3. Objetivo:
Ultrasonido Industrial
Nivel II
Adiestrar al técnico para ajustar y calibrar equipo, y
evaluar resultados de inspección con respecto a
códigos, normas y especificaciones aplicables
Familiarizar al técnico con los alcances y
limitaciones del método de inspección y que esté
calificado para ser responsable del adiestramiento y
guía del personal Nivel I y aprendices, y que sea
capaz de organizar y reportar los resultados de las
inspecciones
OGSA de CV
6. S o n i d o
Propagación de energía mecánica (vibraciones con
frecuencias de 16 a 20,000 ciclos / segundo, que pueden
ser percibidas por el oído humano) a través de sólidos,
líquidos y gases
La facilidad de viaje del sonido depende de su
frecuencia y la naturaleza del medio
OGSA de CV
7. U l t r a s o n i d o
Nombre dado al estudio y aplicación de ondas sónicas
con frecuencias mayores que las detectadas por el oído
humano, arriba de 20,000 Hz (Hertz o ciclos por segundo)
En pruebas ultrasónicas por contacto el rango de
frecuencias comúnmente usado es de 2.25 a 10 MHz
(Megahertz o millones de ciclos por segundo)
En casos particulares se emplean frecuencias debajo de
este rango y para métodos de inmersión las frecuencias
pueden ser de hasta 30 MHz
OGSA de CV
8. U l t r a s o n i d o
Con frecuencias mayores a 100,000 ciclos / segundo, el
ultrasonido forma un haz, similar a la luz, que puede
ser utilizado para rastrear el volumen de un material
Un haz ultrasónico cumple con algunas reglas físicas
de óptica por lo que puede ser
reflejado, refractado, difractado y absorbido
Por principio, el ultrasonido puede propagarse a
través de todos los medios donde existe materia
capaz de vibrar, por lo que se propaga a través de
sólidos, líquidos y gases
OGSA de CV
10. “El ultrasonido se transmite y propaga dentro de una
pieza hasta que es reflejado; el ultrasonido reflejado
regresa a un receptor proporcionándole información
acerca de su recorrido; la información proporcionada
se basa en la cantidad de energía reflejada y en la
distancia recorrida por el ultrasonido”
La inspección por ultrasonido se realiza
básicamente por el método en el cual
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34. Antecedentes Históricos
Uso del ultrasonido para realizar pruebas en 1930 en
Alemania por Mulhauser, Trost y Pohlman, y en Rusia
por Sokoloff, técnicas empleando ondas continuas
Los equipos detectores de fallas originalmente
desarrollados, basándose en la interceptación del
ultrasonido por discontinuidades grandes
Firestone (EUA) inventó un aparato de ondas
ultrasónicas pulsadas para obtener reflexiones de
defectos pequeños, conocido como
"Reflectoscopio Supersónico“
En Inglaterra, Sproule desarrolló equipos de inspección
ultrasónica en forma independiente
OGSA de CV
35. A p l i c a c i o n e s
Ya que la inspección ultrasónica se basa en un
fenómeno mecánico, puede adaptarse para
determinar la integridad estructural de los
materiales de ingeniería
Se utiliza en el control de calidad e inspección de
materiales, en diferentes ramas de la industria
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36. Detección y caracterización de discontinuidades
A p l i c a c i o n e s
OGSA de CV
37. Medición de espesores, extensión y grado de corrosión
A p l i c a c i o n e s
OGSA de CV
38. Determinar características físicas como:
tamaño de grano, constantes elásticas y
estructura metalúrgica
Determinar características de enlace entre dos
materiales
A p l i c a c i o n e s
OGSA de CV
39. Proporciona gran poder de penetración, lo que
permite la inspección de grandes espesores
Se tiene gran sensibilidad, ya que se pueden
detectar discontinuidades extremadamente
pequeñas
Gran exactitud para determinar la posición,
estimar el tamaño, orientación y forma de
discontinuidades
V e n t a j a s
OGSA de CV
40. Se necesita una sola superficie de acceso
La interpretación de los resultados es
inmediata
No existe peligro o riesgo en su aplicación
Los equipos son portátiles
Los equipos actuales tienen la capacidad de
almacenar información en la memoria
V e n t a j a s
OGSA de CV
41. La operación del equipo y la interpretación de
los resultados requiere técnicos experimentados
Se requiere gran conocimiento técnico para el
desarrollo de los procedimientos de inspección
La inspección se torna difícil en superficies
rugosas
La inspección se torna difícil en partes de
forma irregular
L i m i t a c i o n e s
OGSA de CV
42. La inspección se torna difícil en piezas
pequeñas o delgadas
Discontinuidades subsuperficiales pueden no
ser detectadas
Durante la inspección es necesario el uso de
un material acoplante
Se necesitan patrones de referencia en la
calibración del equipo y caracterización de
discontinuidades
L i m i t a c i o n e s
OGSA de CV
46. Es el número de ciclos completos que pasan en un punto
en la unidad de tiempo, normalmente un segundo
Frecuencia
Longitud de onda
Es la distancia de viaje de un ciclo, o la distancia de un
punto en un ciclo al mismo punto en el siguiente ciclo
OGSA de CV
47. 1 segundo 1 segundo 1 segundo
ciclos
seg
3
ciclos
seg
5
ciclos
seg
2
OGSA de CV
48. Velocidad
Es la distancia total de viaje por unidad de tiempo o
rapidez de desplazamiento de la vibración de las
partículas
La relación entre las tres características del movimiento
ondulatorio matemáticamente se expresan
v = x f
v = Velocidad del ultrasonido
= Longitud de onda
f = Frecuencia
OGSA de CV
50. Las vibraciones ultrasónicas son generadas por la
aplicación de pulsos eléctricos de alta frecuencia al
elemento “transductor”, “elemento” o “cristal
piezoeléctrico”, contenido en una
“unidad de rastreo” o “palpador”
El elemento transductor transforma la energía
eléctrica en energía ultrasónica (mecánica)
El elemento transductor también recibe la energía
ultrasónica y la trasforma en energía eléctrica
OGSA de CV
60. El ultrasonido es transmitido entre el palpador y la
pieza de prueba a través de un “medio acoplante”,
como aceite, gel, agua, etc.
El propósito principal del acoplante es eliminar la
interfase con aire, entre el transductor y la
superficie de la pieza de inspección, ya que el aire es
un pobre transmisor del ultrasonido
Acoplante
OGSA de CV
62. Contacto
El palpador es directamente colocado sobre la
superficie de la pieza inspeccionada, utilizando una
capa delgada de acoplante, como gel
Capa ligera
de acoplante
Palpador
Pieza inspeccionada
Métodos de acoplamiento OGSA de CV
63. Inmersión
La pieza de prueba o el palpador, o ambos, se
encuentran sumergidos en el acoplante, usualmente
agua, y el ultrasonido se transmite a través del agua
Columna de
acoplante
Palpador
Pieza inspeccionada
Métodos de acoplamiento OGSA de CV
64. El haz ultrasónico tiene propiedades similares a las de
la luz, como cuando golpea un objeto que interrumpe
su paso, el objeto produce su “reflexión” o “reflejo”
El ángulo de reflexión es igual al de incidencia
Si el ángulo de incidencia es “normal” con respecto a
la superficie, el ángulo de reflexión es también normal
Si la incidencia es “angular” u “oblicua”, entonces el
ángulo de incidencia, con respecto a la normal a la
superficie, es igual al ángulo de reflexión
Reflexiones ultrasónicas
OGSA de CV
114. Barrido tipo “A”
Es la presentación más utilizada en el campo de las
Pruebas No Destructivas
Proporciona información acerca de:
el espesor del material inspeccionado, o la
profundidad a la que se encuentra una
discontinuidad, y
el tamaño relativo de la discontinuidad
Métodos de presentación de datos
OGSA de CV
116. Barrido tipo “B”
Esta presentación proporciona una vista de la sección
transversal de la pieza inspeccionada y de las
discontinuidades detectadas, mediante el análisis de la
imagen retenida en la pantalla o graficada en el barrido en
un solo sentido
Es usada principalmente para obtener el perfil de la
sección transversal, con el fin de efectuar el monitoreo de
corrosión en tuberías, intercambiadores de calor y calderas
Es más adecuado combinarlo con el método de inmersión
Métodos de presentación de datos
OGSA de CV
118. Barrido tipo “C”
Esta presentación proporciona una vista de planta (como
un mapa) de la pieza inspeccionada y de las
discontinuidades detectadas, por medio del acoplamiento
de la salida de una presentación de barrido “A” hacia un
registrador XY o un sistema computarizado de
adquisición de datos
Las discontinuidades son indicadas en el registrador o en
la pantalla de la computadora en la posición X, Y del
barrido, el cual debe estar sincronizado con el registrador
o el sistema de adquisición de datos computarizado
Métodos de presentación de datos
OGSA de CV
120. Barrido tipo “S” (sectorial)
Es una vista de 2 dimensiones, que enlaza las características de
un palpador de arreglo de fase (recorrido del ultrasonido, ángulo
refractado, índice y la distancia proyectada al reflector) con la
profundidad de la pieza inspeccionada
Uno de los ejes es la distancia proyectada (generalmente el
índice para palpadores de incidencia normal) y el otro es el
recorrido del ultrasonido (generalmente la profundidad)
El número total de barridos “A”, generados por leyes focales,
son representados en un sector angular, con un ángulo inicial, un
ángulo final, y una resolución angular; la vista de dos
dimensiones representa el rango de barrido, un sector circular
Métodos de presentación de datos
OGSA de CV
121. Barrido tipo “S” (sectorial)
Índice (barrido)
Profundidad
Ángulo de barrido
Métodos de presentación de datos
OGSA de CV
123. La energía ultrasónica se propaga por medio de
vibración de las partículas del material,
de átomo a átomo
La dirección en la que vibran los átomos, con respecto
a la dirección de propagación del ultrasonido, depende
de la forma de vibración
Los modos más frecuentemente utilizados son las
“ondas longitudinales” y las “ondas de corte”
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
124. Dirección
de
Propagación
Ondas Longitudinales
La forma de “onda longitudinal” o de “compresión” está
caracterizada por el movimiento de las partículas “paralelo”
a la dirección de propagación del ultrasonido
Esta onda se propaga a través de sólidos, líquidos y gases
