Int. Inspeccion Soldaduras UT

Introduccin ala Inspeccin de Soldaduras 1

Introduccin a la inspeccin de soldaduras por ultrasonido

Departamento Tcnico Llog, s.a. de c.v.


CAPTULO TRES: INSPECCIN DE SOLDADURAS III

La inspeccin de soldaduras con Pruebas No Destructivas tiene dos funciones: y El control de calidad, lo que involucra el monitoreo del soldador y de la funcionalidad

del equipo, as como, la calidad de los consumibles y del material base utilizados. y La aceptacin o rechazo de una soldadura, con base en su capacidad propuesta y

su capacidad bajo las condiciones de servicio impuestas sobre la estructura. El mtodo adecuado de inspeccin puede ser diferente para cada funcin. Existe un nmero de factores que influyen en la seleccin de la Prueba No Destructiva adecuada para la inspeccin de soldaduras estructurales, en estos se puede incluir a: las caractersticas de las discontinuidades, los requisitos de mecnica de fractura, el anlisis de esfuerzos, los materiales de ingeniera, el acceso a la zona de inspeccin, la geometra de la estructura (plana, curva, gruesa, delgada, etc.), la condicin de la superficie, la etapa de la inspeccin (fabricacin, servicio), el medio ambiente (hostil, bajo el agua, etc.), el tiempo de inspeccin disponible, etc. En general, es necesario ejercer un juicio de ingeniera para que pueda establecerse un orden de importancia de estos factores y determinar la tcnica de inspeccin ptima. Si un mtodo de inspeccin es considerado como la opcin viable, entonces con l, las discontinuidades deben ser detectadas, identificadas, localizadas y dimensionadas exactamente, y debe ser establecida su orientacin, lo cual puede llevar a considerar que se limita la inspeccin a una tcnica volumtrica. Inclusive, existen Cdigos y estndares que proporcionan guas para cada mtodo, basados en sus capacidades y limitaciones. Aqu entonces, la inspeccin ultrasnica contribuye de forma significativa, proporcionado detalles de la condicin interna de la soldadura. Adems, la inspeccin ultrasnica es til en el desarrollo de tcnicas de soldadura y, tambin, muchos documentos requieren que la inspeccin ultrasnica sea empleada en algn grado en la inspeccin final.

i. Uso de los palpadores de haz angular Cuando un palpador de haz angular, conectado a un equipo de ultrasonido, se acopla sobre la superficie de una placa, el haz de ondas longitudinales emitido por el cristal del palpador se refracta al atravesar la interfase, convirtindose en un haz de ondas de corte. ste haz se propaga en zig-zag a travs de la placa como se puede observar en la figura No. 53.


Inspeccin de soldaduras

Palpador de haz angular Propagacin de la onda de corte

Figura No. 53: Propagacin del haz de ondas de corte Si en su camino el haz de ondas de corte no encuentra ningn reflector con orientacin favorable, continuar su propagacin a travs de la placa y en la pantalla no habr ninguna indicacin, como se ilustra en la figura No. 54.

Figura No. 54: Pantalla del instrumento ultrasnico Imaginemos ahora que el haz de ondas de corte incide en el borde de la placa, figura No. 55. En ste caso, aparecer un eco en la pantalla, y siempre que el rango elegido en el equipo sea el adecuado, la reflexin se producir bien cuando el haz incida en la esquina inferior o bien cuando incida en la esquina superior. El eco de mxima altura corresponder a la reflexin de la parte central del haz en la esquina inferior de la pieza al producirse la primera reflexin. A continuacin, los ecos sucesivos, debidos a reflexiones en las esquinas, sern lgicamente de menor amplitud a medida que el palpador vaya alejndose del borde de la placa, puesto que el haz, al tener que recorrer mayor camino, sufrir una atenuacin consiguiente mayor.

PAN

AM

ETR

ICS

45

0 2 4 6 8 10

100

80

60

40

20

0

in

LLOGSA01 . _ _ _ > _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GAIN= 34 . 3 dB RANGE= 5.000 in REJECT 0%



Indicacin de la esquina inferior Indicacin de la esquina superior

Figura No. 55: Incidencia del haz en el borde de la placa De lo anterior se deduce que se pueden obtener las reflexiones correspondientes a las esquinas, inferior y superior, del borde de la placa, sin ms que situar el palpador de forma que el haz incida primeramente en la esquina inferior y despus en la esquina superior (despus de haber sufrido una reflexin en la superficie inferior de la placa). La reflexin en la esquina inferior del borde de la placa 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, y la reflexin en la esquina superior se produce a una distancia SD, veamos la figura No. 56. Como se puede observar en la figura, por la forma en V del recorrido del haz ultrasnico hasta la completar la distancia SD, se le da el nombre de Trayectoria en V.

PAN

AM

ETR

ICS

45

0 2 4 6 8 10

100

80

60

40

20

0

in


0 2 4 6 8 10

100

80

60

40

20

0

in


PAN

AM

ETR

ICS

45



SD SD/2 DAI

e DAII

Figura No. 56: Distancia SD y SD/2 La distancia recorrida por el haz ultrasnico hasta la superficie inferior de la placa (DAI) se le conoce como la Primera Pierna de la trayectoria en V, y la distancia desde la superficie inferior hasta la superior (DAII) es la segunda pierna, y as ser sucesivamente. Con base en la figura No. 56 se puede deducir que, el haz barre toda la seccin transversal de la placa al desplazar el palpador entre SD y SD/2. A la distancia SD se le denomina Distancia de Salto (por su nombre en Ingls Skip Distance) y a SD/2, Distancia de Medio Salto. Conociendo el ngulo de refraccin del haz ultrasnico (), marcado en el palpador, y el espesor, se pueden calcular las distancias SD y SD/2, figura No. 57. SD/2 e

Figura No. 57: Distancia de medio salto

PAN

AM

ETR

ICS

45

PAN

AM

ETR

ICS

45

PAN

AM

ETR

ICS

45



En efecto, de la figura anterior se deduce que:

tg = Por lo que despejando: = e tg SD = 2e tg = e 2tg Los palpadores angulares cuentan, para su ngulo de refraccin, con el factor 2 tg por lo cual, el conocer la distancia de salto y de medio salto es cuestin, nicamente, de conocer el espesor de la placa.

