sus aplicaciones más comunes son: • en la industria aeronáutica, para inspeccionar estructuras en forma de panal para conocer la presencia de contaminación con agua que puede congelarse y dañar los tecnolaminados • en la industria de energía, para inspeccionar: - los "puntos calientes" en las líneas de transmisión de energía eléctrica, debidas a problemas de corto circuitos yen la zona de contacto de las navajas de los interruptores de alta tensión • los aislantes dieléctricos en las líneas de conducción de media y baja tensión • en la industria química y petroquímica, para detectar - las zonas de altas temperaturas en el caso de calderas o calentadores que indican daños en los aislantes térmicos o en los refractarios -las zonas sobre enfriadas en el manejo de materiales criogénicos o que son indicio de contaminación por condensación de humedad • en el mantenimiento de instalaciones comerciales de oficinas o habitacionales, para detectar zonas de mal aislamiento que ocasionan pérdidas en los sistemas de aire acondicionado Emisión acústica Este método se basa en la detección, por medio de sensores, de la emisión de energía que los átomos o moléculas emiten cuando un material se deforma o se fractura. Los sensores se colocan en ciertos puntos y la emisión que captan permite conocer en qué lugar está creciendo el defecto. Este método tiene como limitación que sólo detecta discontinuidades que están creciendo y que el esfuerzo que debe aplicarse siempre debe ser un poco superior al esfuerzo al que opera el equipo ~le se inspecciona. Continúa en I({ siguiente página

3-6


Métodos de END, Otros métodos de inspección no destructivos

(Continuación)


Continuación

La aplicación principal de la Emisión Acústica es en materiales cargados dinámicamente, como es el caso de: • • • •

estructuras de puentes y edificios los ejes de carros de ferrocarril partes de algunas estructuras aeronáuticas, y los brazos telescópicos empleados en la inspección de líneas elevadas de energía eléctrica o tuberías

Holografía con luz láser Este método se emplea para detectar daños superficiales en materiales como son las llantas de servicio aeronáutico o las partes fabricadas con materiales compuestos, como las fibras de carbono monodireccionadas o los materiales cerámico metálicos.

Complemento entre métodos

Los métodos de un grupo de END no sustituyen a los métodos de otro grupo; se complementan entre sí. El Ultrasonido Industrial no sustituye a los Líquidos Penetrantes y las Partículas Magnéticas no sustituyen a la Radiografía Industrial. Unos métodos son efectivos en la superficie del material y otros lo son al interior de su cuerpo. Esta circunstancia de expone con más detalle en el siguiente tema, "Limitaciones del Campo de Acción de los Ensayos No Destructivos".

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Limitaciones del Campo de Acción de los END Introducción

Una de las actividades más importantes relacionadas con la aplicación de los END es elegir el método y la técnica que generen resultados útiles y confiables para el usuario. Este tema describe algunas circunstancias que se deben considerar para elegir el método de Ensayo No Dest1l1ctivo adecuado, principalmente de acuerdo con el campo de acción y sensibilidad de cada grupo de métodos.

Los grupos de ensayos no son sustituibles

Los distintos métodos y técnicas de un mismo grupo (Inspección Superficial, Inspección Volumétrica'e Inspección de la Integridad o Hermeticidad) se ' pueden intercambiar entre sí. Esto permite aumentar la velocidad de la inspección o la sensibilidad en la detección de discontinuidades Sin -.:mbargo. los ensayos de un grupo de métodos no sustituyen a los de otro grupo. Lo anterior es porque, como se mencionó anteriormente, unos métodos son efectivos en la superficie del material o a muy poca profundidad; y otros lo > \1 sólo al interior de su cuerpo.

"taClOnes lA': la Inspección Supe:' licial

Los métodos de Inspección Superficial tienen grandes limitaciones para detectar discontinuidades subsuperficiales. Los Líquidos Penetrantes no pueden detectar discontinuidades que no estén abiertas a la superficie del material en inspección. De igual modo, las Partículas Magnéticas (MT) y el Electromagnetismo (ET) disminuyen notablemente su sensibilidad cuando aumenta el espesor de la muestra que se insp.ecciona. Esto es consecuencia de que la intensidad del campo magnético generado o la corriente inducida decrecen de forma cuadrática o exponencial con la profundidad, representada por el espesor del material.

Limitaciones de la Inspección Volumétrica

Las pruebas de Inspección Volumétrica tienen limitaciones cuando se intenta encontrar defectos cercanos a la superficie. Éste es el caso del campo muelio del haz ultrasónico o la faIta de definición ,(penumbra) en una radiografía. COlltillúa ('11 la siguiente págil/({

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Limitaciones del Campo de Acción de los END, Limitaciones de la Inspección de la Integridad o Hermeticidad

Continuación

En el caso de las pruebas de hermeticidad éstas no sustituyen de modo alguno a los ensayos de los otros grupos; ya que tan sólo aseguran que un recipiente pueda contener un fluido sin que existan pérdidas apreciables del mismo. Debido a lo anterior es posible que, en una primera prueba, el recipiente pase con éxito. No obstante, el recipiente puede contener un defecto que debió detectarse previamente con alguno de los demás ensayos. Al paso del tiempo, el defecto podría crecer hasta convertirse en una falla del material del recipiente. La consecuencia podría ser desastrosa, al acarrear. pérdidas de bienes materiales e incluso de vidas humanas.

Conclusión

En conclusión, los ensayos de distintos grupos se complementan; pero no se sustituyen debido a sus propias limitaciones. Sustituir el ensayo de un grupo con el de otro genera riesgos.

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Ventajas y Limitaciones de los END Ventajas

Las principales ventajas de los END son que: • El material inspeccionado es útil después de la inspección si está sano. • No hace falta detener la producción, pues no son pruebas intrusivas. • Se aplican con relativa rapidez. • Los resultados son repetibles y reproducibles. • Se pueden aplicar en procesos de producción con un control automatizado (inspección on line). • Sólo hay "pérdidas" cuando se detecta un material defectuoso. • Aumentan la seguridad y confiabilidad de un producto. • Se pueden emplear en cualquier parte del proceso de producción.

Limitaciones

Las principales limitaciones de los END son que: • La inversión inicial en equipo es alta; pero se justifica al analizar la relación costo - beneficio; en especial en lo referente a tiempos muertos en las líneas de producción. En EUA los END aplicados a los componentes aeronáuticos representan un 0.03% del precio al consumidor. • El personal que realiza los END se debe capacitar, calificar y certificar; además de contar con experiencia acumulada para interpretar correctamente las indicaciones y evaluar los resultados. • Sus determinaciones son sólo cualitativas o'semicuantitativas. • Sus resultados siempre dependen del patrón de referencia empleado en la calibración. • Cuando no existen procedimientos de inspección debidamente preparados y calificados; o cuando no hay patrones de referencia o calibración adecuados, distintos inspectores pueden interpretar y ponderar una misma indicación de forma diferente. • La confiabilidad de los resultados depende en gran medida de la habilidad y experiencia del inspector.

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Aplicaciones de los END en los Procesos Productivos Introducción

Los END pueden usarse en cualquier etapa de un proceso productivo: • • • •

Recepción de materias primas Subprocesos de fabricación Inspección final o de liberación Inspección y comprobación de partes y componentes en servicio

A continuación se describen estas aplicaciones de los END.

Recepción de materias primas

Se aplican END durante la recepción de las materias primas que llegan al almacén para comprobar la homogeneidad, la composición química y evaluar ciertas propiedades mecánicas. Este tipo de inspección es muy rentable cuando se inspeccionan partes o componentes críticos, en los procesos de fabricación controlada o en la producción de piezas en gran escala. La siguiente imagen muestra una inspección durante la recepción de materiales:

Continúa en la siguiente página

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Aplicaciones de los END en los Procesos Productivos, Continuación

Subprocesos de fabricación

Durante los diferentes subprocesos de un proceso de fabricación, los END sirven para comprobar si el componente está libre de defectos producto de: • un mal maquinado • un tratamiento térmico incorrecto, o • una soldadura mal aplicada La siguiente imagen muestra una inspección durante el proceso de fabricación:

Inspección final

En la inspección final o de liberación de productos terminados; para garantizar al usuario que la pieza cumple o supera sus requisitos de aceptación; que la parte es del material que se había prometido o que la parte o componente cumplirá de manera satisfactoria la función para la que fue creada. Continúa en la siguiente página

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Aplicaciones de los END en los Procesos Productivos, Continuación

Inspección y comprobación de partes y componentes en servicio

En la inspección y comprobación de componentes y partes que se encuentran en servicio, los END permiten: • verificar que éstos todavía se pueden emplear de forma segura • conocer el tiempo de vida remanente, o • programar adecuadamente los paros de mantenimiento para no afectar el proceso productivo La siguiente imagen muestra una inspección de una tubería en servicio:

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Beneficios de los END en las Distintas Áreas de una Empresa Introducción

Para generar beneficios, los END deben ser parte de un buen programa de aseguramiento de calidad. La infonnación que de ellos se obtiene se debe analizar y aplicar en medidas de tipo preventivo para evitar la repetición de los problemas. De lo contrario, la aplicación de los END no reduce los costos de producción o de mantenimiento; pero sí aumenta los costos de inspección.

Beneficios

Los END generan beneficios en las distintas áreas dentro de una empresa: • Producción • Mantenimiento • Aseguramiento de la Calidad A continuación se describen éstos.

Producción

En el área de Producción, los END generan estos beneficios: • Aplicados correctamente reducen los costos de producción. • Reducen la entrada de materia prima defectuosa. • Reducen tiempos muertos en proceso. • Aumentan la productividad sin aumentar la capacidad instalada. • Penniten detectar los errores y corregirlos en los diferentes pasos de un proceso: - mal maquinado - tratamientos térmicos incompletos -'- defectos de soldadura Colltinúa en /a siguiente página

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Beneficios de los END en las Distintas Áreas de una Empresa, Continuación Mantenimiento

En el área de Mantenimiento, los END generan estos beneficios: • Ayudan a predecir el estado del equipo o material inspeccionado. • Ayudan a programar las fechas más convenientes de reparación. • Aumentan la seguridad de las reparaciones. • Permiten vigilar la vida remanente de los materiales. • Reducen los riesgos de accidentes. • Reducen los paros imprevistos. • Aumentan los tiempos de operación sin arriesgar la seguridad.

Aseguramiento de la Calidad

En el área de Aseguramiento de la Calidad, los END generan estos beneficios: • Ayudan a reducir el recibir materias primas defectuosas. • Ayudan a conocer y corregir los defectos ocasionados en la fabricación. • Permiten mejorar la confiabilidad del producto. • Ayudan a reducir los costos de otros tipos de inspección.

Beneficio de los END como medida preventiva

Si se desean altos beneficios a partir de los END, debe aplicar éstos como medida preventiva y no como medida correctiva. Prevenir permite economizar. Corregir cuesta más que prevenir.

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Utilice esta página para (//1otar sus observaciones

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Capítulo 4 Métodos de Inspección Superficial Visión General Introducción

Los métodos de Inspección Superficial son aquéllos que se usan exclusivamente para comprobar la integridad superficial de un material. Estos ensayos detectan únicamente discontinuidades que están abiertas a la superficie o a profundidades menores de "6 mm. Los métodos de Inspección Superficial por lo general se aplican en combinación, a fin de obtener resultados más confiables. La Inspección Visual (VI) y los Líquidos Penetrantes (PI) detectan cualquier discontinuidad abierta a la superficie; en tanto que las Partículas Magnéticas (MI) y el Electromagnetismo (EI) detectan discontinuidades subsuperficiales, siempre y cuando éstas no sean profundas. Este capítulo describe dichos métodos de END.

Contenido

Este capítulo contiene los siguientes temas:

Tema Inspección Visual (VT) El Método de Inspección Visual (VI) Líquidos Penetrantes (PT) El Método de Líquidos Penetrantes (PI) El -Proceso General de PI Los Consumibles para la Inspección por PI Partículas Magnéticas (MT) El Método de Partículas Magnéticas (MI) El Proceso General de MI Electromagnetismo (ET) El Método de Electromagnetismo (EI) El Proceso General de EI Las Sondas para la Inspección con EI

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El Método de Inspección Visual (VT) ¿Qué es?

La Inspección Visual (VI) es un método de Inspección Superficial que consiste en la observación de los materiales a simple vista o con la ayuda de instrumentos ópticos. Las actividades e infonnación relacionadas con la Inspección Visual se identifican por medio de las siglas VI (Visual Testing). La siguiente imagen muestra una inspección visual de recubrimientos auxiliada de un detector electrostático:

¿En qué se basa?

La VI se basa en la capacidad y experiencia del inspector para detectar indicaciones relevantes mediante el sentido de la vista. Las observaciones que el inspector realiza durante la Inspección Visual no son arbitrarias o improvisadas. La VI como método de END requiere que el inspector posea la mayor cantidad posible de información acerca de las características de la pieza eI1 inspección. Esta condición asegura que el inspector interprete acertadamente las posibles indicaciones que detecte en su labor.

¿Para qué sirve?

La VI sirve para detectar con relativa rapidez las indicaciones de posibles discontinuidades expuestas en la superficie de los materiales en inspección. La VI es un paso inicial de la inspección no destructiva y debe complementarse con otros métodos y técnicas de END. Cuntinúa en /a siglliente págin([

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El Método de Inspección Visual (VT), ¿Qué requisitos

Continuación

Para realizar una correcta VT, el inspector debe satisfacer estos requisitos:

exige?

• Debe tener un "ojo entrenado". Esto significa que ha aprendido a ver las cosas en detalle. Tal habilidad requiere de ardua preparación y amplia expenenCla. • Debe someterse a un examen de la agudeza visual cercana y lejana cada 6 ó 12 meses y aprobarlo. • De ser necesario por prescripción médica, debe usar lentes para toda labor de VT e interpretación de indicaciones. Este examen únicamente verifica que la persona posee una vista con cierto nivel de sensibilidad. • Para algunas actividades de inspección, debe someterse a un examen de discriminación cromática, que se aplica a fin de comprobar que detecta variaciones de color o tonos cromáticos. En algunos casos, la capacidad para detectar pequeñas variaciones de un tono de color o la de distinguir un color en particular es fundamental. • Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o rechaza¡: una indicación. • Debe saber qué tipo de discontinuidades pueden detectarse visualmente y cuáles son las que aparecen con más frecuencia a partir de ciertas condiciones. Este requisito involucra el conocimiento que tenga el inspector acerca de la historia previa del material o pieza en inspección. Nota: el examen de discriminación cromática se realiza sólo una vez; ya que quien no distingue colores sufre de daltonismo y ésta es una alteración genética incorregible.

¿Cómo se realiza?