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
125. Ondas Longitudinales
La forma de “onda longitudinal” o de “compresión” está
caracterizada por el movimiento de las partículas “paralelo”
a la dirección de propagación del ultrasonido
Esta onda se propaga a través de sólidos, líquidos y gases
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
126. Ondas Longitudinales
La forma de “onda longitudinal” o de “compresión” está
caracterizada por el movimiento de las partículas “paralelo”
a la dirección de propagación del ultrasonido
Esta onda se propaga a través de sólidos, líquidos y gases
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
127. Ondas Longitudinales
La forma de “onda longitudinal” o de “compresión” está
caracterizada por el movimiento de las partículas “paralelo”
a la dirección de propagación del ultrasonido
Esta onda se propaga a través de sólidos, líquidos y gases
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
128. Ondas Longitudinales
La forma de “onda longitudinal” o de “compresión” está
caracterizada por el movimiento de las partículas “paralelo”
a la dirección de propagación del ultrasonido
Esta onda se propaga a través de sólidos, líquidos y gases
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
129. Ondas Longitudinales
La forma de “onda longitudinal” o de “compresión” está
caracterizada por el movimiento de las partículas “paralelo”
a la dirección de propagación del ultrasonido
Esta onda se propaga a través de sólidos, líquidos y gases
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
130. Ondas Longitudinales
La forma de “onda longitudinal” o de “compresión” está
caracterizada por el movimiento de las partículas “paralelo”
a la dirección de propagación del ultrasonido
Esta onda se propaga a través de sólidos, líquidos y gases
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
131. Ondas Longitudinales
La forma de “onda longitudinal” o de “compresión” está
caracterizada por el movimiento de las partículas “paralelo”
a la dirección de propagación del ultrasonido
Esta onda se propaga a través de sólidos, líquidos y gases
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
132. Ondas Longitudinales
La forma de “onda longitudinal” o de “compresión” está
caracterizada por el movimiento de las partículas “paralelo”
a la dirección de propagación del ultrasonido
Esta onda se propaga a través de sólidos, líquidos y gases
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
133. Ondas Longitudinales
La forma de “onda longitudinal” o de “compresión” está
caracterizada por el movimiento de las partículas “paralelo”
a la dirección de propagación del ultrasonido
Esta onda se propaga a través de sólidos, líquidos y gases
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
Movimiento
de las
Partículas
134. Ondas de Corte
La “onda de corte” o “transversal” está caracterizada por el
movimiento “perpendicular” de las partículas con respecto
a la dirección de propagación del ultrasonido
Viajan a aproximadamente la mitad de la velocidad que las
ondas longitudinales
Sólo se transmiten en sólidos
Se introducen en la pieza inspeccionada mediante
palpadores de haz angular, en el método por contacto, o
inclinando la dirección del haz con respecto a la interfase,
cuando se emplea el método de inmersión
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
135. Dirección
de
Propagación
Ondas de Corte
El palpador de haz angular consiste de un elemento
transductor montado sobre una zapata, de tal forma que el
ultrasonido entre a la pieza con un ángulo diferente de 90°
con respecto a la normal
45º
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
Movimiento
de las
Partículas
136. Ondas Superficiales
Las “ondas superficiales” o de “Rayleigh” son un tipo
especial de ondas de corte
Viajan a través de extremos curvos, pero ocurren reflexiones
en extremos agudos, como esquinas; y pueden reflejarse en
zonas con grasa, aceite o líquidos en la superficie
Su energía decae rápidamente debajo de la superficie hasta
una profundidad de aproximadamente una longitud de onda
Sólo se transmiten en sólidos; el movimiento de las
partículas es elíptico; la velocidad es aproximadamente el
90% de la velocidad de las ondas de corte
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
137. Ondas de placa
La propagación de las “ondas de Lamb” o de “Placa” ocurre
cuando el ultrasonido viaja a lo largo de una pieza con
espesor menor a una longitud de onda
Existen dos clases generales de ondas de Lamb: simétricas y
asimétricas
Existe una posibilidad infinita de formas de cada clase de
vibración en una pieza
La teoría indica que su velocidad depende de la forma de
vibración y puede exhibir velocidades diferentes
Formas de Vibración Ultrasónica
OGSA de CV
139. Cuando un haz ultrasónico pasa de un medio a otro
con diferente velocidad y además con un ángulo de
incidencia que no sea normal con respecto a la
interfase que separa los dos medios, ocurre el fenómeno
conocido como “refracción”
Refracción
Medio 1
v1
Medio 2
v2
Línea normal
Interfase
OGSA de CV
a
q
140. Los ángulos de las ondas de incidencia y refractadas
cumplen con la “Ley de Snell”, la cual, como se utiliza
en la inspección ultrasónica, se expresa como sigue:
Refracción
Sen a v1
Sen q v2
a
q
v1
v2
OGSA de CV
141. Cuando una onda longitudinal incide normal a la
superficie (a = 0°), es transmitida en forma recta en la
pieza y no ocurre la “refracción”
Cuando se gira el ángulo de incidencia (a se
incrementa), ocurre la “refracción” y la
“conversión de modo”
dentro del material inspeccionado, la onda
longitudinal es transmitida como una onda
longitudinal y una onda de corte, con una dirección e
intensidad variables
Conversión de Modo
OGSA de CV
142. Onda Longitudinal
Onda de Corte
Onda Superficial
Zapata de
plástico
Pieza de
acero
Transductor
0º
15º
30º
45º
56º
62º
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Ángulo de incidencia (a) en una zapata de plástico
OGSA de CV
Conversión de Modo
143. Cuando q alcanza un valor de 90° para la onda
longitudinal refractada, el valor de a es conocido como
“Primer Ángulo Crítico”
Para un ángulo de incidencia mayor al primer ángulo
crítico solo existen ondas de corte en el 2do medio
Primer Ángulo Crítico
Cuando q alcanza un valor de 90° para la onda de corte
refractada, el valor de a es conocido como “Segundo
Ángulo Crítico”
Para un ángulo de incidencia mayor al segundo ángulo
crítico, ya no existen ondas de corte en el 2do medio
Segundo Ángulo Crítico
OGSA de CV
145. Las variables tratadas a continuación son afectadas
principalmente por el sistema de inspección ultrasónica
instrumento
transductor
zapata
acoplante
Además de algunas variables de la pieza inspeccionada
Es importante que el técnico conozca los efectos de
estas variables en los resultados de la inspección
Variables Ultrasónicas
OGSA de CV
146. Reflexión e Impedancia acústica
Cuando un haz ultrasónico incide en el límite entre dos
materiales diferentes, parte de la energía es transmitida
al segundo medio y parte es reflejada
El porcentaje de energía transmitida y reflejada está
relacionado con las “impedancias acústicas” de los dos
materiales
La impedancia acústica (Z) es el producto de la
densidad del material () y la velocidad de propagación
del sonido (v)
Z = v
Variables Ultrasónicas
OGSA de CV
147. Reflexión e Impedancia acústica
Las impedancias acústicas permiten calcular el
porcentaje teórico de energía transmitida y reflejada en
interfases acústicas
A mayor diferencia entre las impedancias acústicas de
las interfases, mayor será el porcentaje de reflexión
Variables Ultrasónicas
OGSA de CV
148. Reflexión e Impedancia acústica
Variables Ultrasónicas
Coeficiente de reflexión
Z2 - Z1
2
Z2+Z1
Coeficiente de transmisión
4 Z1 Z2
(Z2 + Z1)2
T = 1 - R
R = %R = R x 100
T = %T = T x 100
OGSA de CV
149. Frecuencia
Para la detección de fallas usando el método de
contacto, generalmente se utilizan frecuencias entre
2.25 y 10 MHz
Dentro de este rango, las frecuencias más altas
proporcionan mayor sensibilidad para detectar
discontinuidades pequeñas, pero no tienen el poder de
penetración de las frecuencias más bajas
El tamaño de la discontinuidad que puede ser detectada
debe ser la consideración más importante cuando se
selecciona la frecuencia
Variables Ultrasónicas
OGSA de CV
150. Ancho de banda de frecuencias
Lo descrito anteriormente sobre frecuencias se refiere a
la frecuencia pico usada en la inspección, pero en todos
los casos, el instrumento ultrasónico y el palpador
producen una banda de energía ultrasónica que cubre un
rango de frecuencias, el cual es expresado como
“ancho de banda”
Muchos procedimientos de inspección ultrasónica son
sensibles a la frecuencia empleada y por lo tanto
pueden ser afectados grandemente por las variaciones
en el ancho de banda del sistema de inspección
Variables Ultrasónicas
OGSA de CV
151. Ancho de banda de frecuencias
Tanto el instrumento como el palpador afectan el
ancho de banda, por lo que cuando se desarrolla un
procedimiento con un instrumento y palpador en
particular, es recomendable que se utilice el mismo
modelo de instrumento y de palpador con respecto al
fabricante, material del elemento transductor, material
de amortiguamiento, tamaño y frecuencia, cuando se
realiza una inspección
Variables Ultrasónicas
OGSA de CV
152. Ancho de banda de frecuencias
Los instrumentos ultrasónicos son construidos de tal
forma que emiten impulsos al palpador y miden la
respuesta en diferentes maneras con respecto al ancho
de banda
Sin considerar otros factores, una banda ancha
significa una mejor resolución y una banda más
angosta significa mayor sensibilidad
Los instrumentos ultrasónicos son diseñados de tal
forma que, con respecto al ancho de banda, exista un
compromiso entre una buena resolución y sensibilidad
Variables Ultrasónicas
OGSA de CV
154. Características del haz ultrasónico
El haz ultrasónico no
tiene una proyección
con lados rectos con
intensidad uniforme
desde la cara del
transductor, se
esparce conforme se
aleja del transductor
y varía en intensidad.
