Instituto Mexicano de Ensayos No Destructivos, A.C. IMENDE A.C. ULTRASONIDO INDUSTRIAL.

Presentación del tema: "Instituto Mexicano de Ensayos No Destructivos, A.C. IMENDE A.C. ULTRASONIDO INDUSTRIAL."— Transcripción de la presentación:

1 Instituto Mexicano de Ensayos No Destructivos, A.C. IMENDE A.C. ULTRASONIDO INDUSTRIAL

2 IMENDE A.C. DEFINICIÓN Y PROPÓSITO DE LA INSPECCIÓN ULTRASÓNICA  Es un ensayo no destructivo de tipo mecánico y volumétrico, diseñado para detectar variaciones en la constitución o la estructura interna de un material.

3 IMENDE A.C. PRINCIPIOS DEL ULTRASONIDO INDUSTRIAL  Se basa en la capacidad del material para trasmitir el sonido y la interacción del sonido con el material que esta siendo inspeccionado.

4 IMENDE A.C.  La interpretación de las interacciones entre el material y las ondas ultrasónicas nos permite determinar: – La sanidad del material – El espesor del material. – Las variaciones de la estructura interna del material.

5 IMENDE A.C. ANTECEDENTES HISTÓRICOS DEL ULTRASONIDO  Percusión de ruedas del ferrocarril con un martillo. – Es un método acústico, en el cual el tono del sonido obtenido indicaba la sanidad del metal, era únicamente cualitativo.

6 IMENDE A.C.  En la década de los ’20s, científicos de Rusia y de Alemania se dedicaron al estudio y desarrollo de técnicas de inspección no destructiva empleando ondas ultrasónicas.

7 IMENDE A.C.  El Dr. F.A. Firestone desarrolló el primer detector de defectos del tipo pulso–eco que requería acceso por un solo lado de la muestra.

8 IMENDE A.C.  W. C. Hitt Desarrolla el primer sistema de inspección por medio de ultrasonido empleando la técnica de inmersión

9 IMENDE A.C.  Los doctores Krautkramer producen comercialmente el primer instrumento de inspección ultrasónica para la detección de defectos en vías ferreas

10 IMENDE A.C.  Los avances en instrumentación y tecnología electrónica han permitido la creación de equipos de inspección ultrasónica rápidos confiable y ligeros.

11 IMENDE A.C. EQUIPOS DE ULTRASONIDO

12 IMENDE A.C. DEFINICIÓN DE ULTRASÓNIDO  Son vibraciones mecánicas producidas por un oscilador que se transmiten en un medio elástico (sólido, líquido o gas), a una frecuencia mayor a 20,000 c/s ó Hertz; que es superior al rango audible humano.

13 IMENDE A.C. ESPECTRO ACÚSTICO. – Se puede dividir en tres zonas claramente definidas por la frecuencia: – Zona infrasónica: 1 a 16 hz. – Zona audible: 16 hz. a 20 Khz. – Zona ultrasónica: mayor a 20 Khz.

14 IMENDE A.C. GENERACIÓN DE UNA ONDA ULTRASÓNICA.  Existen varias formas de generar una onda ultrasónica;  - Una de ellas es por medio de un oscilador mecánico (cristal piezoeléctrico), que trasmite la vibración al objeto que inspeccionamos

15 IMENDE A.C. ELEMENTOS ESENCIALES DE UN SISTEMA DE INSPECCIÓN POR ULTRASONIDO  Equipo electrónico de ultrasonido.  Cable coaxial.  Palpador.  Material a inspeccionar.

16 IMENDE A.C. SISTEMA DE ULTRASONIDO Equipo de ultrasonido Cable coaxial Palpador Material a inspeccionar

17 IMENDE A.C. APLICACIONES INDUSTRIALES DEL ULTRASONIDO  En la mayoría de las aplicaciones industriales del ultrasonido; se mide el tiempo de recorrido de la onda ultrasónica en un medio y la atenuación en la intensidad de la energía sónica.