La VT es un proceso que abarca las siguientes etapas: Inicio

Preparación de la superficie

Inspección

Interpretación y Evaluación

C

Fin

) /

Continúu en lo siglliente págil/o

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Alfonso R. García Cueta


El Método de Inspección Visual (VT), ¿Con qué se realiza?

Continuación

Para realizar la VT, el inspector cuenta con varias henamientas, como equipos de metrología dimensional o de observación directa. A continuación se describen éstos. Lentes de aumento o lupas Normalmente las lentes de aumento o lupas tienen aumentos de 5x y de lOx, como máximo para los estudios llamados macroscópicos. Sus ventajas son su bajo costo y que abarcan una amplia área de inspección. Sistemas de interferencia cromática a con"""luz polarizada Estos sistemas consisten en emplear luz polarizada sobre una superficie reflectora. Posteriormente, por medio de los patrones cromáticos fonnados,se detenninan las zonas con discontinuidades, como en el caso de la inspección de porcelanas o recubrimientos vidriados. Endoscopios Los endoscopios son herramientas que permiten ver al interior de una pieza o componente sin desarmarlo. Los endoscopios antiguamente eran llamados "boroscopios" (del inglés bore, hoyo y scope, ver u observar. Originalmente los endoscopios se usaron para inspeccionar el interior de los cañones de artillería o los rifles. Actualmente en españolo ingles se les llama endoscopios, del griego endos (dentro de) y scopeos (ver). Existen diferentes tipos de endoscopios: • ngidos • flexibles • remotos La siguiente imagen muestra un endoscopio rígido:

ContinlÍa cn {(/ siguicllle página

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El Método de Inspección Visual (VT), ¿Con qué se realiza? (continuación)

Continuación

Los siguientes avances tecnológicos incorporados a los endoscopios contribuyen a su versatilidad: • Sistemas de iluminación intensa por medio de fibras ópticas • Sistemas de video para registrar permanentemente la inspección • Sistemas cromáticos (a colores) para una mejor inspección de interiores así como • Procesos automatizados que emplean pequeños robots, unidades de control remoto y sondas Un endoscopio debe tener las siguientes características para ser una inversión rentable: • El sistema de registro primario de la imagen debe ser por medio de CCD. Los sistemas de fibra óptica y lente no son recomendables para la digitización de imágenes. • La presentación de la imagen debe ser preferentemente digitizada. Esto asegura una mejor calidad de las pequeñas indicaciones. • La pantalla de video debe tener la más alta resolución posible. • Los sistemas de video deben ser preferentemente cromáticos. Esto permite conocer mejor en términos generales el estado del equipo o maquinaria en inspección. • Los sistemas de almacenamiento de la información (grabación de la imagen) deben ser compatibles con los nuevos sistemas de análisis de imagen por digitización. La siguiente imagen muestra un endoscopio digital:

CominLÍ(/ el/ I({ siguiel/te págil/o

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El Método de Inspección Visual (VT), Ventajas

Continuación

La VI tiene las siguientes ventajas: • Es el método de END más barato y también puede producir grandes ahorros si se aplica correctamente. • Si se aplica correctamente como inspección preventiva, detecta problemas que pudieran ser mayores en los pasos subsecuentes de producción o durante el servicio de la pieza. • Se puede aplicar durante cualquier etapa de un proceso productivo o durante las operaciones de mantenimiento preventivo o correctivo. • Muestra las discontinuidades más grandes y generalmente señala otras que pueden detectarse de forma más precisa por otros métodos, como los Líquidos Penetrantes (PI), Partículas Magnéticas (MI) o Electromagnetismo (EI). • Puede detectar y ayudar en la eliminación de discontinuidades que podrían convertirse en defectos.

Limitaciones

La VT tiene las siguientes limitaciones: • La calidad de la Inspección Visual depende en gran parte de la experiencia y conocimiento del Inspector. • Está limitada a la detección de discontinuidades superficiales. • Cuando se emplean sistemas de observación directa, como las lupas y los endoscopios sencillos, la calidad de la inspección depende de la agudeza visual del inspector o de la resolución del monitor de video. • La detección de discontinuidades puede ser dificil si las condiciones de la superficie sujeta a inspección no son correctas.

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El Método de Líquidos Penetrantes (PT) ¿Qué son?

Los Líquidos Penetrantes (PT) son un método de Inspección Superficial de tipo físico - químico, que consiste en el uso de líquidos coloreados o fluorescentes para detectar las indicaciones de posibles discontinuidades. Las actividades e información relacionadas con los END por Líquidos Penetrantes se identifican por medio de ,las s~glas PI (Penetran! Tes!ing) , La siguiente imagen muestra a unos inspectores trabajando con Líquidos Penetrantes:

¿En qué se basan?

Los PI se basan en la propiedad que algunos líquidos tienen para filtrarse a través de las discontinuidades, por efecto de la acción capilar. Esta misma acción capilar se combina con otras propiedades físicas específicas de los penetrantes. Así, una sustancia llamada revelador facilita la extracción del penetrante filtrado en las discontinuidades. Finalmente, éste emerge a la superficie y genera una indicación visible de la discontinuidad., La siguiente imagen muestra varias discontinuidades (porosidades) detectadas con PI:

Continúa ('n fa siguiclITc página

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El Método de Líquidos Penetrantes (PT), ¿Para qué sirven?

Continuación

Los PT sirven para: • detectar y exponer discontinuidades presentes en la superficie de los materiales; y • detectar discontinuidades sub superficiales de los materiales, siempre que estén abiertas a la superficie Los PT permiten detectar grietas, porosidades, traslapes, costuras y otras. discontinuidades superficiales rápida y económicamente con un alto grado de confiabilidad.

¿Qué requisitos exigen?

Para realizar una correcta inspección con PT, el inspector deben satisfacer estos requisitos: • Debe definir las características de las posibles discontinuidades que se buscan y el nivel de sensibilidad con que se las quiere detectar. De lo anterior depende qué penetrante seleccionar. • Debe conocer las condiciones fisicas de la superficie a inspeccionar. Esta circunstancia influye en la selección del penetrante. • Debe tomar en cuenta el tipo de material con el que se fabricó la parte o componente a inspeccionar para evitar reacciones inconvenientes con las sustancias de los penetrantes (fracturas o fragilidad del material). • Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o rechazar una indicación. • Si trabaja bajo normas internacionales o de compañías, debe usar los penetrantes de los que están en las listas de proveedores aprobados o confiables de dichas normas. En caso necesario, debe solicitar al proveedor una lista de qué normas, códigos o especificaciones de compañías cubren sus productos. • Una vez seleccionado uno o varios proveedores, no debe mezclar productos de distintos proveedores en un mismo proceso de inspección. Continú([ en la siguiente página

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El Método de Líquidos Penetrantes (PT), ¿Cómo se realizan?

Continuación

La inspección por PI abarca las siguientes etapas: Etapa

1 2 3 4 5 6 7 8

Descripción Preparación de la superficie Aplicación del penetrante Tiempo de penetración Remoción del exceso de penetrante Aplicación del revelador Tiempo de revelado Inspección, interpretación y evaluación Limpieza final

Este proceso es extenso y por esa razón se explica con detalle más adelante en un tema aparte.

¿Con qué se realizan?

Los materiales consumibles empleados en la inspección por PI son lo siguientes: • Removedores • Penetrantes

• Reveladores • Agentes emulsificantes

.Estos consumibles se describen a detalle más adelante en un tema aparte. Continúa en lo siguiente página

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El Método de Líquidos Penetrantes (PT), Ventajas

Continuación

Las ventajas más notables de los PT respecto de otros métodos de END son que: • son efectivos, confiables, rápidos y fáciles de realizar, además de ser relativamente económicos • arrojan resultados confiables para determinar discontinuidades superficiales sin importar su orientación • son altamente sensibles y permiten detectar discontinuidades pequeñas, sobre todo si son lineales • tienen una resolución aceptable tal que permite identificar y distinguir discontinuidades próximas entre sí • requieren acceso por un solo lado del material a examinar • no contaminan • no requieren condiciones especiales de seguridad para trabajar • pueden realizarse en campo con un equipo portátil o con sistemas automatizados • son adecuados para la inspección de piezas con geometría compleja • son efectivos tanto en piezas muy pequeñas como en grandes superficies Además, el personal que realiza la inspección con PT requiere de pocas horas de entrenamiento para realizar su trabajo en forma confiable. Continúa en la siguiente página

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El Método de Líquidos Penetrantes (PT), Limitaciones

Continuación

Las limitaciones de los PT respecto de otros métodos de END son que: • las características estructurales del material pueden dificultar la inspección y sus resultados porque: - la superficie del material a inspeccionar no debe ser porosa - la técnica sólo detecta discontinuidades superficiales o abietias a la superficie - los penetrantes no deben reaccionar químicamente con el acabado superficial de la pieza en inspección • se requiere de una muy buena limpieza superficial para poder detectar las discontinuidades • la rugosidad superficial de material a inspeccionar puede dar problemas en la remoción del exceso de penetrante y en la interpretación de las indicaciones • una selección incorrecta del tipo de penetrante puede ocasionar problemas durante su remoción • una selección incorrecta del revelador puede ocasionar pérdida de la sensibilidad del método de inspección • la sensibilidad del método depende en gran medida de la secuencia de aplicación y de los tiempos del proceso; por lo que las inspecciones deben ejecutarse siguiendo un orden estricto • las técnicas de inspección basadas en penetrantes fluorescentes requieren iluminación especial

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El Proceso General de PT Introducción

La inspección con PI es un proceso que abarca las siguientes etapas generales: Inicio

•


----.

Aplicación del penetrante

W I

Tiempo de penetración

¡-.

Remoción del exceso de penetrante

f----.

Limpieza final

r-

--

..

Aplicación del revelador

----.

Tiempo de revelado

----.

Inspección, Interpretación y Evaluación

~ Fin

Existen 18 técnicas de PI y cada una tiene etapas específicas, de acuerdo con los tipos de penetrante, revelador e iluminación empleados. A continuación se describen las etapas generales del proceso de PI. Preparación de la superficie

i En qué consiste?

La preparación de la superficie consiste en limpiar la superficie del material o . . . pieza a 1J1SpeCclOnar. La limpieza escrupulosa de la superficie es indispensable para obtener resultados confiables y útiles. Se deben eliminar de la superficie todos los contaminantes: óxidos, grasas, aceite, pintura, etc.; pues impiden que el penetrante se introduzca en las discontinuidades. Normalmente la limpieza previa a la inspección se realiza en dos pasos; el primero es propiamente una prelimpieza en la que se pueden emplear medios químicos o mecánicos para remover los contaminantes de la superficie; y el segundo, que consiste en la limpieza con un solvente (removedor) que sea afín con el penetrante que se empleará en la inspección. i Para qué sirve?

El propósito de esta etapa es asegurar que el líquido penetrante tenga una vía de acceso libre a las posibles discontinuidades que el inspector pretende detectar.

eol/til/lÍa en la siguiente págil/({

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El Proceso General de PT, Preparación de la superficie

(continuación)


Continuación

¿ Cómo se hace? La preparación de la superficie es de tres tipos, según la naturaleza de los medios que se usen: con medios químicos, con medios mecánicos y con solventes. La siguiente imagen muestra la preparación de la superficie con solventes:

Aplicación del Penetrante

¿En qué consiste? La aplicación del penetrante consiste en humedecer totalmente las superficies de la pieza o material a inspeccionar con un líquido penetrante, para que éste se introduzca en las discontinuidades abiertas a la superficie, mediante la acción capilar.

¿ Para qué sirve? El propósito esta etapa es asegurar que este líquido se introduzca en las cavidades de las discontinuidades para ayudar a detectarlas. i Cómo se hace? El líquido penetrante se aplica de tres maneras distintas:

• por inmersión • por aspersión, atomizado o rociado • con brocha, pincelo rodillo La siguiente imagen muestra la aplicación de penetrante con brocha:

CominlÍa en la siguiente página

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El Proceso General de PT,


Continuación

Tiempo de penetración

El tiempo de penetración es el tiempo necesario que se deja transcurrir para que el penetrante se introduzca en las discontinuidades.

Remoción del exceso de penetrante

i En qué consiste?

La remoción del exceso de penetrante consiste en eliminar el exceso de penetrante de la superficie de la pieza o material a inspeccionar. ¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es asegurar que el exceso de penetrante se elimine y así evitar que se seque sobre la superficie de la pieza; ya que puede impedir que el penetrante emerja de las discontinuidades al aplicar el revelador. ¿Cómo se hace? La remoción del exceso de penetrante removible con agua se efectúa mediante el lavado de la superficie con alguno de estos tres medios: • inmersión • rociado y • brocha En el caso de los penetrantes posemulsificables, se vacía sobre la superficie un líquido que emulsifica al penetrante y lo vuelve soluble en agua. Después de transcurrido el tiempo de emulsificación, la superficie se lava con agua como se describió anteriormente. Continúa en la siguiente página

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El Proceso General de PT, Remoción del exceso de penetrante (continuación)


Continuación

Cuando el penetrante es removible con solvente, el exceso se debe remover empleando un material absorbente humedecido con un solvente removedor. En este caso el exceso nunca se debe remover aplicando el solvente directamente a la superficie que se desea inspeccionar. La siguiente imagen muestra la remoción con agua del exceso de penetrante:

La siguieúte imagen muestra la remoción de un penetrante removible con solvente:

Continúa ell la siguiente página

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El Proceso General de PT, Aplicación del revelador


Continuación

¿En qué consiste? La aplicación del revelador consiste en aplicar una sustancia en la superficie del material a inspeccionar, que absorbe y extrae el penetrante atrapado en las discontinuidades. Al extraer el penetrante, el revelador se tiñe con éste y genera una indicación. ¿Para qué sirve? El penetrante que emerge de una discontinuidad es muy poco; por lo que es necesario hacer más notable su visibilidad para obtener resultados confiables y útiles. . 4

El propósito de esta etapa es permitir que las discontinuidades sean visibles al ojo humano, al hacerlas más notables. El revelador contribuye a que las indicaciones sean fácilmente visibles. mediante: • un fonc 1 de color claro que proporciona un buen contraste para el color de los pe] mtes • la extni, _ión del penetrante de las discontinuidades por absorción • la reducción de la intensidad de la luz ultravioleta reflejada durante la observación de las indicaciones cuando se utilizan penetrantes fluorescentes

¿Cómo se hace? La acción del revelador es una combinación de tres efectos: • solvencia (capacidad de una sustancia para disolver y producir con otra una mezcla homogénea) • adsorción (capacidad de un líquido o un gas de adherirse en la superficie de un sólido) • absorción (capacidad de un sólido para ejercer atracción sobre un fluido con el que está en contacto, de modo que las moléculas del líquido penetran en el sólido) ContinlÍa en la siguiente página