El perfil del haz se ha
dividido en diferentes
zonas por sus
características.
Campo
Muerto
Divergencia
del Haz
Eje
Acústico
Campo
Lejano
Campo
Cercano
OGSA de CV
155. Campo muerto
En la inspección por contacto, existe un área frente a la
cara del palpador en la que no se puede efectuar ningún
tipo de inspección; no se pueden observar indicaciones
producidas por discontinuidades cercanas a la
superficie porque el pulso inicial en la pantalla es
demasiado grande, la energía reflejada regresaría al
palpador mientras se encuentra todavía transmitiendo
La zona muerta o zona de no-inspección es inherente a
todos los instrumentos ultrasónicos
Para minimizar la longitud de la zona muerta se
emplean transductores con alto amortiguamiento, de
banda ancha, que emiten pulso cortos
Características del haz ultrasónico OGSA de CV
156. Campo cercano (Zona de Fresnel)
Desde la cara del palpador existe un área caracterizada
por las variaciones en la intensidad del haz ultrasónico
Área denominada “campo cercano” o “zona de Fresnel”
Debido a las variaciones en amplitud inherentes esta
zona no se recomienda para la inspección, en esta zona
se puede detectar discontinuidades, medir espesores o
conocer la profundidad de una discontinuidad, pero
para evaluar discontinuidades deben compararse
contra indicaciones obtenidas de reflectores conocidos
a diferentes profundidades dentro de la zona y cuando
su área es menor que la del transductor
Características del haz ultrasónico
OGSA de CV
157. Campo cercano (Zona de Fresnel)
Características del haz ultrasónico
Donde:
N = Longitud del Campo Cercano
D = Diámetro del Transductor
f = Frecuencia del Transductor
v = Velocidad de la onda ultrasónica
= Longitud de Onda
A = Área de la cara del transductor
D2 f D2 A
4 v 4
N = = =
OGSA de CV
158. Campo lejano (Zona de Fraunhöfer)
La zona que se encuentra después del campo cercano es
llamada “campo lejano”
En el campo lejano, o “zona de Fraunhöfer”, la
intensidad del haz ultrasónico decae de manera
exponencial conforme se incrementa la distancia desde
la cara del transductor
Características del haz ultrasónico
OGSA de CV
160. Divergencia del haz
En el campo cercano el haz ultrasónico se propaga en
línea recta desde la cara del palpador, pero en el campo
lejano el sonido se esparce hacia fuera
A una frecuencia dada, entre mayor sea el diámetro del
transductor, el haz será más recto; con transductores de
menor diámetro, el haz tendrá una mayor divergencia
De la misma forma, con un mismo diámetro los
transductores de mayor frecuencia, tendrán una menor
divergencia
Características del haz ultrasónico
OGSA de CV
161. Divergencia del haz
Características del haz ultrasónico
Donde:
a = Mitad del ángulo de divergencia
D = Diámetro del Transductor
f = Frecuencia del Transductor
v = Velocidad del ultrasonido
Sen a = 1.22
v
D f
OGSA de CV
162.
163. El uso de algunos productos o materiales es
simplemente decorativo, por lo tanto su resistencia a
los esfuerzos o condiciones de funcionamiento es
simplemente inexistente, aunque necesiten alguna
inspección
Existe otro tipo de productos y materiales que requieren
variedad de pruebas y evaluación, son aquellos que
estarán o están sujetos a esfuerzos u otras condiciones,
donde la presencia de una discontinuidad puede ser la
causa de una costosa reparación, peligro para otros
productos o estructuras, e inclusive para la vida
Discontinuidades en los materiales
OGSA de CV
164. Cuando la discontinuidad presente trata de ser
detectada por Pruebas No Destructivas, estas deben ser
seleccionadas, aplicadas e interpretadas con cuidado, y
sobre la base de un conocimiento válido de los
mecanismos de falla y sus causas
Cabe recordar que las Pruebas No Destructivas
generalmente solo indican la presencia de la
discontinuidad, por lo que le corresponde al personal
técnico determinar el tipo específico de discontinuidad
detectada
Discontinuidades en los materiales
OGSA de CV
165. Es más que evidente, que el conocimiento de los
materiales, sus propiedades y discontinuidades típicas,
de acuerdo con su proceso de fabricación o condiciones
de operación, ayudará notablemente a los técnicos al
realizar una Prueba No Destructiva
Tomando en cuenta que la mayoría de las técnicas de
inspección son recomendadas para un tipo de
discontinuidad específica, el conocimiento de estas
ayudará a seleccionar el método más adecuado y,
además, facilitará su identificación
Discontinuidades en los materiales
OGSA de CV
167. Muy pocos metales o aleaciones son encontrados en la
naturaleza en una forma en la cual puedan ser
utilizados, normalmente deben ser combinados con
otros elementos para formar compuestos
Son usados algunos procesos de refinación para reducir
o remover otros elementos e impurezas, antes que el
metal pueda ser usado, en muchos casos, deben ser
agregados elementos adicionales para que puedan
desarrollarse ciertas propiedades deseables en el metal
Clasificación de Discontinuidades
OGSA de CV
168. En todos los proceso de refinación, el metal se
encuentra en forma de metal fundido, en esas
condiciones, el metal debe ser cambiado a una forma
útil
Los métodos usados en el formado de cualquier metal
tienen un efecto directo sobre sus propiedades, por lo
que saber como fue hecha la pieza y los cambios que
pueden ocasionarse durante su fabricación, ayudan
al técnico a realizar mejor su trabajo
Clasificación de Discontinuidades
OGSA de CV
169. Clasificación de Discontinuidades
1. Discontinuidades Inherentes
Son las asociadas y formadas con la solidificación del metal, durante
la fabricación de metal cuando es fundido y vaciado
2. Discontinuidades de Proceso
Se pueden subdividir en:
a) Discontinuidades de Proceso Primario
Son las relacionadas con los procesos de formado primario como
rolado, extruído, forjado y fundido
b) Discontinuidades de Proceso Secundario
Son las relacionadas con operaciones de acabado final de los
materiales, como operaciones de maquinado, tratamiento
térmico, recubrimiento y soldado
3. Discontinuidades de Servicio
Son las relacionadas con las condiciones de servicio, en ocasiones se
producen por otras discontinuidades del material, las cuales
provocan concentración de esfuerzos y también pueden originarse por
un mal diseño de la parte, donde los esfuerzos a los que el material es
sometido son mayores a los esfuerzos que puede resistir
OGSA de CV
170. Las discontinuidades se clasifican por su origen en::
Inherentes
Aquellas relacionadas con la solidificación de
metal fundido y vaciado. Se subdividen en:
a) De fundición primaria o en materia prima
Relacionadas con la fusión y solidificación
del lingote original.
b) De fundición secundaria
Relacionadas con la fundición, vaciado y
solidificación de un artículo fundido;
causadas por las variables propias de
fabricación, tales como: humedad,
alimentación, temperatura inadecuada, etc.
Discontinuidades en los materiales
171. Proceso
Las relacionadas y originadas en los diferentes
procesos de manufactura, tales como: Forjado,
maquinado, rolado, soldado, extruido,
tratamientos térmicos, etc.
Servicio
Las relacionadas y ocasionadas por condiciones
de servicio de los materiales, como esfuerzos,
corrosión, fatiga. Algunas ocasiones este tipo de
discontinuidades son producidas por otras
presentes en el material, también pueden
originarse por un mal diseño de la pieza.
Discontinuidades en los materiales
172. a) Inclusiones. Partículas de material
como escoria, óxido y sulfuros, de
forma irregular.
Cabeza
Caliente
Porosidad
Contracción Inclusión
Lingote
Algunas discontinuidades típicas en el lingote son:
Inherentes de Fundición Primaria
b) Porosidad. Causada por gas
insoluble atrapado en la
solidificación.
c) Contracción (Rechupe). Causada
por contracción durante la
solidificación.
d) Segregaciones. Distribución no
uniforme de los elementos.
