NTC 2120

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 2120 1994-07-27

SOLDADURA. GUÍA PARA LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA MEDIANTE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

E:

WELDING. GUIDE FOR NON-DESTRUCTIVE INSPECTION OF WELDS

CORRESPONDENCIA: CORRESPONDENCIA :

esta norma es una armonización idéntica de la ANSI/AWS B1.10

DESCRIPTORES:

inspección de soldadura; soldadura; ensayo no destructivo.

I.C.S.: 77.040.20; 25.160.01 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

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Primera actualización Editada 2004-03-04

PRÓLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.

ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 2120 (Primera actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo en 1994-07-27. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 000006 Soldadura. ACERÍAS DE COLOMBIA COLOMBIA S.A. ACERÍAS PAZ DEL RÍO S.A. S.A. AGA-FANO S.A. ARMADURAS ARMADURAS HELIACERO HELIACERO S.A. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE CONTROL DE CALIDAD ASOCIACIÓN COLOMBIANA POPULAR DE INDUSTRIALES ASOCIACIÓN NACIONAL DE INDUSTRIALES BAVARIA S.A. COMESA - INDUSTRIA METALMECÁNICA S.A. EMA COMPAÑÍA DE ELECTRICIDAD Y GAS DE CUNDINAMARCA S.A. COMPAÑÍA INDUSTRIAL ADEACERO LTDA. COMPAÑÍA METALÚRGICA TORINO S.A. DISTRAL S.A. E.W. SAYBOLT Y CÍA. COLOMBIA LTDA. ELECTRODOS DERLIKON DE COLOMBIA LTDA. ELECTROMANUFACTURAS S.A. EMAC LTDA. INGENIERÍA DE CONTROL DE CALIDAD EMPRESA COLOMBIANA DE CABLES S.A.

EMPRESA COLOMBIANA DE SOLDADURAS S.A. EMPRESA DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ EMPRESA DE ENERGÍA DE BOGOTÁ EQUI - PETROL LTDA. EQUIPOS INDUSTRIALES E INOXIDABLES LTDA. ESPECIALIDADES ELÉCTRICAS PETROLERAS EXTINGUIDORES EL RÁPIDO LTDA. FÁBRICA DE ESTRUCTURAS SADE ELÉCTRICAS LTDA. FÁBRICA DE EXTINTORES EL TRIUNFO FÁBRICA DE TORNILLOS GUTEMBERTO S.A. FEDERACIÓN COLOMBIANA DE FABRICANTES DE ESTRUCTURAS METÁLICAS FEDERACIÓN COLOMBIANA DE INDUSTRIAS METALÚRGICAS FONDO DE MANTENIMIENTO Y REPOSICIÓN COLGÁS HOECHST COLOMBIANA S.A. INDUSTRIA METALMECÁNICA LTDA. INDUSTRIAS E INVERSIONES SAMPER S.A.

INDUSTRIAS HIDRAULOMECÁNICAS DE COLOMBIA LTDA. INDUSTRIAS METÁLICAS BACHUÉ LTDA. INGENIO RIOPAILA S.A. INMETALCO AMADO & CÍA. S. EN C. INSPEQ INGENIERÍA LTDA. INSTITUTO DE ENSAYOS E INVESTIGACIONES INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES EN GEOCIENCIA, MINERÍA Y QUÍMICA INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A. INVEQUÍMICA S.A. LLOREDA PRODUCTOS DE HIERRO Y ACERO S.A. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO POLITÉCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID PRODESEG INDUSTRIAL LTDA.

ROY ALPHA S.A. SAGER S.A. SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE REGIONAL ARMENIA SGS COLOMBIA S.A. SIDERÚRGICA DEL MUÑA S.A. SPECTRONIC LTDA. SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO TECNI - GASEX TECNINTEGRAL LTDA. TRANSMISIÓN DE POTENCIA S.A. TUBOS DE OCCIDENTE LTDA. UNIÓN INDUSTRIAL Y ASTILLEROS BARRANQUILLA UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA UNIVERSIDAD EAFIT UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER UNIVERSIDAD LIBRE

ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA COLOMBIANA

NTC 2120 (Primera actualización)

SOLDADURA. GUÍA PARA LA INSPECCIÓN DE SOLDADURA MEDIANTE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

0.

CORRESPONDENCIA CON EL ANTECEDENTE

Esta norma es una armonización idéntica de su antecedente, ANSI/AWS B1.10.

1.

INTRODUCCIÓN

En este texto se usa el término "Ensayos no destructivos - END" (NDT siglas en inglés) para identificar los métodos principales de inspección, que permiten evaluar soldaduras y materiales relacionados relacionados sin perjudicar su utilidad. La metodología usada en esta guía está establecida en la NTC 2229. SOLDADURA, TERMINOLOGÍA Y DEFINICIONES. Se define discontinuidad como "una interrupción de la estructura típica de la soldadura o como falta de homogeneidad en las características mecánicas, metalúrgicas o físicas". Se establece una discontinuidad como un defecto, mediante una especificación que enuncia las dimensiones y los tipos de discontinuidades que son rechazables. Para los propósitos de esta guía, se hace referencia a la detección de discontinuidades, discontinuidades, sin considerar la distinción entre aceptación o rechazo. Hay tres parámetros principales que se deben considerar al seleccionar el método de inspección: (1) ventajas y limitaciones del método de inspección, (2) estándares de aceptación y (3) costo.

1.1

LIMITACIONES DEL MÉTODO DE INSPECCIÓN

Se pueden usar las ventajas y limitaciones del método de inspección para determinar qué método (s) suministra (n) los mejores resultados para un ensayo en particular. Por ejemplo, la radiografía puede detectar grietas cuyos planos principales están alineados paralelamente con el haz de radiación; tales grietas, por lo general, son normales en las superficies de la lámina. Sin embargo, la radiografía, normalmente no detecta laminaciones o grietas orientadas paralelamente a la superficie de la lámina. Por otra parte, el ultrasonido detecta más fácilmente las grietas orientadas en cualquier dirección, siempre y cuando se emplee la técnica de exploración adecuada.

1

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA COLOMBIANA 1.2


NIVELES DE ACEPTACIÓN

La frase: "la soldadura se debe inspeccionar radiográficamente" no tiene sentido a menos que se enuncien los niveles de aceptación. Estos definen diferentes tipos de características de discontinuidades, y si son permisibles o no, tipos especiales de éstos, o si un tipo particular de aceptación debe especificar el tamaño máximo, para el cual ésta es aceptable. Estos niveles son parte integral de la mayoría de códigos y especificaciones relacionadas en el numeral 5.5, los cuales se usan comúnmente como referencias en las especificaciones especificaciones de compras.

1.3

COSTO

Los diferentes métodos de inspección tienen distintos precios en una situación dada. Dos factores básicos de costo que se deben tener en cuenta al seleccionar el método de inspección no destructiva, son el costo inicial de la disponibilidad del equipo y el costo de la inspección. La mayoría de las veces, la inspección visual es la menos costosa, pero también se limita a la detección de discontinuidades de superficie. En general, los costos de inspecciones radiográficas, ultrasónicas y por corrientes inducidas, son más altos que los de inspecciones visuales, por partículas magnéticas y por líquido penetrante. Puede ser muy compleja la selección del método apropiado de inspección. Con el fin de cumplir el propósito previsto y disminuir costos, se sugiere la asesoría de un ingeniero o técnico t écnico calificado en ensayos no destructivos.

2.

DISCONTINUIDADES

2.1

DISCUSIÓN SOBRE DISCONTINUIDADES

Esta guía solamente de discontinuidades, que se pueden clasificar como defectos (rechazables) dependiendo de las especificaciones o códigos especiales. Las discontinuidades se rechazan sólo si superan los requisitos de las especificaciones en términos de tipo, tamaño, distribución o aceptación. Se pueden hallar discontinuidades en el metal de soldadura, zonas afectadas por el calor, metal base de soldaduras realizadas en las cuatro juntas básicas tratadas en esta norma, a saber: a tope, en "T", de esquina y de traslapo. El siguiente numeral presenta una lista bastante amplia de discontinuidades que se pueden encontrar en la fabricación de productos metálicos mediante el proceso de soldadura. La lista se limita a las discontinuidades que son de interés general para propietarios, diseñadores y fabricantes. Cuando se ubican discontinuidades específicas en el metal de la soldadura, zonas afectadas por el calor, interfases de la soldadura o metal base, las abreviaturas (siglas en inglés) WM, HAZ, BM/WM y BM, respectivamente, se usan para indicar la ubicación.

2.2

LISTA DE DISCONTINUIDADES

Los tipos más comunes de discontinuidades en juntas a tope, en "T", de esquina y de traslapo, se enumeran en la Tabla 1 y se describen gráficamente en las Figuras 1 a la 10. Si la lista indica que la discontinuidad discontinuidad se localiza por lo general en la soldadura, se puede esperar que tal discontinuidad aparezca en casi cualquier tipo de soldadura. Las inclusiones existen solamente en soldaduras realizadas mediante el proceso de arco eléctrico con tungsteno y gas.

2



Tabla 1. Tipos comunes de discontinuidades Tipo de discontinuidad Porosidad

1.

Numeral Ubicación* 2.3 WM

(a) Uniformemente difusa (b) Agrupada (c) Lineal (d) Tubular 2.

Inclusiones (a) Escoria (b) Tungsteno

2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.4 2.4.1 2.4.2

3. 4.

Fusión 2.5 Penetración incompleta en la 2.6 junta 5. Socavado 2.7 6.

Relleno insuficiente relleno) Traslapo Laminaciones

7. 8.