ii. Ubicacin de discontinuidades con el uso del palpador de haz angular Supongamos que al verificar una placa con palpador angular se detecta una discontinuidad, sta discontinuidad producir, si es de orientacin favorable al haz, una indicacin en la pantalla del equipo, como se ilustra en la figura No. 58. Consideremos que la posicin de la discontinuidad dentro de la placa es indicada en la figura de la pantalla, si el equipo ha sido calibrado en recorrido del haz podemos conocer, sin ms que leer directamente en la pantalla, la distancia angular (DA) a la que se encuentra la discontinuidad. DS

DA Profundidad Discontinuidad DA Indicacin de la discontinuidad

Figura No. 58: Deteccin de una discontinuidad

SD/2 e

SD 2

PAN

AM

ETR

ICS

45

100

80

60

40

20

0


0 2 4 6 8 10

in



Ahora bien, recurriendo a expresiones trigonomtricas sencillas tendremos que: Sen = Cos = Por lo tanto: DS = DA x Sen y Profundidad = DA x Cos Donde: DS = Distancia superficial

DA = Distancia angular = ngulo de refraccin

Como el ngulo es conocido, puesto que es el ngulo de entrada del haz, podremos determinar la distancia superficial a la cual se encuentra la discontinuidad, medida sobre la superficie de la placa, as como la profundidad. Consideremos ahora que la discontinuidad se localiza despus de una reflexin del haz en la superficie inferior de la placa, figura No. 59; observando en la pantalla del equipo veremos que la distancia angular a la que aparece la discontinuidad es lgicamente mayor. DS

DAI Prof. DAII DA

Figura No. 59: Deteccin de una discontinuidad con segunda pierna

DS DA

Profundidad DA

PAN

AM

ETR

ICS

45

100

80

60

40

20

0


0 2 4 6 8 10

in



Considerando las expresiones anteriores, ahora tendremos que: DS = DA x Sen (la misma que para la Primera Pierna), y Profundidad = 2e (DAI + DAII) Cos por lo tanto: Profundidad = 2e (DAT x Cos ) Donde: DS = Distancia superficial

DA = Distancia angular = ngulo de refraccin

As sucesivamente, el clculo de la profundidad a la que se encuentra una discontinuidad depende de la Pierna con la cual sea detectada, esto se debe a que se aplicarn expresiones matemticas diferentes.

iii. Inspeccin de soldaduras por ultrasonido Antes de abordar la inspeccin de un determinado cordn de soldadura, todo tcnico en ultrasonido debe conocer ciertos puntos. Informarse sobre estas cuestiones puede suponerle al tcnico una gran ayuda para realizar el examen.

Veamos a continuacin que puntos son estos y como pueden influir en el control ultrasnico su conocimiento:

1. Material a inspeccionar. Conocer el tipo de material puede ayudar a saber si, en las zonas adyacentes al cordn, va a encontrarse estructura de grano grueso o fino, lo que podra determinar la frecuencia a emplear.

2. Espesor de placa. Saber cual es el espesor de la placa es siempre muy importante, pues, aparte de ayudar en la eleccin del ngulo a emplear, sirve para conocer las distancias de brinco y de medio brinco entre las cuales ha de desplazar el palpador durante la ejecucin de la inspeccin.

3. Preparacin de las uniones del cordn. Conocer la preparacin de la unin ayuda de forma muy considerable a la hora de interpretar las discontinuidades. As, por ejemplo, si el cordn lleva preparacin en X y la posible falta de penetracin que pudiera tener este cordn, se encuentra en el centro del mismo, es decir, entre las pasadas de la raz de uno y otro lado.

4. Procedimiento de soldadura utilizado. El conocimiento de que procedimiento de soldadura se ha empleado es de gran importancia para determinar cuales son las discontinuidades que, con mayor seguridad, se pueden encontrar.



As, el cordn se ha soldado con el procedimiento CO2 se sabe de antemano que no va a encontrar inclusiones de escoria, pues el electrodo va protegido con gas y debe, en cambio, tener en cuenta que en este tipo de soldadura las discontinuidades ms frecuentes son porosidad y faltas de fusin entre otras.

5. Si la soldadura ha sufrido algn tratamiento trmico o no. A veces, en ciertos tipos de cordones, es necesario realizar tratamientos trmicos posteriores a la soldadura. Estos tratamientos pueden originar cambios en la estructura de grano del cordn, lo cual puede influir sobre la eleccin de la frecuencia del palpador.

6. Existencia de respaldo de soporte en la raz del cordn. Por ltimo, en la raz de algunos cordones, se sujeta con soportes de respaldo (por ejemplo en ciertas uniones de tubos). El tcnico debe esperar, casi con seguridad, ecos debidos a reflexiones en los mencionados respaldos, lo que ha de tener en cuenta a la hora de dilucidar si un eco procedente de la raz, es de una discontinuidad real, o bien de dichos respaldos.

1. Tipos de juntas y preparacin

Como se mencion anteriormente, con el fin de inspeccionar una unin soldada por ultrasonido, llega a ser muy importante conocer la forma y perfil su seccin transversal.

La figura No. 60 ilustra las cinco juntas bsicas usadas en la industria: Tope Esquina Solape T Borde

Figura No. 60: Tipos de juntas



Las juntas a tope, esquina y en T son probablemente las ms inspeccionadas por ultrasonido, y de ellas, el tipo ms comn de junta inspeccionada es la junta a tope. 2. Tipos de ranuras El tipo bsico de ensamble soldado es la junta a tope cuadrada, en la cual, las caras con corte cuadrado original se acercan entre s. Cuando se deja un espacio entre las caras, que es la forma ms comn del ensamble, al espacio se le conoce como ranura. La figura No. 61, muestra diferentes tipos de ensambles, con diferentes tipos de ranuras que pueden ser usadas en la preparacin de una junta a tope con penetracin completa. La forma de la ranura sirve para clasificar el juego. Al realizar la interpretacin, durante la inspeccin, conocer el tipo de ranura ayuda a determinar el tipo y localizacin de las discontinuidades en la soldadura. 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

Figura No. 61: Tipos de ranuras en juntas a tope Las ranuras pueden ser simtricas o asimtricas. En algunos tipos de ranura existen zonas planas en la parte inferior de la junta, a la que se conoce como raz; esta configuracin es comn ya que proporciona estabilidad a la esquina inferior. Adems, si la esquina fuera en forma de V podra resultar en penetracin excesiva. Esta zona en la raz acta como una junta con ranura cuadrada. Cuando se requiere una serie de pasos para completar la junta, el primer paso est involucrado y puede ser muy crtico. El tipo de ranura seleccionada es determinado por el ingeniero de diseo. Algunos de los factores de ingeniera considerados para determinar el diseo son: el espesor de la seccin, el esfuerzo requerido, el proceso de soldadura que ser usado, el aspecto econmico, la habilidad de los soldadores y la configuracin de la parte soldada.



