1. OBJETIVOS 1.1. OBJETIVO GENERAL: Evaluar mediante la detección por tintas penetrantes los diferentes tipos de defectos y discontinuidades que se encuentran las probetas usando la normativa AWS D1.1/D1.3 o API 1104 según sea el caso. 1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Reconocer los diferentes tipos de discontinuidades y defectos que existen en la junta soldada Aprender el correcto funcionamiento de los equipos para ensayo por tintas penetrantes. Medir y localizar las discontinuidades en la probeta. Conocer el procedimiento para el uso del kit de tintas penetrantes Aplicar la Norma ASTM E-165, correspondiente al análisis por tintas penetrantes Comparar discontinuidades y su evaluación debido a la norma aplicable. 2. MARCO TEÓRICO 2.1. ENSAYO TINTAS PENETRANTES. El análisis no destructivo con Líquidos Penetrantes se emplea generalmente para evidenciar discontinuidades superficiales sobre casi todos los materiales no porosos(o con excesiva rugosidad o escamado) como metales, cerámicos, vidrios, plásticos, etc., característica que lo hace utilizable en innumerables campos de aplicación. [1] Se introdujo en la industria durante la segunda guerra mundial, con el fin de disponer un control válido alternativo al de partículas magnetizables, el cual requiere para su aplicación características de metales con cualidades ferromagnéticas. [1] Esta técnica está basada en el fenómeno de la capilaridad, permite evidenciar de una manera confiable y rápida, discontinuidades abiertas a la superficie (fisuras, porosidad, pliegues, etc.) sobre casi cualquier componente (ferroso y no ferroso) independientemente de la geometría y del material de la pieza. [1] 2.1.1. Principios físicos. Capilaridad: Es la acción que origina que un líquido ascienda o descienda a través de los llamados tubos capilares. Cohesión: Es la fuerza que mantiene a las moléculas de un cuerpo a distancias cercanas unas de las otras. Adherencia: Es la fuerza de atracción entre moléculas de sustancias diferentes. Viscosidad: Es la resistencia al deslizamiento de una capa de un fluido sobre otra capa. Tensión superficial: Es la fuerza no compensada que ejerce la superficie del líquido debido a la tensión no compensada de las moléculas subsuperficiales sobre la membrana superior. [1]
2.1.2. Características de los líquidos penetrantes. El líquido penetrante tiene la propiedad de penetrar en cualquier abertura u orificio en la superficie del material. El penetrante ideal debe reunir lo siguiente: Habilidad para penetrar orificios y aberturas muy pequeñas y estrechas. Habilidad de permanecer en aberturas amplias. Habilidad de mantener color o la fluorescencia. Habilidad de extenderse en capas muy finas. Resistencia a la evaporación. De fácil remoción de la superficie. De difícil eliminación una vez dentro de la discontinuidad. De fácil absorción de la discontinuidad. Atoxico. Inoloro. No corrosivo. Anti inflamable. Estable bajo condiciones de almacenamiento. Costo razonable. [1] Tabla 1. Propiedades de Tintas penetrantes Propiedad física Capilaridad Tensión superficial Adherencia Cohesión Viscosidad Partículas
Penetrante Alta Baja
Revelador Baja Alta
Baja Baja Baja Pequeñas Fuente: [1]
Alta Alta Alta Grandes
Poder humectante: El penetrador debe ser capaz de mojar completamente la superficie del material y es una de las propiedades más importantes. Esto se refiere al ángulo de contacto del líquido con la superficie, el cual debe ser lo más bajo posible. [1] Viscosidad: Esta propiedad no produce efecto alguno en la habilidad del líquido para penetrar, aunque afecta la velocidad de penetración. Los penetrantes de alta viscosidad penetran lentamente, en tanto que los de baja viscosidades escurren muy rápido y tiene la tendencia a no ser retenidos en los defectos de poca profundidad; por lo tanto se recomienda una viscosidad media. [1] Volatilidad: Los líquidos penetrantes no deben ser volátiles. Si existe una evaporación excesiva se los productos del penetrante, se verá afectada la