(bajo 2.8

WM

WM BM

2.11 2.12

BM

11. Rasgadura laminar 2.13 12. Grietas (se incluyen grietas 2.14 en caliente y en frío descritas en el texto)

BM

13. 14. 15. *

2.14.1 2.14.2

(b) Transversales

2.14.3 2.14.2

(c) De cráter

2.14.4 2.14.5

(d) De garganta 2.14.6 (e) De borde 2.14.7 (f) De raíz 2.14.8 (g) Bajo el cordón y en la 2.14.9 zona afectada por el calor Garganta insuficiente 2.15 Convexidad o refuerzo de 2.16 la soldadura Superficie de fusión 2.17 insuficiente WM – Metal de soldadura BM – Metal base HAZ – Zona afectada por el calor BM/MW – Interfase de la soldadura

Adyacente al borde de la soldadura o a la raíz de la soldadura en el metal base Cara de la soldadura o superficie de la raíz

WM WM BM

(a) Longitudinales

También entre cordones Raíz de la soldadura

BM/WM

2.9 2.10

9. De laminaciones 10. Costuras y pliegues

Observaciones Comúnmente, también se halla en la zona afectada por el calor, si el metal base es una pieza fundida

Borde de la soldadura o superficie de la raíz Metal de base, cerca al espesor medio de la sección Metal base, cerca al espesor medio de la sección Superficie del metal base, casi siempre está alineada con la dirección de laminación Metal base, cerca de la HAZ

WM,HAZ

Metal de soldadura o metal base adyacente a la interfase de la soldadura

WM,HAZ,BM Metal de soldadura (se puede extender a la HAZ y al metal base) WM

Metal de soldadura en el punto donde se termina el arco Paralela al eje de la soldadura

WM BM/WM WM BM/WM

Superficie de la raíz

WM WM

Cara de la soldadura Cara de la soldadura

WM

Soldadura en filete

3


NTC 2120 (Primera actualización) 12b 12f 12a - 12d 10 12c 6

1b 9

12g 7

4

5 2a

8 3 1d

12e

Los números remiten a la Tabla 1. Figura 1. Soldadura con doble ranura en “V” en junta a tope

12f

12b

10

1b 3 9 8 6 5

12a - 12d 12c

4

12e 7

2a

12g

11

Los números remiten a la Tabla 1. Figura 2. Soldadura con ranura sencilla biselada y con filete en junta de esquina

4



12f 12b

2a 10

6 12c 12g 5

3

1b 7 8 12e

4 8

12a - 12d 11

9

Los números remiten a la Tabla 1. Figura 3. Soldadura con doble ranura biselada en junta tipo “T”

12b 12a - 12d 10

12f - 12a

12e 5 4 - 2g

8 3 - 2a 2a 8 9

12c 12g

9 7

Los números remiten a la Tabla 1. Figura 4. Soldadura con doble filete en junta de traslapo

5



12a - 12d 7 12c 1d 12b

1a-1c

12c 10 5

8 7 12e

12a - 12f

12g 8

2g - 4

9

Los números remiten a la Tabla 1. Figura 5. Soldadura de paso sencillo y filete doble en junta tipo “T”

9 8 3

5 1d 6

12a - 12d

2a 12a - 12f

12b 10

4 2a 1b 1a - 1c

12g 12c

7

Los números remiten a la Tabla 1. Figura 6. Soldadura con ranura biselada sencilla en junta a tope

6



Convexidad 14 Cateto y tamaño Garganta actual Cateto y tamaño 15

13 Garganta efectiva

Garganta teórica (A)

Concavidad Tamaño 13 Garganta actual y garganta efectiva

Cateto

Tamaño 15

Garganta teórica (B)

Los números dentro de los círculos remiten a la Tabla 1.

Figura 7. Terminología relativa a soldadura en filete

7



Socavado 5

Fusión incompleta 3

Solape 7

(A)

(B)

Los números dentro de los círculos remiten a la Tabla 1. Figura 8. Discontinuidades en soldadura en filete

Borde de la soldadura Cara de la soldadura

Refuerzo de la cara 14 Raíz de la soldadura

Superficie de la raíz (B)

Raíz de la

(A)

Soldadura de ranura realizada antes del soldeo del otro lado

Soldadura de ranura realizada después del soldeo del otro lado

Refuerzo de la cara 14 Refuerzo de la cara Soldadura de respaldo

Raíz de la soldadura

Soldadura de respaldo

(C)

Figura 9. Terminología relativa a la soldadura con ranura

8

(D)



Socavado 5

Socavado

Relleno insuficiente

Relleno insuficiente

6

6

5

Traslape 7

Traslape 7 (B)

(A)

3 Fusión incompleta (C)

Figura 10. Discontinuidades de la soldadura con ranura

Las discontinuidades de la soldadura y el metal base, de tipos específicos, son más comunes cuando se usan ciertos procesos de soldadura y detalles de juntas, por ejemplo, véase la Tabla 2. La alta restricción y el acceso limitado a porciones de una junta de soldadura pueden conllevar a una incidencia mayor a la normal de discontinuidades de soldadura y del metal base.

9



Tabla 2. Discontinuidades que se hallan comúnmente en los procesos de soldadura Tipo de discontinuidad Proceso de soldadura Porosidad

Arco SW-Soldadura por arco de espárragos PAW-Soldadura por arco con plasma SAW-Soldadura por arco eléctrico sumergido GTAW-Soldadura por arco con gas y tungsteno GMAW-Soldadura por arco eléctrico con metal y gas FCAW-Soldadura por arco eléctrico con electrodo fundente en el núcleo SMAW-Soldadura por arco eléctrico protegido y metal CAW-Soldadura por arco eléctrico y electrodo de carbón Resistencia RSW-Soldadura de puntos por resistencia RSEW-Soldadura de costura por resistencia PW-Soldadura por proyección FW-Soldadura por arco eléctrico con presión UW-Soldadura por recaldado Gas oxicombustible OAW-Soldadura oxiacetilénica OHW-Soldadura oxídrica PGW-Soldadura a presión por gas Estado sólido * CW-Soldadura en frío DFW-Soldadura por difusión EXW-Soldadura por explosión FOW-Soldadura por forja FRW-Soldadura por fricción USW-Soldadura ultrasónica Otros EBW-Soldadura con haz electrónico ESW-Soldadura con electroescoria IW- Soldadura por inducción LBW-Soldadura por rayo láser PEW-Soldadura por percusión TW-Soldadura aluminotérmica *

Escoria

Fusión Penetración Socavado Traslapo Grietas incompleta incompleta

X X X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X X

X

X X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X X X

X

X

X

X

X X

X X

X

X

X X X

X X

X

X

X X X X X X X X

X

X X

X

X X X X X

X

X

X X X X X

X

X X

X

X X

El estado sólido no es un proceso de fusión y, por lo tanto, la unión incompleta es una soldadura incompleta en lugar de una fusión incompleta.

10



Cada tipo general de discontinuidades se discute en detalle en este numeral. La norma AWS D1.1, Structural Welding Code - Steel , usa el término "discontinuidad tipo fusión" como una expresión global, que describe inclusiones de escoria, fusión incompleta, penetración incompleta en la junta y discontinuidades similares, generalmente alargadas, y que están asociadas a soldaduras que involucran fusión. Muchos códigos y especificaciones tratan las discontinuidades tipo fusión como menos críticas que las grietas. No obstante, algunos códigos y especificaciones prohíben, concretamente, no sólo las grietas, sino también cualquier fusión o penetración incompleta en la junta. En cualquier lugar dentro de la soldadura, se pueden producir discontinuidades esféricas (casi siempre, poros de gas). Se pueden encontrar discontinuidades alargadas en cualquier dirección. Los tipos específicos de junta, los procedimientos de soldadura y las condiciones de restricción ejercen influencia sobre el tipo, ubicación e incidencia de las discontinuidades. En los siguientes numerales se describen ejemplos de estos factores como condiciones de control.

2.3

POROSIDAD (1)*

La porosidad a la que se refiere esta guía, la ocasiona gas que ha quedado atrapado dentro del metal que está solidificado. La discontinuidad formada por lo general es esférica, pero puede ser alargada. Cuando existen poros de gas en los lingotes que se reducen a productos forjados, algunos de estos poros de gas pueden aparecer en los elementos terminados, presentándose como laminaciones. A menos que la porosidad sea excesiva1), no es discontinuidad tan crítica como aquellas que causan concentraciones de esfuerzos. El exceso de porosidad es una señal de que los parámetros operacionales, los elementos consumibles durante el proceso o la configuración de junta no se están controlando apropiadamente para el proceso seleccionado. Adicionalmente, puede indicar que el metal base está contaminado o tiene una composición que es incompatible con el metal que se emplea. La porosidad no es ocasionada exclusivamente por el hidrógeno, pero la presencia de porosidad sí indica que existe la posibilidad de que haya hidrógeno en la soldadura y en las zonas afectadas por el calor, que pueden conducir al agrietamiento en metales ferrosos.

2.3.1 Porosidad uniformemente difusa (1a) Porosidad distribuida uniformemente a lo largo del metal de soldadura. Cuando se halla este tipo de porosidad 1), las causas generalmente son técnicas o los materiales de soldeo son erróneos. La técnica de preparación de las juntas o los materiales empleados, pueden generar condiciones que causen porosidad. Si una soldadura se enfría con la suficiente lentitud para permitir que en la mayor parte del gas pase a la superficie antes que ésta se solidifique, se presentarán pocos poros en ella.

2.3.2 Porosidad agrupada (1b) Consiste en una serie de poros que se encuentran alineados. Se produce, a menudo, a lo largo de la superficie de contacto entre los cordones de la interfaz de la soldadura, o cerca a la raíz de la misma y es causada por contaminación, la cual conduce al desprendimiento de gases en dichas ubicaciones.

*

Los números entre paréntesis, comprendidos entre los numerales 2.3 y 2.17, remiten a los números de la Tabla 1 y las Figuras del 1 al 7.

1)

Para el desarrollo previsto de la soldadura.

11



2.3.4 Porosidad tubular (1d) Poro alargado de origen gaseoso. La porosidad tubular de las soldaduras en filete se extiende desde la raíz de la soldadura hacia la superficie de la misma. Cuando se ven uno o dos poros en la superficie de la soldadura, una cuidadosa excavación también puede revelar una porosidad debajo de ésta. Una gran cantidad de la porosidad tubular hallada en las soldaduras, no se extiende hasta la superficie. La porosidad tubular en soldaduras con electroescoria puede llegar a ser muy larga, por ejemplo, 508,0 mm y (20 pulgadas).

2.4

INCLUSIONES (2)

2.4.1 Inclusiones de escoria (2a) Son materiales sólidos atrapados en el metal de soldadura o entre éste y el metal base. Tales inclusiones se pueden encontrar en soldaduras realizadas mediante procesos de soldeo por arco eléctrico. En general, las inclusiones de escoria se producen por técnicas erróneas en la ejecución de la soldadura, por falla del diseñador al no suministrar el acceso adecuado para el soldeo de la junta, o por una limpieza poco apropiada entre los cordones. Normalmente, fluye escoria fundida hacia la parte superior de la soldadura. Con frecuencia, las entallas agudas en la interfaz de la soldadura o entre los cordones hacen que la escoria quede atrapada bajo el metal de soldadura fundida.

2.4.2 Inclusiones de tungsteno (2b) Partículas de tungsteno atrapadas en el metal de soldadura, propias del soldeo por arco eléctrico con tungsteno y gas. En este proceso, se usa un electrodo no consumible de tungsteno para establecer un arco de soldeo entre el electrodo y la soldadura o el metal base. Si el electrodo de tungsteno está sumergido en el metal fundido o si la corriente está ajustada demasiado alta, de tal forma que se depositen pequeñas gotas del mismo, se presenta como resultado la aparición de inclusiones. Las inclusiones de tungsteno aparecen en las radiografías como marcas o áreas claras, porque este elemento es más denso que el acero o el aluminio y absorbe más radiación. Casi todas las otras discontinuidades aparecen en las radiografías como áreas oscuras.