Por ejemplo, las ranuras cuadradas pueden ser usadas en secciones delgadas o cuando se fabrican costuras largas, como en tubera con soldadura automtica. En ocasiones, se utilizan placas de respaldo, debido a la localizacin o porque se suelda con un proceso que no deja una raz limpia. La forma de la ranura es una necesidad para las juntas en materiales gruesos, donde se requiere el acceso para mantener el arco y para permitir que el metal sea depositado bajo condiciones controladas. La ranura en V doble se usa en secciones gruesas para reducir la cantidad de soldadura aplicada y la distorsin. 3. Nomenclatura de una ranura

En la figura No. 62 se pueden observar los componentes de una junta preparada para soldar. Todos los cdigos, estndares y especificaciones establecen las tolerancias especficas para estos componentes. Estos parmetros son parte del procedimiento de soldadura utilizado, y la preparacin normalmente es inspeccionada antes de aplicar la soldadura. Esta informacin debe estar disponible para realizar la inspeccin ultrasnica.

ngulo de ranura Tamao de ngulo Soldadura de bisel Espesor de material Abertura de raz Cara de ranura Cara de raz

Figura No. 62: Nomenclatura de una ranura A continuacin se definen los trminos utilizados:

ngulo de ranura: El ngulo total incluido entre las caras de ranura de los miembros que estn siendo unidos.

ngulo del bisel: El ngulo formado entre la cara de ranura de un miembro que est siendo unido y un plano perpendicular a la superficie del miembro.



Cara de ranura: La superficie de un miembro incluida en la ranura.

Cara de raz: La cara de ranura adyacente a la raz de la junta.

Abertura de raz: La separacin entre los miembros que sern unidos en la raz de la junta.

Espesor de material: Espesor del material que est siendo soldado.

Tamao de la soldadura: Este smbolo de soldadura describe el tipo de preparacin de la junta y el refuerzo, como tambin el tamao de la soldadura.

4. Capas de una soldadura

En la figura No. 63 se ilustran las diferentes capas de soldadura, en una soldadura a tope de penetracin completa, y a continuacin se definen: Paso de cubierta Pasos de relleno Metal base Paso de raz Paso caliente

Figura No. 63: Capas de una soldadura

Paso de raz: El paso inicial de una soldadura que une dos secciones de material.

Paso caliente: El segundo y en ocasiones el tercer paso de soldadura en una junta. Usado para reforzar el paso de raz.

Pasos de relleno: Estos pasos rellenan la mayora de la junta preparada remanente.

Paso de cubierta: La capa final y de acabado o cara de la soldadura, algunas veces llamada cubierta o corona.

Metal de origen: Las secciones actuales que estn siendo soldadas, algunas veces llamado material o metal base.



La figura No. 64 muestra ejemplos de secuencias de soldadura que pueden ser usadas en juntas de dos secciones. Estos ejemplos ilustran porqu el tcnico debe estar enterado de la preparacin y secuencia de la soldadura, para realizar adecuadamente la interpretacin de las discontinuidades por su ubicacin.

Figura No. 64: Secuencias de soldadura 5. Otras juntas y soldaduras

Existen otras juntas de geometra compleja en las que no es tan adecuado aplicar la inspeccin ultrasnica como en las juntas a tope.

La junta en T, por ejemplo, puede ser ensamblada con una o dos soldaduras de filete, como se ilustra en la figura No. 65a, que es la soldadura ms comnmente usada con la junta enT. Es el ensamble ms econmico ya que no requiere preparacin especial. (a) (b) (c)

Figura No. 65: Juntas en T



La junta en T con soldaduras de filete no es fcil de inspeccionar. La razn es que existe una zona en la interfase original de la junta y este espacio se parece mucho a la penetracin incompleta. Modelos ms refinados de la junta en T son mostrados en la figura No. 65b y 65c, corresponden a soldaduras preparadas y son algunas opciones disponibles para el diseo, aunque pueden ser usadas otras formas de preparacin, como las ilustradas anteriormente. Se puede esperar que juntas como estas soporten cargas dinmicas en servicio, como en puentes. En la figura No. 66 siguiente, pueden observarse los componentes de una soldadura de filete. Pierna o tamao Garganta actual Cara o corona Dedo o punta Garganta terica Profundidad Raz de fusin Garganta efectiva

Figura No. 66: Soldadura de filete A continuacin se definen los trminos utilizados para identificar los componentes de una soldadura de filete:

Pierna o tamao: La distancia desde la cara de fusin al dedo o punta de la soldadura.

Cara o corona: La superficie expuesta.

Garganta actual: La distancia ms corta entre la raz de la soldadura a la cara o corona.

Garganta efectiva: La distancia mnima, menos cualquier convexidad, entre la raz de la soldadura a la cara o corona.



Garganta terica: La distancia perpendicular desde el inicio de la junta a la hipotenusa del tringulo rectngulo ms grande que pueda ser contenido en la seccin transversal de la soldadura.

Dedo o punta: La unin entre la cara de la soldadura y el metal base.

Profundidad de fusin: La distancia a la que penetra la soldadura dentro del metal base.

Raz: El punto ms profundo en la penetracin. Otra junta fundamental es la junta en esquina, la cual, puede ser unida por varios tipos de soldadura. En la figura No. 67 es mostrada una esquina soldada completamente, con una ranura preparada con bisel sencillo.

Figura No. 67: Junta en esquina Para servicio esttico, por ejemplo en edificios que no estn sujetos a cargas variables, puede ser usado un filete sencillo en la esquina interna. Una cuarta junta compleja es la junta de solape. Esta junta normalmente es ensamblada con un par de soldaduras de filete, como se muestra en la figura No. 68, es una junta natural de filete. No existen puntos para cortar como preparacin para cualquier forma de ranura.

