2009ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Recalde Gonzalo Federico LU 81674 MATERIA: ELEMENTOS DE MAQUINAS 28/12/2009 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 1-OBJETIVO: Conocer los principios básicos de los diferentes métodos de los ensayos no destructivos Elegir el método más adecuado de ensayo según el caso y tipo de falla. Conocer las diferentes limitaciones de los ensayos no destructivos. Diferenciar entre indicaciones originadas por discontinuidades verdaderas por proceso de fabricación y las ocasionadas por indicaciones por fallas (mecánicas, químicas o proceso) 2-INTRODUCCIÓN: Se denomina ensayo no destructivo (también llamado END, o en inglés NDT de nondestructive testing) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo. Los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de fenómenos físicos tales como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestra examinada. El objetivo de estos ensayos es detectar discontinuidades superficiales e internas en materiales, soldaduras, componentes e partes fabricadas. Estos no ofrecen una gran cantidad de información comparados con los ensayos destructivos, sin embargo tiene la ventaja, como su nombre los dice, de no destruir lo ensayado, lo que hace que sean más baratos para el propietario de la pieza. Su finalidad es verificar la homogeneidad del material encontrando grietas o microfisuras en la pieza. Los materiales que se pueden inspeccionar son los más diversos, entre metálicos y no metálicos, normalmente utilizados en procesos de fabricación, tales como: laminados, fundidos, forjados y otras conformaciones. Todas las soldaduras/uniones presentan fallos, grietas, defectos, discontinuidades, localizar y determinar el tamaño. Los ensayos son realizados bajo procedimientos escritos, que atienden a los requisitos de las principales normas o códigos de fabricación, tales como el ASME, ASTM, API y el AWS entre otros. Los inspectores son calificados como Nivel I, II y III por la ASNT (American Society for Non destructive Testing) según los requisitos de la Práctica Recomendada SNT-TC-1A, CP-189. 3-ELEMENTOS BÁSICOS DE UN ENSAYO NO DESTRUCTIVO: 1. Fuente: Una fuente que proporciona un medio de sondeo, es decir, algo que puede usarse con el fin de obtener información de la pieza bajo prueba. 2. Modificación: Este medio de sondeo debe cambiar o ser modificado como resultado de las variaciones o discontinuidades dentro del objeto sometido a prueba. 3. Detección: Un detector que puede determinar los cambios en el medio de sondeo. 4. Indicación: Una forma de indicar o registrar las señales del detector. 5. Interpretación: Un método de interpretar estas indicaciones. Página | 2 Desventajas Sólo detecta discontinuidades abiertas a la superficie. Su origen se remonta a fines del siglo pasado en los talleres ferroviarios de Harford (EEUU) en donde se aplicaba el procedimiento de “aceite y blanqueo” para la detección de fisuras de fatiga en componentes de vagones y locomotoras. Aplicable a materiales metálicos y no metálicos. 4-CLASIFICACIÓN DE LOS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: Los ensayos no destructivos se los puede por el alcance que poseen en cuanto a la detección de fallas. Página | 3 . por lo que se dividirán los mismos de acuerdo a los siguientes parámetros: Discontinuidades Superficiales: . puesto que una mala interpretación de los datos.1. cerámicos.1 DISCONTINUIDADES SUPERFICIALES: 4.1. plásticos. El método de LP se introdujo en la industria en los años que precedieron a la Segunda Guerra Mundial. vidrios. la causa principal fue la necesidad de poder disponer de un control válido alternativo al de Partículas Magnetizables el cual requiere.Ensayo de líquidos penetrantes . produce resultados erróneos a la hora de tomar las decisiones sobre el estado de la pieza.3 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE EL ENSAYO CON LÍQUIDOS PENETRANTES Ventajas Relativamente simple de aplicar y controlar.Ensayo ultrasónico 4. materiales con características ferromagnéticas. La parte más importante de estos 5 elementos es la interpretación.Ensayo Radiográfico . etc.1. 4. No requiere costosos equipos. especialmente en el campo aeronáutico. No para materiales porosos.1 ENSAYOS DE LÍQUIDOS PENETRANTES: El análisis no destructivo con Líquidos Penetrantes se emplea generalmente para evidenciar discontinuidades superficiales sobre casi todos los materiales no porosos (o con excesiva rugosidad o escamado) como metales. característica que lo hace utilizable en innumerables campos de aplicación.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO Estos elementos permiten que el ensayo produzca una cantidad de información relevante para el propietario de la pieza.Ensayo de partículas magnéticas Discontinuidades Internas: . para su aplicación. Difícil en superficies muy rugosas o porosas. La tensión superficial está definida como una fuerza que actúa sobre toda “saliente” en una superficie acabada.