173. a) Traslape en frío
b) Desgarre en caliente (Grietas por contracción)
c) Cavidades por contracción
d) Microcontracciones
e) Sopladuras
f) Porosidad
g) Contracción
Discontinuidades típicas en piezas fundidas:
Inherentes de Fundición Secundaria
174. Molde
a) Traslape en frío
Producido por cualquier causa que origine la
solidificación de una superficie antes que otro
metal fluya sobre ella
Inherentes de Fundición Secundaria
Traslape en Frío
a)
175. Inherentes de Fundición Secundaria
Molde
b) Desgarre en Caliente (Grietas por
Contracción)
Se produce por la diferencia en velocidades de
solidificación y enfriamiento, que ocasiona
diferentes contracciones en secciones delgadas y
gruesas en piezas de geometría complicada.
Desgarre en Caliente
176. El metal Fundido
llena el molde
Cavidad por
Contracción
El metal Fundido
ha solidificado
Entrada de
metal Fundido
c) Cavidades por Contracción
Huecos causados por la falta de metal, el
suficiente para compensar la contracción
volumétrica que ocurre durante la solidificación.
Inherentes de Fundición Secundaria
177. Entrada de
metal Fundido
Inherentes de Fundición Secundaria
d) Microcontracción
Huecos superficiales y pequeños que aparecen en
la entrada del metal o boca de alimentación.
También ocurren cuando el metal fluye de una
sección delgada a una sección gruesa
178. Las discontinuidades producidas en procesos de
rolado y forjado son:
Conformado
Rolado:
a) Laminaciones
b) Costuras
c) Inclusiones
Forja:
a) Traslapes
b) Grietas (Reventadas o reventón)
c) Copos (grietas por hidrógeno)
D e P r o c e s o
179. Laminaciones
Placa
Rolado
a) Laminaciones
Producidas en los procesos de conformado, producto de
discontinuidades inherentes en el lingote. Son aplanadas,
delgadas, paralelas a la superficie del material y en la
dirección del conformado.
D e P r o c e s o
180. D e P r o c e s o
Rolado
b) Costuras
Discontinuidades superficiales en forma de líneas continuas o
intermitentes, poco profundas y muy cerradas (finas), paralelas
al grano. Originadas por discontinuidades presentes en el billet
o lingote.
Costuras
Inclusiones no
Metálicas
Rodillos
181. Forjado
c) Traslape
Son líneas no muy apretadas o adheridas a la superficie y
generalmente penetran con un ángulo pequeño. Es causado
porque parte del metal se desliza o dobla sobre la misma
superficie de la pieza.
Dado
Traslape de Forja
D e P r o c e s o
182. Reventadas Externas
Reventada Interna
Forjado
d) Reventada
Ruptura causada por temperaturas inapropiadas de forja,
trabajo excesivo o movimiento del metal durante el forjado.
Pueden ser internas o abiertas a la superficie
D e P r o c e s o
183. Forjado
e) Copos
Fisuras internas extremadamente delgadas y alineadas con el
grano.
Las causas que originan estas discontinuidades son: tensiones
localizadas, producidas por la transformación; disminución
de la solubilidad del hidrógeno durante el enfriamiento
D e P r o c e s o
184. D e P r o c e s o
Tratamiento Térmico
a) Grietas
Son causadas por la concentración de esfuerzos
durante el calentamiento y enfriamiento
desigual entre secciones delgadas y gruesas.
No tienen dirección especifica y empiezan
normalmente en esquinas agudas las cuales
actúan como puntos de concentración de
esfuerzos
185. Maquinado o Esmerilado
a) Grietas.
Causadas por esfuerzos
producidos por calentamiento
excesivo local entre la
herramienta y la superficie
del metal. Son superficiales,
poco profundas, ocurren en
grupos y generalmente en
superficies endurecidas, con
recubrimiento.
D e P r o c e s o
186. Discontinuidades de soldadura
La soldadura es un procedimiento de unión o junta, en
el cual los cambios de forma son menores en
características y locales en cuanto a los efectos
La soldadura puede ser definida como:
“la unión permanente de superficies metálicas
estableciendo el enlace de átomo a átomo entre las
superficies”
Discontinuidades de proceso secundario
OGSA de CV
187. Discontinuidades de soldadura
Si bien, la forma de los componentes individuales no
cambia, la soldadura terminada o ensamble de partes,
constituye una estructura unificada que funcionalmente
tiene las propiedades de una parte sólida
En algunos casos, particularmente con soldadura por
punteo, es puramente un procedimiento de ensamble y
compite con sujetadores mecánicos, como el remachado
y el atornillado; en otros casos, el objetivo de la
soldadura es proporcionar una unión que tenga la
misma estructura, resistencia y otras propiedades como
las del metal base, para que el área soldada sea
indetectable
Discontinuidades de proceso secundario OGSA de CV
188. Discontinuidades de soldadura
La mayoría de los procesos de soldadura consisten en unir
dos piezas de metal para satisfacer un dibujo, especificación
o cualquier otro medio en el que se establezca un requisito
En la industria, están disponibles sobre cuarenta procesos de
soldadura diferentes; sin importar el proceso, existen tres
variables comunes:
Una fuente de calor
Una fuente de protección
Una fuente de elementos químicos
El control de ellas es esencial y cuando alguna, por cualquier
razón, se vuelve inestable se puede esperar que se presente
una variedad de discontinuidades
Discontinuidades de proceso secundario
OGSA de CV
189. Discontinuidades de soldadura
Las discontinuidades de soldadura que el técnico en
ultrasonido debe poner en evidencia pueden ser de índole
diversa; algunas son inherentes al procedimiento
empleado para realizar la soldadura; otras son comunes a
casi todos los procedimientos; en ocasiones, son
provocadas por la inexperiencia o negligencia del
soldador (posición incorrecta del electrodo, eliminación
insuficiente de escorias, etc.); también, se deben a que no
se han ajustado en forma conveniente los parámetros del
proceso (intensidad inadecuada, velocidad de
desplazamiento del arco, etc.); por último, existen
discontinuidades debidas a una unión deficiente (tipo de
preparación inadecuada, electrodo mal indicado, etc.).
Discontinuidades de proceso secundario
OGSA de CV
190. Discontinuidades de soldadura
Las discontinuidades de soldadura pueden ser
clasificadas de varias formas
Al margen de la clasificación, evidentemente las
discontinuidades que debe buscar y detectar el técnico
en ultrasonido son las internas
No obstante, no quiere decir que deben ignorarse las
externas sino, muy al contrario, tener en cuenta la
posibilidad de su existencia pues muchas veces su
presencia puede dar origen a confusiones o errores de
interpretación
Discontinuidades de proceso secundario
OGSA de CV
191. Discontinuidades externas en la soldadura
Penetración Inadecuada
La penetración incompleta o
inadecuada es la falta de metal
de soldadura para que penetre la
raíz adecuada o completamente,
dejando presentes las aristas de
la cara de raíz
Desalineamiento con
Penetración Incompleta
Ocurre cuando los elementos que
serán unidos no se encuentran
alineados y el relleno en el paso
de raíz o fondeo es insuficiente,
con la falta de fusión de una
cara de raíz
OGSA de CV
192. Discontinuidades externas en la soldadura
Concavidad en la raíz
El metal fundido es jalado hacia
dentro de la junta durante la
solidificación; al centro del
cordón de raíz se presenta una
depresión o cavidad
Quemada
Es una depresión severa o hueco
abierto, en forma de cráter, que
se extiende a través de la raíz; el
metal corre fuera de la junta,
dejando un hueco (el metal
fundido se hunde y forma una
depresión)
OGSA de CV
193. Discontinuidades externas en la soldadura
Socavado interno (undercut)
El metal base se funde en la
unión entre el metal de aporte y
el metal base; aparece como una
ranura o cavidad adyacente al
cordón de raíz
Refuerzo excesivo de raíz
Exceso de metal de soldadura de
aporte depositado en el cordón
de raíz; es indeseable porque
produce configuraciones de tipo
muescas o ranuras que provocan
incremento de esfuerzos, que
reducen la resistencia a la fatiga
OGSA de CV
194. Discontinuidades externas en la soldadura