Figura No. 68: Junta de solape con doble soldadura de filete



6. Posiciones para soldar

Existen seis posiciones reconocidas para soldar. Discontinuidades asociadas con la gravedad, con la fluidez y con la habilidad del soldador pueden ocurrir en al menos cuatro de estas posiciones: plana 1, horizontal 2, vertical 3 y sobre cabeza 4. Las cuatro posiciones son bsicas y aplican para soldaduras de ranura y filete. La letra G, que se coloca despus del nmero de posicin indica que corresponde a ranura, groove por su nombre en Ingls. En soldaduras de filete la designacin de la posicin es del 1F al 4F. 7. Inspeccin de juntas soldadas a tope

Obviamente, las inspecciones de juntas soldadas con palpador de haz recto son raramente posibles. An en la inspeccin de juntas en las que se ha maquinado el refuerzo de cara, es de poca utilidad, particularmente, para la deteccin de grietas o discontinuidades cerca de la superficie. Puede aplicarse, por ejemplo, en juntas de bridas a tubera 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 generacin de ondas transversales y la reduccin de la sensibilidad para discontinuidades cercanas a una de las dos superficies.

Para juntas soldadas de placas, piezas planas o tubera, se considera utilizar principalmente ondas de corte, siendo utilizadas las reflexiones entre las dos superficies de la placa. En algunos casos, un haz ancho podra cubrir una junta en una pasada del palpador; sin embargo, en otros casos es necesario desplazar el palpador en ngulos rectos a la junta para que sea cubierta sucesivamente la seccin transversal completa.

Supongamos que se va a inspeccionar un cordn de soldadura mediante ultrasonido, por medio de un palpador angular. De la figura No. 69, para poder barrer toda la seccin transversal del cordn, ser necesario desplazar el palpador entre las distancias correspondientes a medio salto y un salto.

Efectivamente, desde la posicin de medio salto el haz incide en la raz del cordn. Al desplazar hacia atrs el palpador, el haz barre paulatinamente la seccin transversal del cordn, desde la raz hasta el refuerzo, momento en el cual el palpador se encontrar a la distancia de un salto.

De lo anterior se deduce que el tcnico que va a realizar la inspeccin tiene la certeza de barrer con el haz todo el cordn desplazndolo entre las distancias SD y SD/2. Ahora bien, se explic anteriormente que cada palpador cuenta con el factor 2tg para cada ngulo de entrada, de forma que, con solo conocer el espesor de la placa, pueden determinarse las mencionadas distancias. La distancia de salto y de medio salto, vara considerablemente en funcin de los ngulos de entrada.



SD SD/2

Figura No. 69: Inspeccin de un cordn de soldadura con palpador de haz angular En un principio, parece lgico pensar que con objeto de evitar desplazamientos considerables del palpador sobre la superficie de la placa, y, por consiguiente, facilitar la tarea del tcnico, deberan elegirse siempre ngulos de entrada pequeos, puesto que entonces los desplazamientos del palpador seran menores. Sin embargo, para poder realizar la inspeccin de la soldadura no es factible emplear siempre palpadores con ngulo pequeo. Ocurre que, como el punto de salida del haz se encuentra aproximadamente en el centro del palpador, muchas veces resulta imposible realizar la inspeccin cuando la distancia de medio salto es muy pequea, pues el palpador tropieza con el refuerzo del cordn. Por el contrario, si para una placa de un espesor grueso se elige un ngulo de entrada grande, supongamos de 80 grados, las distancias de salto y de medio salto seran considerables, as que, habra que desplazar el palpador a mayores distancias hacia adelante y hacia atrs para poder barrer toda la seccin transversal del cordn, lo que resultara bastante molesto para el tcnico. Adems, ocurre que el ultrasonido ha de recorrer trayectos muy grandes hasta llegar al cordn, lo cual produce atenuacin, consiguientemente considerable, debido a lo cual, para poder detectar posibles discontinuidades en el cordn, deberamos amplificar al mximo o bien aumentar la potencia de emisin, lo que trae consigo una prdida en el poder de resolucin. En este estado de cosas, parece lgico pensar que se deben emplear palpadores con ngulo de entrada elevado para espesores medios y finos, y ngulos de entrada bajos para soldaduras de grandes espesores.

PAN

AM

ETR

ICS

45

PAN

AM

ETR

ICS

45



Algunos documentos de inspeccin ultrasnica detallan los ngulos que deben ser usados, dependiendo bsicamente del espesor del material inspeccionado y del tipo de junta, por ejemplo el Cdigo AWS D1.1 y la Prctica Estndar de ASTM No. E 164 del Volumen 03.03. La siguiente tabla recomienda el ngulo de uso de cada palpador angular en funcin del espesor de la placa:

Espesor (mm) ngulo Factor Recomendado 2tg 6 20 80 11 20 40 70 5.5 40 60 60 3.5 Mayor a 60 45 2

Zona de barrido

Al realizar la inspeccin de una soldadura por ultrasonido, y con el fin de efectuar un barrido eficiente y confiable, es recomendable establecer un rea sobre la superficie del metal base, a todo lo largo de la soldadura, desde la lnea central de la soldadura y hasta la distancia de medio salto y de un salto. A esta regin se le denomina Zona de Barrido, como se ilustra en la figura No. 70. Esta Zona de Barrido es el espacio dentro del cual se deberan realizar los desplazamientos y movimientos del transductor.

El borde de la zona de barrido, que corresponde a la distancia de salto, y al cual se recomienda agregar una pulgada, se le conoce como Lmite Lejano, y el borde que corresponde a la distancia de medio salto se le denomina Lmite Cercano.

Puede esperarse que la inspeccin est sujeta a disturbios provocados por la presencia de laminaciones e inclusiones en el metal base, las cuales podran evitar que el haz se propague como se desea y que, adems, resulte en indicaciones que puedan parecer y confundirse con discontinuidades en la junta. Por esta razn, antes de iniciar la inspeccin de la soldadura, debera efectuarse una verificacin de la calidad del material base dentro de la zona de barrido, con haz recto.

Tambin, se debe tener muy en cuenta la forma del cordn ya que puede afectar la inspeccin de la soldadura, esto por la presencia de indicaciones producidas por reflexiones desde extremos proyectados agudos, tales como el refuerzo excesivo de raz o de cara, particularmente si el ngulo del haz es pequeo. Un disturbio similar puede ser causado por el chisporroteo de soldadura.