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El Proceso General de PT, Aplicación del revelador (continuación)


Continuación

El polvo revelador ejerce un efecto adsorcivo y absorcivo sobre los residuos del penetrante, llevándolos hacia la superficie de la pieza. El penetrante se puede observar fácilmente cuando se dispersa a través del polvo revelador. La siguiente imagen muestra la aplicación del revelador:

Tiempo de revelado

¿ En qué consiste? El tiempo de revelado es el tiempo que se deja transcurrir para que el revelador extraiga el penetrante de las discontinuidades. Comienza inmediatamente después de aplicar el revelador, tan pronto como se evaporan los solventes y se forma la película blanca de revelador. El tiempo requerido para que aparezca una indicación es inversamente proporcional al volumen de la discontinuidad; es decir, mientras mayor es la discontinuidad, el tiempo de absorción del penetrante es menor. Además, el revelador extrae más fácilmente el penetrante de discontinuidades grandes. ¿Para qué sirve? El tiempo de revelado permite que el revelador haga su trabajo. ContinlÍa en la siglliente página

4-17



El Proceso General de PT, Inspección, interpretación y evaluación

Continuación

¿En qué consiste? La inspección, interpretación y evaluación consiste en: • • • •

localizar las indicaciones distinguir las indicaciones relevantes de las no relevantes detectar las discontinuidades, determinar su tipo y tamaño, y elegir la especificación aplicable para su evaluación

¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es: • verificar el estado de la pieza o componente sujeto a inspección, y • verificar que la indicación es una señal verdadera de una discontinuidad ¿Cómo se hace? La inspección y evaluación de las indicaciones en la superficie del material en inspección depende de la técnica aplicada; ya que debe usarse: • luz blanca de suficiente intensidad para los penetrantes contrastantes (visibles) • luz ultravioleta para los penetrantes fluorescentes El inspector interpreta y evalúa las indicaciones con base en: • la normatividad vigente en la materia • los requisitos del cliente, y • su experiencia profesional La siguiente imagen muestra la inspección de una pieza por el método de PT:

COlltilllía ell la siglliente página

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El Proceso General de PT, Limpieza final

Continuación

¿En qué consiste? La limpieza final consiste en: • limpiar totalmente todas las superficies del material en inspección del penetrante y revelador remanentes; y • verificar que ninguna sustancia quedó alojada en las cavidades de las discontinuidades de la pieza o material en inspección i Para qué sirve? El propósito de esta etapa es asegurar que no se acumule humedad y produzca .corrosión; o que interfiera en el uso o proceso posterior a la inspección.

¿ Cómo se hace? La limpieza final de la superficie debe ser: • similar a la que se empleó en la etapa de preparación: - con medios químicos - con medios mecánicos o - con solventes • afin al tipo de penetrante que se usó para la inspección La siguiente imagen muestra la limpieza final de una pieza a la que se le practicó todo el proceso de PT:

4-19



Los Consumibles para la Inspección por PT Introducción

En la inspección con PT intervienen cuatro sustancias o consumibles fundamentales: • los removedores • los penetrantes

• los reveladores • los agentes emulsificantes

A continuación se describen éstos. Los removedores

~os

penetrantes

Los removedores son mezclas líquidas de diferentes solventes que tienen"la propiedad de disolver, diluir o remover los contaminantes superficiales y los líquidos penetrantes, tanto visibles como fluorescentes. " Los penetrantes son una mezcla de ingredientes en forma líquida con propiedades físicas y químicas que les permiten: • introducirse en pequeñas aberturas y • revelar, mediante una técnica, las posibles discontinuidades de un material Además, deben tener estas características: • alta capacidad de penetración en las discontinuidades • mínima pérdida de solventes por evaporación • fácil remoción de la superficie, sin afectar el penetrante de la discontinuidad • posibilidad de permanecer en estado líquido • • • •

alta afinidad con el revelador facilidad para formar películas muy finas estabilidad del color o de la fluorescencia fácil visibilidad, aún en bajas concentraciones

• • • •

inocuos respecto del material sujeto a inspección inodoros, atóxicos y con un alto punto de inflamabilidad estables bajo condiciones de almacenamiento económicos en su precio

Lü" penetrantes se clasifican en estos tipos: • Fluorescentes - lavables con agua - posemulsificables - removibles con solvente • Contrastantes (Visibles) - lavables con agua - removibles con solvente Continúa en la siguiente págil/{/

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Los Consumibles para la Inspección por PT, Los reveladores

Continuación

Los reveladores son sustancias en polvo que por su composición: • se adhieren a la superficie del material en inspección y fOfilan una película muy delgada sobre ésta • extraen el penetrante atrapado en las discontinuidades y lo hacen más visible alojo humano Los reveladores sirven para detectar las discontinuidades por medio de la acción capilar y una combinación de los efectos de solvencia, adsorción y absorción. El polvo revelador, al entrar en contacto con el penetrante infiltrado en la discontinuidad, lo disuelve, lo adsorbe y lo absorbe hacia la superficie del material en inspección. Posteriormente, al salir el penetrante a la superficie, éste se dispersa a través del polvo revelador que quedó en ésta y forma una indicación. Entonces el inspector puede detectar la discontinuidad fácilmente.

Los agentes emulsificantes

Los emulsificantes son sustancias cuya función es emulsionar el exceso de penetrante de la superficie de un material a inspeccionar, sin afectar el penetrante que se ha introducido en las discontinuidades. De esta forma el penetrante emulsionado puede removerse con más facilidad.

4-21



El Método de Partículas Magnéticas (MT) ¿Qué son?

Las Partículas Magnéticas (MI) son un método de Inspección Superficial de tipo físico, que consiste en el análisis del comportamiento de los campos magnéticos de los materiales magnetizables. Las actividades e información relacionadas con los END por Partículas Magnéticas se identifican por medio de, las siglas MI (Magnetic Testing). La siguiente imagen muestra a un inspector trabajando con Partículas Magnéticas:

¿En qué se basan?

Las MI se basan en el análisis de la~ distorsiones del campo magnético o de, los polos en un material con características específicas, al que se le denomina ferromagnético; y en el que se generó o indujo un campo magnético artificialmente. Si un material ferromagnético se magnetiza, su campo magnético es homogéneo a lo largo de todo su cuerpo:

CO/llinlÍa en /a siguiente págin({

4-22



El Método de Partículas Magnéticas (MT), ¿En qué se basan? (continuación)

Continuación

Esta característica se puede "ver" al rociar sobre el material un polvo ferromagnético, al que se le llama partículas magnéticas. Por influencia del campo magnético, las partículas se acomodan a lo largo de la superficie de todo el material, de acuerdo con el polo norte y el polo sur del campo magnético. Sin embargo, si el material tiene una discontinuidad, ésta interrumpe el campo magnético o lo distorsiona y provoca que se genere otro campo con una polaridad opuesta a la del campo original:

N

s

N

Las partículas magnéticas se acumulan en torno a la discontinuidad y la dibujan, por así decirlo. Esto permite detectar visualmente lo que era imposible para el ojo humano:


4-23

Alfonso R, García Cueto


El Método de Partículas Magnéticas (MT), ¿Para qué sirven?

Continuación

Las MT sirven para: • detectar y exponer discontinuidades presentes en la superficie de los materiales; y • detectar discontinuidades sub superficiales de los materiales, siempre que estén a una profundidad máxima de aproximadamente 6 mm (114 in), Las MT permiten detectar grietas, porosidades, traslapes, costuras y otras discontinuidades superficiales rápida y económicamente con un alto grado de confiabilidad, La siguiente imagen muestra una grieta en un cordón de soldadura detectada con MT:

¿Qué requisitos exigen'?

Para realizar una correcta inspección con MT, el inspector deben satisfacer estos requisitos: • Debe definir las características de las posibles discontinuidades que se buscan y el nivel de sensibilidad con que se las quiere detectar. De lo anterior depende el tipo de partículas magnéticas que se debe seleccionar. • Debe conocer las condiciones físicas de la superficie a inspeccionar y las características metalúrgicas y magnéticas del material a inspeccionar; ya que de esto depende el tipo de corriente, las partículas magnéticas a emplear y, en caso necesario, el medio de eliminar el magnetismo residual que quede en la pieza, CominlÍa en la siguiente págil/a

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El Método de Partículas Magnéticas (MT), ¿ Qué requisitos exigen?

(continuación)

Continuación

• Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o rechazar una indicación. • Si trabaja bajo normas internacionales o de compañías, debe usar las partículas magnéticas de las que están en las listas de proveedores aprobados o confiables de dichas normas. En caso necesario, debe solicitar al proveedor una lista de qué normas, códigos o especificaciones de compaüías cubren sus productos . • Una vez seleccionado uno o varios proveedores, no debe mezclar productos de distintos proveedores en un mismo proceso de inspección.

¿Cómo se realizan?

La inspección con MT abarca las siguientes etapas: Etapa

1 2 3 4 5 6

Descripción Preparación de la superficie Magnetización de la superficie Aplicación de las partículas magnéticas Inspección, interpretación y evaluación Desmagnetización de la superficie Limpieza final

Este proceso es extenso y por esa razón se explica con detalle más adelante en un tema aparte. COl1tinúa en {([siglliente págin([

4-25



El Método de Partículas Magnéticas (MT), ¿Con qué se realizan?

Continuación

Para inspeccionar un material con MT, se requiere de: • un medio de magnetización: -yugo - bobina, o - puntas de contacto • una fuente de poder extema • las partículas magnéticas • un equipo de desmagnetización, si se requiere El equipo y materiales empleados en la inspección por MT son aplicaciones simples de principios fundamentales de electromagnetismo y Física. La influencia del medio de magnetización en los resultados de la inspección depende fundamentalmente de la intensidad y tipo de las corrientes eléctricas que esta unidad genera. La concentración, tipo, tamaño y color de las partículas magnéticas y la técnica de aplicación de éstas también son un factor importante en el desarrollo de la inspección. Para una inspección que arroje resultados útiles y confiables, el inspector debe conocer y entender: • el arreglo, funcionamiento y operación del equipo de inspección con MT • la naturaleza y características de los materiales de la inspección, y • las distintas técnicas del método y su campo de aplicación Conrinúa en la siguiente página

4-26



El Método de Partículas Magnéticas (MT), Ventajas

Continuación

Las ventajas más notables de las MT respecto de otros métodos de END son que: • son más rápidas que la inspección por PT • requieren menos limpieza en el material en inspección que los PT • detectan discontinuidades superficiales y sub superficiales • son más efectivas para detectar discontinuidades abiertas a la superficie que se encuentren tapadas por contaminant~s • son más precisas para localizar la posición de las discontinuidades internas • son un método que se adapta a la inspección de piezas grandes y pequeñas • las indicaciones producidas con partículas magnéticas: - se forman directamente en la superficie - penniten estimar las dimensiones, orientación y naturaleza de las discontinuidades - son fácilmente observables - se pueden interpretar de forma inmediata • el equipo de inspección: - es de fácil operación - puede ser portátil - no requiere mantenimiento exhaustivo o especializado Además, el personal que realiza la inspección con MT requiere de pocas horas de entrenamiento para realizar su trabajo en forma confiable.

Limitaciones

Las limitaciones de las MT respecto de otras técnicas de END son que: • son aplicables sólo en materiales con características específicas, a los que se les llama ferromagnéticos • no detectan discontinuidades sub superficiales a mayor profundidad de los 6 mm (1/4 in) • la profundidad y la orientación de las discontinuidades afecta la sensibilidad del método para generar las indicaciones • al trabajar con componentes críticos, como partes aeronáuticas y recipientes a presión, el inspector debe tener mucha experiencia en la interpretación de las indicaciones

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El Proceso General de MT Introducción

La inspección por MI es un proceso que abarca las siguientes etapas generales: Inicio

•

Preparación de la superiicie

•


~

Magnetización de la superiicie

r

Desmagnetización de la superiicie

4

~

Aplicación de las particulas magnéticas

Limpieza final

~ Fin

)

Existen 32 técnicas de MI. Al igual que las técnicas de PI, sirven para diferentes aplicaciones y tienen distintos niveles de sensibilidad. A continuación se describen las etapas generales del proceso de MI.


¿En qué consiste? La preparación de la superficie consiste en cuatro actividades que se realizan en el material o pieza a inspeccionar: • • • •

Verificación de la perrrieabilidad magnética Desmontaje Obturación o cobertura de aberturas y orificios Limpieza de la superficie

La verificación de la permeabilidad magnética consiste en comprobar si el material a inspeccionar se puede magnetizar lo suficiente como para inspeccionarlo con MI. El desmontaje y la obturación son actividades que no se realizan forzosamente en todas las inspecciones. Dependen de la pieza o componente a inspeccionar y de la técnica específica de MI. CO/1tinú({ C/1 /a slguicnte jJiÍgil1({

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El Proceso General de MT, Preparación de la superficie (continuación)


Continuación

La limpieza de la superficie debe ser escrupulosa. Es indispensable para obtener resultados confiables y útiles. Se deben eliminar de la superficie todos los contaminantes: óxidos, grasas, aceite, pintura, etc. i Para qué sirve?

El propósito de esta etapa es asegurar que sobre la superficie a inspeccionar no haya contaminantes que oculten las posibles discontinuidades que el inspector pretende detectar.

¿Cómo se hace? La preparación de la superficie es de tres tipos, según la naturaleza de los medios que se usen: con medios químicos, con medios mecánicos y con solventes.

Magnetización de la superficie

i En qué consiste?

La magnetización consiste en imantar la pieza o componente en inspección. ¿Para qué sirve? La magnetización sirve para que, al aplicar las partículas magnéticas, éstas se distribuyan sobre la superficie de la pieza o componente en inspección de acuerdo con los campos magnéticos del material y los tracen. i Cómo se hace?