2.5

FUSIÓN INCOMPLETA

Es el resultado de técnicas inadecuadas en la ejecución de la soldadura, preparación inapropiada del metal base, o diseño erróneo de las juntas. Las deficiencias que causan fusión incompleta incluyen calor de soldeo insuficiente o falta de acceso a todas las caras de fusión, o ambas cosas. Los óxidos que se adhieren firmemente interfieren en la fusión completa, incluso cuando hay acceso adecuado para soldar y se usan niveles de calor adecuados.

2.6

PENETRACIÓN INCOMPLETA EN LA JUNTA (4)

Se produce cuando el metal de soldadura no penetra la junta. El área sin penetrar ni fundir es una discontinuidad descrita como penetración incompleta. Esta penetración se puede originar por calor de soldeo insuficiente y por diseño inadecuado de la junta (por ejemplo, demasiado espesor para que penetre el arco de soldeo o un control de lateralidad impropio de éste). Algunos procesos de soldadura tienen capacidad de penetración mayor que otros. Para juntas soldadas por ambos lados, se puede especificar cincelar el respaldo antes de soldar el otro lado, para asegurarse de que no haya penetración incompleta. Las soldaduras de tubería son especialmente vulnerables a este tipo de discontinuidad, porque el lado interior de la tubería normalmente es inaccesible. Los diseñadores a menudo emplean una barra de respaldo o 12



elementos de inserción consumibles para ayudar a los soldadores en tales casos. Mediante algún método no destructivo se inspeccionan las soldaduras que requieren penetración completa. Esto es especialmente cierto en puentes, líneas de tubería, recipientes a presión y aplicaciones nucleares.

2.7

SOCAVADO (5)

Se asocia, por lo general, con técnicas inapropiadas o intensidades excesivas en la realización de la soldadura, o ambas cosas. El socavado es una ranura fundida en el metal base adyacente, al borde de la soldadura o de la raíz de la misma, y que queda sin llenar con metal de soldadura. Esta ranura crea una entalla mecánica que es concentrador de esfuerzos. Cuando la socavación se regula dentro de los límites de las especificaciones y no constituye una muesca profunda o aguda, no se considera como un defecto de soldadura.

2.8

RELLENO INSUFICIENTE O BAJO RELLENO

Depresión en la cara de la soldadura o en la superficie de la raíz, que se extiende por debajo de la superficie del metal base adyacente. Se origina por error del soldador al no rellenar completamente la junta de la soldadura, como se exige en el procedimiento de soldeo.

2.9

TRASLAPO

Protuberancia del metal de soldadura que excede el borde o la raíz de la soldadura. Se puede producir como resultado de la falta de control del proceso, la selección inapropiada de los materiales para soldar, o la preparación inadecuada del metal base. Se produce el traslapo si existen óxidos que se adhieran firmemente al metal base e interfieran con la fusión. El traslapo es una discontinuidad de la superficie que forma una entalla mecánica, y casi siempre se considera como motivo de rechazo.

2.10

LAMINACIONES (8)

Son discontinuidades planas, generalmente alargadas, del metal base, y se hallan en el área central del espesor de productos forjados. Las laminaciones pueden ser internas completamente y detectarse de modo no destructivo, mediante inspecciones por ultrasonido. Se pueden extender hacia un borde o un extremo, donde se hacen visibles en la superficie, y son detectables mediante líquido penetrante o examen de partículas magnéticas. Se encuentran cuando el corte o el mecanizado expone las laminaciones internas. Se forman por el laminado de burbujas de gas, cavidades de contracción o inclusiones no metálicas del lingote original. Van, por lo general, paralelas a la superficie de productos laminados y se hallan frecuentemente en perfiles y láminas. Algunas laminaciones se eliminan mediante alta temperatura y presión durante el proceso de laminación. No se puede confiar en que los materiales que contienen laminaciones soporten esfuerzos de tracción en la dirección de laminado, a través de todo el espesor.

2.11

DELAMINACIÓN (9)

Es la separación de una laminación por la presencia de esfuerzos. Los esfuerzos se pueden generar mediante soldadura o por aplicación externa. La separación de discontinuidades laminares existentes se puede hallar visualmente en los bordes de las piezas o por ultrasonido, por medio del ensayo con una unidad rastreadora (palpador) de haz recto. Una discontinuidad 13



de este tipo, al igual que las laminaciones, no pueden trasmitir cargas de tracción perpendiculares al plano de la misma.

2.12

COSTURAS Y PLIEGUES (10)

Son discontinuidades longitudinales del metal base que se pueden encontrar en productos forjados. Cuando la discontinuidad es paralela al esfuerzo principal, generalmente no es un esfuerzo crítico. Cuando las costuras y pliegues son perpendiculares a los esfuerzos aplicados o residuales, a menudo se propagan como grietas. Las costuras y los pliegues son discontinuidades relacionadas con la superficie. Sin embargo, la presencia de aquellos se puede disimular mediante un proceso de fabricación que modifique posteriormente la superficie del producto laminado. Soldar sobre costuras y pliegues puede originar grietas.

2.13

RASGADURAS LAMINARES (11)

Son fracturas escalonadas en el metal base, con una orientación básica, paralelas a la superficie forjada. Se originan por elevados esfuerzos a que es sometido el espesor por efecto del soldeo. El rasgado laminar se puede extender sobre largas distancias y generalmente empieza en zona del metal base que tiene una alta incidencia de inclusiones no metálicas coplanares, parecidas a refuerzos longitudinales, o en áreas del metal base, sujetas a altos esfuerzos inducidos por el soldeo, o a una combinación de las dos. Normalmente, la fractura se extiende desde un plano laminar hasta el otro por cizallamiento, a lo largo de las líneas que son casi normales a la superficie laminada.

2.14

GRIETAS (12)

Se producen en la soldadura y en el metal base cuando los esfuerzos localizados superan la resistencia a la rotura del material. El agrietamiento generalmente se asocia con la amplificación de esfuerzos cerca a las discontinuidades en las soldaduras y en el metal base, o cerca a entallas mecánicas relacionadas con el diseño de la soldadura. Generalmente se presentan altos esfuerzos residuales y la fragilidad por hidrógeno a menudo contribuye a la formación de grietas. Las grietas relacionadas con la soldadura por lo general son de naturaleza frágil y exhiben poca deformación plástica en sus lím ites.

2.14.1 Las grietas se pueden clasificar como grietas en caliente y en frío Las grietas en caliente se desarrollan durante la solidificación. Las grietas en frío, después de que la solidificación ha concluido. Estas últimas, a veces denominadas agrietamiento retardado, se relacionan comúnmente con la fragilización por hidrógeno. Las grietas en caliente se propagan entre los granos y las grietas en frío entre y a través de ellos.

2.14.2 Orientaciones de las grietas Se pueden denominar longitudinales (12a) o transversales (12b), dependiendo de su orientación. Cuando hay una grieta paralela al eje de la soldadura, se denomina grieta longitudinal, sin tener en cuenta si es una grieta ubicada en la línea central del metal de soldadura o una grieta de borde ubicada en la zona afectada por el calor del metal base. Las grietas transversales son perpendiculares al eje de la soldadura. Estas pueden ser de una dimensión limitada y estar ubicadas dentro del metal de soldadura o se pueden propagar desde el metal de soldadura hacia la zona adyacente, afectada por el calor y hacia el metal base. En 14



algunas soldaduras, se forman grietas transversales en la zona afectada por el calor y no en ellas mismas.

2.14.3 Las grietas longitudinales (12a) presentes en soldaduras realizadas por arco sumergido, se asocian comúnmente con altas velocidades de soldeo eléctrico y, algunas veces, se relacionan con problemas de porosidad que no se ven en las superficies. A menudo las grietas longitudinales, en pequeñas soldaduras entre las secciones robustas, son el resultado de altas velocidades de enfriamiento y elevada restricción. 2.14.4 Grietas transversales (12b) Generalmente son el resultado de esfuerzos de contracción longitudinal, que actúan sobre el metal de soldadura de baja ductilidad.

2.14.5 Grietas de cráter (12c) Se producen cuando la soldadura por arco eléctrico se termina inapropiadamente. A veces se denominan grietas en estrella, aunque pueden tener otras formas. Las grietas de cráter en caliente son poco profundas, y forman con frecuencia una red en forma de estrella dentada.

2.14.6 Grietas de garganta (12d) Son grietas longitudinales ubicadas en la cara de la soldadura y en la dirección del eje de la misma. Por lo general, son grietas en caliente.

2.14.7 Grietas de borde (12e) Por lo regular son grietas en frío que se inician y propagan desde el borde de la soldadura, donde se concentran los esfuerzos de contracción. Las grietas de borde que se originan son aproximadamente normales a la superficie del metal base. Tales grietas son generalmente el resultado de esfuerzos de contracción térmica que actúan sobre la zona de soldadura afectada por el calor. Algunas grietas de borde se producen porque las propiedades de tracción transversal del metal base no se pueden ajustar a los esfuerzos de contracción que impone la soldadura.

2.14.8 Grietas de raíz (12f) Son grietas longitudinales presentes en la raíz de la soldadura, o en la superficie de la misma. Pueden ser grietas en caliente o en frío.

2.14.9 Grietas bajo el cordón y en la zona afectada térmicamente (12g) Generalmente son grietas en frío que se forman en la zona del metal base afectada por el calor. Usualmente, son cortas pero se pueden unir para formar una grieta continua. Las grietas bajo el cordón pueden ser un grave problema cuando hay tres elementos presentes: (1) hidrógeno, (2) una estructura de ductilidad relativamente baja, y (3) esfuerzo residual elevado. Las grietas bajo el cordón y en la zona afectada por el calor pueden ser tanto longitudinales como transversales. Se hallan a intervalos regulares bajo la soldadura y los límites exteriores de la zona afectada por el calor, donde los esfuerzos residuales son más elevados.

15

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 2.15


GARGANTA INSUFICIENTE (13)

Depresión en la cara de soldadura en filete, que hace que la garganta de la soldadura esté por debajo de la especificación para esa dimensión de filete. El soldador no consigue fusión en el metal de base o no deposita suficiente metal de aporte en el área de la garganta.

2.16

CONVEXIDAD Y REFUERZO DE LA SOLDADURA (14)

Es la configuración presente en las soldaduras en filete, descrita como la máxima distancia desde la cara de una soldadura convexa en filete perpendicular, a la línea que une los bordes de soldadura. En soldaduras con ranura, el refuerzo de soldadura se describe como el exceso de metal nuevo con relación a la cantidad requerida para llenar una junta.

2.17

CATETO INSUFICIENTE (15)

Es un cateto de una soldadura en filete de dimensiones menores para el uso previsto de la misma.

3.