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 SD/2 Lmite Lmite Cercano Lejano Zona de Barrido Zona de Barrido

Figura No. 70: Zona de barrido Patrones de barrido

Hemos dicho que para realizar la inspeccin de un cordn de soldadura, es necesario desplazar el palpador angular dentro de la zona de barrido. No obstante, cabe preguntarse cmo se ha de realizar este desplazamiento?. En primer lugar, para detectar la presencia de discontinuidades longitudinales en soldaduras en las que el refuerzo ha sido o no ha sido esmerilado a ras, el palpador debe mantenerse perpendicular al eje de la soldadura y movido sobre la zona de barrido como se indica a continuacin:

a. Movimiento transversal Para cubrir totalmente la seccin transversal de la soldadura, incluyendo la zona afectada por el calor, se debe realizar el desplazamiento del palpador dentro de la zona de barrido, hacia delante y hacia atrs, desde el lmite cercano hasta el lmite lejano o viceversa, como muestra la figura No. 71.

b. Movimiento longitudinal Es necesario 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, de acuerdo con algunos requisitos especficos de Cdigos o normas, el traslape mnimo entre cada desplazamiento del palpador debe ser del 10% al 15% de su dimensin transversal, ver la figura No. 71.

45



c. Movimiento radial

Se debe tener en cuenta que algunas discontinuidades no son completamente paralelas al eje de la soldadura, por lo que, cada desplazamiento transversal y longitudinal debe realizarse en combinacin con un movimiento radial del palpador, oscilando entre 10 y 15 a cada lado de la lnea central del transductor.

Debemos considerar que algunas discontinuidades pueden tener una orientacin tal que sean buenos reflectores slo desde un lado del cordn, as que, podra ser necesario realizar la inspeccin desde ambos lados del cordn siempre que ello sea posible.

Siempre se debe tener presente que todos estos movimientos deben ser adecuadamente combinados, para tener la mayor seguridad en la deteccin de discontinuidades de cualquier orientacin. Al combinar estos movimientos, el patrn de barrido puede ser en zig-zag con cambios agudos de direccin o con cambios cuadrados, como muestra la figura No. 71.

En segundo lugar, para detectar discontinuidades transversales, existen dos situaciones:

a. Soldaduras en las que el refuerzo no ha sido esmerilado a ras. En este primer caso, el palpador es colocado sobre el material base adyacente a la soldadura y se dirige hacia el eje de la soldadura, inclinndolo a aproximadamente 15 con respecto al eje, ver la figura No. 72. El barrido se realiza moviendo el palpador a lo largo de la soldadura, puede ser en ambos lados de la soldadura en una sola direccin o en direcciones opuestas a lo largo de un slo lado de la soldadura.

Movimiento Movimiento Patrn de Transversal radial (10 a 15) barrido Movimiento longitudinal con traslape (10 a 15%)

Figura No. 71: Patrones de barrido para detectar discontinuidades longitudinales

4545



b. Soldaduras a tope de penetracin completa en las que el refuerzo ha sido esmerilado a ras. En el segundo caso, figura No. 72, 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 lnea central del transductor.

10 a 15

Soldadura con refuerzo Soldadura sin refuerzo

Figura No. 72: Patrones de barrido para detectar discontinuidades transversales 8. Soldaduras de filete

No todas las soldaduras de filete se prestan, por ellas mismas, para ser inspeccionadas por ultrasonido. Sin embargo, tambin en este caso, como en las soldaduras a tope, se aplica la regla de que una junta designada para altos esfuerzos mecnicos, donde por consiguiente es muy importante una verificacin de la calidad, puede en general ser inspeccionada.

Una soldadura de doble filete, como ilustra la figura No. 73a, con penetracin incompleta, muestra un mal diseo mecnico, es incapaz de absorber altos esfuerzos porque la abertura produce los efectos peligrosos de una muesca, tambin, es mucho ms difcil inspeccionar que una junta soldada de penetracin completa, figura No. 73b y 73c. a b c

Figura No. 73: Soldaduras de filete



En la inspeccin de juntas en T con penetracin completa, figura No. 73b, las discontinuidades de fusin y zonas con penetracin incompleta en el centro, las cuales son de las ms crticas, son favorablemente localizadas. 9. Procedimientos de inspeccin para soldaduras en T y esquina

Se incluyen a continuacin los procedimientos de inspeccin recomendados para configuraciones comunes de soldadura, considerados por ASTM en el documento E 164, Prctica Estndar para el Examen Ultrasnico de Soldaduras por Contacto.

Cuando ms de una tcnica es dada, para una geometra de soldadura en particular o espesor, o ambos, la primera tcnica es considerada como primaria, mientras las tcnicas adicionales son suplementarias y pueden agregarse a los procedimientos de inspeccin. 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 ngulo recomendado 70 70 o 60 70, 60 o 45 60 o 45 45 Tcnica sugerida 1 1 1 1, 2 1, 2 Cara B ngulo recomendado 70 70 o 60 70, 60 o 45 60 o 45 45 Tcnica sugerida 1 1 1 1, 2 1, 2 Cara C ngulo recomendado recto, 70 recto (70 o 45) recto, 45 recto, 45 recto, 45 Tcnica sugerida 3, 4 3, 4 3, 4 3, 4 3, 4

Esquina Cara A ngulo recomendado 70 70 o 60 70, 60 o 45 60 o 45 45 Tcnica sugerida 5 5 5 5 5 Cara B ngulo recomendado 70 70 o 60 70, 60 o 45 60 o 45 45 Tcnica sugerida 5 5 5 5 5 Cara C ngulo recomendado recto recto recto recto recto Tcnica sugerida 6 6 6 6 6

Esquina con doble filete Cara A ngulo recomendado 45 45 45 45 45 Tcnica sugerida 7, 8 7, 8 7, 8 7, 8 7, 8 Cara B ngulo recomendado 45 45 45 45 45 Tcnica sugerida 7, 8 7, 8 7, 8 7, 8 7, 8



Transmisor Cara A Cara C

Cara B Tcnica 2: Dos palpadores para Tcnica 1: Para el volumen de la soldadura soldaduras de espesor grueso Transductor de haz recto Patn Alma Tcnica 3: Inspeccin de la zona de fusin Tcnica 4: Barrido para discontinuidades

Barrido alternativo de la Tcnica 4 para discontinuidades

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Transductor de haz recto

Cara A

Cara C Cara B Tcnica 5: Soldaduras en esquina con doble V Tcnica 6: Inspeccin de la zona de fusin Tcnica 7 Tcnica 8 Cara A Cara B

Tcnicas 7 y 8: Inspeccin de soldaduras en esquina, de doble filete y penetracin completa 10. Calibracin del instrumento ultrasnico

Antes de llevar a cabo cualquier tipo de inspeccin, siempre es necesario realizar el ajuste del instrumento ultrasnico. En la inspeccin de soldaduras, que normalmente se realiza con palpador de haz angular, la calibracin tambin es siempre necesaria. Recordemos que, para calibrar un instrumento ultrasnico, se necesitan al menos dos ecos de referencia.