Relleno insuficiente (underfill)
Una depresión en la cara de la
soldadura, que es una pérdida de
material en la sección
transversal; no hay suficiente
metal depositado
Socavado externo
El metal base se funde en la
unión entre el metal de aporte y
el metal base; aparece como una
ranura o cavidad adyacente a la
cara de la soldadura
OGSA de CV
195. Discontinuidades externas en la soldadura
Desalineamiento (High-Low)
En el caso de soldaduras en
cascos o cubiertas y tubería
conocido como “High-Low”, es
la condición donde los miembros
o elementos que serán soldados
no se encuentran nivelados
Traslape (overlap)
Condición donde existe un
saliente de metal soldado, sin
fusionar, más allá del dedo o
cara de la soldadura; el metal
soldado desborda la junta
OGSA de CV
196. Discontinuidades externas en la soldadura
Refuerzo excesivo de cara
Presente en una soldadura de
ranura; es el exceso de metal de
soldadura depositado, más que
lo requerido, formando un
contorno altamente convexo
OGSA de CV
197. Discontinuidades internas en la soldadura
Inclusiones
Son óxidos, escoria y otros materiales sólidos no metálicos,
(como los usados para proteger el metal fundido) que son
atrapados en el metal soldado, entre el metal de aporte y el
metal base o entre cordones de la soldadura, en los pasos de
relleno
OGSA de CV
198. Discontinuidades internas en la soldadura
Líneas de escoria
Son del mismo tipo que las inclusiones de escoria, con
diferencia en cuanto a su forma, son alargadas; pueden
encontrarse a lo largo de los bordes del paso de raíz; en
ocasiones se presenta entre pasos
OGSA de CV
199. Discontinuidades internas en la soldadura
Fusión incompleta
Es la condición donde la soldadura no está completamente
fusionada con el metal base o con los pasos adyacentes de
soldadura; es la falla del metal fundido de soldadura para fluir
y fusionar el metal adyacente; debido a su forma lineal y sus
bordes relativamente agudos, corresponde a una discontinuidad
significativa de la soldadura; conocida como falta de fusión,
fusión inadecuada y solape o soldeo en frío
OGSA de CV
200. Discontinuidades internas en la soldadura
Inclusiones de Tungsteno
Asociadas con el proceso GTAW (Gas Tungsten Arc Welding);
son pedazos pequeños de tungsteno entre los cordones de la
soldadura; ocurre cuando el electrodo de tungsteno hace
contacto con el charco fundido, el electrodo se funde y se
depositan pedazos en el metal soldado
OGSA de CV
201. Discontinuidades de soldadura
Grietas
Es considerada la discontinuidad más crítica, debido a que son
caracterizadas como lineales y presentan condiciones de
extremos o puntas muy agudas, por lo que tienden a crecer o
propagarse, al aplicar esfuerzos adicionales
Clasificación
1. Por la forma de indicar cuándo ocurren
a) Grietas calientes
b) Grietas frías
2. Por la forma de describir su dirección con respecto al eje
longitudinal de la soldadura
a) Grietas longitudinales
b) Grietas transversales
OGSA de CV
202. Discontinuidades de soldadura
Grietas
Clasificación
3. Por la localización física exacta con respecto a las
diferentes partes de la soldadura
a) Grietas de garganta
b) Grietas de raíz
c) Grietas de dedo
d) Grietas de cráter
e) Grietas debajo del cordón / zona afectada por el calor
f) Grietas en el metal base
OGSA de CV
203. Discontinuidades de soldadura
Grietas
LEYENDA
1 Grieta cráter
2 Grieta de cara
3 Grieta en zona afectada
4 Desgarre laminar
5 Grieta longitudinal
6 Grieta de raiz
7 Grieta en superficie de raiz
8 Grieta de garganta
9 Grieta de dedo
10 Grieta transversal
11 Grieta debajo de cordón
12 Grieta en interfase
13 Grieta en metal de soldadura
OGSA de CV
204. Discontinuidades de soldadura
Porosidad
Es una discontinuidad de tipo cavidad, formada por gas
atrapado durante la solidificación; pueden ser huecos o
paquetes de gas dentro del metal soldado; debido a su forma
esférica característica, es normalmente considerada la
discontinuidad menos peligrosa; sin embargo, donde la
soldadura forma algún límite para contener un gas o líquido, la
porosidad puede ser más peligrosa; es generalmente
caracterizada como una discontinuidad con bordes tersos,
redondeada o alargada; un solo poro puede tener una cola
aguda, lo que podría ser un punto de inicio de una grieta
OGSA de CV
205. Discontinuidades de soldadura
Porosidad dispersa
Se refiere a poros numerosos que
pueden aparecer dispersos a
través de la soldadura sin
ningún patrón en particular
Porosidad agrupada
Patrón específico de varios
poros; describe un número de
poros agrupados en un área
pequeña separada por metal
soldado libre de porosidad
OGSA de CV
206. Discontinuidades de soldadura
Porosidad lineal o alineada
Patrón específico de varios
poros; describe un número de
poros alineados y paralelos al
eje de la soldadura; se
encuentran en la raíz
Porosidad tipo tubería
En la porosidad anterior, los
poros son usualmente de forma
esférica, sin embargo, con esta
los poros son alargados; referida
como porosidad alargada, tipo
túnel o agujeros de gusano
OGSA de CV
207. La falla mecánica es siempre el resultado de un
esfuerzo por arriba de un valor crítico, para cada
material, que provoque deformación o fractura.
Tales esfuerzos excesivos pueden ser establecidos por:
Discontinuidades del material;
Cargas excesivas;
Tipos de cargas inadecuadas, o
Errores de diseño.
D e S e r v i c i o
208. Las discontinuidades de servicio son consideradas
como las más importantes y críticas. Los
materiales que pueden presentar defectos debido a
las condiciones de operación son extremadamente
críticos y demandan atención estrecha.
Son consideradas discontinuidades de servicio:
a) Grietas por fatiga
c) Corrosión
d) Grietas por corrosión
e) Erosión
D e S e r v i c i o
209. Grietas por Fatiga:
Inician en puntos de alta concentración de esfuerzos, que
puede ser la propia forma del material o discontinuidades
existentes en la pieza. Normalmente son abiertas a la
superficie.
Se estima que un equipo que tiene partes en movimiento o
que se encuentra sujeto a vibración, aproximadamente el
90% de las fallas presentes incluye a la fatiga de alguna
forma.
D e S e r v i c i o
210. Corrosión:
Es el deterioro de metales debido a la acción
química del medio circundante o contrayente. En
algún grado la corrosión puede producirse en todos
los metales, pero su efecto varia dependiendo de la
combinación del metal y el agente corrosivo. La
corrosión ataca metales por acción química
directa, por electrólisis (acción electroquímica) o
por la combinación de ambas. Existen tres tipos de
corrosión.
Corrosión General
Picaduras
Grietas por Corrosión
211. Grietas por Corrosión:
Se presentan cuando el ataque de la corrosión
es contra los bordes de grano.
Siguen los bordes de grano desde la superficie
del material.
Pueden causar la falla de materiales
sometidos a cargas estáticas debido a la
reducción de la resistencia a la carga de la
sección transversal.
En el caso de cargas dinámicas, son fuentes
de inicio de grietas y de falla por fatiga.
212.
213. Inspección de soldaduras
La inspección de soldaduras con PND tiene dos
funciones:
El control de calidad- Monitoreo del soldador,
funcionalidad del equipo y la calidad de
consumibles y material base utilizados
La aceptación o rechazo de una soldadura- Con
base en su capacidad propuesta y su capacidad
bajo condiciones de servicio impuestas
OGSA de CV
214. Inspección de soldaduras
La PND adecuada puede ser diferente para cada función,
existen factores que influyen en la selección
- las características de las discontinuidades,
- los requisitos de mecánica de fractura,
- el análisis de esfuerzos,
- los materiales de ingeniería,
- el acceso a la zona de inspección,
- la geometría de la estructura (plana, curva, gruesa,
delgada, etc.),
- la condición de la superficie,
- la etapa de la inspección (fabricación, servicio),
- el medio ambiente (hostil, bajo el agua, etc.),
- el tiempo de inspección disponible, etc.