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4.1 TENSIÓN SUPERFICIAL: La tensión superficial es la forma de cohesión de las moléculas de la superficie del líquido en función de la cual.4 PRINCIPIOS FÍSICOS DEL ENSAYO 4. 3 Removibles con solvente Penetrante para usos especiales Por color Removedores: se agrupan en tres clases: a) agua b) emulsionantes 1) de base oleosa 2) de base acuosa c) disolventes Reveladores: pueden ser: I) Polvos secos. Norma IRAM-CNEA Y 500-1001 (1986) Penetrantes: A: B: C: D: Por Solubilidad 1 Lavables con agua. b) solución de polvo en agua. Penetrante de uso dual.1. asume la forma correspondiente a la mínima superficie compatible con el vínculo externo. Penetrante fluorescente.3.1. a igualdad de volumen. 2 Postemulsificables.4. 2 Postemulsificables 3 Removibles con solvente 1 Lavables con agua. b) inflamable.1 CLASIFICACIÓN DE L. a) no inflamable. 2 Postemulsificables. 1 Lavables con agua.1.1.1. 3 Removibles con solvente. 2) Página | 4 . 4. (Fig.1. La forma de la gota simplifica este concepto. II) Dispersiones y soluciones acuosas: a) dispersión de polvo en agua.P. Penetrante coloreado. III) Suspensión de polvo en disolventes volátiles no acuoso. posee un ángulo de contacto grande que la hace escasamente penetrable. Por ejemplo el agua. el ángulo es drásticamente reducido y aunque se obtiene una consiguiente reducción de la tensión superficial.2 MOJABILIDAD O PODER DE HUMECTACIÓN Por mojabilidad se entiende a la propiedad de un líquido de expandirse adhiriéndose a la superficie de un sólido. Si a esta se le agregan agentes humectantes. y está determinada por el ángulo “q“ de contacto con la superficie. Ver Fig. Página | 5 .1.1. ella podrá resultar en un buen penetrante. 3 en donde se muestran tres condiciones intermedias con q < 90°. 3 Angulo de contacto Un líquido penetrante de buena calidad debe necesariamente poseer un bajo ángulo de contacto a fin de asegurar una buena mojabilidad de la superficie de examen y una óptima penetración en las discontinuidades. q > 90° Fig. Esta depende de la interacción del líquido con la fase sólida y gaseosa en la que se encuentra. q = 90°. La mojabilidad está estrechamente ligada a la tensión superficial.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4. teniendo una alta tensión superficial.4. a estos recipientes se los llamará “capilares”.2. El desnivel obtenido podrá ser positivo o negativo. Pero si el tamaño total de la superficie es pequeño. El coeficiente de viscosidad “h” es la fuerza por unidad de superficie para mantener una diferencia de velocidad de 1 cm/seg.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4. según el ángulo de contacto y la mojabilidad del líquido. es la fuerza tangencial o de corte debido a esa cohesión. Al mismo tiempo debe ser lo suficientemente viscoso como para no ser extraíble fácilmente de las discontinuidades en la etapa de remoción del exceso. propiedad física debida a la interacción interna de las moléculas.1. cuando las dimensiones del recipiente en el que se encuentra el líquido o. toda la superficie del líquido “sentirá” la influencia de las paredes y este aparece curvo en toda su extensión. 4 Angulo de contacto.3 CAPILARIDAD: Se ha visto que la superficie de un líquido contenido en un recipiente presenta cierta curvatura en las fronteras del líquido y las paredes sólidas del recipiente. Sobre el resto de la superficie. pero asume una particular importancia en la fase operativa del ensayo. en el caso más general. Fig.4. Página | 6 . Entre dos estratos paralelos y distantes 1 cm entre ellos. La inversa del coeficiente de viscosidad es llamada “fluidez” y se representa con: j= 1/h De por sí la viscosidad no influye directamente sobre la valoración cuantitativa del penetrante. que hay que vencer para separar dos capas adyacentes en el líquido. El penetrante debe poseer la suficiente fluidez para entrar con facilidad y rapidez en los defectos tanto como para salir de ello cuando se lo requiera. si la distancia entre las superficies limitantes del líquido es comparable al radio de curvatura de su superficie.4 VISCOSIDAD La viscosidad de un fluido. 4. Se expresa en dina/ cm2 seg. En este caso. conserva una forma plana. ya sea por la acción directa el agua (penetrantes lavables con agua) o asociarse al emulsificador (postemulsificables).1.1.1. c) mediante solventes. 1-a) Consiste en limpiar perfectamente la zona de interés a ser ensayada de tal forma de dejar. 4. Limpieza intermedia: (Fig.85 a 0.2. Secado (según la técnica): Se secará la pieza del agente limpiador. mediante: a) lavado con agua. 3. usada durante el control.95). Aquellos con baja viscosidad son usados para aplicaciones por inmersión donde se requiere un rápido drenaje para disminuir el consumo de penetrante y la contaminación del emulsificador y/o el agua. Este paso puede ser obviado según la técnica utilizada. las posibles discontinuidades. Aplicación del revelador: (fig.1. se puede resumir en los siguientes pasos: 1. Son particularmente usados sobre superficies verticales. 