sensibilidad de todo el proceso, debido tanto al desequilibrio de la formula, como a la pérdida del poder humectante. [1] Gravedad especifica o densidad relativa: No juega un papel directo sobre el comportamiento de un penetrante dado; sin embargo, con densidades bajas se facilita el transporte de materiales extraños que tenderán a sedimentar en el fondo cuando se usan tanques abiertos. La mayoría de los líquidos penetrantes tienen densidades relativas que varían entre 0.86 y 1.06 a 16°C, por lo general la densidad es menor a 1. [1] Punto de inflamación: Como medida de seguridad practica los líquidos penetrantes deberán poseer un punto de inflamación elevado con el fin de reducir los peligros de incendio. Generalmente el punto de inflamación es mayor de 95 °C y en recipientes abiertos no debe ser menor de 65 °C. [1] Inactividad química: Los productos usados en la formulación de los líquidos penetrantes deben se inertes y no corrosivos con respecto a los materiales a ser ensayados y a los recipientes que los contienen. [1] Capacidad de disolución: El penetrante debe tener una elevada capacidad para contener grandes concentraciones de pigmentos coloreados o fluorescentes usados y mantenerlos en solución. [1] 2.2.
MÉTODO DE APLICACIÓN DE LOS LÍQUIDOS PENETRANTES EN PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS. Se aplica el líquido penetrante a la superficie de la pieza a ser examinada, permitiendo que penetre en las aberturas del material, después de lo cual el exceso del líquido es removido. Se aplica entonces el revelador, el cual es humedecido o afectado por el penetrante atrapado en las discontinuidades de esta manera se incrementa la evidencia de las discontinuidades, tal que puedan ser vistas ya sea directamente o por medio de una lámpara o luz negra. [1] Tipo I = Penetrante fluorescente Tipo II = Tintas permanentes o visibles Proceso A = Penetrante lavable en agua Proceso B = Penetrante postemulsificado Proceso C = Penetrante removido con solvente Revelador seco: Grano fino se aplica por espolvoreado, rociado o sumergido. Revelador no acuoso: Es una suspensión absorbente, aplicado por rocío Revelador húmedo: Es una suspensión absorbente de polvo en agua, se aplica por inmersión. Portátil (atomizador) Estacionario (inmersión)
Simple vista Spoteheck (portátil) Luz negra Syglo (estacionario) [1] 2.2.1. Preparación y limpieza de la pieza. Limpiar cuidadosamente la superficie a inspeccionar de pintura, aceite, grasa y otros contaminantes. Será necesario eliminar los restos de óxidos, pinturas, grasas, aceites, taladrinas, carbonilas, etc. Y esto se hace por métodos químicos, ya que los mecánicos, están prohibidos por la posibilidad que tiene su aplicación de tapar defectos existentes. Se pueden usar todos aquellos procesos que dejen a la superficie limpia y seca; que no dañen al espécimen y que no empleen productos que sean incompatibles con los componentes. [1]
Fig.1. Limpieza. Fuente: [1] Soluciones detergentes en caliente por inmersión, desengrase en fase de vapor o desengrase mediante disolvente, son los principales métodos para eliminar grasas y aceites. Los óxidos y las carbonillas térmicas se eliminaran con desoxidantes alcalinos o ácidos y a veces, principalmente en superficies rectificadas se hace un ataque ácido a fondo que abre las grietas durante la operación. Las pinturas se eliminan con productos cáusticos en caliente o basados en ellos. [1]
2.2.2. Aplicación del penetrante. Los penetrantes se aplican por inmersión, rociado con un cepillo o brocha, vertiendo el líquido sobre la pieza o cualquier otro método, vertiendo el líquido sobre la pieza o cualquier otro método que cubra la zona que se inspecciona. Será necesario obtener una película fina uniforme en toda la superficie y se deberá esperar un tiempo llamado tiempo de penetración para que el líquido penetre en grietas. Este tiempo oscila entre los 5 y 15 minutos dependiendo del material y la clase de grietas. [5]