MÉTODOS NO DESTRUCTIVOS DE INSPECCIÓN

"Ensayos no destructivos - END" (NDT, siglas en inglés) es una expresión general que se usa en esta guía para identificar todos los métodos de inspección que permiten evaluar soldaduras y áreas adyacentes, sin destruir su utilidad. La mayoría de los lectores sabe que la inspección visual cumple este criterio, pero hay otros métodos de inspección no destructivos. El propósito de este numeral es familiarizar al inspector de soldaduras con algunos de los métodos de la inspección no destructiva más comúnmente usados, y las condiciones fundamentales para su empleo. Para los propósitos de esta guía, se tratarán los siguientes métodos básicos de END: (1)

Visual

(2)

Penetrante

(3)

Partículas magnéticas

(4)

Radiográfico

(5)

Ultrasonido

(6)

Corrientes inducidas

En las tablas del apéndice se resumen las características principales de cada método. Se debe notar que la inspección no destructiva no elimina la necesidad de ensayos destructivos, sino que la complementa. No es común que los criterios de aceptación o rechazo para inspección no destructiva se desarrollen mediante investigaciones de ensayos destructivos, correlacionados con resultados de END. El conocimiento general que se presenta en esta guía debe ser de valiosa ayuda para el lector, puesto que da una amplia visión de los métodos de inspección sin entrar en detalles.

16



INSPECCIÓN VISUAL (VT)

La integridad de muchos tipos de soldadura, se verifica principalmente mediante la inspección visual (VT, siglas en inglés). Incluso para soldaduras con juntas especificadas para inspección total, mediante métodos no destructivos, la inspección visual constituye una parte importante del control práctico de la calidad y es de primordial importancia. Además de ser el método no destructivo más ampliamente utilizado, la inspección visual es fácil y rápida de aplicar, y con frecuencia no requiere equipo adicional aparte de una buena vista, y algún equipo relativamente sencillo y poco costoso. A pesar de los muchos beneficios de la inspección visual, la desventaja notoria es la necesidad de un inspector con considerable experiencia y conocimiento en muchas áreas diferentes, incluyendo la inspección visual de soldaduras. El inspector debe estar familiarizado con dibujos, códigos, especificaciones, procedimientos de soldadura y requisitos de calificación del desempeño, estándares de fabricación, y todos los aspectos relacionados con la buena práctica de taller. Algunos códigos y especificaciones exigen que el inspector sea calificado y, en ocasiones, certificado. Algunas veces, se necesitan determinadas herramientas para algunos aspectos de la inspección visual de soldaduras. Se usan varias escalas de medición y galgas de filete para verificar las dimensiones del cordón de soldadura. Hay muchos tipos diferentes de galgas de soldadura en filete, que se usan en todo el mundo para determinar la dimensión de las soldaduras en filete. Algunas galgas también verifican la abertura de la raíz, el refuerzo y el ángulo de bisel de la soldadura. Se usan dispositivos de medición para comprobar las aberturas de la raíz, las dimensiones de la holgura, materiales de respaldo, alineación y configuración de piezas de trabajo. Los indicadores de temperatura verifican la temperatura correcta de precalentamiento, así como la comprobación de la temperatura entre cordones. En áreas de acceso limitado, la inspección por fibra óptica flexible permite que el inspector revise visualmente áreas que antes eran inaccesibles para otros dispositivos de inspección.

3.1.1 Inspección visual antes de la ejecución de la soldadura El examen de materiales previo a la fabricación puede eliminar las condiciones que tienden a causar defectos de soldadura. En este momento se pueden detectar costras, costuras e incrustaciones y observar laminaciones en bordes cortados de las láminas. Las siguientes son otras áreas que requieren inspección antes del soldeo. (1)

Preparación adecuada de bordes, dimensiones y acabado

(2)

Dimensiones de la holgura de flejes y anillos de respaldo, y elementos de inserción consumibles

(3)

Alineación y configuración de piezas de trabajo

(4)

Verificación de materiales adecuados, mediante la verificación de registros

(5)

Verificación de los requisitos de limpieza y estado de las soldaduras de sujeción

(6)

Verificación de los procedimientos de soldadura y de calificación del desempeño

3.1.2 Inspección visual durante la ejecución de la soldadura La inspección visual continúa durante el proceso de fabricación. Los siguientes son varios de los aspectos que se deben verificar: 17



(1)

Proceso y condiciones de soldeo

(2)

Variables de soldeo

(3)

Metal de aporte

(4)

Gases de protección y fundente

(5)

Temperatura de precalentamiento entre cordones

(6)

Control de distorsión

(7)

Desbastado, esmerilado o cincelamiento entre cordones

(8)

Intervalos de inspección (tiempo o secuencia)

3.1.3 Inspección visual después de la ejecución de la soldadura La inspección visual después del proceso de soldadura es una práctica usual y beneficiosa, que incluye la verificación de los siguientes aspectos: (1)

Exactitud dimensional

(2)

Terminación de la soldadura

(3)

Dimensión de catetos y garganta de soldadura en filete

(4)

Contorno, refuerzo y acabado de la superficie de las soldaduras

(5)

Grado de relleno insuficiente, socavación y traslapo

(6)

Salpicadura de soldadura, grietas de cráter, marcado de impresiones, rayaduras, marcas de cincel y golpes de arco

(7)

Daños por manejo

(8)

Terminación del tratamiento térmico después del proceso de soldadura

(9)

Inspecciones no destructivas y resultados

La inspección visual, si se emplea antes y después del proceso de soldadura, posee la capacidad probada para eliminar la mayoría de discontinuidades que, de otro modo, aparecerían en una inspección no destructiva posterior o como falla en el servicio.

3.2

INSPECCIÓN PENETRANTE (PT)

La inspección por líquidos penetrantes (PT, siglas en inglés) es un método sensible de detección y localización de discontinuidades, siempre y cuando estén comunicadas con la superficie. El método emplea un líquido tinturado que se aplica a la superficie que debe ser inspeccionada, introduciéndose en la discontinuidad. Después de un tiempo adecuado de fijación, el exceso de líquido penetrante se remueve de la superficie y se seca la parte que se 18



está evaluando. Luego, se aplica un agente revelador que actúa como secante, que extrae el líquido de una abertura hacia la superficie, indica la presencia y la ubicación de la discontinuidad. Existen dos variedades de método penetrante, y ambas emplean un principio similar. Una variedad emplea una tintura visible y la otra una tintura fluorescente que es visible con luz ultravioleta. El líquido penetrante visible normalmente es rojo, de modo que contraste con el fondo blanco del agente revelador. Por lo general, la luz blanca normal es suficiente para ver las discontinuidades. Los líquidos penetrantes fluorescentes dan una señal amarillo - verdosa contra un fondo oscuro, cuando se observan en un sitio oscuro bajo una fuente de luz negra (ultravioleta). El método fluorescente es más sensible porque el ojo humano lo puede identificar fácilmente. Existen tres diferentes líquidos penetrantes que se emplean con métodos tanto visibles con luz blanca como fluorescente. Aquellos son removibles con solventes, lavables con agua y posemulsionables. Los líquidos penetrantes removibles con solvente están diseñados para su eliminación con un solvente limpiador mediante una técnica de limpieza manual. Este tipo de líquido penetrante se puede transportar fácilmente y a menudo se emplea para inspecciones In situ. Los líquidos lavables con agua están diseñados para su eliminación con éste último líquido. Este método es algo restringido, porque requiere instalaciones tales como un mecanismo que asegure la disponibilidad agua, un tanque de control ambiental y algunos medios para secar el artículo. El procedimiento lavable con agua se usa normalmente en una "estación de inspección", y es muy eficaz para objetos pequeños. Los líquidos penetrantes posemulsificables no son solubles en agua. Están diseñados para su eliminación con un emulsionante independiente. Los líquidos penetrantes posemulsionables requieren las mismas instalaciones que los líquidos lavables con agua. Los líquidos posemulsificables se usan cuando se desea detectar discontinuidades pequeñas. La inspección de líquidos penetrantes es aplicable a materiales magnéticos y no magnéticos, y especialmente útil en los últimos, puesto que no se puede hacer inspección por partículas magnéticas. El método de líquido penetrante se usa ampliamente para poner al descubierto discontinuidades de la superficie de materiales como aluminio, magnesio y soldaduras en acero austenítico. También es útil en la ubicación de grietas u otras discontinuidades que ocasionan fugas en contenedores y tubos. La inspección por líquidos penetrantes es relativamente económica y rápida. El proceso es sencillo y los operadores encuentran fácil su aprendizaje para aplicarlo adecuadamente. Hay pocas señales, falsas o no relevantes, si las hay, en superficies razonablemente lisas, de modo que la interpretación es un poco más fácil que con la inspección por partículas magnéticas, mediante la cual las anomalías pueden dar falsas señales con mayor frecuencia. El éxito de la inspección por líquidos penetrantes, como en la mayoría de los métodos de inspección, depende de la agudeza visual del inspector. Se debe señalar que algunas sustancias de los líquidos penetrantes pueden tener un efecto perjudicial sobre las soldaduras o metales base sobre los cuales se usan, y pueden afectar la vida útil de la soldadura o la aplicación del producto. Es difícil remover los líquidos penetrantes de las discontinuidades y si son corrosivos al material, o incompatibles con la aplicación del producto, se deben evitar.

19



INSPECCIÓN POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS

La inspección por partículas magnéticas (MT siglas en inglés), se usa para ubicar discontinuidades superficiales o cerca a la superficie en materiales ferromagnéticos. Esta inspección se basa en los principios que establecen que las líneas de fuerzas magnéticas se distorsionan mediante un cambio en la continuidad del material, es decir, una discontinuidad que crea una fuga en el campo magnético (véase la Figura 11). Interrupción del campo magnético y acumulación en el sitio de la grieta

Líneas del campo magnético

Figura 11. Dispersión del campo magnético

Se puede magnetizar una soldadura haciendo pasar una corriente eléctrica a través de ella (magnetización directa) o ubicándola dentro de un campo magnético (magnetización indirecta). El método de magnetización directa (véase la Figura 12) usa normalmente corriente continua (cc), de media onda (hwdc, siglas en inglés) o corriente continua de onda completa (fwdc, siglas en inglés). Estos tipos de corrientes tienen propiedades penetrantes que, por lo general, permiten la detección de las discontinuidades que se encuentran ligeramente bajo la superficie. La magnetización también se puede usar con corriente alterna (ca), y se limita a la detección de discontinuidades superficiales.