1-b) Cubrir la superficie de interés con el LP y dejar transcurrir el tiempo necesario para permitir que el LP se introduzca por capilaridad en las discontinuidades. Esta remoción. evitando extraer aquel que se encuentra dentro de las fallas. La densidad y el PE del producto no inciden en forma directa sobre la sensibilidad y confiabilidad del ensayo.1. b) aplicando un emulsionante y posterior lavado con agua. 2. 4. podrá hacerse. Página | 7 . Actualmente la técnica de LP. facilitando así la separación del agua. 4. por cuanto al ser el Pe de la misma mayor que la del líquido penetrante. Esta exigencia deriva principalmente del hecho que una eventual contaminación del Líquido Penetrante con agua. libres de suciedad o materiales extraños y su posterior secado. según la técnica empleada. los Líquidos Penetrantes poseen generalmente un Peso específico (PE) muy bajo.5 DENSIDAD: Siendo generalmente compuestos orgánicos oleosos. deja una fina capa de polvo. 5.2 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL MÉTODO.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO Los penetrantes de alta viscosidad (tixotrópicos) son usados para aplicaciones en spray o electrostáticamente por cuanto tienen una lenta velocidad de drenaje. 1-d) Sobre la superficie ya preparada se colocará el revelador en forma seca o finamente pulverizada en una suspensión acuosa o alcohólica. que una vez evaporada. 1-c) Se removerá el exceso de LP de la superficie. son más adecuados los penetrantes con Pe<1 (comercialmente entre 0. Aplicación del Líquido Penetrante y Tiempo de penetración: (fig. no producirá consecuencia irreparable.1.1. se depositará en el fondo del contenedor. Especialmente en el caso en el cual la inspección se efectúa con la técnica de inmersión. Limpieza inicial y secado: (Fig. 7.5.1 LIMPIEZA PRELIMINAR A LA INSPECCIÓN La preparación superficial. Inspección y evaluación: Esta fina capa de revelador absorberá el LP retenido en las discontinuidades.1. 4. Para su ensayo la pieza debe ser perfectamente identificada. se eliminarán sus restos para prevenir posteriores ataques. etc. 4. ya sea por contraste o por fluorescencia (según la técnica empleada) las indicaciones podrán registrarse y evaluarse. Luego se procederá a su limpieza protegiendo antes las áreas que no serán ensayadas. cepillado. Varias técnicas aplicables: a) Solventes.5 PROCESAMIENTO 4. Limpieza final: Aunque los agentes químicos utilizados no deberían ser corrosivos de los materiales ensayados.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 6.1. TRATAMIENTO. b) Vapor desengrasante c) Soluciones de detergentes d) Soluciones que tienen una acción química (decapantes ácidos y alcalinos.) e) Limpieza ultrasónica.) g) Removedores de pinturas h) Quemado con aire Página | 8 . es una de las fases críticas del proceso de examen por cuanto si esta no es idónea. f) Modos mecánicos (amolado. Se recuerda se deberá ensayar la pieza por lo menos una pulgada hacia las adyacencias de la zona de interés. Se deberá tener especial cuidado de no cubrir con penetrante áreas sin importancia para lo que la aplicación con pincel es recomendable. las discontinuidades pueden quedar obturadas con suciedad y el penetrante no poder penetrar.5.1. IDENTIFICACIÓN Y PROTECCIÓN DE LAS ÁREAS QUE NO SERÁN INSPECCIONADAS.1 PREPARACIÓN DE LA PIEZA DE TRABAJO. Se deberá medir o estimar la temperatura de la pieza para efectuar el ensayo dentro de las temperaturas normalizadas.1. llevándolo a la superficie para hacerlo visible. Una vez limpia la superficie asegurarse de su buen secado. arenado. o mejor el acondicionamiento superficial.1.1. etc. El tiempo de penetración es crítico y depende de la temperatura de ensayo. La temperatura y tiempo mínimo de secado deberá determinarse experimentalmente según los productos y materiales en uso. Esto puede llevarse a cabo a través de la evaporación natural.1.3 APLICACIÓN DEL AGENTE PENETRANTE. agua. partículas de polvo. Si para este último caso se usan equipos de aire comprimido se deben colocar filtros en la entrada de aire para evitar contaminar al penetrante con aceites.5. 2 Fisuras de amolado. o estufas.1.4 TIEMPOS DE PENETRACIÓN: Tiempos aproximados de penetración para penetrantes coloreados TIPO DE DEFECTO TIEMPO DE PENETRACIÓN (min. Luego de la limpieza preliminar la pieza deberá secarse perfectamente.1. 4.2 CONDICIONES Y REQUERIMIENTOS PARA EFECTUAR EL SECADO. con pincel o por spray. lámparas. 4. recirculación de aire frío o caliente (secadores) manuales.1.1. temiendo en cuenta que la pieza deberá estar a una temperatura entre 16° a 52° C (ASME V T652). etc. o sedimentos que pueden estar presentes en el circuito. La aplicación del penetrante puede realizarse por inmersión. por lo que el mínimo será el recomendado en las normas o el que determine el procedimiento calificado La temperatura es la anteriormente especificada (16° a 52 ° C).1.