Fig.2. Aplicación Penetrante. Fuente: [1] 2.2.3. Eliminación del exceso de penetrante. Se debe retirar la capa superficial del penetrante de forma que lo único que permanezca sea el que se hubiera alojado en las discontinuidades. Se entiende por exceso de penetrante todo liquido que no se ha introducido en los defectos y que permanece sobrante sobre la superficie de la pieza a inspeccionar. [1] Esta etapa es crítica y de su correcta realización dependerá el resultado final de la inspección, ya que es necesario eliminar y limpiar el exceso de penetrante de tal modo que no extraigamos el penetrante introducido en los defectos. Si no se ha eliminado perfectamente el líquido penetrante, en la inspección final aparecerán manchas de penetrante produciendo indicaciones falsas e incluso, el enmascaramiento de las grietas. Para saber si hemos eliminado bien el exceso de penetrante es necesario hacer una inspección visual. Es aconsejable quitar en primer lugar la mayor parte del penetrante con trapos o papel absorbente y después eliminar el resto utilizando trapos o papel ligeramente impregnados en disolvente. [1]
Fig.3. Remoción. Fuente: [1] 2.2.4. Aplicación del revelador. Aplicar el revelador y dejarlo actuar. El revelado es la operación que hace visible al ojo humano la posición del defecto. El revelador es básicamente un producto en polvo de compuestos químicos blancos, inertes y con una granulometría tal que dispone de un gran poder de absorción. Una vez aplicado el revelador, hay que esperar un tiempo para que absorba el penetrante, este tiempo oscila entre 5 y 15 minutos. [1]
Durante la preparación de las piezas para la inspección es necesario secarlas después de la aplicación del revelador húmedo o eliminar el remanente antes del uso del polvo revelador seco. [1]
Fig.4. Revelado. Fuente: [1] 2.2.5. Inspección final de la pieza. Una vez transcurrido el tiempo de revelado, se procede a la inspección de los posibles defectos de las piezas procesadas. El tiempo de revelado depende del tipo de penetración, del revelador y del defecto, pero deberá permitirse tiempo suficiente para que se formen las indicaciones. La inspección se realiza antes de que el penetrante comience a exudar sobre el revelador hasta el punto de ocasionar la perdida de definición. [1] El proceso de inspección se compone de tres etapas. Inspección. Interpretación. Una regla práctica es que el tiempo de revelado nunca debe ser menor a siete minutos. Indicaciones relevantes. Son las causadas por discontinuidades que están generalmente presentes en el diseño. Indicaciones falsas. Son el resultado de alguna forma de contaminación con penetrantes, estas indicaciones no pueden referirse a ningún tipo de discontinuidad. [1]
Fig.5. Inspección. Fuente: [1] 2.2.6. Limpieza final. Se debe llevar a cabo en razón de los productos usados en el ensayo. Tabla 2: Tiempo de Penetración Material
Proceso
Tipo de
Tipo I Y Tipo I Y Tipo I Y
discontinuidad
II
II
II
Proceso Proceso Proceso
Aluminio
A
B
C
Fundición
Porosidades
5 a 10
5 min
3 min
Extrusión y
Traslapes
min
10
7
forja
Falta de fusión
NR
5
3
Soldadura
Porosidades
30
5
3
Todos
Grietas
30
10
5
Todos
Grietas de fatiga
30
30
5
NR Fundición
Porosidades
15
5
3
Extrusión y
Traslapes
NR
10
7
forja
Falta de fusión
30
10
5
Soldadura
Porosidades
30
10
5
Todos
Grietas
30
10
5
Grietas de fatiga
NR
30
7
Fundición
Porosidades
30
10
5
Extrusión y
Traslapes
NR
10
7
forja
Falta de fusión
60
10
7
Soldadura
Porosidades
60
10
7
Todos
Grietas
30
10
7
Todos
Grietas de fatiga
NR
30
10
Fundición
Porosidades
10
5
3
Extrusión y
Traslapes
NR
10
7
forja
Falta de fusión
15
10
3
Recubrimientos
Porosidades
15
10
3
Todos
Grietas
30
10
3
Plásticos
Todos
Grietas
5 a 30
5
5
Vidrio
Todos
Grietas
5 a 30
5
5
Herramienta con
Falta de fusión
30
5
3
punta de carburo
Porosidades
30
5
3
Grietas
30
20
5
NR
20 a 30
15
Magnesio
Acero
Latón y bronce
Titanio y aleaciones a altas
Todos
temperaturas Todos
Todos
metales
Esfuerzos o
NR
240
Granulación Interna
NR = no recomendable Fuente: [1] 2.3.