OGSA de CV
215. Inspección de soldaduras
Es necesario ejercer un juicio de ingeniería para
establecerse un orden de importancia de los factores
Si un método es considerado como viable, entonces las
discontinuidades deben ser detectadas, identificadas,
localizadas, dimensionadas exactamente, y se debe
establecerse su orientación
Existen documentos que proporcionan guías para cada
método, basados en sus capacidades y limitaciones
Por ello, la inspección ultrasónica contribuye
proporcionado detalles de la condición interna de la
soldadura, es útil en el desarrollo de técnicas y muchos
documentos requieren que la inspección ultrasónica sea
empleada en algún grado en la inspección final
OGSA de CV
217. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
218. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
219. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
220. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
221. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
222. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
223. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
224. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
225. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
226. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
227. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
228. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
229. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
230. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
231. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
232. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
233. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
234. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
235. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
236. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
237. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
238. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
239. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
240. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
241. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
242. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
243. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
244. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
245. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
246. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
247. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
248. Uso de palpadores de haz angular
Cuando un palpador de haz angular se acopla sobre la
superficie de una placa, el haz refractado de ondas de
corte se propaga en “zig-zag” a través de la placa
OGSA de CV
45º
249. Uso de palpadores de haz angular
Si en su camino el haz de ondas de corte no encuentra un
reflector con orientación favorable, continuará su
propagación a través de la placa y en la pantalla no
habrá ninguna indicación
OGSA de CV
250. Uso de palpadores de haz angular
Imaginemos ahora que el haz de ondas de corte incide en
el borde de la placa, aparecerá un eco en la pantalla
siempre que el rango elegido en el equipo sea el adecuado;
la reflexión se producirá bien cuando el haz incida en la
esquina inferior o cuando incida en la esquina superior
El eco de máxima altura corresponderá a la reflexión de la
parte central del haz en la esquina inferior de la pieza al
producirse la primera reflexión; a continuación, los ecos
sucesivos, debidos a reflexiones en las esquinas, serán de
menor amplitud a medida que el palpador vaya
alejándose del borde de la placa, puesto que el haz, al
tener que recorrer mayor camino, sufrirá una atenuación
consiguiente mayor
OGSA de CV
251. Uso de palpadores de haz angular
Se deduce que se pueden obtener las reflexiones
correspondientes a las esquinas inferior y superior del
borde de la placa, sin más que situar el palpador de forma
que el haz incida primeramente en la esquina inferior y
después en la esquina superior (después de haber sufrido
una reflexión en la superficie inferior de la placa)
OGSA de CV
252. 45º
Uso de palpadores de haz angular
La reflexión en la esquina inferior se produce a una
distancia que identificaremos como SD/2, entre el punto
de salida del haz del palpador y el borde de la placa
OGSA de CV
e
SD/2
DAI
253. SD
DAI DAII
45º
Uso de palpadores de haz angular
La reflexión en la esquina superior se produce a una
distancia SD
OGSA de CV
e
Por la forma en “V” del recorrido del ultrasonido hasta
completar SD, se le da el nombre de “Trayectoria en V”
La distancia DAI se conoce como la “Primera Pierna”, y
la distancia DAII es la segunda pierna
254. SD
DAI DAII
45º
Uso de palpadores de haz angular
Se puede deducir que el haz barre toda la sección
transversal de la placa al desplazar el palpador entre las
distancias SD y SD/2
A la distancia SD se le denomina “Distancia de Salto” o
“Distancia Brinco” (en Inglés: Skip Distance) y a SD/2,
“Distancia de Medio Salto”
OGSA de CV
e
255. Uso de palpadores de haz angular
Se puede deducir que el haz barre toda la sección
transversal de la placa al desplazar el palpador entre las
distancias SD y SD/2
A la distancia SD se le denomina “Distancia de Salto” o
“Distancia Brinco” (en Inglés: Skip Distance) y a SD/2,
“Distancia de Medio Salto”
OGSA de CV
e
SD
DAI DAII
45º
256. 45º
DAI DAII
Uso de palpadores de haz angular
Se puede deducir que el haz barre toda la sección
transversal de la placa al desplazar el palpador entre las
distancias SD y SD/2
A la distancia SD se le denomina “Distancia de Salto” o
“Distancia Brinco” (en Inglés: Skip Distance) y a SD/2,
“Distancia de Medio Salto”
OGSA de CV
e
257. 45º
DAI DAII
Uso de palpadores de haz angular
Se puede deducir que el haz barre toda la sección
transversal de la placa al desplazar el palpador entre las
distancias SD y SD/2
A la distancia SD se le denomina “Distancia de Salto” o
“Distancia Brinco” (en Inglés: Skip Distance) y a SD/2,
“Distancia de Medio Salto”
OGSA de CV
e
258. 45º
DAI DAII
Uso de palpadores de haz angular
Se puede deducir que el haz barre toda la sección
transversal de la placa al desplazar el palpador entre las
distancias SD y SD/2
A la distancia SD se le denomina “Distancia de Salto” o
“Distancia Brinco” (en Inglés: Skip Distance) y a SD/2,
“Distancia de Medio Salto”
OGSA de CV
e
259. 45º
DAI
Uso de palpadores de haz angular
Se puede deducir que el haz barre toda la sección
transversal de la placa al desplazar el palpador entre las
distancias SD y SD/2
A la distancia SD se le denomina “Distancia de Salto” o
“Distancia Brinco” (en Inglés: Skip Distance) y a SD/2,
“Distancia de Medio Salto”
OGSA de CV
e
SD/2
260. Uso de palpadores de haz angular
Conociendo el ángulo de refracción del haz ultrasónico (q)
marcado en el palpador y el espesor, se pueden calcular
las distancias SD y SD/2
OGSA de CV
45º
e
SD/2
q
SD/2
e
Tan q = --------- Por lo tanto: SD = 2e Tan q
261. Uso de palpadores de haz angular
Los palpadores angulares cuentan, para su ángulo de
refracción, con el factor 2 tg q por lo que para conocer
la distancia de salto y de medio salto es cuestión, de
conocer el espesor de la placa
OGSA de CV
263. Ubicación de discontinuidades con palpadores de haz
angular
Supongamos que al verificar una placa con palpador
angular se detecta una discontinuidad, la cual
producirá, si es de orientación favorable al haz, una
indicación en la pantalla del equipo
Consideremos que la posición de la discontinuidad
dentro de la placa es indicada en la pantalla
Si el equipo ha sido calibrado en recorrido del haz
podemos conocer, sin más que leer directamente en la
pantalla, la distancia angular (DA) a la que se
encuentra la discontinuidad
OGSA de CV
310. Inspección de soldaduras por ultrasonido
Antes de abordar la inspección de un cordón de soldadura, el
técnico debe conocer lo siguiente, porque puede suponerle
una gran ayuda para realizar el examen
1. Material a inspeccionar - Conocer el tipo de material
puede ayudar a saber si, en las zonas adyacentes al
cordón, se encontrará estructura de grano grueso o fino,
lo que podría determinar la frecuencia a emplear
2. Espesor de la placa - Saber el espesor de la placa es muy
importante, pues, aparte de ayudar en la elección del
ángulo a emplear, sirve para conocer las distancias de
brinco y de medio brinco entre las cuales ha de desplazar
el palpador durante la ejecución de la inspección
OGSA de CV
311. Inspección de soldaduras por ultrasonido
3. Preparación de la unión - Conocer la preparación de la
unión ayuda a la hora de interpretar las
discontinuidades, por ejemplo, si el cordón lleva
preparación en “X”, la falta de penetración se encuentra
en el centro del mismo, es decir, entre las pasadas de la
raíz de uno y otro lado
4. Procedimiento de soldadura utilizado - Conocer el
procedimiento de soldadura empleado es importante
para determinar las discontinuidades que se pueden
encontrar, por ejemplo, si el cordón se ha soldado con el
procedimiento CO2 se sabe que no van a encontrar
inclusiones de escoria, pues el electrodo va protegido
con gas, en cambio las discontinuidades más frecuentes
son porosidad y faltas de fusión entre otras
OGSA de CV
312. Inspección de soldaduras por ultrasonido
5. Si ha existido la aplicación de un tratamiento térmico -
En ciertos tipos de cordones, es necesario realizar
tratamientos térmicos posteriores a la soldadura, los
cuales pueden originar cambios en la estructura de grano
del cordón, lo que puede influir sobre la elección de la
frecuencia
6. Existencia de respaldo de soporte en la raíz - La raíz de
algunos cordones se sujeta con soportes de respaldo (en
ciertas uniones de tubos), por lo que deben esperarse,
ecos debidos a reflexiones en ellos, lo que ha de tenerse
en cuenta a la hora de dilucidar si un eco procede de la
raíz, de una discontinuidad real, o bien de dichos
respaldos
OGSA de CV
313. Inspección de soldaduras por ultrasonido OGSA de CV
1. Tipo de juntas y preparación
Para inspeccionar una unión soldada por ultrasonido, puede
ser importante conocer la forma y perfil, su sección transversal
Tope
Esquina
Solape
T Borde
Las juntas a tope, esquina y en “T” son las más inspeccionadas
por ultrasonido, y la más común es la junta a tope.