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4.5.) Fisuras de tratamiento térmico. tipo de discontinuidad y materiales. 10 Fisuras de fatiga 10 En plásticos 1-5 En cerámicos 1-5 En herramientas de corte 1-10 En forjados 20 En soldaduras 10-20 Solapado en frío de fundiciones en matriz 10-20 Porosidad en cerámicos 3-10 En fundiciones en matriz 3-10 En soldaduras 10-20 Solapados de forja 20 Costuras 10-20 Norma IRAM-CNEA Y 500-1001 (1986) Página | 9 .5. halógenos. A 2 min. El mejor secado se realiza en secadoras con recirculación de aire caliente controladas termostáticamente.5. se procederá a la remoción del excedente superficial cuidado de no remover aquel que está retenido en las discontinuidades. 4. Aquí es donde la experiencia tiene mayor importancia.1.6 APLICACIÓN DEL REVELADOR.1.1.6 OTROS TIPOS DE PENETRANTES Penetrantes tixotrópicos: alta viscosidad. Penetrante micro encapsulado.5. Deberá comenzar después de transcurrido el tiempo de revelado. etc. La temperatura de la pieza no deberá exceder los 52° C y deberá permanecer en la secadora no más allá del tiempo necesario. Penetrantes fluorescentes base acuosa: para inspeccionar tanques O2. 4. Deberá ser aplicado tan pronto como sea posible luego de la remoción del penetrante y el secado de la pieza.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4.). 4.1. Depende del tipo de revelador usado. Penetrantes Para superficies calientes. Cambia de color neutro a rojo brillante con H2O o humedad. se deberá secar la pieza. Se recomienda realizar la remoción con una lluvia abundante de agua a presión de 2 Kg/cm2 (200 kPa) y a una temperatura de 10° a 40°C (50° a 100° C).1.7 OBSERVACIÓN DE LAS INDICACIONES (INSPECCIÓN).1.5. Luego de que el tiempo de penetración ha transcurrido. Penetrantes coloreados: uso comestible. Penetrantes Fluorescentes: sin aceites para gomas y plásticos. El resultado de esta etapa debe ser evaluado bajo luz blanca para penetrantes coloreados y bajo luz negra para fluorescentes. La remoción dependerá del tipo de penetrante utilizado. Penetrantes Fluorescente base aceite: para aceites de refrigeración.1. ya que es la parte más impórtate del ensayo.5 REMOCIÓN DEL EXCESO DEL AGENTE PENETRANTE. Penetrantes coloreados fluorescentes: dispensables en H2 o para ensayos de fugas en grandes recipientes. Página | 10 .1. Penetrantes tipo By. Penetrantes coloreados o Fluorescentes: sin S.Lux Penetrant: no por capilaridad. Remoción: Esta etapa es quizás la más importante para obtener reproducibilidad y el tiempo debería ser determinado experimentalmente (aproximadamente entre 10 seg. Secado: cuando sea necesario y dependiendo de la técnica a aplicar. Tres de estos métodos son: inspección con goma magnética. solapes. Esta aglomeración de partículas “dibuja” la discontinuidad e indican su localización. La presencia del campo de fuga y por ende la presencia de la discontinuidad se detecta aplicando partículas ferromagnéticas finamente divididas sobre la superficie de la pieza en ensayo. cobalto. Estas indicaciones son usualmente características del tipo de discontinuidad que es detectado y pueden ser fisuras. magnesio. la aplicación de partículas ferromagnéticas a la superficie. es un método para localizar discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materiales ferromagnéticos. plomo titanio y aleaciones de aceros inoxidables austeníticos. cobre. Ventajas: Este método es un medio sensible para localizar fisuras superficiales pequeñas y angostas en materiales ferromagnéticos. el método involucra la magnetización del área a ser examinada. pero si la apertura de las fisuras son demasiadas grandes puede no formarse la indicación.2 PARTÍCULAS MAGNETIZABLES La inspección por PM. Normalmente no es necesario una complicada limpieza inicial ya que las fisuras rellenas de materiales extraños pueden ser detectadas. Las partículas formarán indicaciones sobre la superficie donde fisuras y otras discontinuidades causen distorsión en el campo magnético normal. Este método se basa en el hecho de que cuando una pieza es magnetizada. Se pueden producir indicaciones de fisuras con tamaños suficientes para ser vistas a ojo desnudo. Hay pocas o ninguna limitación en el tamaño o forma de las piezas a ser inspeccionadas. aunque se debe reconocer algunas limitaciones y comprensión del problema. se puede producir una indicación clara. También se indican en muchos casos discontinuidades que no son abiertas a la superficie. hay otros (no convencionales) que emplean partículas magnetizables sobre la pieza magnetizada. marcada y cercana a la superficie. las que son atraídas y retenidas en los campos de fuga. Página | 11 . impresión magnética y pintado magnético.superficiales) por debajo de la superficie. Si la discontinuidad está ubicada más profundamente la indicación aparecerá cada vez más difusa hasta no llegar a detectarse. tamaño.1 LIMITACIONES Y