CLASIFICACIÓN DE LOS LÍQUIDOS PENETRANTES Tabla 3. Clasificación de los líquidos penetrantes
Fuente: [1]
240
Fig.6. Procedimiento A1:B1. Fuente: [1] 3.
MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR 3.1. MATERIALES.
Fig.7. Mandil. Fuente: AUTORES
Fig.8. Casco Fuente: AUTORES
Fig.9. Junta a filete, e=10 mm Fuente: AUTORES 3.2. HERRAMIENTAS.
Fig.10. Galga tipo Leva Fuente: AUTORES
Fig.11. Calibrador pie de rey Fuente: AUTORES
Fig.12. Cepillo de alambre
Fig.13. Lupa
Fuente: AUTORES
Fuente: AUTORES
Fig.14. Guaipe Fuente: AUTORES
Fig.15. Cleaner Fuente: AUTORES
Fig.16. Penetrante
Fig.17. Revelador
Fuente: AUTORES
Fuente: AUTORES
3.3. RECURSOS. Recurso humano.
Fig.18. Personal
Fuente: AUTORES Normativa AWS D1.1 Guía VT y PT
4. PROCEDIMIENTO O DESARROLLO. 1) Inspeccionar el lugar de trabajo para comprobar que exista la suficiente luminosidad e aireación para comenzar con la práctica de tintas penetrantes. 2) Utilizar el equipo de protección personal adecuado para este tipo de inspección, estos equipos son: guantes de látex, mascarilla, casco y mandil. 3) Limpiar la junta soldada a tope con un cepillo de alambre para retirar el resto de escoria que deja el proceso de soldadura en el cordón.
Fig.19. Cepillo de alambre Fuente: AUTORES 4) Hacer pelotas de guaipe con un diámetro de 5 cm para poder tener una buena limpieza de la junta soldada.
Fig.20. Pelotas de guaipe Fuente: AUTORES 5) Limpiar la junta soldada con el guaipe prefabricado para la limpieza. 6) Aplicar el cleaner tomando en cuenta que debe ser aplicado con un ángulo de inclinación entre 30 – 45° con respecto a la placa soldada. 7) Limpiar con un guaipe el restante de cleaner de la superficie de la placa soldada, este proceso debe en el sentido del cordón girándolo suavemente. 8) Aplicar el penetrante de igual manera que el cleaner, debe ser aplicado en un ángulo de 30 a 45°. 9) Esperar que actué el penetrante, el tiempo debe ser entre 10 y 20 min. 10) Limpiar con un guaipe el cordón de la junta soldada, este debe ser en sentido del cordón girando suavemente el guaipe. 11) Aplicar el revelador en un ángulo de 30 a 45°. 12) Esperar 12 minutos para observar los resultados. 13) Observar el tipo de discontinuidades presentes en el cordón de soldadura de la junta a tope.
Fig.21. Visualización de discontinuidades. Fuente: AUTORES 14) Evaluar la junta soldada aplicando la normativa AWS D1.1 15) Realizar el informe respectivo sobre el estado de la junta soldada.