20



Las grietas perpendiculares (a 90°) a la dirección de las líneas de fuerza se hacen evidentes

Puntas de prueba

Corriente eléctrica

(-)

Líneas de fuerza del campo magnético

Las grietas paralelas a la dirección de las líneas de fuerza no se hacen evidentes

(+)

Figura 12. Magnetización directa mediante el empleo de puntas de prueba (corriente continua)

La detección de discontinuidades ubicadas ligeramente debajo de la superficie depende de diversas y diferentes variables a saber: el método de magnetización, del tipo de corriente, de las direcciones, de la densidad del flujo magnético y de las propiedades del material de la soldadura que se inspecciona. Cuando se evalúan únicamente discontinuidades superficiales, se prefiere la corriente alterna con el método de magnetización indirecta (véase la Figura 13). La corriente alterna tiene una capacidad de penetración muy baja, que permite que el campo magnético se concentre en la superficie de la soldadura. La naturaleza alterna de la corriente proporciona una inversión continua del campo magnético. Esta acción da una mayor movilidad de partículas y, a su vez, ayuda a detectar discontinuidades superficiales. Corriente (-)

Yugo

Corriente (+)

Pieza a evaluar

Soldadura Líneas de fuerza del campo magnético

Figura 13. Magnetización indirecta mediante el campo de un yugo

21



Cuando se ha establecido el campo magnético dentro de la soldadura, las partículas magnéticas (medio) se aplican a la superficie que debe inspeccionarse. Después de remover las partículas en exceso, las partículas residuales atrapadas en el campo de fuga revelan la ubicación, forma y dimensión de una discontinuidad detectable. Estas señales normalmente son distinguibles por su aparición como líneas nítidas, bien definidas del medio, de manera que contraste con el fondo de la superficie de la soldadura. La inspección por partículas magnéticas puede ser muy beneficiosa como evaluación dentro del proceso. Quien asegure una buena soldadura antes que se termine el proceso, puede evitar reparaciones costosas del producto final. La inspección de partículas magnéticas dentro del proceso se ha vuelto práctica común debido a que el equipo moderno es liviano y portátil. Esta ventaja contribuye a reducir el tiempo de producción. El costo de la inspección por partículas magnéticas es mucho menor que la radiografía (RT) o el ultrasonido (UT). El equipo para este tipo de inspección es relativamente barato, comparado con otros métodos no destructivos. Generalmente se requiere menor tiempo de entrenamiento para que el personal se haga competente en la realización de la inspección por partículas magnéticas y evaluación de discontinuidades. Mediante el método MT, el inspector obtiene una señal visible e instantánea que puede ayudar a eliminar el defecto. Comparado con la inspección por líquidos penetrantes (PT), el método MT es ventajoso porque muestra discontinuidades que no están comunicadas con la superficie, por ejemplo, grietas llenas de carbono, escoria u otros contaminantes y que por lo tanto, no es detectable mediante inspección por líquidos penetrantes. Generalmente, la inspección por partículas magnéticas es más rápida, requiere menor penetración de la superficie y, por lo tanto, normalmente es más económica que la inspección por líquidos penetrantes. El método MT se limita al material ferromagnético. Este método no se puede usar para inspeccionar materiales no ferromagnéticos como el aluminio, el magnesio o aceros austeníticos. Pueden surgir dificultades al inspeccionar soldaduras si las características magnéticas del metal depositado son muy diferentes a las del metal base por ejemplo, soldadura de recubrimiento de acero austenítico sobre soldadura de acero de bajo carbono. Las juntas soldadas entre metales de características magnéticas disímiles pueden crear señales de partículas aunque las soldaduras en sí mismas sean sanas. La mayoría de las superficies de soldadura son aceptables para ser sometidas a inspección por partículas magnéticas después de remover la escoria, las salpicaduras u otro material externo que pueda retener mecánicamente al medio.

3.4

INSPECCIÓN RADIOGRÁFICA

La radiografía (RT) es un método de inspección no destructivo que emplea radiación para penetrar en la soldadura y revelar información acerca de sus condiciones internas. Cuando se expone una soldadura a la radiación penetrante, una parte de ella es absorbida, otra se esparce y algo de radiación se transmite a través de la soldadura hacia un dispositivo de registro (véase la Figura 14). La mayoría de técnicas convencionales con RT que se usa hoy, implica exposiciones que registran una imagen permanente sobre una película fotográfica, aunque también se usan otros métodos de registro de imágenes.

22



Fuente

Pieza a evaluar

Película sección transversal

Discontinuidad Película revelada (vista del plano)

Figura 14. Realización de una radiografía

El proceso básico de inspección radiográfica involucra dos pasos generales, a saber, la toma de la radiografía y su interpretación. Los elementos esenciales que se requieren para llevar a cabo estas operaciones, constan de: (1)

Una fuente de radiación

(2)

La soldadura que se someterá a radiografía

(3)

Una película de rayos X encerrada en un portapelículas a prueba de luz

(4)

Una persona especializada capaz de producir una película expuesta

(5)

Un medio para procesar químicamente la película expuesta

(6)

Una persona especializada capaz de interpretar las imágenes radiográficas

23



Las máquinas de rayos X y los isótopos radioactivos son dos tipos de fuentes de radiación que se usan comúnmente en la inspección de soldadura. La radiación con rayos X se produce con máquinas que van desde unidades portátiles de baja energía, capaces de tomar radiografías de objetos relativamente delgados, hasta gigantescos aceleradores lineales y betatrones capaces de tomar radiografías de soldaduras gruesas, por ejemplo 20 pulgadas (508,8 mm) de acero. La radiación gama es emitida por radiosótopos, y los dos más comunes son el cobalto 60 y el iridio 192. El primero penetra efectivamente, hasta aproximadamente 5 pulgadas (127,0 mm) de acero, mientras que el iridio 192 limita su efectividad a un espesor de acero cercano a las 3 pulgadas (76,2 mm). El objeto sometido a los ensayos para soldadura es indispensable por obvias razones. No obstante, se deben entender los fundamentos de la interacción de la radiación con la soldadura, para apreciar completamente la imagen resultante en la película. El proceso radiográfico depende de varias cantidades de radiación absorbidas por diferentes áreas de la soldadura. Dos factores claves determinan las tasas de absorción diferencial: la cantidad de masa representada por las áreas de soldadura, y el poder de penetración de la fuente de radiación, el cual depende de los ajustes del instrumento de la máquina de rayos X o del isótopo en particular seleccionado para la radiografía por rayos gama. La diferencia de absorción se produce durante la cuenta del proceso de exposición para variaciones en regiones oscuras y claras sobre la radiografía. La película, otro elemento obviamente esencial para el proceso radiográfico, es una base plástica transparente, recubierta de cristales finos de bromuro de plata (emulsión). La emulsión es sensible a la radiación, tal como la película fotográfica lo es a la luz. Al revelar la película por un proceso químico, se convierte la imagen producida sobre la emulsión de la película por exposición a la radiación, en una imagen visible y permanente. La interpretación de una radiografía implica evaluar imágenes que resultan de varias regiones claras y oscuras de la película. Las regiones oscuras representan las partes más fáciles de penetrar de la soldadura, por ejemplo, las secciones delgadas y la mayoría de los tipos de discontinuidades; mientras que las regiones más claras representan las áreas más difíciles de penetrar, por ejemplo, las secciones gruesas. Normalmente, la interpretación se realiza en un cuarto con luz tenue de fondo, ubicando la radiografía frente a una fuente de luz brillante. La luz tenue de fondo reduce los reflejos fuera de la superficie de la película, las cuales pueden ocultar imágenes radiográficas de la visión de la persona que las interpreta. La Figura 15 ilustra varios tipos de discontinuidades de soldadura que una persona que interpreta películas puede encontrar en su evaluación.

24



a)

Las inclusiones de escoria se evidencian por sombras alargadas de forma irregular, que se producen individualmente, en distribución lineal, o dispersas de manera aleatoria.

b)

La socavación aparece una sombra lineal oscura de contorno ondulado, que se presenta adyacente al borde de la soldadura. Normalmente, esta discontinuidad se detecta visualmente, pero se requiere identificarla correctamente sobre la radiografía, para evitar interpretaciones erróneas que aseguren que es otro tipo de discontinuidad.

c)

La porosidad se muestra como sombras redondeadas de dimensión y densidad variables, que se presentan individualmente, o en grupos, o dispersas de manera aleatoria.

d)

La penetración incompleta se evidencia como una línea recta, oscura, continua o intermitente cerca al centro de la soldadura.

e)

Las grietas aparecen, normalmente, como finas líneas oscuras que pueden ser rectas o irregulares.

Figura 15. Radiografías típicas de discontinuidades de soldadura

25



Una notoria limitación de la radiografía es que las discontinuidades, para ser detectadas de modo confiable, se deben alinear favorablemente respecto al rayo de radiación. Normalmente, esto no es problema en el caso de discontinuidades como la porosidad o la escoria atrapada, ya que éstas generalmente son redondas en cortes transversales, y se alinean con el rayo de radiación en cualquier dirección. Este no es el caso de discontinuidades planetarias como grietas, fusión incompleta y laminaciones. Estas discontinuidades, o una parte considerable de éstas, se deben alinear favorablemente respecto al rayo de radiación para ser detectadas de modo confiable por la persona que las interpreta. La Figura 16 ilustra esta limitación.

Haz de radiación

Fuente radiación

B

Pieza a evaluar

C A

Solo la discontinuidad vertical (B) da como resultado una imagen radiográfica perceptible

Ubicación de la película durante el proceso de exposición

Película expuesta y revelada

Figura 16. Detección de defectos planos con varias orientaciones por medio de radiografía

26



La radiografía también tiene otras limitaciones: (1)

Debido a la radiación, representa para el personal un peligro potencial

(2)

El costo del equipo radiográfico, instalaciones, programas de seguridad y permisos relacionados es relativamente alto

(3)

Normalmente, transcurre mucho tiempo entre el proceso de exposición y la disponibilidad de los resultados

(4)

Para montar el aparato se requiere acceso a ambos lados de la soldadura

Comparada con otros métodos de inspección no destructiva, la radiografía tiene las siguientes ventajas: (1)

Por lo general, no está restringida por el tipo de materia o estructura del grano

(2)

Es capaz de realizar inspecciones en las superficies y bajo las mismas

(3)

Las imágenes radiográficas ayudan a la caracterización del tipo de identificación de continuidades

(4)

Proporciona un registro permanente para futura consulta

Las referencias del numeral 5 dan información adicional sobre la radiografía industrial.

3.5

INSPECCIÓN POR ULTRASONIDO

La inspección por ultrasonido (UT) se está convirtiendo en uno de los métodos de inspección no destructiva más ampliamente utilizados. Su aplicación principal es la detección y caracterización de discontinuidades internas. También se usa para detectar las discontinuidades superficiales, para definir las características de adherencia y medir el espesor. El método de pulso y eco, con presentación de datos por explorador A, se usa con mucha frecuencia para inspeccionar soldaduras. Este sistema emplea una pantalla con tubo de rayos catódicos (CRT), para mostrar la información del ensayo. En el diagrama de bloques en la Figura 17 se muestran los componentes básicos del método de pulso y eco.