VENTAJAS DEL MÉTODO Los materiales no ferromagnéticos no pueden ser inspeccionados por este método.1. En general la mayor sensibilidad es para discontinuidades superficiales y disminuye rápidamente con el incremento de la profundidad de las discontinuidades (sub. Tales materiales incluyen aleaciones de aluminio. Las partículas magnetizables pueden ser aplicadas sobre la superficie como partículas secas o como una suspensión en un líquido como agua o kerosén.1. forma y extensión. cerramientos en frío.2. En principio. Los materiales ferromagnéticos incluyen a la mayoría de las aleaciones de hierro. Además de los métodos convencionales utilizados en la inspección por PM. las discontinuidades que son aproximadamente perpendiculares a la dirección del campo magnético producirán un escape del campo de fuga de la superficie de la pieza. costuras.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4. 4. y laminaciones. níquel. tal como una larga inclusión no metálica. Si una discontinuidad es delgada. a) Magnetización circular con conductor central. Aunque las indicaciones de partículas son vistas fácilmente. Para magnetizar los extremos en forma longitudinal se utiliza una bobina (Fig. Fig. el operador debe tener conocimiento y experiencia para poder juzgar su significado. Se debe tener cuidado de no producir recalentamiento o quemados localizados en los puntos de contactos sobre pieza terminadas. Otras limitaciones son: El método sólo puede ser usado sobre materiales ferromagnéticos. 5: Inspección de tuberías. Frecuentemente es necesaria la desmagnetización de la pieza después del ensayo. con operaciones finales en caliente y tienen extremos especiales para su roscado.1.3 INSPECCIÓN DE PIEZAS 4. Los mejores resultados se obtienen cuando el campo intercepta perpendicularmente al plano principal de la discontinuidad. Las partículas magnetizables son aplicadas sobre la superficie exterior y se usa la técnica de magnetismo residual. Los requerimientos de corriente para este ensayo son de 31 a 39 A/mm (800 a 1000 A/in) de diámetro del tubo. Así se inspecciona tanto la superficie exterior como la interior.1.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO Limitaciones Hay ciertas limitaciones que el operador debe considerar. Por esta razón son inspeccionados en su totalidad con magnetización circular (discontinuidades longitudinales). por lo que muchas veces hay que magnetizar secuencialmente en diferentes direcciones. Página | 12 . 5b).1 TUBERÍAS DE POZOS DE PETRÓLEO: Son piezas realizadas con aceros de alta tenacidad. Estas tuberías son normalmente de más de 6 m (20ft) de longitud.2. b) Magnetización de los extremos con bobina. 4. Las discontinuidades mayormente esperadas serán longitudinales en el cuerpo principal y transversal en los extremos. por ejemplo el espesor de capas de pintura u otros recubrimientos no magnéticos como plateados que pueden afectar adversamente a la inspección.3.1.2. 4.1 CILÍNDRICAS HUECAS. con la técnica de magnetización residual. Algunas veces se requiere una limpieza final para eliminar las partículas.1. Se utiliza un conductor central aislado (Fig. 5a) para producir la magnetización circular en lugar de pasar corriente a través de la pieza (contactos en los extremos) con lo que podría no alcanzarse el campo requerido.3.2. Para piezas grandes se necesita una excesiva intensidad de corriente. El conductor central también facilita la inspección de la superficie interior en los extremos. y en sus extremos magnetizados longitudinalmente (discontinuidades transversales). Para tuberías con diámetros mayores.1.2 SOLDADURAS EN TUBERÍAS DE ACERO AL CARBONO: Un modo confiable de inspección para detectar discontinuidades tanto en la primera pasada de raíz de la soldadura como en la soldadura final. es el uso de la técnica por puntas.3.2. 5 c.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4. 6: Discontinuidades en soldaduras.1. b) En la soldadura final La ubicación de las puntas es muy importante para la confiabilidad de la inspección. 6c Página | 13 . se lleva a cabo colocando las puntas en intervalos a 90° (cuatro posicionamientos) alrededor del tubo como se muestra en la Fig. utilizada para detectar discontinuidades longitudinales. Fig. se pueden utilizar otras técnicas que consuman menos tiempo. a) En la pasada de raíz. La magnetización circular. Las figuras 6 a y b muestran respectivamente los tipos de discontinuidades que pueden encontrarse en la raíz como en la soldadura final. Fig. conductores centrales. cuando se realiza entre los extremos de la pieza. Las fundiciones y forjados pueden ser difíciles de inspeccionar debido a sus tamaños y formas. y cables arrollados a la pieza pueden reducir efectivamente los tiempos de ensayo debido a que se pueden inspeccionar grandes áreas en cada ciclo del proceso. En piezas donde el eje se extienda sólo hacia un lado del Página | 14 .2. Como se muestra en la Fig. Los dos arrollamientos opuestos producirán un campo magnético radial en cada cara del disco. 