La magnetización se efectúa al poner la pieza o componente en inspección en contacto con una fuente de energía magnética o electromagnética. Estas fuentes son: • un imán permanente • un electroimán o • una coniente eléctrica que fluye a través de la pieza ContinlÍa en la siguiente págin({

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El Proceso General de MT, Magnetización de la superficie (continuación)

Continuación

El tipo de magnetización de la superficie en inspección se selecciona con base en los siguientes factores: • el tipo de pieza o componente a inspeccionar • la infraestructura disponible para la inspección • el tipo de discontinuidad que se requiere detectar y su localización Para magnetizar el material en inspección, hay dos tipos de corriente eléctrica que se pueden usar: alterna y rectificada.J~a corriente eléctrica se elige según la posible localización de las discontinuidades a detectar: Si se requiere detectar discontinuidades ... superficiales superficiales y subsuperficiales

Entonces se usa ••• corriente alterna (AC) corriente rectificada de media onda (OC)

El campo magnético puede tener orientación longitudinal o circular, según la herramienta empleada para magnetizar el material en inspección y sus aplicaciones se describen en la siguiente tabla: La magnetización con campo magnético ... longitudinal circular

Se realiza con ... un yugo o una bobina cabezales o puntas de contacto

y se usa para detectar

discontinuidades ... superficiales superficiales y subsuperficiales: • paralelas al eje mayor de la pieza, o • radiales en los extremos

La siguiente imagen muestra la magnetización longitudinal de una pieza con un yugo y con una bobina:

Magnetización con un yugo

Magnetización con una bobina ContinLÍa en la siguiente página

4-30



El Proceso General de MT, Aplicación de las partículas magnéticas

Continuación

¿En gué consiste? La aplicación de las partículas magnéticas consiste en depositar esta sustancia sobre la superficie del material en inspección. i Para qué sirve? El propósito de esta etapa es que las partículas magnéticas tracen las posibles discontinuidades del material en inspección para facilitar su detección.

Según su color, hay cinco tipos de partículas magnéticas y cada una tiene una función específica: Las partículas magnéticas ... contrastantes (visibles) de color oscuro (negro o azul) contrastantes (visibles) de color claro (gris o blanco)

Se emplean para ... detectar discontinuidades muy pequeñas y cerradas inspeccionar piezas recién maquinadas inspeccionar piezas con superficies oscuras obtener mayor sensibilidad en la detección de discontinuidades

contrastantes (visibles) rojas fluorescentes

En algunos casos, para facilitar la detección de discontinuidades, antes de aplicar las partículas magnéticas, la superficie del material en inspección se baña con un medio de contraste blanco. Éste es similar al revelador usado en los PI; pero tiene mayor adherencia. La siguiente imagen muestra distintos tipos de partículas magnéticas contrastantes:

ContinlÍa en la siguiclIle página

4-31



El Proceso General de MT, Aplicación de las partículas magnéticas (continuación)

Continuación

¿Cómo se hace? Las partículas magüéticas se aplican de distintos modos: • con una pera de hule (perilla o bulbo) o • con un rociador Según su estado fisico, las partículas magnéticas son de dos tipos: secas y en suspensión. Tienen características distintas y por lo mismo se aplican de en momentos diferentes: Las partículas magnéticas ... secas

en suspensión

Se aplican ... al mismo tiempo que se pasa la corriente eléctrica en el material en inspección antes de pasar la corriente eléctrica en el material en inspección

Y se emplean para ... detectar discontinuidades relativamente grandes detectar discontinuidades muy pequeñas y cerradas

La siguiente imagen muestra la aplicación de partículas magnéticas secas con un rociador:

Continúa en la siguiente págil/a

4-32



El Proceso General de MT, Inspección, interpretación y evaluación

Continuación

¿En qué consiste? La inspección, interpretación y evaluación consiste en: • • • •

localizar las indicaciones distinguir las indicaciones relevantes de las no relevantes detectar las discontinuidades, detenninar su tipo y tamaño, y elegir la especificación aplicable para su evaluación

i Para qué sirve? El propósito de esta etapa es:

• verificar el estado de la pieza o componente sujeto a inspección, y • verificar que la indicación es una señal verdadera de una discontinuidad ¿Cómo se hace? La inspección y evaluación de las indicaciones en la superficie del material en inspección depende de la técnica aplicada; ya que debe usarse: • luz blanca de suficiente intensidad para las partículas magnéticas contrastantes (visibles) • luz ultravioleta para los penetrantes fluorescentes La inspección visual de las indicaciones se efectúa en parte durante la magnetización y continúa el tiempo necesario después de que las pm1ículas magnéticas se hayan estabilizado. Las indicaciones surgen por la retención de las partículas magnéticas en donde el campo magnético sufrió alteraciones. Con base en lo anterior, se puede determinar la existencia de discontinuidades así como su forma, tamaño y localización. COlltilllÍa ell la siguiellte página

4-33


El Proceso General de MT, Inspección, interpretación y evaluación

(continuación)


Continuación

El inspector interpreta y evalúa las indicaciones con base en: • la normatividad vigente en la materia • los requisitos del cliente, y • su experiencia profesional Las siguientes imágenes muestran las indicaciones de discontinuidades con partículas magnéticas contrastantes (visibles) y fluorescentes:

Partículas magnéticas visibles con un medio contrastante

Partículas magnéticas fl uorescentes Continúa en la siguiente página

4-34


El Proceso General de MT, Desmagnetización de la superficie


Continuación

¿En qué consiste? La desmagnetización de la superficie consiste eliminar la magnetización residual que algunos materiales presentan tras la inspección.

¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es evitar que el magnetismo residual afecte el funcionamiento o el procesamiento posterior de las piezas o componentes en inspección. ¿Cómo se hace? La desmagnetización de la superficie se realiza al aplicar un campo magnético al material en inspección que se reduce de intensidad paulatinamente. Así mismo, se cambia su dirección de forma alternada, hasta que el magnetismo residual en el material queda dentro de los límites de aceptación. Como regla general, se recomienda que si se emplea cOlTiente alterna, la superficie se desmagnetice con cOlTiente alterna. De manera similar, si se magnetiza con cOlTiente rectificada, se debe desmagnetizar con corriente rectificada. La siguiente imagen muestra un equipo de desmagnetización:

Continúa

4-35

C!l

fa siguicnte página



El Proceso General de MT, Limpieza final

Continuación

¿En qué consiste? La limpieza final consiste en: • limpiar totalmente todas las superficies del material en inspección de las partículas magnéticas y el medio de contraste si éste se usó; y • verificar que ninguna sustancia quedó alojada en las cavidades de las discontinuidades de la pieza o material en inspección ¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es evitar que queden humedad o partículas magnéticas en la superficie del material en inspección, que interfieran en el uso o proceso posterior a la inspección.

¿ Cómo se hace? La limpieza final de la superficie debe ser: • similar a la que se empleó en la etapa de preparación: - con medios químicos - con medios mecánicos o - con solventes • afin al tipo de partículas magnéticas que se usaron para la inspección

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El Método de Electromagnetismo (ET) ¿Qué es?

El Electromagnetismo (ET) es un método de Inspección Superficial que consiste en el análisis de las variaciones de los campos electromagnéticos inducidos en un material. El Electromagnetismo también es conocido como Corrientes de Eddy o Corrientes de Foucault. Las actividades e información relacionadas con los END por Electromagnetismo se identifican por medio de las siglas ET (Electromagnetic Testing). La siguiente imagen muestra una pieza que es inspeccionada con Electromagnetismo:

El efecto electromagnético se conoce desde mediados del siglo XIX. De hecho, el primer registro de aplicación del ET como END data de 1879,20 ailos antes del descubrimiento de los rayos X. ¿En qué se basa?

La inspección por ET se basa en el efecto de inducción electromagnética. El electromagnetismo es una energía que se genera entre cuerpos conductores adyacentes, en el momento en que entre éstos fluye una corriente eléctrica alterna. Un generador de corriente alterna se conecta a una bobina de prueba o sonda, que en su momento produce un campo magnético. Si la sonda se coloca cerca de un material que es eléctricamente conductor, el campo magnético de la bobina, llamado primario, induce una corriente eléctrica en el material inspeccionado. A su vez, esta corriente genera un nuevo campo magnético, el campo secundario, que es proporcional al primario, pero de signo contrario. En el momento en que la corriente de la sonda se vuelve cero, el campo magnético secundario induce una nueva corriente eléctrica en la sonda. Este efecto se repite cuantas veces cambie de fase la corriente (al pasar de positivo a negativo y viceversa). ContinlÍa en la siguiente página

4-37



El Método de Electromagnetismo (ET), ¿En qué se basa? (continuación)

Continuación

Las variaciones de la conductividad eléctrica, la permeabilidad magnética, la geometría de la pieza o de la estructura metalúrgica del material en inspección causan modificaciones en la corriente inducida. En consecuencia, esto provoca que también varíe el campo magnético inducido en el material. Dicho cambio se detecta a partir de la variación del voltaje total que fluye en la sonda del generador eléctrico que se emplea para producir la corriente eléctrica alterna. Tales variaciones reflejan la profundidad y forma de las posibles discontinuidades y se usan para generan indicaciones en forma de coordenadas cartesianas, que se trazan en la pantalla del equipo de inspección. Los equipos de inspección de ET se calibran, según lo requiera la inspección, para detectar: • fracturas superficiales • cambios de conductividad eléctrica, o • cambios en el espesor de una pared

¿Para qué sirve?

El ET sirve principalmente para inspeccionar y detectar discontinuidades en materiales electroconductores que no son ferromagnéticos. Es decir, el ET es una alternativa de inspección para los componentes y piezas que no pueden inspeccionarse con Partículas Magnéticas. Continúa

4-38

('/1

la siguiente página



El Método de Electromagnetismo (ET), ¿Qué requisitos exige?

Continuación

Para realizar una correcta inspección con (ET) el inspector deben satisfacer estos requisitos: • Debe definir las características de las posibles discontinuidades que se buscan; porque para detectar discontinuidades con ET, éstas deben estar orientadas perpendicularmente a la corriente electromagnética inducida. • Debe conocer la forma y las características eléctricas, metalúrgicas y magnéticas del material a inspeccionar; ya que de esto depende la elección del tipo de frecuencia, la sonda, la técn~a y, en caso necesario, el medio para eliminar las posibles interferencias que se produzcan en la pieza o componente. • Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o rechazar una indicación. • Si trabaja bajo normas internacionales o de compañías, debe usar las los instmmentos de inspección y las sondas que están en las listas de proveedores aprobados o confiables de dichas normas. En caso necesario, debe solicitar al proveedor una lista de qué normas, códigos o especificaciones de compañías cubren sus productos. • Una vez seleccionado uno o varios proveedores, no debe combinar productos de distintos proveedores en un mismo proceso de inspección.

¿Cómo se realiza?

La inspección con ET abarca las siguientes etapas: Etapa 1 2 3 4

5

Descripción Preparación de la superficie Selección de la sonda Selección de la frecuencia de inspección Inspección, interpretación y evaluación Limpieza final

Este proceso es extenso y por esa razón se explica con detalle más adelante en un tema aparte.

¿Con qué se realiza'?

Para inspeccionar un material con ET, se requiere de: • un generador de corriente alterna, con una frecuencia generalmente comprendida entre .5 y 5 000 kHz • sondas ContinlÍa en la siguienlc página

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El Método de Electromagnetismo (ET), Ventajas

Continuación

Las ventajas más notables del ET respecto de otros métodos de END son que: • detecta y generalmente evalúa discontinuidades sub superficiales en casi cualquier conductor eléctrico • en muchos casos, la inspección por ET puede ser completamente automatizada • puesto que no requiere contacto directo, puede aplicarse a altas velocidades para la inspección continua a bajo costo • con este método es posible clasificar y diferenciar materiales de aleaciones, tratamientos térmicos o estructura metalúrgica distintos, siempre y cuando presenten una diferencia significativa de conductividad • es excelente para la inspección de productos tubulares, de preferencia fabricados con materiales no ferromagnéticos, como son los empleados en: - algunos tipos de intercambiadores de calor - condensadores, y - sistemas de aire acondicionado

Limitaciones

Las limitaciones más notables del ET respecto de otros métodos de END son que: • debe eliminarse de la superficie cualquier tipo de contaminación o suciedad que sea magnética o eléctricamente conductora • generalmente la bobina de prueba debe diseñarse en especial paú una pieza específica • la" Jfundidad de la inspección está limitada a aproximadamente 6 mm (1/4 in) ue penetración y depende de la frecuencia elegida para excitar el campo electromagnético y el tipo de material que se esté inspeccionando • el Il1spector requiere de entrenamiento y experiencia para calibrar y operar ,: ¡ecuadamente el equipo de prueba • la señal es sensible a las diferencias en composición y estructura de material, lo que enmascara pequeños defectos o proporciona indicaciones falsas

4-40



El Proceso General de ET Introducción

La inspección con ET es un proceso que abarca las siguientes etapas: Inicio


Selección de la sonda


Limpieza final

Selección de la frecuencia de inspección

Fin

A continuación se describen las etapas generales del proceso de ET.

Preparación de la superfiCie

¿En qué consiste? La preparación de la superficie consiste en limpiar la superficie del material o . . . pIeza a 1l1SpeCClOnar. La limpieza escrupulosa de la superficie es indispensable para obtener resultados confiables y útiles. Se deben eliminar de la superficie todos los contaminantes: óxidos, grasas, aceite, pintura, etc. La importancia de esta etapa radica en que, si bien los equipos de ET pueden operar sin necesidad de establecer un contacto físico con la pieza, se pueden producir falsas indicaciones por la presencia de óxidos de fierro, capas de pintura muy gruesas o algún tipo de recubrimiento que sea conductor de la electricidad. Normalmente la limpieza previa se realiza en dos pasos; el primero es propiamente una prelimpieza en la que se pueden emplear medios químicos o mecánicos para remover los contaminantes de la superficie; y el segundo. que consiste en la limpieza con un solvente (removedor). ContinlÍa en la siguiente pág/¡/{/

4-41


El Proceso General de ET, Preparación de la superficie

(continuación)


Continuación

¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es asegurar que sobre la superficie en inspección no haya contaminantes que oculten las posibles discontinuidades que el inspector pretende detectar. ¿Cómo se hace? La preparación de la superficie es de tres tipos, según la naturaleza de los medios que se usen: con medios quimico~ con medios mecánicos y con solventes. Nota: en caso de existir algún impedimento para remover las pinturas o recubrimientos del material en inspección, es recomendable que el patrón de calibración sea similar en su acabado superficial al de la parte sujeta a inspección.

Selección de la sonda

¿En qué consiste? La selección de la sonda consiste en escoger la sonda para la inspección de acuerdo con la variable sujeta a evaluación. Ésta es una etapa crítica del proceso de inspección por ET; por lo que es necesario conocer las ventajas y limitaciones de cada configuración. ¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es obtener la sensibilidad que se requiere del método para detectar las discontinuidades.

¿ Cómo se hace? La selección de la sonda se hace con base en su capacidad de detección. Esta capacidad es proporcional a: • la magnitud de la cOlTiente aplicada • la velocidad (frecuencia) de oscilación de la corriente • las características de disei'io de la sonda, que incluyen: - inductancia - diámetro del enrollamiento - longitud de la bobina - número de espiras Más adelante se describen los distintos tipos de sondas para la inspección por ET. Continú({ el/ la siguiel/te página

4-42


El Proceso General de ET, Selección de la frecuencia de inspección


Continuación

¿En qué consiste? La selección de la frecuencia de inspección consiste en escoger la que se refiere: • al valor de una penetración normal (std depth penetration) del material • al tipo de discontinuidad que se espera detectar, y • a la profundidad a la que se encuentra la discontinuidad

¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es, al igual que en el caso de la selección de la . sonda, obtener la sensibilidad que se requiere del método para detectar las discontinuidades.