18 IMENDE A.C. – Detección, caracterización y evaluación de discontinuidades internas como pueden ser: - Laminaciones - Inclusiones - Fracturas - Porosidades

19 IMENDE A.C. – Detección, caracterización y evaluación de discontinuidades superficiales como pueden ser: – - Grietas por fatiga – - Defectos de fabricación – - Daños por servicio

20 IMENDE A.C. – Monitoreo de daños por servicio, como puede ser: – - Medición de espesores de pared. – - Extensión y profundidad de los daños por corrosión o erosión en la pared interna de un material. – - Extensión de los daños por hidrógeno

21 IMENDE A.C. – Determinación del grado y calidad de la adherencia en uniones bimetálicas como pueden ser: – Acero con Babbit. – Acero con Stelitte.

22 IMENDE A.C. – Determinación del grado y calidad de la adherencia en uniones materiales compuestos como pueden ser: – Compuestos tipo “panal” – Plásticos sobre metales

23 IMENDE A.C. VENTAJAS Y LIMITACIONES  El ultrasonido es complementario con la radiografía; al compararlo con otros métodos de inspección podemos ver las siguientes ventajas y limitaciones:

24 IMENDE A.C. VENTAJAS  Las indicaciones pueden ser interpretadas en tiempo real. – En el caso de la radiografía se debe esperar el procesamiento de la película

25 IMENDE A.C. – Mayor sensibilidad y exactitud al determinar la posición, dimensión y orientación de una discontinuidad – La radiografía solo permite ver en dos dimensiones la discontinuidad

26 IMENDE A.C. INTERPRETAR LA INDICACIÓN

27 IMENDE A.C.  Alta sensibilidad para detectar pequeñas discontinuidades. – Puede detectar reflectores de 10 milímetros de diámetro a una profundidad de 1 metro en acero

28 IMENDE A.C.  Alta sensibilidad y resolución. – Su capacidad para encontrar pequeños defectos lo hace un excelente equipo de “detección”

29 IMENDE A.C. – Alto poder de penetración. – En acero y aluminio, tiene mayor poder de penetración que las fuentes comunes de radiografía o gamagrafía

30 IMENDE A.C.  Buena resolución. – Se pueden diferenciar las indicaciones de dos discontinuidades cercanas entre sí.

31 IMENDE A.C.  Requiere acceso solo a una superficie de la pieza. – La radiografía requiere de acceso por dos lados de una pieza.

32 IMENDE A.C. VENTAJAS DE UT VS RT.

33 IMENDE A.C.  No requiere condiciones especiales de seguridad.  - En el caso de la radiografía existe el riesgo de la radiación ionizante.  - No presenta riesgos a la salud de los inspectores.

34 IMENDE A.C. LIMITACIONES  Las limitaciones mas importantes en el ultrasonido se presentan cuando se opera de forma manual; pero también existen limitaciones por las leyes físicas aplicables al ultrasonido

35 IMENDE A.C. LIMITACIONES  Baja velocidad de inspección  - Cuando se emplean métodos de rastreo manuales, la velocidad de inspección es menor que con sistemas automatizados.

36 IMENDE A.C.  Requiere personal con preparación técnica y experiencia.  - La interpretación de las indicaciones requiere la experiencia del inspector para reconocer los diferentes tipos de señales y sus significado

37 IMENDE A.C.  El acabado superficial afecta la calidad de la inspección. – Con las técnicas comunes la señal puede distorsionarse o hacer muy difícil la interpretación de las indicaciones

38 IMENDE A.C.  Se dificulta la inspección cuando la microestructura metalúrgica es muy burda. – El tamaño de grano afecta la calidad de la señal que se recibe durante la inspección.

39 IMENDE A.C.  Es difícil inspeccionar piezas de forma compleja. – El problema es asegurar que el ultrasonido atraviesa todo el material y evitar la presencia de falsas indicaciones

40 IMENDE A.C.

41  Es difícil inspeccionar materiales muy delgados o detectar discontinuidades cercanas a la superficie de inspección. – La causa principal es la presencia del campo muerto de los transductores.