7 4.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4. Un disco o engranaje montado sobre un gran eje continuo puede ser inspeccionado arrollando un cable sobre el eje de tal manera de formar dos arrollamiento “opuestos” a cada lado del disco o engranaje como se muestra en la Fig.4 DISCO O ENGRANAJE SOBRE EL EJE. Además. Las superficies externas usualmente pueden ser inspeccionadas con puntas aunque en piezas grandes esto puede consumir grandes tiempos de ensayo. Para cilindros de paredes finas. 8. Equipos que suministren altos amperajes junto a cables flexibles usados con agarraderas de sujeción (como cabezales de contactos).2. las discontinuidades en la superficie interior producen indicaciones de tipo subsuperficial en la cara externa por lo que este método de magnetización es ventajoso cuando el diámetro interior es demasiado pequeño para permitir la visualización interna directa. Este tipo de campo revelará discontinuidades circunferenciales sobre las caras del disco y transversales sobre el eje.3. y la inspección interior no ser la adecuada.1.3. Esta técnica. También el eje puede ser usado como conductor central para localizar discontinuidades radiales en el disco y longitudinales en el eje.3. no es sensible para discontinuidades en la superficie interior. se pueden magnetizar circunferencialmente para detectar discontinuidades longitudinales usando la técnica entre cabezales.3 INSPECCIÓN DE FUNDICIONES Y FORJADOS. 4. 7. Fig. a través de la parte abierta es posible la aplicación de partículas húmedas en la superficie interior para ser inspeccionada directamente. se puede usar un conductor central (rígido) de tal forma que la parte ciega del cilindro sirva para cerrar el circuito de corriente.2 CILINDROS HUECOS CERRADOS EN UN EXTREMO: Carcazas laminadas o cilindros para fluidos forjados cerrados en un extremo.1.1.2. 4. El proceso puede ser usado sobre materiales de piezas con muy baja retentividad magnética. partículas magnetizables y un recubrimiento plástico de la superficie de la pieza. 4. Luego que la goma cura (alrededor de 1 hora).2. Cuando la bobina se conecta. Página | 15 .4 OTROS MÉTODOS DE INSPECCIÓN 4.4.1. dispensas en gomas especialmente formuladas para curar a temperatura ambiente. correspondiente a indicaciones de discontinuidades superficiales o subsuperficiales.3 PINTURAS MAGNÉTICAS: Son lodos tipo pinturas con partículas incorporadas: Se aplican pincelando la superficie o zona de interés y luego se magnetiza. 4. El suplemento debería tener aproximadamente el mismo diámetro que el eje.1.2.4.4.2. Esto se aplica sobre la superficie a inspeccionar y luego es magnetizada.1. la réplica sólida se retira de la pieza y se examina ya sea visualmente o con un microscopio de bajo aumento en busca de acumulación de partículas. produce un campo magnético pulsante distribuido a lo largo de su eje que produce un efecto vibratorio sobre la pieza y las partículas.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO disco. También pueden ser fluorescentes. La bobina o impresora magnética consiste en un arrollamiento plano de un material conductor y es conectado a una fuente capaz de entregar alto amperaje y bajo voltaje. se puede acoplar un suplemento para simular el eje.2 IMPRESIÓN MAGNÉTICA: Este método emplea una bobina de magnetización (impresora).1 INSPECCIÓN CON GOMAS MAGNÉTICAS: Este método utiliza partículas magnetizables muy finas. Estas indicaciones son semipermanentes o sea pueden permanecer intactas durante largos períodos a menos que se la borre intencionalmente. Las indicaciones negras aparecen por contraste sobre un fondo ligeramente gris.1. Este efecto de vibración hace que las partículas “manchen” o imprimar el recubrimiento plástico donde las partículas han sido atraídas por cambios en la permeabilidad magnética.2. 8. Fig. Las partículas son atraídas por los campos de fuga de las discontinuidades. Los rayos X se producen cuando la materia es bombardeada por un haz de electrones que se mueven rápidamente. también puede usarse para medir el espesor de los materiales. Las condiciones esenciales para la generación de rayos X son: a) un filamento (cátodo) que proporciona la fuente de electrones que se dirigen hacia el objetivo. pero su sensibilidad inferior limita su aplicación. regulando la longitud de onda de rayos X producidos.2. b) un objetivo (ánodo) localizado en la trayectoria de los electrones. rayos electromagnéticos de longitud de onda corta capaces de atravesar espesores de metal relativamente grandes. La figura 9 muestra una forma sencilla de medir el espesor de un material por medio de radiación. d) un medio de regular la corriente del tubo para controlar el número de electrones que chocan contra el objetivo. No hay forma de que la fuente se pueda regular para examinar espesores variables o con contrastes. y generalmente requiere mucho más tiempo de exposición que el método de rayos X.1 ENSAYO RADIOGRÁFICO: La radiografía de metales se puede realizar mediante rayos X o rayos gamma.