¿ Cómo se hace? Normalmente la selección de la frecuencia se realiza aplicando las tablas con los valores preestablecidos en función del espesor del material que se inspecciona, el tipo de aleación y de defecto que se debe localizar. La frecuencia final de inspección normalmente se ajusta de forma práctica y dependiendo de la calidad de la señal que se obtenga.

Inspección, interpretación y evaluación

i En qué consiste?

La inspección, interpretación y evaluación consiste en: • • • •

localizar las indicaciones distinguir las indicaciones relevantes de las no relevantes detectar las discontinuidades, determinar su tipo y tamaño, y elegir la especificación aplicable para su evaluación

En esta etapa, el inspector debe ser cuidadoso en la interpretación de los resultados, bien sean por observación en pantalla o por lectura; ya que un cambio en las propiedades del material también afecta las lecturas. Por este motivo, la interpretación la debe realizar un inspector con amplia experiencia en este tipo de trabajos.

¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es: • verificar el estado de la pieza o componente sujeto a inspección, y • verificar que la indicación es una señal verdadera de una discontinuidad ContinlÍa en la siguiente' págil/a

4-43


El Proceso General de ET, Inspección, interpretación y evaluación (continuación)


Continuación

i.Cómo ~C' hace? Cuando se inspeccionan superficies, las sondas se hacen pasar cuidando que exista un contacto constante entre la superficie y la sonda de inspección. Esto se logra mediante un resorte que mantiene la sonda los más cerca posible de la superficie. En el caso de la inspección externa de productos cilíndricos sólidos o huecos, la sonda es una bobina que rodea al material y mediante guías se mantiene la distancia entre el material y la sonda. La velocidad de avance se regula de forma manual o automática dependiendo del tamaño y cantidad de piezas a . . ll1SpeCclOnar. En el ( ) de la inspección de tuberías de pared delgada, como es el caso de los hace" de tubos de los intercambiadores, la sonda es cilíndrica y se hace pasar por la luz del tubo. La separación entre la pared del tubo y la sonda se mantiene constante mediante guías y el avance se controla de forma manual o por medio de sistemas automáticos o semiautomáticos. Debido a que esta técnica tiene diversas aplicaciones, en algunos casos sólo se desea determinar el valor de la permeabilidad o de la resistividad del material para compararlo de forma cualitativa y aceptar o rechazar un material. En este caso, las lecturas comúnmente son de forma digital. En otros casos. se compara una curva de conductividad de referencia con la que se obtiene del material sujeto a inspección. La siguiente imagen muestra la pantalla de un equipo de ET calibrada para detectar discontinuidades en tubos:


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El Proceso General de ET, Inspección, interpretación y evaluación (continuación)

Introducción a los Ensayos No Destructivos Continuación

Cuando se desea evaluar daüos superficiales, la presentación es mediante una pantalla A scan y se marcan los puntos en función de la profundidad que presenten las indicaciones presentes en un bloque de referencia. En otros casos, en la pantalla se pueden mostrar los datos en un diagrama de impedancias y se obtienen curvas que permiten conocer la profundidad y ubicación de los daüos en el material. En términos generales, la pantalla de rayos catódicos del equipo de inspección muestra cómo la pieza o componente en inspección afecta a la corriente electromagnética. Si existe una discontinuidad, la corriente electromagnética se reduce. Esto es, las discontinuidades alteran el patrón observado en la pantalla. Existe la presentación de resultados por medio de escalas analógicas, en las que una aguja indica el valor de la lectura en una escala calibrada previamente. Los resultados también se presentan a través de pantallas digitales, en las que se lee un valor, que posteriormente se correlaciona con la variable a medir. El inspector interpreta el oscilograma y evalúa las indicaciones con base en: • la normatividad vigente en la materia • los requisitos del cliente, y su experiencia profesional

Técnicas de inspección

Las siguientes imágenes muestran algunos técnicas de inspección con ET:

Inspección de tubos de una caldera

4-45

Inspección automatizada



Las Sondas para la Inspección con ET Intl"Oducción

En la inspección por ET se requiere el uso de sondas, que se clasifican en dos grupos: • absolutas y • diferenciales Este tema describe las características de dichos instmmentos de inspección.

¿Qué son?

Las sondas son dispositivos que generan las corrientes inducidas y al mismo tiempo permiten su detección para efectuar el análisis de la señal obtenida. En el campo de los END, a las sondas empleadas en ET también se les llama bobinas. Las sondas sirven para inspeccionar: • superficies exteriores, que pueden tener la forma de un lapicero o de un transductor • superficies interiores o exteriores de partes tubulares en las que la inspección se realiza desde el exterior del componente, en este caso tienen la f0TI11a de una bobina envolvente, en la que el núcleo es la pieza sujeta a inspección • superficies exteriores o interiores de partes tubulares en las que la inspección se realiza desde el interior del tubo, en este caso tienen la forma de una bobina en forma de cápsula y se hacen pasar por la luz del tubo. La siguientes imágenes muestran distintos tipos de sondas:

II1

ContinlÍa en I({ siguiente página

4-46



Las Sondas para la Inspección con ET, Sondas absolutas

Continuación

Las sondas absolutas son aquéllas que realizan la medición sin necesidad de una referencia directa o de un patrón de comparación. Este tipo de arreglo tiene aplicaciones en la medición de la conductividad, permeabilidad, dimensiones o dureza de ciertos materiales. Ventajas Las ventajas de las sondas absolutas son que • responden a cambios bruscos o progresivos de la característica que se mide • cuando existe más de una indicación, éstas son relativamente fáciles de separar (interpretación sencilla) • pueden detectar la longitud real de una discontinuidad Limitaciones Las limitaciones de las sondas absolutas son que: • son muy sensibles a cambios de temperatura (térmicamente son inestables) • registran cualquier variación de la distancia entre la sonda y la pieza (falsas indicaciones)

Sondas diferenciales

Las sondas diferenciales consisten en dos o más bobinas conectadas entre sí; pero con diferente dirección de enrollamiento. Este arreglo se puede dividir en dos grupos: • sondas diferenciales autorreferidas • sondas diferenciales con referencia externa A continuación se describen éstas, sus ventajas y sus limitaciones. ContinIÍa en la siguiente página

4-47



Las Sondas para la Inspección con ET, Sondas diferenciales autorreferidas

Continuación

Las sondas diferenciales auto referidas cuentan con una bobina que es la que realiza las mediciones y en un punto cercano, normalmente dentro del cuerpo del portabobina, existe una segunda bobina con un núcleo de ferrita o zirconio y con el que se balancea el equipo cuando se calibra el sistema. La siguiente imagen muestra una sonda diferencial autorreferida:

Sondas diferenciales con referencia externa

Las sondas diferenciales con referencia externa se han diseñado con dos variantes: En el primer arreglo, se coloca la bobina de referencia en el material que será el patrón de comparación y la bobina de medición en el material que se desea inspeccionar; es decir, las bobinas se encuentran separadas físicamente. En el segundo arreglo, las bobinas de medición y referencia se colocan sobre el mismo objeto. Este arreglo tiene la ventaja de que se reducen los efectos de variaciones por cambios de separación o por características de la pieza que en . " ll1SpeCClOn. La siguiente imagen muestra una sonda diferencial con referencia externa:

Contillúa ell I({ siguiellte págil/({

4-48



Las Sondas para la Inspección con ET, Ventajas y limitaciones de las sondas diferenciales

Continuación

A continuación se presentan las ventajas y limitaciones de las sondas diferenciales: Ventajas • Se reducen las indicaciones falsas provenientes de las variables no estudiadas. • Se mejora la calidad de la indicación lograda. Limitaciones • Sólo se conoce el fin o el principio de una discontinuidad longitudinal. • Se reduce la sensibilidad de la inspección.

4-49



Utilice este e.spacio para anotar SIIS observaciones

4-50



Capítulo 5 Métodos de Inspección Volumétrica Visión General Introducción

Los métodos de Inspección Volumétrica son aquéllos que se usan para: • comprobar la integridad de un material en su interior, y • detectar discontinuidades internas que no son visibles desde la superficie de la pieza Estos métodos deben considerarse como complementarios entre sí, ya que cada uno es especialmente sensible a un tipo detenninado de indicación; por lo que al combinarlos las discontinuidades localizadas en el interior de un material se detectan y evalúan con mucha precisión.

Métodos

Los métodos de Inspección Volumétrica son: • • • •

Radiografía Industrial (RT) Ultrasonido Industrial (UT) Radiografía Neutrónica (NT) Emisión Acústica (AET)

En este capítulo se describen las dos técnicas que la Industria latinoamericana emplea con mayor frecuencia: la Radiografía Industrial (RT) y el Ultrasonido Industrial (RT).

Contenido

Este capítulo contiene los siguientes temas

Tema Radiof(rafía Industrial (RT) El Método de Radiografía Industrial (RT) El Proceso General de RT: Actividades Previas El Proceso General de RT: Actividades de Inspección Los Eqlti20s y Materialespara R T Ultrasonido Industrial (UT) El Método de Ultrasonido Industrial (UT) El Proceso General de UI Los Equipos y Materiales para UT

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Página ..

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El Método de Radiografía Industrial (RT) ¿Qué es?

La Radiografía Industrial (RT) es un método de Inspección Volumétrica de tipo físico que consiste en exponer un material a la radiación electromagnética para que ésta genere una imagen en un medio de registro. Las actividades e infonnación relacionadas con la Radiografía Industrial se identifican por medio de las siglas RT (Radiographic Testing). La siguiente imagen muestra una inspección con RT:

¿En qué se basa?

La RT se basa en la interacción de un material y la radiación electromagnética a la que este material se expone. La RT usa rayos X o rayos gamma, cuya radiación electromagnética tiene una longitud de onda muy corta y es de alta energía. Al atravesar un material con rayos X o gamma, éste absorbe o atenúa la radiación electromagnética. Tal absorción es proporcional a la densidad, espesor, y configuración del material en inspección. La radiación que traspasa el material se registra en un medio como una película radiográfica. La radiación electromagnética afecta la emulsión fotográfica de la película del mismo modo que lo hace la luz. Continúa en la siguiente púgin(/

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El Método de Radiografía Industrial (RT), ¿En qué se basa? (continuación)

Continuación

Posteriormente, al revelar la película radiográfica, las zonas de mayor densidad aparecen en tonos claros y las de menor densidad, en tonos oscuros. Una discontinuidad aparece como una indicación en tonos oscuros. La imagen que la radiación genera en el medio de registro es la información en la que se basa la evaluación e interpretación de los resultados de este tipo de ensayo. Actualmente también se usan otros medios de registro como el video convencional y el video digital. En estos casos, el inspector interpreta y evalúa la información que aparece en la pantalla de los equipos de video incorporados a los equipos radiográficos. La siguiente imagen muestra la inspección de una radiografía:

Continúa en la siguiente pági1la

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El Método de Radiografía Industrial (RT), Técnicas de RT

Continuación

Existen dos técnicas de RT: • radiografía con rayos X • radiografía con rayos gamma La principal diferencia entre éstas es el origen de la radiación el ectromagn éti ca: • Los rayos X se generan por medio de un alto potencial eléctrico. • Los rayos gamma se producen por desintegración atómica espontánea de un radioisótopo.

¡,Para qué sirve?

La RT sirve para detectar: • discontinuidades macroscópicas en el interior de un cuerpo, y • variaciones en su estructura interna o en su confíguración física Así mismo, la RT permite obtener información para: • asegurar la integridad y confiabilidad de un producto • desarrollar mejores técnicas de producción, y • perfeccionar un producto en particular Las siguientes imágenes muestran discontinuidades detectadas con RT:


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El Método de Radiografía Industrial (RT), ¿ Qué requisitos exige?

Continuación

Para realizar una correcta inspección con RT, el inspector debe satisfacer estos requisitos: • Debe definir las características de las posibles discontinuidades que se buscan y el nivel de sensibilidad con que se las quiere detectar. • Debe tomar en cuenta el tipo de material del que está fabricada la parte o componente a inspeccionar y otros aspectos como son las condiciones físicas de la superficie a inspeccionar, el tipo de metal, su configuración y el espesor de la pared a radiografiar. De lo anterior depende la selección del radioisótopo o el kilovoltaje que se use durante la inspección. • Debe aplicar todas las medidas obligatorias de seguridad radiológica (distancia física entre el inspector y la fuente, barreras de protección y tiempo de exposición), que eviten que el inspector sufra dosis de radiación innecesarias. • Debe vigilar, si usa película radiográfica, que ésta cumpla con los requisitos de densidad radiográfica y de calidad de la imagen. • Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o rechazar una indicación. • Si trabaja bajo normas internacionales o de compañías, debe usar los equipos y materiales que están en las listas de proveedores aprobados o confiables de dichas normas. En caso necesario, debe solicitar al proveedor una lista de qué normas, códigos o especificaciones de compañías cubren sus productos. ContinLÍa en la siguiente página

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El Método de Radiografía Industrial (RT), ¿Cómo se realiza?

Continuación

La inspección con R T abarca estos dos procesos: I. Actividades previas Etapa 1 2

3 4

5 6

Descripción Selección de la fuente de radiación Selección de la película radiográfica o el medio de registro Cálculo de la distancia entre la fuente, el material y el medio de registro Preparación de la superficie Arreglo del equipo para la inspección Verificación de la Aplicación de las medidas de seguridad radiológica

II. Actividades de inspección Etapa 1

2 3 "t

5

Descripción Radiación del material en inspección Evaluación de la radiografía Revelado de la película radiográfica Interpretación y evaluación de los resultados Limpieza final

Estos procesos son extensos y por esa razón se explican con detalle más adelante en un tema aparte.

¿Con qué se realiza?