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45



En general son usados dos mtodos para la calibracin con palpador de haz angular:

a. Mtodo por coordenadas polares

El mtodo por coordenadas polares requiere la medicin de la lnea central del haz en la interfase palpador/pieza, y del ngulo de refraccin del haz en un bloque de prueba. El barrido del instrumento es calibrado a lo largo de la lnea central del haz. La informacin de la inspeccin es grficamente convertida en coordenadas de posicin y profundidad para la localizacin del reflector.

Para la calibracin 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 ngulos. Para la calibracin en sensibilidad-amplitud se utilizan barrenos laterales paralelos a las superficies y perpendiculares al recorrido del ultrasonido y, en ciertos casos, ranuras superficiales. Bajo ciertas circunstancias, la calibracin de sensibilidad-amplitud debe ser corregida debido a variaciones de acoplamiento y efectos de la distancia y la amplitud.

Para la calibracin con el mtodo por coordenadas polares se puede recurrir al uso de los bloques de prueba del Tipo Instituto Internacional de Soldadura (IIW) y otros tipos de bloques de calibracin diseados para la Inspeccin Ultrasnica.

El propsito de utilizar estos bloques es facilitar el ajuste y la calibracin del equipo ultrasnico detector de fallas. Los bloques pueden ser usados para:

y La calibracin del barrido y El ajuste de la energa del pulso y la amplificacin y La confirmacin de la estabilidad y la operacin adecuada del instrumento, y y La determinacin de las caractersticas de los transductores, como su sensibilidad

y, en el caso de los palpadores, la localizacin del punto ndice de salida del haz, la longitud del recorrido en la zapata y el ngulo de refraccin.

Los bloques del Tipo IIW son primeramente intentados para caracterizar y calibrar sistemas de haz angular, y tambin cuentan con caractersticas para usos tales como la verificacin de la resolucin y sensibilidad con haz recto.

Otros bloques, adems de aquellos derivados del Bloque de Calibracin IIW 1, pueden ser utilizados para la calibracin en distancia y sensibilidad. Estos bloques son: el bloque para Calibracin en Distancia Tipo DC, el bloque para Calibracin en Sensibilidad Tipo SC, el bloque para Calibracin en Distancia y Sensibilidad Tipo DSC y el bloque Miniatura para Calibracin de Haz Angular (es la versin de EU para el Bloque de Calibracin IIW 2, pero con variaciones significativas), MAB por su nombre en Ingls.



b. Mtodo por coordenadas rectangulares

El mtodo por coordenadas rectangulares requiere la medicin de la posicin 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 informacin de la inspeccin se lee directamente para la posicin y profundidad hasta el reflector.

Este mtodo cubre:

y La calibracin del rango de barrido, sobre el rango de inspeccin y La calibracin en sensibilidad y La calibracin de distancia-amplitud (curva DAC) y La calibracin de la posicin de la profundidad con respecto a la parte frontal del

palpador y la superficie de inspeccin

y Comparacin de la resolucin de diferentes sistemas de inspeccin y Correccin de la calibracin para reflectores planares perpendiculares a la

superficie de inspeccin o cercanos a la superficie

y La divergencia del haz Para la calibracin son usados juegos de barrenos laterales, paralelos a la superficie y perpendiculares al recorrido del ultrasonido, y ranuras superficiales. Los reflectores pueden ser colocados en un bloque fabricado con el exceso de la soldadura o de un material similar y del mismo espesor. Los dimetros 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.

Importante:

En general, las esquinas cuadradas de los bloques de calibracin no deberan ser utilizadas para realizar la calibracin en distancia ni, mucho menos, para la calibracin en sensibilidad. 11. Posibilidad de detectar discontinuidades internas en soldadura

Eligiendo la tcnica de inspeccin por ultrasonido ms adecuada, en cada caso, puede afirmarse que casi la totalidad de las discontinuidades internas inherentes a las soldaduras pueden ser detectadas.



A continuacin, veamos el grado de dificultad involucrado en la deteccin de cada una de las discontinuidades citadas durante la inspeccin de soldaduras por ultrasonido.

y Grietas Las grietas longitudinales, que suelen producirse en las uniones soldadas, son relativamente fciles de detectar mediante ultrasonido. Las grietas transversales requieren un mayor cuidado para su deteccin, siendo necesario buscarles con el palpador situado casi paralelo al cordn, como se observa en la figura No. 74a. Sin embargo, en ocasiones no es posible detectarlas de esta forma y entonces se debe recurrir a la inspeccin mediante dos palpadores conectados en paralelo, figura No. 74b, funcionando ambos como emisor y receptor.

(a) (b)

Figura No. 74: Deteccin de grietas transversales por ultrasonido y Faltas de penetracin

Cuando la preparacin de las placas soldadas es en V (caso muy frecuente), la falta de penetracin, de existir, se presenta en la raz. Pero, si el cordn lleva preparacin en X o doble V, la falta de penetracin suele producirse en el centro del mismo, y si el ngulo de entrada del palpador es ms bien bajo (60 o 45), debido a que las placas son gruesas, puede ocurrir que, al ser la discontinuidad vertical y muy plana, no pueda ser detectada con un slo palpador, figura No. 75a. Se recurre, entonces, al empleo de dos palpadores, conectndose en serie, el primero enva y el segundo recibe, pudindose entonces detectar la discontinuidad, figura No. 75b.



(a) (b)

Figura No. 75: Deteccin de faltas de penetracin por ultrasonido

En algunos casos, los ecos procedentes de falta de penetracin, existente en la raz de los cordones aplicados en placas de espesores ms bien pequeos, pueden confundirse con los procedentes de descolgamientos, este caso se presenta particularmente en uniones a tope de tubos. No obstante, ninguno de los defectos suele admitirse y, por lo tanto, frecuentemente, no se requiere la identificacin del tipo de defecto.

y Falta de fusin La falta de fusin suele aparecer frecuentemente en los flancos de los chaflanes de las placas, en ocasiones se produce entre pasadas, por ejemplo en la unin de tubos realizada por el procedimiento CO2, y su forma y orientacin ocasiona que sea necesario un mayor cuidado en su localizacin mediante ultrasonido.

y Inclusin de escoria Este tipo de discontinuidad es muy frecuente en la soldadura elctrica por arco manual, aunque puede darse en otros casos. Se puede presentar en cualquier parte del cordn. En ocasiones se encuentra en la raz y puede ir asociada con falta de penetracin. Su deteccin por ultrasonido normalmente no presenta problemas.

y Inclusin gaseosa La ms frecuente de estas inclusiones es la denominada como poro que, debido a que es un reflector esfrico muy pequeo, requiere una inspeccin cuidadosa. Cuando est agrupado la deteccin es ms sencilla, as como cuando son vermiculares o bien cuando son cavidades grandes.