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4. Cuando los electrones se detienen de repente por la materia. Aunque la radiografía de metales se ha utilizado principalmente para revisar piezas fundidas y productos soldados. Página | 16 . La radiación gamma es más penetrante que los rayos X. Fig.2 DISCONTINUIDADES INTERNAS: 4. 9: Medidor del espesor de un material por medio de radiación. parte de su energía cinética se convierte en energía de radiación o rayos X. Los requisitos a) y b) los proporciona generalmente el tubo de rayos X. c) una diferencia de voltaje entre el ánodo y el cátodo. Los rayos gamma se pueden obtener ya sea de un material radioactivo natural (como el radio) o de un isótopo radioactivo (como el cobalto 60). con lo que se regulará la velocidad de los electrones que inciden sobre el objetivo. En general.2. Radio. costosos y poco portátiles. con una frecuencia de 1 a 5 millones de Hz (ciclos por segundo). Página | 17 . etc.de aquí el término ultrasónico.2. 4.1. o preparado artificialmente. Los equipos son portátiles y relativamente económicos.1. a saber: el efecto magnetoestrictivo. de Iridio. Sin embargo. p. pero tienen la ventaja de tener alta potencia. en principio sirven ya los mismos procedimientos que se emplean para generar sonidos audibles.1 PROCEDIMIENTOS MECÁNICOS. 4. 4.1 TIPOS DE MAQUINARIA PARA LA GENERACIÓN DE RAYOS X: Rayos X (Tubo de descarga): Técnica similar a la radiografía médica.2.1. ej. donde se emplea un tubo de descarga o tubo de Crookes/Coolidge para generar Rayos X que son dirigidos hacia la pieza metálica que se desea analizar. Al igual que en el caso anterior los Rayos X atraviesan la muestra metálica e impresionan una película fotográfica.2.1. en una barra de acero ferromagnético se produce un campo magnético si es expuesta a un esfuerzo de tracción o compresión.2 EFECTO MAGNETOESTRICTIVO Los materiales ferromagnéticos (muy especialmente el níquel. pero van degradándose continuamente y tienen poca capacidad de control. buena resolución y alta capacidad de control. estos equipos son relativamente voluminosos.1 ENSAYO ULTRASÓNICO: El método consiste en utilizar ondas de sonido fuera del intervalo auditivo. ej. El método ultrasónico es una prueba no destructiva. confiable y rápida que emplea ondas sonoras de alta frecuencia producidas electrónicamente que penetrarán metales. produciendo un sombreado en la película (gammagrafía) que dependerá de la densidad del material.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4. Inversamente. bien sea por su naturaleza radiactiva. Rayos X (Isótopos): En esta técnica se emplean los Rayos X emitidos en forma continua por un elemento químico. p.1 GENERACIÓN DE ULTRASONIDO 4. Si los dispositivos capaces de oscilar se construyen con una frecuencia propia correspondientemente alta.2. y algunos otros principios. Los Rayos X al atravesar el metal son absorbidos en mayor grado por las secciones más gruesas y en menor grado por las secciones finas. los cuales sufren un cambio en su dimensión física cuando se someten a un campo eléctrico. por lo que deben ser manejados por personal bien entrenado. Las ondas ultrasónicas para ensayos no destructivos generalmente las producen materiales piezoeléctricos.1. además del acero). líquidos y muchos otros materiales a velocidades de varios miles de metros por segundo. y sobre todo el efecto piezoeléctrico.1. Isótopo de Cobalto. no se utilizan en el ensayo no destructivo de materiales. Existe un gran número de métodos para generar ultrasonidos. tienen la propiedad de contraerse o expandirse por efecto de un campo magnético. recurriéndose por el contrario a otros efectos físicos. estos procedimientos mecánicos. aunque hoy en día se están fabricando equipos para uso en campo que son más portátiles. 1. la intensidad sonora en el receptor disminuye a causa de la reflexión parcial o se hace nula en caso de reflexión total (Fig.1.1 PROCEDIMIENTO DE TRANSMISIÓN En este procedimiento se evalúa la parte del ultrasonido que ha sido transmitido a través de la pieza que se ensaya.2. 10). Página | 18 . 4. A un lado de la pieza se aplica un emisor de sonido y al otro lado. La carga cambia de signo si se invierte la dirección del esfuerzo. El efecto piezoeléctrico es reversible. Ciertos cristales naturales o sintetizados tienen la propiedad de que en presencia de un esfuerzo de tracción o compresión se originan cargas eléctricas en su superficie. Lo mismo da que se emplee sonido continuo o impulsos de sonido para el ensayo. una onda ultrasónica incidente. Como se sabe. siendo aprovechado casi universalmente para el ensayo no destructivo de materiales. deformaciones o variaciones en las forma de este se producen impedancias de onda diferentes a la normal que producen reflexión de la onda ultrasónica.4 EFECTO PIEZOELÉCTRICO El efecto piezoeléctrico reviste una importancia mucho mayor. pues el emisor y el receptor eléctricamente están separados entre sí.1. 