27



Reloj

Generador de impulsos

Retardo del barrido

Amplificador

Longitud del barrido

Atenuador

Tubo de rayos catódicos

Pantalla de visualización Transductor Pieza a evaluar

Figura 17. Diagrama en bloques de un detector de fallas por pulso y eco

Se introducen ondas de sonido de alta frecuencia en el material que se inspecciona, para detectar discontinuidades en la superficie y bajo ella. Las ondas de sonido viajan a través del material con alguna pérdida de energía (atenuación), y se reflejan en las superficies de contacto. El haz de sonido reflejado se detecta y analiza para definir la presencia y ubicación de discontinuidades. En muchos aspectos, un haz de ultrasonido es similar a un rayo de luz; ambos son ondas y siguen la ecuación general de éstas. Cada uno viaja a una velocidad característica en un medio homogéneo determinado (la velocidad depende de las propiedades del medio y del movimiento vibratorio de la onda). Como la mayoría de los rayos de luz, las superficies reflejan los rayos de ultrasonidos (véase la Figura 18), que se refractan cuando cruzan un límite entre dos sustancias que tienen velocidades características de sonido diferentes (véase la Figura 19), y se difractan en los bordes o alrededor de los obstáculos (véase la Figura 20).

28



(a) Incidencia normal

(c) Incidencia de esquina

(b) Incidencia angular

Figura 18. Similitudes entre reflexiones de luz y sonido en los límites de incidencia

Haz incidente < 90° Plástico Acero Haz refractado

Figura 19. Refracción

Haz refractado Figura 20. Difracción

29



El esparciamiento originado por superficies rugosas, partículas o granos gruesos, reduce la energía del haz ultrasónico, lo cual es similar a la manera como el esparciamiento reduce la intensidad del rayo de luz. La inspección por ultrasonido normalmente se realiza con ondas longitudinales (haz recto) o con ondas transversales (haz en ángulo). Las frecuencias usadas más comúnmente, oscilan entre 1 MHz y 5 MHz, con haces en ángulos de 0°, 45°, 60° y 70°. En ensayos con haces longitudinales (se usan frecuentemente para inspeccionar material de base en lámina), el sonido en forma de vibraciones ultrasónicas es proyectado hacia la pieza perpendicular a la superficie de entrada, mediante una unidad de barrido de haz recto (véase la Figura 21). Cuando la superficie de entrada y la superficie trasera son paralelas, aparece un reflejo posterior sobre la CRT. También se presenta sobre la CRT una discontinuidad entre las superficies frontal y trasera. Mediante la altura del reflejo sobre la CRT, a parir de una discontinuidad real o artificial de una dimensión ya conocida, se puede establecer un nivel de referencia de modo que los reflejos, a partir de discontinuidades de dimensiones ya conocidas, se pueden evaluar en cuanto al tamaño, la longitud y la profundidad aproximados. 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

2 pulgadas

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

2 pulgadas

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Figura 21. Ejemplo de un ensayo longitudinal

La mayor parte de la inspección se realiza con la técnica del haz en ángulo (véase la Figura 22). Durante la inspección sólo deben aparecer discontinuidades sobre la CRT (véase la Figura 23). Sin embargo, esto no es así porque los límites geométricos de la parte que se está inspeccionando a menudo reflejan el sonido de regreso, tal como lo haría una discontinuidad. Por lo tanto, se debe tener cuidado al inspeccionar con ultrasonido las juntas con geometría compleja (como solduras con barra de respaldo), para cerciorarse de que las señales de ultrasonido sean el resultado de la presencia de discontinuidades, y no simplemente originadas por la configuración de la junta (véase la Figura 24). La Figura 24 ilustra una discontinuidad real (inclusión de escoria), oculta por una falsa señal de la barra de respaldo; no obstante, se puede evaluar esta discontinuidad mediante la inspección desde el costado opuesto de la soldadura. 30



10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

2 pulgadas

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Figura 22. Ausencia de discontinidades

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

2 pulgadas

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Figura 23. Discontinuidad

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

2 pulgadas

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Figura 24. Fusión incompleta en la barra de respaldo

Generalmente, es deseable que el haz de sonido intercepte el plano de la discontinuidad a 90° o cerca a éstos, de modo que la máxima señal reflejada regrese al transductor. No obstante, las grietas que no están orientadas de modo perpendicular al haz de ultrasonido se pueden detectar porque sus superficies no son lisas y el sonido se refleje desde las facetas que son aproximadamente perpendiculares al haz. La superficie de ensayo que se usa para exploración con la unidad de barrido se selecciona con base en la forma y la estructura de la soldadura, y a menudo mediante la accesibilidad para el ensayo. El patrón de exploración debe ser lo suficientemente complejo para hacer pasar el haz de sonido a través de todo el volumen de la soldadura y la zona afectada por el calor, con el fin de permitir la detección de posibles discontinuidades. Esto justifica la amplia variedad disponible de diferentes unidades de barrido en ángulos. En casos especiales, se fabrican unidades de barrido, en conformidad con ángulos no estándar. 31



Puesto que es importante interceptar la discontinuidad a 90° o cerca a éstos, es normal que se use más de una unidad de barrido en ángulo para inspeccionar una soldadura en particular. La norma AWS D1.1 actualmente designa ángulos específicos que se emplean para espesores y configuraciones de junta particulares. Las siguientes son las principales ventajas de la inspección por ultrasonido, en comparación con otros métodos de inspección no destructiva de partes metálicas: (1)

El mayor poder de penetración permite detectar discontinuidades profundas;

(2)

La alta sensibilidad permite detectar pequeñísimas discontinuidades;

(3)

La mayor exactitud en la determinación de la posición de discontinuidades internas, estimación del tamaño y caracterización de la orientación, la forma y la naturaleza de éstas;

(4)

Sólo se requiere una superficie de acceso;

(5)

El funcionamiento es electrónico, con lo cual se proveen señales casi instantáneas de discontinuidades. Esto hace que el método sea adecuado para interpretación inmediata, automatización, exploración rápida, monitoreo en la línea de producción y control del proceso. Con algunos sistemas, se puede hacer un registro permanente de los resultados de inspección para futura referencia; y,

(6)

La capacidad de exploración permite inspeccionar un volumen de metal que se extiende desde la superficie frontal, hasta la superficie trasera de la soldadura.

Algunas de las desventajas de la inspección por ultrasonido son: (1)

El funcionamiento manual hace necesario que los técnicos experimentados sean cuidadosos;

(2)

Se requiere un vasto conocimiento para el desarrollo de procedimientos de inspección;

(3)

Son difíciles de inspeccionar las partes que son ásperas, de forma irregular, muy pequeñas, delgadas o heterogéneas;

(4)

Puede que no sean detectables las discontinuidades que hay en una capa poco profunda, inmediatamente debajo de la superficie;

(5)

Se requieren elementos de acoplamiento para proporcionar una transferencia efectiva de la energía de onda ultrasónica, entre las unidades de barrido y las partes que se inspeccionan; y,

(6)

Se requieren patrones de referencia para calibrar el equipo.

32



INSPECCIÓN POR CORRIENTES INDUCIDAS

Esta inspección (ET) se puede definir como un método de inspección electromagnética no destructiva, en el cual se inducen pequeñas corrientes eléctricas en un material y cualquier cambio en el flujo de estas corrientes, debido a las heterogeneidades en el material, se detecta mediante una bobina próxima para procesamiento y presentación electrónicos posteriores. El uso de tales corrientes para inspección superficial, y algunas veces para inspección de discontinuidades en soldaduras bajo la superficie (véase la Figura 25), sólo es una de muchas aplicaciones. Las técnicas de corrientes parásitas también se han aplicado exitosamente para medir la conductividad, el tamaño de grano, la dureza y el espesor; para identificar los materiales con diferente composición, microestructura, permeabilidad magnética y tratamiento térmico y para determinar el espesor de recubrimiento y blindaje sobre varios materiales.

Figura 25. Inspección de soldaduras por corrientes inducidas (parásitas)

En inspecciones por corriente parásita, se pasa una corriente alterna a través de una bobina ubicada cerca de la soldadura. La corriente cambiante de la bobina crea en el material un campo magnético alternante. A su vez, el campo magnético variante en la soldadura crea en el material corrientes eléctricas o corrientes inducidas (parásitas). Estas corrientes inducidas, que varían con el campo magnético, crean su propio campo magnético que interactúa con el campo inicial. La bobina de ensayo, o en algunos casos una bobina "exploradora", se controla electrónicamente para detectar cualquier cambio en la interacción de este campo. Las discontinuidades de la soldadura alteran la magnitud y dirección de las corrientes inducidas y, de este modo, son detectadas mediante la señal de ensayo. Luego, la señal se muestra sobre un medidor análogo, o medidor digital, o tubo de rayos catódicos (CRT), o graficador-trazador de plumas o un indicador gráfico de cinta, dependiendo del equipo en particular y de la aplicación. Las bobinas más comunes de corrientes inducidas que se usan para inspección de soldaduras se muestran en las Figuras 26 y 27. La Figura 26 muestra una bobina envolvente que se emplea principalmente sobre tubería soldada con junta longitudinal a tope. Puesto que las corrientes parásitas fluyen en dirección circunferencial, las discontinuidades longitudinales producen el cambio más considerable en el flujo de éstas. Por lo tanto, esta técnica es mucho 33



más sensible a discontinuidades orientadas longitudinalmente. Normalmente, la tubería se pasa a través de la bobina sobre rodillos, lo cual hace que la técnica sea adecuada para automatización. La Figura 27 muestra varios tipos de sondas de superficie empleadas comúnmente. Estas sondas se pueden usar sobre soldaduras en cualquier posición y normalmente es posible operarlas manualmente. El tamaño, devanado y núcleo (si lo hay) de tales bobinas varía con el tipo de material, la orientación de las discontinuidades y el tamaño de la discontinuidad de interés más pequeña. Al instrumento Flujo de corriente parásita

Bobina envolvente Tubería

Área sin fundir la soldadura

Figura 26. Bobina envolvente para la inspección por corriente inducida de tubería soldada

34



Sonda plana Sonda en punta de lápiz

Bobina herradura o en forma de "U" Bobina tangente

Soldadura

Núcleos

Flujos de corriente Figura 27. Bobinas típicas de superficie para la inspección de soldaduras por corrientes parásitas

Las siguientes son varias ventajas que se deriven de usar inspección por corrientes inducidas sobre soldaduras: (1)

El equipo que se usa con sondas de superficie, generalmente es liviano y portátil (véase la Figura 25);

(2)

Algunos estados de la superficie de las soldaduras, tales como aspereza excesiva y socavado menor, pueden dar lugar a señales no pertinentes. Las soldaduras con tales condiciones normalmente se pueden inspeccionar mediante técnicas de corrientes parásitas sin que haya necesidad de verificar la pertinencia de la señal, mediante el procesamiento adicional (es decir, esmerilar para remover la irregularidad y proceder al reensayo de la superficie);

(3)

Puesto que no se requiere contacto firme entre el metal base y la sonda, se pueden inspeccionar soldaduras pintadas o recubiertas. Esto puede dar origen a ahorros importantes en áreas de inspecciones en servicio e inspecciones periódicas de mantenimiento preventivo; y,

35

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA (4)


En algunos casos, tales como la inspección de tubería soldada, las inspecciones pueden estar parcial o totalmente automatizadas para lograr, de este modo, una inspección de alta velocidad y relativamente económica.