En general, la deteccin por ultrasonido de todos estos tipos de discontinuidades est hacindose ms comn en prcticamente todos los campos de la industria.

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12. Evaluacin de discontinuidades Una discontinuidad dada en un objeto inspeccionado representa un obstculo al ultrasonido, con lo que, la informacin sobre esta discontinuidad es obtenida por el ultrasonido reflejado por ella, esto es por su eco. Normalmente, la evaluacin de una discontinuidad se basa precisamente en esa reflexin producida. Las discontinuidades naturales pueden ser muy irregulares y de forma compleja, lo cual, normalmente no permite realizar una evaluacin simple. La evaluacin de una discontinuidad demanda habilidad y experiencia del tcnico, adems, que el equipo funcione en condiciones ptimas; todo esto debido, principalmente, a los problemas que pueden estar involucrados. Aunque en general, el equipo, la sensibilidad y las tcnicas utilizadas en la inspeccin de soldaduras requieren que se mantenga la atencin de un tcnico experimentado, no slo al llevar a cabo la evaluacin de una discontinuidad. A continuacin, se menciona una serie de factores que afectan la evaluacin de una discontinuidad:

y La exactitud en la calibracin y El poder de resolucin y La condicin superficial y La exactitud al determinar el ngulo de refraccin ( La prdida de sensibilidad

( La divergencia del haz ultrasnico

( Las caractersticas de la discontinuidad

( La experiencia del tcnico Con el fin de realizar la evaluacin de una discontinuidad, dependiendo del criterio de aceptacin y rechazo que aplique a la soldadura y producto inspeccionado, podra ser necesario determinar, con la mayor exactitud, todas o casi todas sus caractersticas. A continuacin, se describe como pueden llevarse a cabo estas determinaciones:



a. Localizacin: Cuando se ha completado la calibracin en distancia del instrumento, se puede obtener la lectura real de la distancia recorrida por el ultrasonido hasta donde se encuentra localizada la discontinuidad y, con esto, determinar su localizacin aproximada, gracias a que puede calcularse su profundidad; o, con el mtodo de calibracin de la posicin, se puede conocer directamente la profundidad a la que se encuentra la discontinuidad.

b. Tamao: La amplitud de la seal de una discontinuidad puede ser usada

como una medicin de su tamao y severidad. La evaluacin de la amplitud debera basarse en la experiencia que se tenga con discontinuidades reales, esto debido a que los reflectores producidos artificialmente no siempre estn relacionados directamente con las formas y tamaos de discontinuidades reales. Para discontinuidades planares orientadas adversamente, la amplitud puede no indicar la severidad de la discontinuidad.

Ahora, tomando como base sus dimensiones perpendiculares al haz ultrasnico, las discontinuidades pueden ser clasificadas como pequeas (cuando su rea es ms pequea que la seccin transversal del haz ultrasnico) o grandes (cuando la discontinuidad es ms grande que la seccin transversal del haz ultrasnico, en la posicin donde est localizada la discontinuidad). Con lo anterior, el tamao de la discontinuidad puede ser determinado por medio de dos diferentes mtodos, que a continuacin se describen:

( Mtodo por comparacin con reflectores de referencia (para

discontinuidades pequeas)

Este mtodo consiste en utilizar ranuras, barrenos laterales o barrenos de fondo plano de diferentes dimensiones, para la calibracin en sensibilidad del instrumento ultrasnico. El tamao de la discontinuidad se determina comparando la mxima amplitud de su indicacin con la amplitud de la indicacin producida por el reflector de referencia, es una determinacin esttica del tamao.

La amplitud de las indicaciones de discontinuidades tambin puede ser utilizada como una medicin de la severidad de la discontinuidad.

Este mtodo tiene ciertas dificultades inherentes prcticas pero, a pesar de ellas, ha sido y sigue siendo aplicado, muy ampliamente, en inspecciones de una gran cantidad de materiales, especialmente en soldaduras.



Las dificultades involucradas son:

1. La textura superficial de la mayora de discontinuidades difiere grandemente al compararla con la textura de los reflectores de referencia maquinados.

2. La relacin angular entre la discontinuidad y el eje del haz ultrasnico es rara vez igual a la de los reflectores de referencia.

3. La discontinuidad puede no tener una superficie mayor o la superficie puede no ser accesible al haz ultrasnico.

4. A diferencia de los reflectores de referencia, las discontinuidades rara vez consisten de una superficie respaldada con aire. Su superficie puede parecerse a un grupo de pequeas superficies orientadas al azar, las cuales actan como reflectores dispersantes.

5. Los bordes de una discontinuidad pueden ser tales que su forma y tamao se pueden determinar solo mediante una tcnica especial, entonces, su comparacin con un reflector de referencia es, nicamente, de referencia.

6. La amplitud de las indicaciones no est relacionada con el tamao de la discontinuidad, excepto para casos especiales de reflectores como barrenos (discos) de fondo plano, detectados con ondas longitudinales en la inspeccin con haz recto. De hecho, la mayora de especificaciones para instrumentos ultrasnicos que operan por pulso eco requieren que la amplitud de la respuesta sea lineal con respecto al rea de barrenos de fondo plano. La bsqueda de discontinuidades reales en soldaduras ha demostrado que la amplitud no est directamente relacionada con el tamao de la discontinuidad, para discontinuidades de fabricacin.

Como ejemplos de la aplicacin de este mtodo, podemos mencionar al Cdigo AWS D1.1 (para Estructuras Soldadas de Acero), en su Seccin 6, Parte F, y el Cdigo ASME para Recipientes a Presin y Calderas, en la Seccin V, Artculos 4 y 5, y en la Seccin VIII, Divisin 1.

El Cdigo AWS D1.1, para Estructuras Soldadas de Acero, requiere que las indicaciones o ecos de barrenos laterales y/o ranuras, sean usados para establecer niveles de referencia, con los cuales s determina la severidad de las discontinuidades.