5. RESULTADOS EN LAS PROBETAS
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍAMECÁNICA
INGENIERÍA MECÁNICA ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (E.N.D) REGISTRO DE EXAMEN POR LIQUIDOS PENETRANTES Informe N°2 Solicitud nro. Solicitante Ing. Juan Paredes Dirección Calle Ciudad ESPECIFICACION DE LA PROBETA Componente: Junta a tope Identificación Material: Acero A-36 Plano de referencia: XY Condiciones de la superficie Espesor 10 mm Esquema de zona a ensayar
Tipo de técnica de ensayo Limpieza inicial Temperatura de ensayo CLEANER 5 min Tipo Modelo de aplicación PENETRANTE 15 min Tipo Modelo de aplicación
Liquidos penetrantes Si Ambiente Pulverizador en aerosol SKC-S
Marca Secado
Magnaflux Evaporación normal
Pulverizador en aerosol SKL-SP2
Marca Secado
Magnaflux Evaporación normal
REVELADOR 10 min Tipo Modelo de aplicación
Pulverizador en aerosol SKD-S2
Iluminación requerida Lámpara de UV Luxómetro Iluminacion máxima en el cuarto oscuro LIQUIDO PENETRANTE Lavable con agua Proceso post emulsificable Lavable con solvente Coloreado Fluorescente Aplicación
Post emulsificación Emulsificador Tipo de emulsificación
N/A N/A N/A N/A
Marca Secado
Magnaflux Evaporación normal
Iluminación
Natural
Especificación según proceso
Marca
N/A N/A N/A Si No Tiempo de penetración N/A N/A
REMOCIÓN DEL PENETRANTE Remoción con Guaipe Papel N/A Control de remoción Si
Marca Presión de agua de remoción Marca Trapos Secado
REVELADO Revelador SKD-S2 Marca Concentración de revelador Si Tiempo de revelado Agitación del revelador Si Temperatura Tipo de suspensión Secado TIEMPO DE REGISTRO DE INDICACIONES Indicación Tiempo (min) Limpieza 5 Secado 2 Penetrante 15 Lavado 2 Revelado 10
Magnaflux
N/A N/A
N/A N/A Evaporación normal Magnaflux 10 min Ambiente Evap. normal
RESULTADOS PROCEDIMIENTO Y APLICACIÓN DE LAS TINTAS PENETRANTES 1. LIMPIADOR
2. LIQUIDO PENETRANTE
3. REVELADOR
4. ANÁLISIS DE DISCONTINUIDADES
Nombre Cargo Firma Fecha
Registrado por Grupo END Alumnos
Revisado por Ing. Mg. Juan Paredes INSPECTOR
Aprobado por Ing. Mg. Juan Paredes INSPECTOR
22/11/2016
23/11/2016
23/11/2016
Por el cliente
Universidad Técnica de Ambato Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica Semestre: Noveno semestre
Materia: Ensayos No Destructivos (E.N.D.)
REPORTE DE INSPECCIÓN VISUAL
Nombre del cliente Inspector
Dirección del cliente
U.T.A
Teléfono
-
Revisado por
Ing. Juan Paredes
Fecha de inspección Horario de entrada Institución realiza
Garcés Alejandro Intriago Andrés Moreno Néstor Toscano Joseph
21/11/16
Fecha ultima insp.