Hay tres limitaciones generales al usar una inspección por corrientes inducidas sobre soldaduras: (1)

El artículo de ensayo, es decir la soldadura, debe ser un conductor eléctrico. Esta norma sólo se aplica a materiales eléctricos;

(2)

La productividad de la inspección se limita, por lo general, a 114 pulgadas (6,4 mm) para materiales no ferromagnéticos y 0,010 pulgadas (0,25 mm) para materiales ferromagnéticos. Se puede incrementar considerablemente la penetración en materiales ferromagnéticos mediante técnicas especiales tales como la saturación magnética del área que se inspecciona; y,

(3)

4.

Puesto que muchas variables pueden afectar una señal de corriente inducida (por ejemplo, la permeabilidad, la conductividad, posición de la sonda y contorno de la soldadura), se debe tener cuidado al eliminar o separar las variables que revisten interés de las que no. En muchos casos, no se puede hacer fácilmente.

INTERRELACIONES ENTRE PROCESOS DE SOLDADURA, DISCONTINUIDADES Y MÉTODOS DE INSPECCIÓN

Este numeral incluye varias tablas que indican las relaciones en particular que existen entre procesos de soldadura, discontinuidades y métodos de inspección. Se suministra la información sólo como referencia y no se debe considerar como aplicable para cada situación de inspección particular. Muchos factores que escapan al alcance de esta guía afectan estas relaciones. Por ejemplo, la Tabla 2 enumera las discontinuidades de cada proceso de soldadura que se puedan producir bajo condiciones variantes y con muchas combinaciones de metales de aporte y base. Cuando se controlan variables específicas, dependiendo del tipo de metales de aporte y base, no se deben esperar que se formen algunas de las discontinuidades. La Tabla 3 relaciona los métodos de inspección con varios tipos de discontinuidades. También se deben tener en cuenta otros factores antes que el método de inspección se seleccione de modo confiable, para obtener resultados consistentes. Por ejemplo, la forma de la soldadura, la compatibilidad del material con el método de inspección y el proceso de soldeo afectan la selección de un método particular. La Tabla 4 relaciona los tipos de junta con métodos de inspección no destructivos. Una vez más, se requiere información adicional antes de seleccionar el método preferido. El tipo y la forma del material, el proceso de soldeo, el nivel crítico de la soldadura y los tipos inaceptables de discontinuidad se deben tener en cuenta al seleccionar el método más adecuado de inspección.

36



No se debería tratar de sacar conclusiones mediante la comparación de una tabla con otra. Cada una de éstas contiene información que sólo se relaciona consigo misma y se da como guía general. Si se requiere información adicional a la que se presenta en este documento, se debe consultar el material de lectura complementaria que se da en el numeral 5, o se debe hacer contacto con un asesor competente en inspección no destructiva. En el apéndice se puede hallar información adicional sobre la aplicabilidad de varios métodos de inspección no destructiva. Tabla 3. Métodos aplicables de inspección con relación a las discontinuidades Métodos aplicables de inspección Discontinuidades Porosidad Inclusiones de escoria Fusión incompleta Penetración incompleta Socavado Traslapo Grietas Laminaciones

RT A A O A A U O U

UT

PT

MT

VT

ET

O A A A O O A A

a

b

a

O O O O O O A U

A U U U O A Aa Aac

O Ob Ob O O A Ab Abc

A U U U A O Aa Aac

Notas: a.

Superficiales

b.

Superficiales y ligeramente bajo la superficie

c.

Preparación de la soldadura o borde del metal base

Abreviaturas: RTUTPTMTVTET AO-

Ensayo radiográfico Ensayo ultrasónico Ensayo por líquidos penetrantes, incluyendo tanto DPR (siglas en inglés para ensayos por líquidos penetrantes tinturados) y FPT (siglas en inglés para ensayo por líquidos penetrantes fluorescentes). Ensayo por partículas magnéticas Ensayo visual Ensayo por corrientes inducidas Método aplicable Aplicabilidad marginal, dependiendo de otros factores como espesor del material, tamaño de la discontinuidad, orientación y ubicación.

37



Tabla 4. Métodos de inspección aplicables a cuatro tipos de juntas de soldaduras Métodos aplicables de inspección Discontinuidades A tope De esquina En "T" En traslapo

RT

UT

PT

MT

VT

ET

A O O O

A A A O

A A A A

A A A A

A A A A

A O O O

Abreviaturas: RT-

Ensayo radiográfico

UT-

Ensayo ultrasónico

PT-

Ensayo por líquidos penetrantes, incluyendo tanto DPR (siglas en inglés para ensayos por líquidos penetrantes tinturados) y FPT (siglas en inglés para ensayo por líquidos penetrantes fluorescentes).

MT-

Ensayo por partículas magnéticas

VT-

Ensayo visual

ET-

Ensayo por corrientes inducidas

A-

Método aplicable

O-

Aplicabilidad marginal, dependiendo de otros factores como espesor del material, tamaño de la discontinuidad, orientación y ubicación

5.

MATERIAL PARA LECTURA ADICIONAL (1)

Betz, C. E. Principles of Penetrants, Chicago, IL: Magnaflux Corp, - Principles of Magnetic Particle Testing, Chicago, IL: Magnaflux Corp.

(2)

Krauftkramer, J., and H. Krauftkramer, Ultrasonic Testing of Materials, New York, N.Y. Springles-Verlag, Inc.

(3)

Libby, H.L., Introduction of Electromagnetic Nondestructive Test Methods, New York, NY: Wiley - Interscience.

(4)

McGonnagle, W.J., Nondestructive Testing, New York, NY: McGraw-Hill Book Company.

(5)

McMaster, Robert C. Ed., Nondestructive Testing Handbook, 2nd Ed., Columbus, OH: The American Society for Nondestructive Testing.

(6)

Nodestructive Inspection and Quality Control, 8th Ed., ASTM Metals Handbook, Vol.II, Metals Park, OH: American Society for Metals.

(7)

Nonsdestructive Testing Training Handbook Series, San Diego, Ca: General Dynamics/Convair Division. Programmend Instruction (Selfstudy) and Classroom Training (Reference Test) Available for Liquid Penetrant, Magnetic Particle, Ultrasonic, Eddy Current, and Radiographic Testing Method.

38



(8)

Radiographic in Modern Industry, 4th Ed., Rochester NY: Eastman Kodak Co.

(9)

Richardson. H.D. Industrial Radiography Manual, Washington, D.C: Goverment 1968. Reprinted 1979 by The American Society for Nondestructive Testing.

(10)

Standard Terminology and Definitions for Weld Conditions and Defects, NAVSHIPS 250-634-7.

(11)

Symbols for Welding and Nondestructive Testing, ANSI/AWS A2.4-79, Miami, FL: American Welding Society.

(12)

Welding Handbook, 7 th End., Vol 1, Miami FL: American Welding Society.

(13)

Welding Inspection, 2nd Ed., Miami FL: American Welding Society.

(14)

Welding Terms and Definitions, ANSI/AWS A3.0-85 Miami, FL: American Welding Society.

39


NTC 2120 (Primera actualización) APÉNDICE A

Guía para la selección de ensayos no destructivos (END) Equipo necesario

Aplicaciones

Ventajas

Limitaciones

Visual Lupas, realzador del color, proyectores otro equipo de medición, por ejemplo, reglas, micrómetros, comparadores, ópticos. Fuente de luz.

Soldadura con discontinuidad en la superficie

Económica, conveniente, requiere poco entrenamiento y equipo para muchas aplicaciones.

Se limita sólo a condiciones externas o superficiales. Se limita a la agudeza visual del observador o inspector.

Líquido penetrante Líquido penetrante tinturado o fluorescente, reveladores, limpiadores (solventes, emulsionantes, entro otros). Dispositivo adecuado de limpieza. Fuente de luz ultravioleta si se usa tintura fluorescente.

Discontinuidades de soldadura expuestas a la superficie, por ejemplo, grietas y porosidades.

Equipo portátil relativamente económico. Resultados de inspección convenientes. Los resultados se interpretan fácilmente. No requiere energía eléctrica excepto para fuentes de luz.

Películas superficiales tales como recubrimientos, óxido, manchas ocultas del metal o defectos rechazables ocultos. La filtración por porosidad en la soldadura también puede disimular señales. Las partes es deben limpiar antes y después de la inspección.

Partículas magnéticas Puntas de prueba, yugos, bobinas adecuadas para inducir magnetismo en la soldadura. Fuente de energía (eléctrica). Polvos magnéticos (algunas aplicaciones requieren de instalaciones especiales y luz ultravioleta)

La mayoría de discontinuidades de soldadura están expuestas a la superficie (algunos vacíos grandes ligeramente bajo la superficie). Este tipo de aplicación es el más adecuado para grietas.

Relativamente económica y convenientemente. Se considera que el equipo de inspección es portátil. A diferencia de los líquidos penetrantes tinturados, las partículas magnéticas puedan detectar algunas discontinuidades que están ligeramente por debajo de la superficie.

Sólo aplicable a materiales ferromagnéticos. Las partes se deben limpiar antes de y después de la inspección. Los recubrimientos gruesos pueden ocultar discontinuidades rechazables. Algunas aplicaciones requieren que se desmagneticen las partes después de la inspección. La inspección por partículas magnéticas requiere el uso de energía eléctrica para la mayoría de las aplicaciones.

Radiografía (Gama) Fuentes de rayos gama, proyectores de cámaras de rayos gama, portapelículas, blindaje de plomo, equipo de procesamiento de películas, visores de películas, instalaciones de exposición, equipo para el monitoreo de la radiación.

Soldaduras que tienen Generalmente no está discontinuidades restringida por el tipo de material voluminosas tales como ni por la estructura del grano. porosidad, penetración Capacidad de inspección incompleta en la junta, superficial y subsuperficial. Las corrosión, etc. Las imágenes radiográficas ayudan discontinuidades de tipo a la caracterización de las laminar, como grietas y discontinuidades. Esta clase de fusión incompleta, se inspección proporciona un pueden detectar con un registro permanente para futuras grado menor de consultas. confiabilidad. Este tipo de inspección también se puede usar en ciertas aplicaciones para evaluar requisitos dimensionales tales como configuración de las condiciones de la raíz y el espesor de las paredes.

Las discontinuidades planas se deben alinear favorablemente respecto al haz de radiación para ser detectadas de modo confiable. La red implica un peligro potencial para el personal. Es bastante alto el costo del equipo radiográfico, instalaciones, programas de seguridad y permisos relacionados. Transcurre mucho tiempo entre el proceso de exposición y la disponibilidad de los resultados. Requiere acceso a ambos lados de la soldadura.

Continúa ...