Los equipos y materiales empleados en la inspección por RT son lo siguientes: • Fuente de radiación (rayos X o rayos gamma) • Consola de controles de la fuente • Película radiográfica o medio de registro

• Pantallas intensificado ras • Indicadores de calidad de imagen • Accesorios

Estos equipos y materiales se describen a detalle más adelante en un tema aparte COlltinlÍa en lu siguiente págino

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El Método de Radiografía Industrial (RT), Ventajas

Las ventajas más notables de la RT respecto de otros métodos de END son que: • • • • •

Limitaciones

Continuación

son un excelente medio de registro de inspección su uso se extiende a diversos materiales se obtiene una imagen visual del interior del material se obtiene un registro permanente de la inspección descubre los errores de fabricación y ayuda a establecer las acciones correctivas

Las limitaciones de la RT respecto de otros métodos de END son que: • no se recomienda su aplicación en piezas de geometría complicada • no deben emplearse cuando la orientación de la radiación sobre el objeto sea inapropiada, ya que no es posible obtener una definición correcta • la pieza o componente a inspeccionar debe ser accesible al menos por dos lados • su empleo requiere el cumplimiento de estrictas medidas de seguridad • requieren personal altamente capacitado, calificado y con experiencia • requieren de instalaciones especiales como son: el área de exposición, equipo de seguridad y, si se usa película radiográfica, un cuarto oscuro para el proceso de revelado • las discontinuidades de tipo laminar no se pueden detectar con este método

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El Proceso General de RT: Actividades Previas Introducción

La inspección con RT es un proceso divido en dos partes. La primera es de actividades previas a la inspección y abarca las siguientes etapas generales: Inicio

... Selección de la fuente de radiación

-.


--.

Actividades de inspección

¡-.

Cálculo de la distancia entre la fuente, el material y el medio de registro

del equipo ¡-. ---. Arreglo para la inspección

Verificación de la aplicación de las medidas de seguridad radiológica

¡-.

Selección de la película rad iog ráfic.a o medio de registro

A continuación se describen estas primeras etapas del proceso de RT. Selección de la fuente de radiación

¿En qué consiste? La selección de la fuente de radiación consiste en decidir si el material a inspeccionar se radiará con rayos X o rayos gamma; y el kilovoltaje o el radio isótopo adecuados respectivamente.

¿ Para qué sirve? Seleccionar la fuente de radiación tiene como propósito definir cuál es la que puede proporcionar los mejores resultados para la detección de discontinuidades. ¿ Cómo se hace? La fuente de radiación se selecciona con base en dos criterios: • aspectos físicos del material en inspección (tipo de metal, configuración y espesor de la pared a radiografiar) .• disponibilidad de energía eléctrica para hacer la inspección Continúa E'n la siguientE' páginu

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El Proceso General de RT: Actividades Previas, Selección de la película radiográfica o medio de registro

Continuación

¿En qué consiste? La selección de la película radiográfica o el medio de registro consiste en decidir qué película radiográfica se debe usar para registrar la inspección radiográfica; o si se prefiere cinta de video analógico o digital. ¿Para qué sirve? El propósito de esta selección es obtener la mejor imagen posible de acuerdo con las características de cada medio de registro.

¿Cómo se hace? La selección se hace con base la relación entre la sensibilidad del medio de registro y el tiempo necesario de exposición a la radiación electromagnética.

Cálculo de la distancia entre la fuente, el material y el medio de registro

i En qué consiste?

El cálculo de la distancia entre la fuente de radiación y el material en inspección y el medio de registro consiste en determinar cuánto espacio debe separar a unas de otras. i Para qué sirve?

El propósito de calcular la distancia entre estos elementos es determinar el espacio adecuado para lograr los mejores resultados en la inspección. Cuntinú{{ en I({ siglliente página

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El Proceso General de RT: Actividades Previas, Preparación de la superficie

Continuación

¿En qué consiste? En la RT no es necesaria una preparación escrupulosa de la superficie del material en inspección como sucede con los métodos de Inspección Superficial. Sin embargo, no está de sobra limpiar la superficie del material o pieza a inspeccionar, sobre todo para proteger el equipo de RT. ¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es asegurar que sobre la superficie a inspeccionar no haya contaminantes que: • interfieran la detección de las posibles discontinuidades al generar indicaciones falsas • dañen el equipo de RT

¿Cómo se hace? Por lo general la preparación de la superficie para la inspección con RT se realiza al lavar ésta con agua y jabón o al tallarla con un solvente ligero que elimine óxidos, grasas, aceite, etc. La siguiente imagen muestra a un inspector trabajando con una fuente de rayos X en una superficie preparada:

Continúa en la siguiente púgil/a

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El Proceso General de RT: Actividades Previas, Arreglo del equipo para la inspección

Continuación

¿En qué consiste? El aneglo del equipo para la inspección es colocar a la distancia previamente calculada: • la fuente de radiación frente al material en inspección, y • la película radiográfica del otro lado del material en inspección ¿Para qué sirve? Este aneglo tiene el propósito de que el espacio entre la fuente, el material y el medio contribuya a lograr la mayor nitidez posible de la imagen que la radiación electromagnética genere en el medio de registro.

¿ Cómo se hace? El aneglo del equipo para la inspección se hace en dos pasos: l. Se mide el espacio que separa a un componente del otro con una cinta métrica o con un aparato de precisión como un micrómetro o un vernier y se marca esta distancia. 2. Se emplazan la fuente de radiación y el medio de registro a la distancia previamente marcada. Las siguientes imágenes muestran a dos inspectores arreglando el equipo para la inspección con rayos X y con rayos gamma respectivamente:

COllfinúa en la siguiente púgina

5-11



El Proceso General de RT: Actividades Previas, Verificación de la aplicación de las medidas de seguridad radiológica

Continuación

¿En qué consiste? La verificación de la aplicación de las medidas de seguridad consiste en constatar que para realizar la inspección se están cumpliendo las reglas obligatorias que eviten dosis innecesarias de radiación para el inspector o el operario del equipo de rayos X o rayos gamma. ¿Para qué sirve? El propósito de esta verificación es evitar el riesgo y las consecuencias para la salud de estar innecesariamente expuesto a la radiación electromagnética. i Cómo se hace?

Las medidas de seguridad contemplan: • mantener una distancia determinada entre el inspector u operario y la fuente de radiación • usar una barrera física de protección (plomo, acero o concreto) durante el lapso de exposición • emplear el tiempo mínimo indispensable para estar expuesto a la radiación La siguiente imagen muestra un radiómetro, equipo que se usa para verificar el índice de radiación en una zona:

5-12



El Proceso General de RT: Actividades de Inspección Introducción

La segunda parte del proceso de RT son las actividades de inspección: Actividades previas

•

I

Radiación del material en inspección

I

Interpretación y ~ evaluación de los resultados

--. I

Revelado de la película radiográfica

¡--.

Limpieza final

re

Evaluación de la radiografía

!

r---.

Fin

~

A continuación se describen éstas. COlltinúa en la siguiente página .

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El Proceso General de RT: Actividades de Inspección, Continuación

Radiación del material en inspección

i En qué consiste?

La radiación del material en inspección consiste en exponer éste a la radiación electromagnética por un tiempo determinado. ¿Para qué sirve? Exponer un material a la radiación electromagnética tiene el propósito de que ésta atraviese el material, genere una imagen virtual del cuerpo y ésta imagen se registre en un medio.

¿Cómo se hace? Tras arreglar la fuente de radiación y de verificar las medidas de seguridad, un material se radia de la siguiente manera: Sí la fuente es de... rayos X rayos gamma

y al terminar el tiempo

Entonces el operario .•.

de exposición ...

enciende el generador de rayos X para que produzca la radiación electromagnética saca del contenedor la cápsula del radioisótopo para liberar la emisión de radiación electromagnética

apaga el aparato guarda la cápsula en su contenedor

La siguiente imagen muestra una fuente de rayos X y un contenedor de radio isótopos respectivamente:

Contenedor de radioisótopos

Generador de rayos X

ContinlÍa en /a siglliente págin(/

5-14



El Proceso General de RT: Actividades de Inspección, Continuación Revelado de la película radiográfica

¿En qué consiste? El revelado de la película radiográfica consiste en convertir la imagen virtual, producto de la radiación que pasó por el cuerpo, llegó hasta la película y la marcó, en una imagen real. ¿Para qué sirve? El revelado tiene como propósito obtener un registro material útil, la radiografia en sí, para su interpretación posterior. i Cómo se hace? El revelado de la película radiográfica es un conjunto de reacciones químicas, similar al proceso fotográfico de película fotosensible: Etapa 1 2

3 4 5

Evaluación de la radiografía

Descripción

Revelado de la película Baño ácido o de parada Baño de fijado Lavado final Secado

¿En qué consiste? En el caso de la RT, las radiografias se evalúan para comprobar si reúnen los requisitos de calidad que el procedimiento de inspección determina. Tales requisitos son la densidad radiográfica y la calidad de imagen. ¡,Para qué sirve? La película radiográfica se evalúa para asegurar que la calidad de la imagen es suficiente y confiable como para que el inspector interprete acertadamente los resultados, i Cómo se hace?

La densidad radiográfica de una película es su grado de "ennegrecimiento"; es decir, la cantidad de luz que puede pasar de un lado a otro de ésta. Para que interpretar una película radiográfica confiablemente, ésta debe tener una densidad entre 2 y 4, dependiendo del tipo de fuente empleada, Con el objeto de determinar la sensibilidad y la calidad de una radiografía, se emplean indicadores de calidad de imagen, ,

,?

Contil/IÍ(/

5-15

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la siguiel/te págil/a




Interpretación y evaluación de los resultados

¿En qué consiste? La interpretación y evaluación consiste en: • • • •

localizar las indicaciones registradas en la imagen radiográfica distinguir las indicaciones relevantes de las no relevantes detectar las discontinuidades, determinar su tipo y tamaño, y elegir la especificación aplicable para su evaluación

¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es: • verificar el estado de la pieza o componente sujeto a inspección, y • verificar que la indicación es una señal verdadera de una discontinuidad La siguiente imagen muestra a un inspector interpretando una imagen radiográfica:


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Limpieza final

¿En qué consiste? La limpieza final en R T consiste en limpiar totalmente las superficies del material en inspección sobre las que se trabajo. Al igual que la preparación de la superficie, esta etapa no requiere ser tan escrupulosa como con los métodos de Inspección Superficial y ésta es una de sus ventajas. ¿Para qué sirve? -...: El propósito de esta etapa es evitar que queden sustancias en la superficie del material en inspección que interfieran en el uso o el proceso posterior a la inspección.

¿ Cómo se hace? La limpieza final de la superficie debe ser similar a la que se empleó en la etapa de su preparación.

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Los Equipos y Materiales para RT Introducción

En la inspección por RT intervienen estos equipos y materiales: • Fuente de rayos X • Fuente de rayos gamma • Consola de controles de la fuente de rayos X

• • • •

Película radiográfica o medio de registro Pantallas intensificadoras Indicadores de calidad de imagen Accesorios

A continuación éstos se describen detalladamente. Fuente de rayos X

Los rayos X se generan con un dispositivo electrónico que convierte la energía cinética de los electrones en rayos X, al incidir en el ánodo. Según su potencia, se clasifican en generadores de baja o alta energía. En RT generalmente se usan tubos de rayos X de baja energía (100 a 400 kV). Un tubo de rayos X está constituido básicamente por las siguientes partes: Tubo de rayos X

~

l. Cátodo 2. Ánodo o anticátodo 3. Filamento del cátodo

4. Colimador 5. Blanco 6. Ventana ContinlÍa en la siguiente página

5-18



Los Equipos y Materiales para RT, Fuente de rayos X (continuación)

Continuación

El tubo está blindado y su interior se encuentra al alto vacío. Al pasar energía eléctrica por el filamento del cátodo, éste se calienta y genera electrones. Los electrones se aceleran por una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo. El colimador que rodea al cátodo evita que los electrones se dispersen y los dirige como un haz hacia el ánodo. En este viaje, parte de la energía cinética de los electrones se convierte en fotones de rayos X. El blanco recibe los rayos X, los focaliza y los dirige a la ventana; por la que escapan al exterior del tubo para atravesar el material en inspección y generar la radiografia.

Fuente de rayos gamma

Los rayos gamma provienen de fuentes radiactivas artificiales producidas para fines específicos de radiografia industrial, como el iridio 192, el cobalto 60, el cesio 137yel tulio 170. Un radioisótopo emite radiación constante; por lo que es indispensable aislarlo en un contenedor especial. El radioisótopo se encuentra en forma de pequeñas lentejas dentro de una cápsula conectada a un cable de control. La cápsula se encuentra, a su vez, dentro de un contenedor blindado. Cuando la cápsula está dentro del contenedor, el blindaje absorbe la mayor parte de los rayos gamma. Cuando la cápsula se saca del contenedor por medio del cable de control, la radiación del radio isótopo se dispersa en todas direcciones y es así como se emplea para generar las radiografias. La siguiente imagen muestra dos cápsulas de radioisótopos unidas con su cable de control: Cable de control

Cápsula


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Los Equipos y Materiales para RT, Consola de controles de la fuente de rayos X

Continuación

La consola de controles de la fuente es el arreglo desde el que se regula la generación de los rayos X. A través de los controles, el operario selecciona las variables de operación del equipo. La siguiente imagen muestra a un operario manejando la consola de controles de un equipo de rayos X:

Peltcula radiográfica o medio de rpgistro

El medio de registro más empleado en RT es la película radiográfica; pero también existen otros medios como la cinta de video convencional, los registros polaroid en papel fotográfico y más recientemente el video digital. La película radiográfica es una hoja delgada de plástico o acetato transparente, cubierta de por uno o ambos lados de una emulsión de bromuro de plata, protegida por una capa de gelatina. La siguiente imagen muestra un esquema de una película radiográfica:

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Capa protectora Emulsión

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Él estudio detallado de las características de los distintos tipos de película radiográfica y su respuesta a los rayos X permiten al inspector seleccionar aquélla que posea la sensibilidad adecuada para detectar las discontinuidades en los materiales, de acuerdo con su densidad, configuración y composición. Continúa en /0 siguicnle págin({

5-20



Los Equipos y Materiales para RT, Pantallas intensificadoras

Continuación

Las pantallas intensificadoras son láminas delgadas de metal o de sustancias cristalinas, fluorescentes a los X y a los rayos gamma y entre las que se coloca la película radiográfica. Las pantallas intensificadoras se emplean para: • filtrar la radiación incidente y así eliminar la radiación dispersa y de baja energía • intensificar la acción fotográfica de la radiación ionizante por la emisión de electrones libres o de luz ultravioleta o visible que imprimen la placa; y • reducir el tiempo de exposición de la película radiográfica En RT se usan pantallas intensificadoras: • metálicas • fluorometálicas y • fluorescentes ContinlÍa el/ /a siguiente página

5-21



Los Equipos y Materiales para RT, Indicadores de calidad de imagen

Continuación

Los indicadores de calidad de imagen son dispositivos que tienen las siguientes funciones: • establecer un método común para determinar el valor mínimo de sensibilidad que se considera aceptable en una imagen radiográfica • señalar la sensibilidad obtenida en una película radiográfica • establecer la variación mínima de espesor que se puede observar en la radiografía Al realizar la inspección, los indicadores de calidad de imagen se eligen normalmente de manera que el espesor de éstos represente aproximadamente el 2% del espesor de la parte a inspeccionar; y, siempre que sea humanamente posible, se colocan del lado de la fuente de radiación. Las siguientes imágenes muestran dos tipos de indicadores de lámina

Indicadores de calidad de imagen de lámina

Indicadores de calidad de imagen de hilo


5-22



Los Equipos y Materiales para RT, Accesorios

Continuación

Los accesorios más empleados en RT son: • Máscaras y colimadores • Filtros • Portapelículas Máscaras y colimadores Son dispositivos para reducir la radiación dispersa o secundaria. Filtros Son láminas delgadas de metal que se colocan frente al haz de radiación. Los filtros tienen dos funciones: • Reducir la sobreexposición en zonas muy delgadas de piezas con diferentes espesores, cuando no es posible modificar el kilovoltaje de la fuente de radiación; y • Reducir el socavado de la imagen radiográfica producido por la radiación secundaria Portapelículas Son fundas de plástico o de lona, en las que se colocan las pantallas y la película radiográfica. La función de los portapelículas es proteger a la película radiográfica y a la pantalla de la luz.