42 IMENDE A.C.  Se requiere de un agente acoplante para la trasmisión del ultrasonido. – Es necesario eliminar la interfase: aire/material a inspeccionar.

43 IMENDE A.C.  El costo del equipo, los accesorios y su mantenimiento es alto. – Los equipos y sus accesorios son caros y requieren de mantenimiento y cuidados periódicos.

44

45 IMENDE A.C.  Se requiere de bloques de calibración y de comparación. – Se requiere de diferentes juegos de bloques para realizar las inspecciones según el código aplicable.

46

47 IMENDE A.C.  El equipo de ultrasonido industrial es un excelente detector (muy sensible para encontrar las discontinuidades), pero es un mal analizador (la interpretación de las indicaciones varía según la experiencia del inspector).

48 IMENDE A.C. 1) Selección de palpador(es). 2) Selección del instrumento ultrasónico. ultrasónico. 3) Selección de los bloques de prueba. 4) Calibración del sistema.  Bloque de calibración (EHP)  Bloque de calibración (EHP)  Bloque de referencia (EVP)  Bloque de referencia (EVP) SECUENCIA DE UT

49 IMENDE A.C. SECUENCIA DE UT 5) Compensación de pérdidas por Transferencia. Transferencia. 6) Decibeles para barrido. 7) Exploración o barrido. 8) Interpretación y evaluación. 9) Registro de indicaciones.

50

51

52 IMENDE A.C. REQUISITOS DE INSPECCIÓN PARA RECIPIENTES A PRESIÓN  CÓDIGO ASME SECCIÓN V  Artículo 4 – Métodos de examinación ultrasónica para la inspección en servicio.  Artículo 5 – Métodos de examinación ultrasónica para materiales y fabricación.

53 IMENDE A.C. REQUISITOS DE INSPECCIÓN PARA RECIPIENTES A PRESIÓN  Normas Mexicanas  NMX-B-011 – Método de inspección ultrasónica de tubos metálicos.  NMX-B-012 – Método de inspección ultrasónica para soldadura longitudinal o helicoidal de tubos soldados.

54 IMENDE A.C. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN CÓDIGO ASME BPV SECCIÓN VIII DIVISIÓN 1.  Apéndice 12 – Examinación ultrasónica de soldaduras (UT).

55 IMENDE A.C. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN CÓDIGO ASME BPV SECCIÓN VIII  12-3 Estándar de aceptación y rechazo. – Las imperfecciones que produzcan una respuesta mayor al 20% del nivel de referencia deben ser investigadas para determinar su forma, identidad, localización y evaluación.

56 IMENDE A.C. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN CÓDIGO ASME BPV SECCIÓN VIII DIVISIÓN 1.  12-3 Estándar de aceptación y rechazo.  (a) Las indicaciones que sean caracterizadas como grietas, faltas de fusión o penetración incompleta, son inaceptables sin importar su longitud.

57 IMENDE A.C. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN CÓDIGO ASME BPV SECCIÓN VIII DIVISIÓN 1.  (b) Otras imperfecciones son inaceptables si su indicación excede el nivel de amplitud de referencia y su longitud excede: – 1) 1/4” (6 mm) para t de hasta 3/4” (19 mm). – 2) 1/3 t para t desde 3/4” a 2 1/4” (19 a 57 mm). – 3) 3/4” para t mayor de 2 1/4” (57 mm).

58 IMENDE A.C. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN CÓDIGO ASME BPV SECCIÓN VIII DIVISIÓN 1.  Donde “t” es el espesor de la soldadura excluyendo cualquier refuerzo permitido.  Para una unión a tope donde los dos miembros tienen diferente espesor, “t”, es el espesor más delgado de los dos miembros.

59 IMENDE A.C.  16% de rechazo.  Tipos de discontinuidades: a) Faltas de fusión. a) Faltas de fusión. b) Penetración incompleta. b) Penetración incompleta. DISCONTINUIDADES DETECTADAS EN RECIPIENTES A PRESIÓN (Según nuestros archivos 2000)