21/11/16
9:00
Horario de salida
12:00
Ingeniería Mecánica
Numero examen
002
REGISTRO DE DATOS Inspección:
Tintas penetrantes (PT)
Ubicación:
Plano X;Y
Orientación:
Vista Superficial
Capacidad:
No aplica
Reparaciones:
No aplica
Espesor de pintura:
Detalles constructivos:
No Aplica
Diámetro de probeta
-
Espesor de probeta:
10 mm
Ancho de la placa:
20 mm
Tramos de estudio:
4 tramos
EQUIPO Y TECNOLOGÍA APLICADAS VT1
Equipo de iluminación
Tipo
Ejecución
Linterna
SI
NO
Luz halógena
SI
NO
Lámparas portátiles
Detalle(fotos)
SI
NO
Luz natural
SI
NO
Otro
SI
NO
Espejos articulados
SI
NO
Lentes de aumento
SI
NO
Otro
SI
NO
Escuadra
SI
NO
SI
NO
Flexómetro
SI
NO
Galga tipo leva
SI
NO
Otro
SI
NO
Equipo de visión
Calibrador pie de rey
Equipos de medida
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Tipo
Determinación del estado de integridad de la probeta
Proceso de soldadura JUNTAS SOLDADAS
Ejecución
Detalle
Mordeduras
SI
NO
Poros
SI
NO
Socavadura
SI
NO
Falta de Penetración Salpicaduras
SI
NO
SI
NO
Sobremontas
SI
NO
Linealidad
SI
NO
SMAW
SI
NO
GTAW
SI
NO
TIG
SI
NO
SAW
SI
NO
Tipo de corriente: Tipo de electrodo: Diámetro del electrodo Gas:
Alterna A=60, V=110
Otro
E 6011 3/32 “ No aplica NA
Tipo de apariencia: Textura: Apariencia visual
Discontinuidad
Porcentaje de afectación: Posible recuperación:
Muy bien Muy bien Bajo
Si
Tabla de Discontinuidades Coordenada Longitu Diámetr RESULTADOS s de d [mm] o [mm] ACEPTAD RECHAZADA ubicación A -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1 0.5 1.1 0.7 0.9 1.1 1 1.3 -
Se acepta, no excede a la longitud del cordón
Nido de Poros Falta de continuidad Poro
Mordedura
(2.3;1)mm (7.2;1.1)mm (8.9;2)mm (11.6;2.1)mm (15;2)mm (21.3;3)mm (33;1)mm (70;2)mm (12;1.1) mm (26;3) mm
-
3 3
Se acepta, no excede a lo
-
-
(41;2)mm (57;3) mm (63;2) mm -
2.1 3 2 -
(0;0) mm
1 mm
-
-
(0;0) mm (17;1) mm (28;1) mm (35;0) mm (47;-1) mm (62;-1) mm (78;2) mm (95;1) mm
1 1 1.1 0.5 1.5 1.8 2 2
-
establecido en la norma AWS D1.1 -
-
Salpicadura -
Falta de fusión -
-
Se rechaza dado que debe tener una fusión completa -
Falta de Linealidad Sobremonta
Se acepta según la norma AWS D1.1
Otros
6. CONCLUSIONES Se encontraron distintas discontinuidades en la probeta examinada, la mayor parte de ellas fueron poros, mordeduras y sobremonta, estos factores son importantes durante la inspección debido a que determina si aprueba o no la
junta soldada. Se examino la sobremonta con la herramienta correcta para este tipo de ensayo, la galga, con la cual se trabajó y se obtuvo los datos para calificar y dar nuestros
criterios de aceptación y rechazo de las placas o juntas soldadas. Se determinó las coordenadas de las distintas discontinuidades halladas en la placas soldadas, mediante un flexometro y estableciéndonos un plano de
referencia XY, al inicio del cordón de soldadura Se comparó los resultados obtenidos de la medición de las discontinuidades con el capítulo VI de la normativa AWS D1.1 para dar nuestro criterio de aceptación y rechazo de las juntas soldadas.
7. RECOMENDACIONES Realizar la practica en un ambiente con suficiente luminosidad para poder tener una mejor visibilidad de las discontinuidades que existen en las juntas soldadas.
Manejar de una buena manera los instrumentos de medición, en este caso, la galga para obtener datos correctos sobre las discontinuidades, las cuales pueden
ser cruciales al momento de dar el criterio de aceptación y/o rechazo. Quitar las impurezas que se encuentran en el cordón de soldadura porque estos pueden ocultar las discontinuidades y no pueden ser vistas a simple vista.
8. BIBLIOGRAFÍA [1 R. Echeverria, Líquidos Penetrantes, México: Universidad de Comahue, ] 2003. [2 ASM INTERNATIONAL, ASM HANDBOOK "Nondestructive Evaluation and ] Quality Control", vol. 17, United States: The Materials Information Company, 1997. [3 American Welding Society, Structural Welding Code, Miami: American ] Welding Society, 2010. [4 ASM International, Weld Integrity and Performance: A Source Book ] Adapted from ASM International Handbooks, Conference Proceedings, and Technical Books, Miami: ASM International, 1997.