5-23



El Método de Ultrasonido Industrial (UT) ¿.Qué es?

El Ultrasonido Industrial (UT) es un método de Inspección Volumétrica de tipo mecánico que consiste en atravesar un material con las vibraciones mecánicas generadas por una onda ultrasónica y medir la transferencia de energía ultrasónica que sucede en ese cuerpo. Las actividades e información relacionadas con el Ultrasonido Industrial se identifican por medio de las siglas UT (Ultrasonic Tesring). La siguiente imagen muestra una inspección con UT:

¿En qué se basa?

El UT se basa en la capacidad de un material para transmitir el sonido y la interacción del sonido con el material en inspección. Al someter un material al ultrasonido, sus partículas vibran a la misma frecuencia que el ultrasonido. Es decir, las partículas del material reaccionan al ultrasonido. Ahora bien, la propagación de una onda ultrasónica se caracteriza por un transpOlie de energía y no de masa. Esto significa que cuando un material se encuentra en equilibrio elástico y se le aplica cierta cantidad de energía, las paIiículas superficiales comunican la energía recibida a las partículas vecinas. COlltilllÍo ell la siguiente págillo

5-24



El Método de Ultrasonido Industrial (UT), ¿En qué se basa?

(continuación)

Continuación

Esta propagación continúa a través de todas las partículas del material. Sin embargo, el material permanece prácticamente estático. En una inspección ultrasónica, la vibración que atraviesa un material se ~omporta de manera distinta si el material es uniforme ( está sano) o si tiene discontinuidades (está dañado). Esta diferencia puede detectarse y evaluarse: Si la lectura de la onda es ...

uniforme variable

El material está presumiblemente ...

sano dañado Continúa en fa siguiente página

5-25



El Método de Ultrasonido Industrial (UT), ¿Para qué sirve?

Continuación

El UT sirve para detectar: • discontinuidades macroscópicas en el interior de un cuerpo • variaciones en su estructura interna o en su configuración fisica Así mismo, el UT permite obtener información para: • asegurar la integridad y confiabilidad de un producto • desarrollar mejores técnicas de producción, y • perfeccionar un producto en particular OLa inspección ultrasónica tiene, entr~ otras, las siguientes aplicaciones: • Detección, caracterización y evaluación de discontinuidades internas como: - laminaciones - inclusiones - fracturas, y - porosidades • Monitoreo de daños por servicio como: - medición de espesores de pared - extensión y profundidad de los daños por corrosión o erosión en la pared interna de un material - extensión de los daños por hidrógeno • Determinación del grado y calidad de la adherencia en uniones bimetálicas como acero con babbit y acero con stelitte • Determinación del grado y calidad de la adherencia en uniones materiales compuestos como compuestos tipo "panal" y plásticos sobre metales La siguiente imagen muestra la indicación de una discontinuidad en la pantalla de un equipo de UT: · ,.. · ,.. · ,..

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CominlÍa en fa siguiente página

5-26



El Método de Ultrasonido Industrial (UT), ¿ Qué requisitos exige?

Continuación

Para realizar una correcta inspección con UT, el inspector debe satisfacer estos requisitos: • Debe definir las características de las posibles discontinuidades que se buscan y el nivel de sensibilidad con que se las quiere detectar. • Debe tomar en cuenta el tipo de material del que está fabricada la parte o componente a inspeccionar y otros aspectos como son las condiciones físicas de la superficie a inspeccionar, el tipo de metal, su configuración y su espesor. De esta información depende la técnica a emplear. • Debe saber las tolerancias, de acuerdo con las normas, para aceptar o rechazar una indicación. • Si trabaja bajo normas internacionales o de compañías, debe usar los equipos y materiales que están en las listas de proveedores aprobados o confiables de dichas normas. En caso necesario, debe solicitar al proveedor una lista de qué normas, códigos o especificaciones de compañías cubren sus productos. De igual modo, el equipo ultrasónico debe cumplir con estos requisitos: • La ganancia del equipo debe ser de por lo menos 60 db; esto es, que pueda amplificar las señales del orden de 1 000 veces como mínimo. • La ganancia debe estar calibrada en pasos discretos de 2 db. • La pantalla, sea de tubo de rayos catódicos o digital, debe tener una retícula grabada graduada en valores no menores del 2% del total de la escala. • El ruido del instrumento (señal de fondo) no debe exceder del 20% del total de la escala vertical cuando la ganancia esté al máximo de operación. • En el caso de los medidores con lectura digital o analógica, la repetitividad del instrumento debe ser de 5% como mínimo. . • El equipo debe ser revisado y, en caso necesario, recalibrado por un taller de servicio autorizado por el fabricante. Esto es indispensable si se trabaja con base en códigos o normas de aceptación internacional como A WS o ANSIIASME. Nota: antes de adquirir un equipo es recomendable visitar al proveedor y comprobar que cuenta con la licencia por parte del fabricante para dar el servicio de mantenimiento preventivo y correctivo al equipo. Continúa en /0 sig/liente página

5-27



.EI Método de Ultrasonido Industrial (UT), ¿Cómo se realiza?

Continuación

La inspección con UI abarca los siguientes procesos:

Etapa

1 2 3 4 5 6 7

Descripción Preparación de la superficie Generación del haz ultrasónico Transmisión del haz ultrasónico en el material Procesamiento del eco ultrasónico Interpretación de la señal Evaluación de la indicación Limpieza final

Estos procesos son extensos y por esa razón se explican con detalle más adelante en un tema aparte.

¿Con qué se realiza?

Los equipos y materiales consumibles empleados en la inspección por UI son lo siguientes . • Equipo ultrasónico • Palpadores

• Bloques de calibración • Acoplantes

Estos equipos y materiales se describen a detalle más adelante en un tema aparte

Ventajas

Las ventajas más notables del UI respecto de otros métodos de END son que: • • • •

es una técnica que se aplica rápidamente arroja resultados exactos para determinar discontinuidades internas es altamente sensible y pennite detectar discontinuidades pequeñas tiene una resolución tal que permite identificar y distinguir discontinuidades próximas entre sí

• • • •

requiere acceso por un solo lado del material a examinar el inspector interpreta los resultados de fonna inmediata, en tiempo real no requiere condiciones especiales de seguridad para realizarla no contamina Colltinúa en /(/ siguiellle págin([

5-28



El Método de Ultrasonido Industrial (UT), Limitaciones

Continuación

Las limitaciones del UT respecto de otros métodos de END son que: • • • •

requiere tiempo si se realiza en forma manual requiere personal preparado, cuidadoso y con experiencia el equipo ultrasónico requiere bloques de calibración las características estructurales del material pueden dificultar la inspección y sus resultados • el acabado superficial del material que se examina afecta la calidad de la inspección • la inspección se dificulta cuando la microestructura metalúrgica es muy burda • no es conveniente para la inspección de piezas con geometría compleja, espesores muy delgados o configuración irregular • no es conveniente para detectar o evaluar discontinuidades cercanas a la cara frontal del material • el costo del equipo, los accesorios y su mantenimiento es alto

5-29



El Proceso General de UT Introducción

La inspección con PT es un proceso que abarca las siguientes etapas generales:

• Preparación de la superficie

~

Generación del haz ultrasónico

-------

~

Procesamiento del eco ultrasónico

~

Limpieza final

Interpretación de la señal

M k

11

Transmisión del haz ultrasónico en el material

Evaluación de la indicación

n ¡-

Fin

A continuación se describen las etapas generales del proceso de UT. ContinlÍa e/1 la siguiente página

5-30


El Proceso General de UT, Preparación de la superficie


Continuación

En el UT no es necesaria una preparación escrupulosa de la superficie del material en inspección como sucede con los métodos de Inspección Superficial. Sin embargo, limpiar la superficie del material o pieza a inspeccionar ayuda a proteger el palpador del equipo de UT. ¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es asegurar que sobre la superficie a inspeccionar no haya contaminantes que: • interfieran la detección de las posibles discontinuidades al generar indicaciones falsas • dañen el equipo de UT ¿Cómo se hace? Por lo general la preparación de la superficie para la inspección con UT se realiza al lavar ésta con agua y jabón o al tallarla con un solvente ligero que elimine óxidos, grasas, aceite, etc. La siguiente imagen muestra a un inspector trabajando con un equipo de UT en una superficie preparada:


5-31



El Proceso General de UT, Generación del haz ultrasónico

Continuación

i Qué es?

La generación del haz ultrasónico es la conversión de energía eléctrica en energía mecánica.

¿ Para qué sirve? El propósito de esta etapa es generar el haz ultrasónico con el que se explora el material en inspección ¿Cómo se hace? El haz ultrasónico se genera así: Etapa 1 2

3 4

"lllsmisión del haz ultrasónico en el material

Descripción El equipo ultrasónico genera pulsos eléctricos. El cable coaxial conduce los pulsos eléctricos hasta el transductor. El transductor convierte los pulsos eléctricos en vibraciones mecánicas o ultrasonido. El transductor transmite el haz ultrasónico al material que se inspecciona desde la pared frontal.

i En qué consiste?

La transmisión del haz ultrasónico en el material es el viaje que el ultrasonido realiza en el interior del material en inspección.

¿ Para qué sirve? El propósito de esta etapa es que el haz ultrasónico detecte las posibles discontinuidades que haya al interior de la pieza o componente en inspección. i Cómo se hace? El haz ultrasónico viaja por el material, llega hasta la pared final o posterior y una porción de éste regresa al origen en forma de un eco. Continúa en la siguiente página

5-32



El Proceso General de UT, Procesamiento del eco ultrasónico

Continuación

¿En qué consiste? El procesamiento del eco ultrasónico es la conversión de éste en una imagen interpretable. i Para qué sirve?

El propósito de esta etapa es que la información obtenida por el haz ultrasónico se traduzca a un formato que el inspector pueda interpretar. ¿Cómo se hace? El eco ultrasónico se procesa así: Etapa

1 2

3

Interpretación de la señal

Descripción El transductor recibe el eco ultrasónico y lo reconvierte en pulsos eléctricos. Los pulsos eléctricos reconvertidos viajan por el cable coaxial de vuelta al equipo ultrasónico. El equipo ultrasónico procesa los pulsos y los convierte en una señal en forma de osciloqrama.

¿En qué consiste? La interpretación de la señal consiste en: • localizar las indicaciones registradas en el oscilograma del equipo ultrasónico • distinguir las indicaciones relevantes de las no relevantes ¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es: • verificar el estado de la pieza o componente sujeto a inspección, y • detectar las indicaciones de posibles discontinuidades para su evaluación posterior ¿ Cómo se hace? • El inspector interpreta el oscilograma con base su experiencia profesional y en los valores de tolerancia establecidos. Continúa en /a siguiente página

5-33



El Proceso General de UT, Evaluación de la indicación

Continuación

¿En qué consiste? La evaluación consiste en: • detectar las discontinuidades, determinar su tipo y tamaño • elegir la especificación aplicable para su evaluación; y • definir si las discontinuidades detectadas son relevantes o no relevantes

¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es determinar la gravedad de las discontinuidades detectadas y su impacto en la operatividad o calidad de la pieza o componente inspeccionado.

¿Cómo se hace? El inspector evalúa el oscilograma con base en: • la normatividad vigente en la materia para la aceptación y rechazo • los requisitos del cliente, y • su experiencia profesional

Limpieza final

¿En qué consiste? La limpieza final en UT consiste en limpiar totalmente las superficies del material en inspección sobre las que se trabajo. Al igual que la preparación de la superficie, esta etapa UT no requiere ser tan escrupulosa como con los métodos de Inspección Superficial y ésta es una de sus ventajas.

¿Para qué sirve? El propósito de esta etapa es evitar que queden sustancias, como el acoplante, en la superficie del material en inspección que interfieran en el uso o el proceso posterior a la inspección. ¿ Cómo se hace? La limpieza final de la superficie debe ser similar a la que se empleó en la etapa de su preparación.

5-34



Los Equipos y Materiales para UT Introducción

En la inspección por UT intervienen estos equipos y materiales: • Equipo ultrasónico • Palpadores

• Bloques de calibración • Acoplantes

A continuación éstos se describen detanadaIDente.

Equipo ultrasónico

El equipo ultrasónico es la herramienta física fundamental de la inspección ultrasónica. El desarrollo de este equipo es producto de los avances de la ciencia y la tecnología. Aunque hay una evolución notable entre los primeros equipos ultrasónicos y los de más reciente creación, existen características y funciones que permanecen constantes porque son las que permiten realizar los trabajos de inspección básicos y más frecuentes. La siguiente imagen muestra un equipo ultrasónico de pantalla de plasma:

Un equipo ultrasónico debe tener los siguientes componentes básicos: • • • • •

• • • •

Suministro de energía Circuito de reloj Tubo de rayos catódicos Generador de barrido Circuito transmisor

Circuito receptor Pantalla Cable coaxial y terminales Indicador de baterías descargadas

ContinlÍa ('n la siglliente págil/o

5-35



Los Equipos y Materiales para UT, Palpadores

Continuación

En el ámbito de los Ensayos No Destructivos es común que los conceptos transductor y palpador se usen como sinónimos. El transductor es el elemento que transforma la energía eléctrica en energía mecánica o vibraciones (ultrasonido) y viceversa. El palpador es el arreglo o dispositivo que permite manipular un material transductor para hacer una inspección ultrasónica. Un palpador común tiene las siguientes partes y funciones:

---

Función

Parte Carcasa metálica, que es un envolvente del cristal de material piezoeléctrico Placa protectora o de uso

• • • •

Blindar el transductor Proporcionarle resistencia mecánica Facilitar su manipulación Proteger al transductor del desgaste por abrasión

Partes no visibles Transductor, que es una pequeña placa de material piezoeléctrico Electrodos

• Transformar la energía eléctrica en energía mecánica o vibraciones (ultrasonido) y viceversa • Conducir la energía eléctrica hasta el transductor

Material de respaldo

• Soportar al transductor • Amortiguar las vibraciones mecánicas acústicas producto de la inercia • Absorber las vibraciones generadas en el sentido opuesto al deseado

Interfaces con el equipo ultrasónico Conector Cable coaxial

• Conectar de forma segura el cable coaxial a los electrodos del palpado • Transmitir pulsos eléctricos del equipo ultrasónico al palpador y viceversa.