314. Inspección de soldaduras por ultrasonido
2. Tipos de ranuras
El tipo básico de ensamble es la junta a tope cuadrada,
donde las caras con corte cuadrado original se acercan
Cuando se deja un espacio entre las caras, la forma más
común del ensamble, al espacio se le conoce como
“ranura”
Existen diferentes tipos de ensambles, con diferentes tipos
de ranuras que pueden ser usadas en la preparación de
una junta a tope con penetración completa
La forma de la ranura sirve para clasificar el juego
Al realizar la interpretación, conocer el tipo de ranura
ayuda a determinar el tipo y localización de las
discontinuidades en la soldadura
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315. Inspección de soldaduras por ultrasonido OGSA de CV
1. Tipos de ranuras
Ranura cuadrada sencilla Ranura con bisel sencillo Ranura en “V” sencilla
Ranura en “J” sencilla Ranura en “U” sencilla Ranura con bisel doble
Ranura en “V” doble Ranura en “J” doble Ranura en “U” doble
En algunas ranuras existen zonas planas en la parte inferior de
la junta, que se conoce como “raíz”; esta configuración es
común ya que proporciona estabilidad a la esquina inferior y
reduce la posibilidad de penetración excesiva
La raíz actúa como una junta con ranura cuadrada
316. Inspección de soldaduras por ultrasonido OGSA de CV
3. Nomenclatura de la ranura
Ángulo de ranura
Ángulo
de bisel
Espesor
de material
Tamaño de
soldadura
Abertura de raíz
Cara de ranura
Cara de raíz
317. Inspección de soldaduras por ultrasonido OGSA de CV
4. Capas de una soldadura
Paso de cubierta
Paso caliente
Pasos de
relleno
Paso de raíz
318. Inspección de soldaduras por ultrasonido OGSA de CV
5. Otras juntas soldadas
Existen otras juntas de geometría compleja en las que no es tan
adecuado aplicar la inspección como en juntas a tope
La junta en “T”, por ejemplo, puede ser ensamblada con una o
dos soldaduras de filete, que es la soldadura más común usada
con la junta en”T”, es el ensamble más económico ya que no
requiere preparación especial
319. Inspección de soldaduras por ultrasonido
OGSA de CV
5. Otras juntas soldadas
La junta en “T” con soldaduras de filete no es fácil de
inspeccionar, la razón es que existe una zona en la interfase
original de la junta y este espacio se parece mucho a la
penetración incompleta
Modelos más refinados de la junta en “T” corresponden a
soldaduras preparadas y son algunas opciones disponibles para
el diseño, aunque pueden ser usadas otras formas de
preparación
Se puede esperar que juntas como estas soporten cargas
dinámicas en servicio, como en puentes
320. Inspección de soldaduras por ultrasonido OGSA de CV
5. Otras juntas soldadas
Pierna o
tamaño
Cara o corona
Garganta
actual
Garganta efectiva
Garganta teórica
Dedo o punta
Profundidad
De fusión
Raíz
321. Inspección de soldaduras por ultrasonido
OGSA de CV
5. Otras juntas soldadas
Otra junta fundamental es la junta en esquina, la cual puede
ser unida por varios tipos de soldadura
322. Inspección de soldaduras por ultrasonido
OGSA de CV
5. Otras juntas soldadas
Una cuarta junta compleja es la junta de solape, la cual es
ensamblada con un par de soldaduras de filete, es una junta
natural de filete
No existen puntos para cortar como preparación para cualquier
forma de ranura
323. Inspección de soldaduras por ultrasonido OGSA de CV
6. Posiciones para soldar
Existen seis posiciones reconocidas para soldar
Discontinuidades asociadas con la gravedad, la fluidez y
la habilidad del soldador pueden ocurrir en al menos
cuatro de ellas: plana 1, horizontal 2, vertical 3 y sobre
cabeza 4
Las cuatro posiciones son básicas y aplican para
soldaduras de ranura y filete
La letra “G” se coloca después del número de posición e
indica que corresponde a ranura, “groove” en Inglés
En soldaduras de filete la designación de la posición es del
1F al 4F
324. Inspección de soldaduras por ultrasonido
OGSA de CV
7. Inspección de juntas soldadas a tope
Las inspecciones de juntas soldadas con haz recto son
raramente posibles; aún en la inspección de juntas en las
que se maquina el refuerzo de cara, es de poca utilidad,
particularmente para la detección de grietas o
discontinuidades cerca de la superficie
Puede aplicarse en juntas de bridas a tubería o
conexiones, con el palpador colocado en el borde de la
pieza, pero en espesores delgados de pared puede esperarse
interferencia producida por las paredes, debido a la
generación de ondas transversales y la reducción de la
sensibilidad para discontinuidades cercanas a una de las
dos superficies
325. Inspección de soldaduras por ultrasonido
OGSA de CV
7. Inspección de juntas soldadas a tope
Para juntas soldadas de placas, piezas planas o tubería,
se considera utilizar ondas de corte, siendo utilizadas las
reflexiones entre las dos superficies de la placa
En algunos casos, un haz ancho cubre una junta en una
pasada del palpador; sin embargo, en otros es necesario
desplazar el palpador en ángulos rectos a la junta para
cubrir sucesivamente la sección transversal completa
326. Inspección de soldaduras por ultrasonido
OGSA de CV
7. Inspección de juntas soldadas a tope
Supongamos que se inspeccionará un cordón de soldadura
mediante ultrasonido, con un palpador angular
Para barrer toda la sección transversal del cordón, será
necesario desplazar el palpador entre las distancias
correspondientes a medio salto y un salto
Desde la posición de medio salto el haz incide en la raíz
del cordón, al desplazar hacia atrás el palpador, el haz
barre paulatinamente la sección transversal del cordón,
desde la raíz hasta el refuerzo, momento en el cual el
palpador se encontrará a la distancia de un salto
327. Inspección de soldaduras por ultrasonido
OGSA de CV
7. Inspección de juntas soldadas a tope
De lo anterior se deduce que el técnico tiene la certeza de
barrer con el haz todo el cordón, desplazando el palpador
entre las distancias SD y SD/2
Ahora bien, con el factor 2tg q para cada ángulo de
entrada, con solo conocer el espesor de la placa, pueden
determinarse las mencionadas distancias
La distancia de salto y de medio salto, varían
considerablemente en función de los ángulos de entrada
332. Inspección de soldaduras por ultrasonido
OGSA de CV
7. Inspección de juntas soldadas a tope
SD
SD/2
45º
333. Inspección de soldaduras por ultrasonido
OGSA de CV
7. Inspección de juntas soldadas a tope
SD
SD/2
45º
334. Inspección de soldaduras por ultrasonido
OGSA de CV
7. Inspección de juntas soldadas a tope
SD
SD/2
45º
335. 7. Inspección de juntas soldadas a tope
En principio, parece lógico pensar que para facilitar la
tarea, deberían elegirse siempre ángulos pequeños, puesto
que entonces los desplazamientos del palpador serían
menores; sin embargo, para realizar la inspección de la
soldadura no es factible emplear siempre palpadores con
ángulo pequeño.
Ocurre que, como el punto de salida del haz se encuentra
aproximadamente en el centro del palpador, muchas veces
resulta imposible realizar la inspección cuando la distancia
de medio salto es muy pequeña, pues el palpador tropieza
con el refuerzo del cordón.
OGSA de CV
336. 7. Inspección de juntas soldadas a tope
Por el contrario, si para un espesor grueso se elige un
ángulo de entrada grande, las distancias de salto y de medio
salto serían considerables, así que habría que desplazar el
palpador a mayores distancias hacia adelante y atrás para
barrer toda la sección transversal del cordón, lo que resulta
bastante molesto; además, el ultrasonido ha de recorrer
trayectos muy grandes hasta el cordón, lo que produce
atenuación considerable, por lo cual, para detectar
discontinuidades en el cordón, debería amplificarse al
máximo o bien aumentar la potencia de emisión, lo que trae
consigo una pérdida en el poder de resolución.
En este estado de cosas, parece lógico pensar que se deben
emplear palpadores con ángulo de entrada elevado para
espesores medios y finos, y ángulos de entrada bajos para
soldaduras de grandes espesores.
OGSA de CV
337. 7. Inspección de juntas soldadas a tope
La siguiente tabla recomienda el ángulo de uso de cada
palpador angular en función del espesor de la placa:
Espesor (mm) Ángulo Factor
Recomendado 2tg q
6 – 20 80° 11
20 – 40 70° 5.5
40 – 60 60° 3.5
Mayor a 60 45° 2
OGSA de CV
338. 7. Inspección de juntas soldadas a tope
Zona de barrido
Al inspeccionar una soldadura por ultrasonido, con el fin de
efectuar un barrido eficiente y confiable, es recomendable
establecer un área, a todo lo largo de la soldadura, desde la
línea central de la soldadura y hasta la distancia de medio
salto y de un salto.
A esta región se le denomina “Zona de Barrido”, que es el
espacio dentro del cual se deberían realizar los
desplazamientos y movimientos del transductor.
El borde de la zona de barrido, que es la distancia de salto, se
le conoce como “Límite Lejano”, y el borde que es la distancia
de medio salto se le denomina “Límite Cercano”.
OGSA de CV
339. 7. Inspección de juntas soldadas a tope
Zona de barrido
Puede esperarse que la inspección esté sujeta a disturbios
provocados por laminaciones e inclusiones en el metal base,
que podrían evitar que el haz se propague como se desea y que
resulte en indicaciones que puedan parecer y confundirse con
discontinuidades en la junta, por lo que antes de inspeccionar
la soldadura, debería efectuarse una verificación de la calidad
del material base dentro de la zona de barrido, con haz recto.
También, se debe tener muy en cuenta la forma del cordón ya
que puede afectar la inspección de la soldadura, esto por la
presencia de indicaciones producidas por reflexiones en
extremos proyectados agudos, como el refuerzo excesivo de
raíz o de cara, particularmente si el ángulo del haz es pequeño,
un disturbio similar puede ser causado por el chisporroteo de
soldadura.
OGSA de CV
340. 7. Inspección de juntas soldadas a tope
Zona de barrido
Se recomienda que la soldadura sea barrida desde ambos lados
sobre una sola superficie o, si es posible, desde un lado sobre
ambas superficies, para asegurar que sean detectadas
discontinuidades planas no orientadas verticalmente.
SD/2
SD
Límite
cercano
Límite
lejano
OGSA de CV
341. 7. Inspección de juntas soldadas a tope
Patrones de barrido
Para detectar discontinuidades longitudinales en soldaduras en
las que el refuerzo ha sido o no esmerilado a ras, el palpador debe
mantenerse perpendicular al eje de la soldadura y movido sobre
la zona de barrido como se indica a continuación:
a. Movimiento transversal
Se debe realizar el desplazamiento del palpador dentro de la
zona de barrido, hacia delante y hacia atrás, desde el límite
cercano hasta el límite lejano o viceversa.
b. Movimiento longitudinal
Realizar un movimiento lateral, paralelo al eje de la
soldadura, a todo lo largo de la junta; el avance del palpador
no debe exceder del 75% de su ancho activo por cada barrido o
con un traslape mínimo entre cada desplazamiento del
palpador del 10% al 15% de su dimensión transversal.
OGSA de CV
342. 7. Inspección de juntas soldadas a tope
Patrones de barrido
c. Movimiento radial
Algunas discontinuidades no son completamente paralelas al
eje de la soldadura, por lo que cada desplazamiento
transversal y longitudinal debe realizarse en combinación con
un movimiento radial, oscilando entre 10° y 15° a cada lado.