4. como en el caso en que exista un defecto dentro del material. De ello se derivan dos procedimientos de ensayo.2 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO ULTRASONICO. esta se contrae o se expande según el signo de la carga eléctrica. en parte se refracta y en parte se refleja si existe una variación de la resistencia a la onda sonora. cuando se aplica una carga eléctrica a la superficie del cristal. es decir.2. Así es que en las superficies de un cristal expuesto alternativamente a un esfuerzo de tracción y un esfuerzo de compresión existe un potencial alternativamente positivo y negativo (tensión alterna). en la evolución de la parte transmitida de la onda o de la parte reflejada de la misma. Cuando existen daños en el material.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4.1. En este ensayo no se puede determinar la profundidad a la que está localizado el defecto de la pieza.2.2. un receptor. basados respectivamente. En presencia de un defecto. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO Fig. 10: Método por transmisión (esquema) Página | 19 . que depende de la velocidad del sonido en el material objeto de ensayo y de la distancia que existe entre el oscilador y la superficie reflectante. o dicho de otro modo. mientras aún se está propagando la onda. el mismo oscilador está listo para la recepción. De este modo se origina una sucesión de ecos (Fig. como resultado de una superficie límite. aquí no puede operarse sobre la base sonido continuo. Fig. llega de vuelta al oscilador. siendo reconvertida en un impulso eléctrico. La onda sonora penetra en el material.2. hasta que. 11). sino que en la interfaz entre el palpador y la superficie de la pieza tiene lugar de nuevo una reflexión parcial. determinar la posición del reflector. No toda la energía que regresa es reconvertida en energía eléctrica. tiene lugar una reflexión parcial o total. empleándose exclusivamente impulsos de sonido. El oscilador piezoeléctrico funciona a la vez como emisor y como receptor. este método permite establecer la distancia existente entre el oscilador y la superficie refractante. inmediatamente después. Como la energía recibida es mucho más débil que la emitida.1. y así sucesivamente. Si la superficie reflectante se encuentra perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda sonora.2 PROCEDIMIENTO DE PULSO-ECO. Página | 20 .ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4. Este procedimiento que se designa también como procedimiento de pulsos o impulsos reflejados. una parte menor del sonido atraviesa por segunda vez a la pieza. utiliza la porción reflejada del sonido para la evaluación de defectos. 11: Formación de ecos múltiples (esquema) Puesto que se puede medir el tiempo de recorrido y se conoce la velocidad del sonido de la mayor parte de los materiales. ésta es reflejada en su primitiva dirección y al cabo de un tiempo determinado.2. Un impulso eléctrico de cortísima duración genera una análoga onda ultrasónica. 1 TIPO C Página | 21 .1.3.2.1.1.1.3.2.2.3 SISTEMAS DE REPRESENTACION 4.3.1 TIPO A 4.2.1 TIPO B 4.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 4. no importa de qué tipo sea esta. Lo más importante de estos ensayos es la experiencia del que los realiza. Toda la clase de ensayos que se mostraron son utilizados en todo los ámbitos de la industria. Morral. ya sea por una decisión de cambiar la pieza cuando no es necesario ó cuando no se la desecha y produce un desastre en el momento de funcionamiento. esto ensayos son realizados una vez al año en la parada de planta a casi todas las partes del generador y turbinas. Nivel II Escrito por Asociación Española de Ensayos no Destructivos. Por ejemplo en grandes generadores como es la planta Piedra Buena. b.ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS – ELEMENTOS DE MAQUINAS IE – RECALDE GONZALO FEDERICO 5-CONCLUSIÓN: Es importante resaltar que este tipo de ensayo son muy usados debido a dos parámetros: son baratos ya que no se destruye la pieza cuando se realiza el ensayo y dan datos muy fehacientes del estado de la pieza de manera rápida. c.edu. líquidos penetrantes: nivel II Escrito por AEND (Asociación Española de ensayos no destructivos) Página | 22 . 6-BIBLIOGRAFIA: 1. Ensayos no destructivos. una mala interpretación de los indicadores puede llevar a tomar malas decisiones sobre la pieza.ar/materias/ensayos_no_destructivos/ 2. Volumen 2 Escrito por F. Goggle Books: a. ya que al momento de la interpretación de los datos obtenidos. Metalurgia general. Partículas magnéticas: ensayos no destructivos. Esto resulta en gastos para el propietario.Nondestructive Evaluation and Quality Control 3. Faculta de de ingeniería – Universidad nacional del Comahue: http://fain.uncoma. ASM Metals Handbook Volume 17 . quizás hasta rompiendo otras piezas de la maquinaria.R.