5-36



Los Equipos y Materiales para UT,

Continuación

Palpadores (continuación)

Existe una gran variedad de palpadores, diseñados para necesidades específicas de inspección. La siguiente imagen muestra algunos de éstos:

Bloques de

Los bloques de calibración, ya sean únicos o en juegos de bloques, son los patrones de referencia con los que:

calibJ"ación

• se revisa o calibra el equipo ultrasónico • se ajusta el sistema de inspección, y • se evalúan las discontinuidades detectadas Los bloques de calibración también se llaman: • bloques de pmeba • bloques de referencia La siguiente imagen muestra unos bloques de calibración:

CO/1tinlÍa e/1 la siguiente pági/1a

5-37



Los Equipos y Materiales para UT, Acoplantes

Continuación

Los acoplantes son compuestos orgánicos en estado líquido más o menos viscoso, que se utilizan como un medio acústicamente conductor interpuesto entre el palpador y el material que se inspecciona. Los acoplantes desplazan la fina película de aire que existe entre el palpador y el material que se inspecciona. El acoplante une el palpador y la muestra en inspección en una interfaz que facilita la' tran~misión de la onda ultrasónica incidente. Esto es útil para la inspección ultrasónica porque el aire y todos los gases atenúan fuertemente el sonido. Entonces, al eliminar el espacio de aire entre el palpador y la muestra, el acoplante contribuye a conservar la intensidad de la energía de la onda ultrasónica. Existen acoplantes con diversos grados de viscosidad, ya que cuanto mayor es la rugosidad superficial, mayor debe ser la viscosidad del acoplante. Los que se usan con más frecuencia son los siguientes: • Agua • Queroseno

• Gel de celulosa • Pasta de celulosa

5-38



Capítulo 6 La Capacitación, la Calificación y la Certificación en END Visión General Introducción

En la secciones C, D y E de este capítulo se habló acerca de la información general relacionada con los END. Para efectuar una aplicación correcta de los END, debe seleccionarse previamente con un esquema a seguir para capacitar, calificar y certificar al personal que realiza este tipo de inspecciones. En el caso de los END, existen normas intemacionales y nacionales que rigen la forma en que un individuo debe prepararse para realizar actividades de END y los medios documentados con que debe demostrar esta preparación y su experiencia práctica. Este capítulo trata acerca de: • la normatividad que regula la preparación en END • la definición de los conceptos de capacitación, calificación y certificación en el campo de los END • las jerarquías de preparación y experiencia END

Contenido

Este capítulo contiene los siguientes temas: Tema La Capacitación La Calificación La Certificación Las Normas de la Capacitación, la Calificación y la Celiificación en END Los Niveles de Habilidad en END

6-1

Página

6-2 6-3 6-5 6-6 6-8



La Capacitación ¿Qué es?

La capacitación es el desarrollo de las habilidades teóricas y prácticas de un individuo para que realice una actividad de forma: • • • •

¿Qué características (lene?

Confiable Segura Repetitiva Reproducible

La capacitación en END debe tener estas características: • Se debe realizar con base en un temario preparado según la norma e igual para todos los técnicos. • El instructor debe tener conocimiento y experiencia en el método, demostrable con documentos. • El participante debe ser capaz de aplicar los conocimientos adquiridos al término del curso.

¡,OUf abarca?

Una buena capacitación abarca: • Textos preparados para el método • Principios básicos del método • Lectura de las normas aplicables • Sesiones teóricas y sesiones prácticas • Equipo y materiales para las prácticas • Exámenes de evaluación de la capacitación

6-2

1

1



1

1

La Calificación

1 ¿Qué es?

I 1

La calificación es la demostración mediante exámenes de que un individuo posee los conocimientos y habilidades necesarios para realizar correctamente su trabajo de forma: • • • •

1

r J ¿Qué características tiene?

Confiable Segura Reproducible Repetitiva

Un examen de calificación en END debe tener estas características: • Debe evaluar la habilidad o el conocimiento deseados. • Debe calificar al individuo de forma clara y definida.

Tipos de exámenes

Los exámenes de calificación en END se dividen en tres grupos: • de Aptitud Física (e~n • de Conocimientos • de Habilidad Práctica

vY'éJ,Ic.o q~\

'J

lo ~ m eVI-

(JI

'SilO! \)

A continuación se describe éstos y las condiciones de aprobación.

Exámenes de aptitud física

Los exámenes de aptitud física verifican la capacidad física del individuo para realizar determinadas actividades relacionadas con los END de forma correcta y sin riesgo para su salud. Se aplican en periodos no mayores de un año. Los exámenes de aptitud física son los siguientes: • Agudeza visual - Agudeza visual lejana - Agudeza visual cercana • Discriminación cromática (para descartar daltonismo) • Estado de salud general (para radiógrafos) Continúa en la sig lliente pág ina

6-3


La Calificación, Exámenes de conocimientos


Continuación

Los exámenes de conocimientos evalúan la teoría en relación con los END que un individuo debe poseer y su capacidad para entender y obedecer las instmcciones de un procedimiento. Estos exámenes son distintos según el nivel de capacitación y calificación del individuo que se requiere comprobar. Niveles 1 Y II Los exámenes de conocimientos para los niveles 1 y II son los siguientes: • El examen general, que evalúa los conocimientos sobre el método. • El examen específico, que evalúa la comprensión de un procedimiento de inspección. Nivel III Los exámenes de conocimientos para el nivel

nI son los siguientes:

• El examen básico, que evalúa los conocimientos generales de las disciplinas relacionadas con los END. • El examen de método, que evalúa a profundidad los conocimientos sobre los principios y aplicaciones del método de END. • El examen específico, que evalúa la comprensión de los criterios de aplicación de un procedimiento de inspección.

Exámenes de habilidad práctica

Condiciones de aprobación

El examen de habilidad práctica evalúa al individuo en su desempeño:

iJ-'

• al realizar una inspección • al aplicar los criterios de aceptación o rechazo fJ"\\ • al redactar o revisar un procedimiento de inspección IV - " I

Para aprobar los exámenes de calificación el individuo debe cumplir estas condiciones: • Aprobar cada examen con un mínimo de 70 aciertos de 1OO. • Lograr un promedio mínimo de 80 sobre 100 al sumar los tres exámenes. Importante: un examen con promedio de 60 sobre 100 se considera reprobado.

I

I



I

1 I

La Certificación ¿Qué es?

I

1

La celiificación en END es el procedimiento seguido por el cuerpo de certificación para confirmar que los requisitos de calificación para un método, nivel y sector industrial han sido cumplidos antes de emitir un certificado.

I

Importante: la certificación no incluye la licencia de trabajo.

I

El certificado es el documento emitido por el cuerpo certificador bajo las recomendaciones de la norma ISO 9712, qpe indica que la persona ha demostrado la competencia definida en el certificado y es el testimonio documental de que un individuo ha demostrado poseer: • la capacitación adecuada en el método • la habilidad necesaria para realizar las inspecciones • la experiencia necesaria para asegurar que su trabajo es confiable, seguro, repetitivo y reproducible

¿Qué características tiene?

La entidad que emite los documentos de certificación debe mantener registros que permitan demostrar que el inspector ha cumplido con los requisitos de certificación.

Importante

Toda la información de la certificación en END debe estar debidamente documentada y registrada para que sea demostrable por una auditoría técnica de Aseguramiento de la Calidad.

6-5



Las Normas de la Capacitación, la Calificación y la Certificación en END Introducción

La capacitación, la calificación y la certificación en Ensayos No Destructivos (END) se regula a patiir de normas internacionales que definen entre otros requisitos: • • • • • • •

los contenidos la duración las actividades teóricas y prácticas los requisitos para la aprobación los tipos de exámenes y los contenidos de éstos los tiempos de experiencia práctica los documentos que dan constancia de la preparación

A continuación se describen las normas relacionadas con estas actividades en el campo de los END.

ISO 9712

Es la norma internacional que rige las actividades de todas las sociedades afiliadas al Comité Internacional de Ensayos No Destructivos (ICNDT) y que define: La ISO es una norma de reconocimiento internacional. • • • •

el programa de capacitación la forma de realizar los exámenes de calificación el tiempo de experiencia de los inspectores la emisión de los certificados de habilidad

Al Comité Internacional están asociados poco más de 105 países miembros de ISO y de Naciones Unidas. México está representado en este organismo por el IMENDE, A. C. ContinlÍa en la siguiente piÍgina

6-6



Las Normas de la Capacitación, la Calificación y la Certificación en END, Continuación ANSI/ASNT CP 189

La ANSI/ASNT CP 189 es la norma americana que sustituirá a la práctica recomendada SNT-TC-IA. La ANSI/ASNT CP 189 está elaborada según la norma ISO 9712. Además es obligatoria, no es sólo una práctica recomendada.

NormaNMX 482

La Norma NMX 482 es la norma oficial mexicana elaborada para establecer los lineamientos de capacitación, calificación y certificación de personal de END. Está elaborada según la norma ISO 9712.

SNTC-TC-IA

La SNTC- TC-1 A es un documento emitido por la ASNT y es la práctica recomendada para definir respecto de los END: • el programa de capacitación dentro de una empresa • la forma de realizar los exámenes de calificación para actividades dentro de una empresa • el tiempo de experiencia de los inspectores • la emisión de los celiificados de habilidad Ha sido por mucho tiempo el documento más conocido para preparar los programas de calificación y certificación de personal. La SNTC-Te -1 A es de adopción voluntaria y las responsabilidades de l~ certificación tan sólo son asumidas por el contratante del personal. Actualmente, la SNTC-TC-1A esta siendo sustituida por la norma ANSI/ASNT CP 189.

6-7



Los Niveles de Habilidad en END \

Introducción

~

Los técnicos en END están organizados en niveles de habilidad que reflejan: • el grado de conocimientos, habilidad y experiencia acumulados • las actividades pueden realizar con autorización A esta clasificación se le conoce como los niveles de habilidad en END y son: • • • •

Aprendiz Nivel 1 Nivel II Nivel III

A continuación se describe estos niveles.

Aprendiz

El aprendiz en END es el individuo que está en etapa de entrenamiento inicial y que: • no puede realizar una inspección de forma autónoma • siempre debe realizar su trabajo bajo la supervisión directa de un Nivel 1, II oIlI • debe registrarse para posteriormente comprobar que ha acumulado el tiempo de experiencia necesario para celiificarse

Nivel 1

El Nivel 1 en END es el individuo capacitado y calificado para: • • • •

conocer los principios básicos del método realizar una inspección con base en un procedimiento calificado realizar inspecciones específicas aplicar criterios de inspección establecidos en un procedimiento

El Nivel 1 en END es el nivel de habilidad más frecuente entre el personal operativo de inspección. Para obtener el certificado como Nivel 1 en END, se recomienda acumular una experiencia en la aplicación del método de por lo menos 6 meses. Continúa en la siguiente página

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1 I



1

I

,

1

Los Niveles de Habilidad en END, Nivel II

Continuación

El Nivel II en END es el individuo capacitado y calificado para: • realizar las mismas actividades de un Nivel 1 • ajustar y/o verificar la calibración de un instrumento o sistema de inspección • interpretar los resultados de la inspección con base en un código o norma • supervisar a los niveles 1 • ser el responsable de los resultados

1 1

1

El Nivel II en END es el nivel de habilidad por excelencia de los inspectores de END y esun verdadero experto en el método de END en el que está certificado. Para obtener el certificado como Nivel JI en END, se recomienda acumular una experiencia previa en la aplicación del método como Nivel 1, de por lo menos un año.

Nivel III

El Nivel III en END es el individuo capacitado y calificado para: • ser el responsable de todo el trabajo de inspección en el método en el que está calificado • ser el responsable de preparar y calificar los procedimientos de inspección • entrenar a los niveles 1 y II en la aplicación de los procedimientos de inspección • evaluar los resultados discordantes Para obtener el cetiificado como Nivel III en END, se requiere : • acumular una experiencia previa en la aplicación del método de por lo menos 4 o 5 años como Nivel Il . • tener conocimiento de los otros métodos de END • tener conocimiento y experiencia en Aseguramiento de la Calidad

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6-9

Continúa en la página siguiente



Los Niveles de Habilidad en END, Conclusión

Continúa

Concluye aquí la Introducción a los Ensayos No Destructivos. Elaboramos este texto pensando en los profesionales preocupados por actualizarse y por contar con henamientas de trabajo acordes con el desarrollo tecnológico que experimenta la industria moderna. En nuestros títulos específicos, Ultrasonido Industrial, Líquidos penetrantes, Partículas magnéticas, Radiografía industrial e Inspección de Soldadura,se profundiza en cada una de los distintos métodos de END y en las técnicas de inspección de uniones soldadas, sus requisitos y su aplicación en el campo de trabajo.

6-10



Bibliografía A continuación se presenta la bibliografía de referencia y consulta que apoya la información que este texto contiene.

American Society for Nondestructive Testing, Recommended practice No. SNT- TC- I A. Personnel qualification and certification in nondestructive testing. Ed. Aug 84, USA, Columbus Oh., 1984 AVNER, Sidney H., Introducción a la metalurgiafísica. 2 a ed., México, Ed. Mc Graw-Hill, 1979 GARCÍA Cueto, Alfonso R., Ensayos No Destructivos por el método de Líquidos Penetrantes. 2a ed., México, 2004

--- Ensayos No Destructivos por el método de Partículas iVlagnéticas. México, 1989 --- Ensayos No Destructivos por el método de Ultrasonido Industrial. 2 a ed., México, 2004 --- Ensayos No Destructivos por el método de Radiografia industrial. México, 2005 -c-

Inspección de soldadura. México, 2005

Gran enciclopedia del mundo. Durvan, S. A., de ediciones, T. 16 Introducción a los métodos de ensayos no destructivos de cont1'01 de calidad de los materiales. 2a ed., Madrid, Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) "Esteban Torradas", 1968 NA VA Jaimes, Héctor, et al., El sistema internacional de unidades. México; Centro Nacional de Metrología, 2001

A



Utilice este e.spacio para anotar SIIS observaciones

B

Imende-Introduccion a Los Ensayos No Destructivos.

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