40


NTC 2120 (Primera actualización) APÉNDICE A (Final)

Guía para la selección de ensayos no destructivos (END) Equipo necesario

Aplicaciones

VENTAJAS

Limitaciones

Radiografía (Rayos X) Fuentes de rayos X (máquinas), fuentes de alimentación eléctrica, el mismo equipo general empleado en radiografía con fuentes de rayos gama (véase arriba).

Las mismas aplicaciones que la radiografía con fuentes de rayos gama (véase arriba).

Niveles de energía ajustables generalmente produce radiografías de una calidad superior a las obtenidas con fuentes de rayos gama. Posee las mismas ventajas que la radiografía con fuentes de rayos gama (véase arriba).

Elevado costo inicial del equipo de rayos X. Generalmente no se considera portátil. Además posee las mismas limitaciones que la radiografía con fuentes de rayos gama (véase arriba).

Ultrasónica Un instrumento de pulso y eco capaz de excitar un material piezoeléctrico y generar energía ultrasónica dentro de la soldadura y una pantalla de tubo catódico capaz de mostrar las magnitudes de la energía de sonido recibido. Estándares de calibración, elementos para el acoplamiento de líquidos.

La mayoría de discontinuidades, incluyendo grietas, escoria y fusión incompleta. Este método también se puede usar para verificar el espesor de las soldaduras.

Ultrasensible a las discontinuidades planas. Los resultados de ensayo se saben inmediatamente. Equipo portátil. La mayoría de los detectores ultrasónicos de fallas no requieren salida de alimentación eléctrica. Alta capacidad de penetración.

Las condiciones de la superficie deben ser adecuadas para acoplar el transductor. Se requieren elementos para el acoplamiento de líquidos. Las soldaduras pequeñas y delgadas pueden ser difíciles de inspeccionar. Se requieran estándares de referencia. Este método necesita de un operador o inspector relativamente especializado.

Corrientes parásitas Un instrumento capaz de inducir campos electro-magnéticos dentro de una soldadura y de detectar las corrientes eléctricas resultantes (parásitas) inducidas con una sonda o detector.

Discontinuidades de soldaduras expuestas a la superficie (por ejemplo, grietas, porosidad, fusión incompleta) así como algunas discontinuidades ligeramente bajo la superficie. Contenido de aleaciones, variaciones en el tratamiento térmico.

El equipo que se usa con sondas superficiales generalmente es liviano y portátil. Se pueden inspeccionar las soldaduras pintadas a recubiertas. El equipo se puede automatizar parcial o totalmente, para lograr un ensayo relativamente económico y de alta velocidad.

41

Profundidad de inspección relativamente baja. Muchas variables de ensayo y material pueden afectar la señal del ensayo.


NTC 2120 (Primera actualización) APÉNDICE B

SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS PARA INSPECCIÓN NO DESTRUCTIVA B1.

SÍMBOLOS BÁSICOS

B1.1 Símbolos básicos de ensayo Los símbolos para ensayos no destructivos (END) deben ser los siguientes (abreviaturas en inglés):

Tipo de ensayo

Símbolos

Emisión acústica Corrientes inducidas (parásitas) Fugas Partículas magnéticas Radiográfico por neutrones Líquidos penetrantes De prueba Radiográfico, (radiografía industrial) Ultrasónico Visual

AET ET LT MT NRT PT PRT RT UT VT

B1.2 Elementos del símbolo de ensayo El símbolo de ensayo consta de los siguientes elementos: Línea de referencia -

Flecha

-

Símbolo básico del ensayo

-

Símbolo que indica que se ensaya de un extremo al otro (ensayo integral alrededor)

-

(N) Número de ensayos

-

Ensayo en el campo de operaciones

Especificaciones u otra referencia

B1.3 Ubicación estándar de los elementos Los elementos del símbolo de ensayo deben tener ubicaciones estándar entre sí, como se muestra en la Figura B1.

42



Número de ensayos Longitud de la sección a ser ensayada Prueba en el campo

(N) Línea de referencia Cola Norma u otra referencia

El otro lado

Ambos lados

T

L

Símbolo que indica ensayo integral de la junta soldada

Lado Ambos de la lados flecha Flecha

Símbolo básico del ensayo

Figura B1. Ubicación estándar de los elementos

B2.

DISPOSICIONES GENERALES

B2.1 Importancia de la ubicación de la flecha La flecha debe conectar la línea de referencia con la pieza que se va a ensayar. El lado de la pieza a la cual apunta la flecha, se debe considerar como el lado de la flecha de esa pieza. El lado opuesto a la ubicación del lado de la flecha de la pieza se debe considerar como el otro lado.

B2.2 Ubicación del símbolo de ensayo

MT

UT

B.2.2.1 Ubicación del lado de la flecha. Los ensayos que se deben realizar sobre el lado de la flecha de la pieza, se deben indicar mediante un símbolo de ensayo colocado debajo de la línea de referencia.

43



VT

RT B2.2.2 Ubicación del otro lado. Los ensayos que se deben realizar se deben indicar mediante un símbolo de ensayo colocado por encima de la línea de referencia, lejos del dispositivo de lectura.

MT ET

VT

RT

B2.2.3 Símbolos sobre ambos lados. Los ensayos que se deben realizar sobre ambos lados de la pieza se deben indicar mediante símbolos de ensayo colocado encima y debajo de la línea de referencia.

RT RT

VT MT MT

PT PT

B2.2.4 Símbolos centrados. Cuando los símbolos del ensayo no destructivo no tienen flecha u otro significado de lateralidad, se deben centran sobre la línea de referencia.

44



RT

PRT

NRT

AET

B2.3 Dirección de la radiación Cuando se especifica, la dirección de la radiación se puede mostrar conjuntamente con los símbolos de ensayos radiográfico y radiográfico por neutrones. La dirección de la radiación se puede indicar mediante un símbolo localizado sobre el dibujo con el ángulo deseado.

30°

RT

NRT

B2.4 Combinación de símbolos de ensayos no destructivos y símbolos de soldadura MT MT

UT

PRT

VT + RT

45



B2.4.1 Símbolos de soldadura y END (ensayos no destructivos). Se pueden combinar los símbolos de ensayos no destructivos y los de soldadura. RT

B2.4.2 Símbolos únicamente. Se pueden combinar los símbolos de los ensayos no destructivos. RT LT

PT + ET

RT + PT RT + LT

PT + NRT

B2.4.3 Significado del lado de la flecha. En casos en los cuales un símbolo de ensayo no destructivo que no tiene flecha u otro significado de lateralidad, está combinado con un símbolo que tiene tal significado, se pueden combinar los símbolos de ensayo. PT

LT + PRT

VT + RT

RT

ET PT LT

RT

UT

B2.5 Uso de las referencias No se requiere usar especificaciones u otras referencias en los símbolos de ensayo, si se establece el procedimiento de ensayo en otro sitio. Cuando se usa una especificación u otra referencia con un símbolo de ensayo, la referencia se debe colocar en la cola.

A 12

RT

PT

46

354

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA B.3

MÉTODOS PARA DESTRUCTIVO


ESPECIFICAR

EL

DESARROLLO

DEL

EXAMEN

NO

B3.1 Unidades métricas y habituales Cuando es necesario ilustrar las dimensiones con símbolos de ensayos no destructivos, se debe usar el mismo sistema de unidades que se encuentra en la norma para dibujos. No se deben usar unidades duales en los símbolos del ensayo. Si se desea mostrar las conversiones del sistema métrico al sistema de unidades inglesas, o viceversa, se puede incluir en el dibujo una tabla de conversiones. Se hace referencia a la norma ANSI Y14 Drafting Manual como guía para elaborar normas. Se hace referencia a la norma AWS A2.3 Metric Practice for the WeIding Industry , última edición, como guía para el uso de unidades métricas (SI).

B3.2 Cómo especificar la longitud de la sección que se va a ensayar B3.2.1 Longitud que se muestra. Para especificar ensayos de soldaduras en piezas en las cuales sólo se requiere tener en cuenta la longitud de una sección, la longitud se debe mostrar hacia la derecha del símbolo básico de ensayo.

PRT 10

MT 8

PT 100

RT 4

B3.2.2 Ubicación que se muestra. Para mostrar la ubicación exacta de una sección que se va a ensayar, así como su longitud, se deben usar líneas de dimensión. MT 6 MT 6

18

MT 6 MT 6

B3.2.3 Ensayo de toda la longitud. Cuando se va a ensayar toda la longitud de una parte, no es necesario mostrar la dimensión de ésta sobre el símbolo de ensayo. B3.2.4 Ensayo parcial. Cuando menos del 100 % de la longitud de una soldadura o parte de ésta se va a ensayar con ubicaciones que se seleccionan mediante un procedimiento especificado, se indica el porcentaje de la longitud que se va a ensayar.

47


NTC 2120 (Primera actualización) MT 50%

RT 25%

B3.3 Especificación del número de ensayos Para especificar el número de ensayos que se realizan sobre una junta o pieza en ubicaciones aleatorias, se debe mostrar entre paréntesis el número de ensayos deseados.

(9) PT

RT 8 (3)

UT (2)

MT 6 (4)

B3.4 Especificación del número de ensayos que se realizan alrededor de una junta Para especificar el número de ensayos que se efectuará alrededor de una junta, se deberá usar el símbolo que indica que se ensaya de un extremo al otro.

PT

MT

UT

B3.5 Especificación del examen de partes (áreas) Cuando se requiera, uno de los siguientes métodos debe indicar el examen no destructivo de las partes (áreas). B3.5.1 Área de planos. Para el examen no destructivo de un área representada como plano sobre el dibujo, el área que se va a examinar se debe encerrar mediante líneas rectas interrumpidas, que tienen un círculo en cada cambio de dirección. El símbolo de ensayo que se refiere al ensayo no destructivo se debe usar con estas líneas, como se muestra más adelante. Cuando sea necesario, estos encerramientos se deben localizar por medio de dimensiones de coordenadas.

48



RT

UT

B3.5.2 Áreas de revolución. Para el ensayo no destructivo de áreas de revolución, se debe señalar el área mediante el símbolo que indica que se ensaya de un extremo al otro, y las dimensiones apropiadas. En el siguiente dibujo, el símbolo superior indica que el agujero del collarín se debe someter, de un extremo al otro, a examen de partículas magnéticas en una distancia de 3 pulgadas desde la cara. El símbolo inferior indica un área de revolución que se somete a examen radiográfico, y las dimensiones no están disponibles sobre el dibujo.

MT 3

MT 3

3

El símbolo a continuación indica un área de revolución sometida a un ensayo de prueba interno y a un ensayo exterior por corrientes inducidas. Puesto que no se dan dimensiones, se ensaya toda la longitud.

ET PRT

49



B3.6 Emisión acústica Esta, por lo general, se aplica a todo un componente, o a una gran parte de éste, como un recipiente o tubo a presión. El símbolo indica que se aplica AET al componente sin que se haga referencia específica a la ubicación de sensores. No se usan flechas y no se da significado a la parte superior del reemplazo inferior del símbolo de END.

AET

50

NTC 2120

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