Se debe considerar que algunas discontinuidades pueden tener una
orientación por la que sean buenos reflectores sólo desde un lado
del cordón, por lo que podría ser necesario realizar la inspección
desde ambos lados del cordón siempre que sea posible
Los movimientos deben ser adecuadamente combinados, para
asegurar la detección de discontinuidades con cualquier
orientación
El patrón de barrido puede ser en zig-zag.
OGSA de CV
343. 7. Inspección de juntas soldadas a tope
Patrones de barrido
Para detectar discontinuidades transversales, existen dos
situaciones:
a. Soldaduras en las que el refuerzo no ha sido esmerilado a ras.
El palpador se coloca sobre el material base adyacente a la
soldadura y se dirige hacia el eje de la soldadura, inclinándolo a
aproximadamente 15° con respecto al eje; el barrido se realiza
moviendo el palpador a lo largo de la soldadura, puede ser en ambos
lados de la soldadura en una sola dirección o en direcciones opuestas
en un sólo lado de la soldadura.
b. Soldaduras a tope de penetración completa en las que el
refuerzo ha sido esmerilado a ras.
El palpador se coloca sobre la soldadura y se barre a todo lo largo en
dos direcciones opuestas, combinando con el movimiento radial del
palpador, oscilando de izquierda a derecha hasta aproximadamente
10° a 15° a cada lado de la línea central del transductor.
OGSA de CV
344. 7. Inspección de juntas soldadas a tope
Patrones de barrido
OGSA de CV
345. 8. Soldaduras de filete
No todas las soldaduras de filete se prestan, por ellas mismas,
para ser inspeccionadas por ultrasonido.
Sin embargo, como en las soldaduras a tope, se aplica la regla de
que una junta designada para altos esfuerzos mecánicos, donde
por consiguiente es muy importante una verificación de la
calidad, puede en general ser inspeccionada.
Una soldadura de doble filete, con penetración incompleta,
muestra un mal diseño mecánico, es incapaz de absorber altos
esfuerzos porque la abertura produce los efectos peligrosos de una
muesca, también, es mucho más difícil inspeccionar que una
junta soldada de penetración completa.
En la inspección de juntas en “T” con penetración completa las
discontinuidades de fusión y zonas con penetración incompleta
en el centro, que son de las más críticas, son favorablemente
localizadas.
OGSA de CV
347. 9. Procedimientos de inspección para soldaduras en “T” y
“esquina"
Procedimientos de inspección recomendados para configuraciones
comunes de soldadura, de acuerdo con ASTM en E 164, Práctica
Estándar para el Examen Ultrasónico de Soldaduras por Contacto.
Cuando más de una técnica es dada, para una geometría de soldadura
en particular o espesor, o ambos, la primera técnica es considerada
como primaria, mientras las técnicas adicionales son suplementarias
y pueden agregarse a los procedimientos de inspección.
Espesor de la garganta de la soldadura
Tipo de Menos de 1/2” 1/2 a 1 1/2 1 1/2 a 2 1/2 2 1/2 a 5 5 a 8
Soldadura (12 mm) (12 a 38 mm) (38 a 63 mm) (63 a 127 mm) (127 a 200 mm)
Primario Primario Primario Primario Primario
Tee
Cara A
Ángulo recomendado 70° 70° o 60° 70°, 60° o 45° 60° o 45° 45°
Técnica sugerida 1 1 1 1, 2 1, 2
Cara B
Ángulo recomendado 70° 70° o 60° 70°, 60° o 45° 60° o 45° 45°
Técnica sugerida 1 1 1 1, 2 1, 2
348. 9. Procedimientos de inspección para soldaduras en “T” y
“esquina"
Cara A
Cara B
Cara
C
Transmisor
Tecnica 1: Para el volumen
de la soldadura
Tecnica 2: Dos palpadores para
soldadura de espesor grueso
45º 45º
70º
349. 10. Calibración del instrumento ultrasónico
Antes de llevar a cabo cualquier inspección siempre es
necesario realizar el ajuste del instrumento ultrasónico.
En la inspección de soldaduras, que normalmente se realiza
con palpador de haz angular, la calibración es siempre
necesaria.
Recordemos que, para calibrar un instrumento ultrasónico, se
necesitan al menos dos ecos de referencia.
En general son usados dos métodos para la calibración con
palpador de haz angular.
OGSA de CV
350. 10. Calibración del instrumento ultrasónico
a. Método por coordenadas polares
Este método por coordenadas polares requiere la medición de la
línea central del haz en la interfase palpador / pieza, y del ángulo
de refracción del haz en un bloque de prueba.
El barrido es calibrado a lo largo de la línea central del haz.
La información de la inspección es gráficamente convertida en
coordenadas de posición y profundidad para localizar el reflector.
Para la calibración en distancia se recurre al radio y la superficie
reflectora de un arco, con una longitud de al menos 90°, ya que la
respuesta es igual para todos los ángulos.
Para la calibración en sensibilidad-amplitud se utilizan barrenos
laterales paralelos a las superficies y perpendiculares al recorrido
del ultrasonido y ranuras superficiales.
OGSA de CV
351. 10. Calibración del instrumento ultrasónico
Bajo ciertas circunstancias, la calibración de sensibilidad-
amplitud debe ser corregida debido a variaciones de
acoplamiento y efectos de la distancia y la amplitud.
Para este método se puede recurrir a los bloques de prueba del
Tipo Instituto Internacional de Soldadura (IIW) y otros bloques
de calibración diseñados para la Inspección Ultrasónica.
El propósito de utilizar estos bloques es facilitar el ajuste y la
calibración del equipo ultrasónico detector de fallas.
Los bloques pueden ser usados para:
La calibración del barrido
Ajuste de la energía del pulso y la amplificación
La confirmación de la estabilidad y la operación adecuada
del instrumento, y
Determinación de las características de los transductores
(sensibilidad y localización del punto índice, la longitud de
recorrido en la zapata y el ángulo de refracción.
OGSA de CV
352. 10. Calibración del instrumento ultrasónico
Los bloques del Tipo IIW son primeramente intentados para
caracterizar y calibrar sistemas de haz angular, y también
cuentan con características para usos tales como la verificación
de la resolución y sensibilidad con haz recto.
Otros bloques, además de aquellos derivados del Bloque de
Calibración IIW 1, pueden ser utilizados para la calibración en
distancia y sensibilidad.
Estos bloques son: el bloque para Calibración en Distancia Tipo
DC, el bloque para Calibración en Sensibilidad Tipo SC, el bloque
para Calibración en Distancia y Sensibilidad Tipo DSC y el
bloque Miniatura para Calibración de Haz Angular (es la versión
de EU para el Bloque de Calibración IIW 2, pero con variaciones
significativas), MAB por su nombre en Inglés.
OGSA de CV
353. 10. Calibración del instrumento ultrasónico
b. Método por coordenadas rectangulares
Este método requiere medir la posición del reflector desde el
frente del transductor, el barrido del instrumento es calibrado
para la profundidad del reflector conforme es movido a diferentes
posiciones en el haz, proporcionando una curva de distancia
amplitud.
La información de la inspección se lee directamente para la
posición y profundidad hasta el reflector.
Este método cubre:
La calibración del rango de barrido, sobre el rango de
inspección
La calibración en sensibilidad
La calibración de distancia-amplitud (curva DAC)
La calibración de la posición de la profundidad con respecto
a la parte frontal del palpador y la superficie de inspección
OGSA de CV
354. 10. Calibración del instrumento ultrasónico
Comparación de la resolución de diferentes sistemas de
inspección
Corrección de la calibración para reflectores planos
perpendiculares a la superficie de inspección o cercanos a la
superficie
La divergencia del haz
Para la calibración son usados juegos de barrenos laterales,
paralelos a la superficie y perpendiculares al recorrido del
ultrasonido, y ranuras superficiales.
Los reflectores se colocan en un bloque fabricado con el exceso de
la soldadura o de un material similar y del mismo espesor.
Los diámetros de los barrenos cambian con el espesor de la
soldadura. Los barrenos son colocados a 1/4, 1/2 y 3/4 del espesor
del bloque y las ranuras sobre dos superficies opuestas, las de
mayores dimensiones.
OGSA de CV
355. 10. Calibración del instrumento ultrasónico
Importante:
En general, las esquinas cuadradas de
los bloques de calibración no deberían
ser utilizadas para realizar la
calibración en distancia ni, mucho
menos, para la calibración en
sensibilidad.
OGSA de CV
356. 11. Posibilidad de detectar discontinuidades internas en
soldadura
Eligiendo la técnica de inspección por ultrasonido más
adecuada, en cada caso, puede afirmarse que casi la
totalidad de las discontinuidades internas inherentes a las
soldaduras pueden ser detectadas
OGSA de CV
357. 11. Posibilidad de detectar discontinuidades internas en
soldadura
Grietas
Las grietas longitudinales, que suelen producirse en las
uniones soldadas, son relativamente fáciles de detectar
mediante ultrasonido; las grietas transversales
requieren un mayor cuidado para su detección, siendo
necesario buscarles con el palpador situado casi
paralelo al cordón, sin embargo, en ocasiones no es
posible detectarlas de esta forma y entonces se debe
recurrir a la inspección mediante dos palpadores
conectados en paralelo funcionando ambos como
emisor y receptor
OGSA de CV
358. 11. Posibilidad de detectar discontinuidades internas en
soldadura
Grietas
OGSA de CV