El Cdigo ASME para Recipientes a Presin y Calderas requiere que las indicaciones o ecos de barrenos laterales y ranuras, que cambian de dimensiones con el cambio de espesor de la soldadura, figura No. 76, sean usados para construir Curvas de Correccin Distancia Amplitud (DAC por su nombre en Ingls), ver la figura No. 77. De esta forma, las indicaciones de las discontinuidades son evaluadas y reportadas en trminos del porcentaje de amplitud, con respecto a la Curva DAC. Este mtodo es considerado como confiable para asegurar la deteccin de todas las discontinuidades importantes, siempre que el nivel de las indicaciones que deben ser registradas sea seleccionado a un porcentaje lo bastante bajo con respecto a la Curva DAC.

Ranuras Barreno Lateral Figura No. 76: Uso de barrenos laterales y ranuras del bloque bsico, de acuerdo con el Cdigo ASME, Seccin V

Figura No. 77: Curva DAC

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0



Al aplicar este mtodo, normalmente es necesario determinar la longitud de la discontinuidad para completar su evaluacin. Para ello, se recurre a una tcnica conocida como la Tcnica de cada de 6 dB. Esta tcnica consiste en lo siguiente: Despus de obtener la mxima amplitud de la indicacin de una discontinuidad (maximizacin), se desplaza el palpador en una direccin, siguiendo la direccin en la que est orientada la discontinuidad, y se detiene el desplazamiento en el momento que la indicacin de la discontinuidad sufra una cada de amplitud al 50%, con respecto a su amplitud mxima, lo que equivale a -6 dB. La base de esta tcnica es asumir que la indicacin de la discontinuidad tiene una cada de amplitud a la mitad cuando la parte central del haz se encuentra en el extremo de la discontinuidad, esto es, que se est detectando el borde de la discontinuidad en ese punto. Despus de marcar la posicin de los puntos ms alejados entre s, entonces, la longitud de la discontinuidad puede determinarse directamente, midiendo la distancia entre los puntos obtenidos, que corresponden a los extremos de la discontinuidad. Mediante esta tcnica tambin puede determinarse la altura de la discontinuidad. En este caso, el palpador se desplaza en direccin perpendicular a la discontinuidad, siguiendo el procedimiento anterior, aunque ahora se utilizan los datos de la profundidad. Para determinar la longitud de discontinuidades pequeas, se tiene menor exactitud que para discontinuidades grandes.

y Mtodo por cada de amplitud (para discontinuidades grandes) Este mtodo se basa en la Tcnica de cada de 6 dB (cada al 50% de amplitud) que, como se mencion, consiste en determinar la ubicacin de los puntos donde la amplitud de las indicaciones equivale a la cada de 6 dB, con respecto a la amplitud mxima, cuando el palpador se mueve ms all de la posicin en la que se obtiene la mxima amplitud de la indicacin de discontinuidad, como se ilustra en la figura No. 79. Tambin conocido como Mtodo alrededor, ya que se dibuja con buena exactitud el contorno de una discontinuidad grande, tal como una laminacin, figura No. 78.



Placa Posicin 1 Laminacin Posicin 2

Figura No. 78: Mtodo por cada de amplitud, para discontinuidades grandes Laminacin Posicin 1 Mxima amplitud de la indicacin Posicin 2 50% de la mxima amplitud de la indicacin Reflexin de pared posterior

Figura No. 79: Tcnica de cada de 6 dB


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c. Tipo: Adems de evaluar la localizacin y el tamao de reflectores, hay varios otros atributos que pueden ser usados para identificar el tipo de reflector. Aunque en este caso, puede hacerse nfasis en que esto depende de la habilidad del operador, a tal grado, que no se recomienda la aceptacin de soldaduras basndose nicamente en este tipo de informacin.

La naturaleza de una discontinuidad presente en una soldadura puede determinarse, con cierta exactitud, basndose en la experiencia del tcnico, al observar el comportamiento de las indicaciones sobre la pantalla del instrumento, cuando el transductor es manipulado y de acuerdo a como es interceptado el haz ultrasnico por la discontinuidad.

Existe una fuerte distincin entre criterios de aceptacin radiogrfica de porosidad, inclusiones, discontinuidades de fusin y grietas, con respecto a los criterios de aceptacin ultrasnica. Afortunadamente, para trabajos de inspeccin ultrasnica de materiales en servicio, las grietas son ms fcilmente detectadas e identificadas que la porosidad e inclusiones. Adems, las grietas son discontinuidades que inician en condiciones de servicio y la porosidad, inclusiones, fusin incompleta, etc., se producen durante la fabricacin.

A continuacin, es proporcionada una serie de guas con el objeto de ayudar en la identificacin de diferentes tipos de discontinuidades en soldadura.

y Identificacin de porosidad Un poro aislado puede ser rpidamente y fcilmente identificado, la figura No. 80 muestra un barrido orbital, el cual, ayuda a identificar la presencia de un reflector simtrico.

Posicin 2 Posicin 1 Posicin 3

Figura No. 80: Barrido orbital para la identificacin de porosidad



Figura No. 80: Identificacin de porosidad (continuacin)

Se produce un eco angosto y bien definido, figura No. 81, que puede ser detectado desde cualquier direccin. La indicacin aparece a la misma distancia recorrida por el haz ultrasnico y muestra casi la misma amplitud sin importar la direccin.

Figura No. 81: Indicacin sobre la pantalla del instrumento para todas las posiciones

La identificacin de un grupo o cadena de poros es totalmente diferente, las indicaciones individuales de los poros pueden ser integradas en una sola indicacin en la pantalla y son difciles de distinguir de indicaciones de inclusiones y grietas.

y Identificacin de escoria

La inclusin puede ser identificada observando el comportamiento de la indicacin, ya que es posible ver el extremo de la misma, como se muestra en la figura No. 82.

Las lneas e inclusiones de escoria producen indicaciones de mayor amplitud que las producidas por porosidad, ya que cuentan con una superficie reflectora mayor, figura No. 83.


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Una indicacin de inclusin rara vez se comporta como la producida por un poro o una grieta de fabricacin, pero frecuentemente es difcil de distinguir de una cadena alargada de poros.

Posicin 2 Posicin 1 Posicin 3

Figura No. 82: Deteccin e identificacin de escoria Indicacin para la posicin central Indicacin para las posiciones 2 y 3

Figura No. 83: Indicacin sobre la pantalla del instrumento


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y Identificacin de grietas de fabricacin Esta discontinuidad es distintivamente diferente de las grietas por fatiga, tanto por su localizacin como por su apariencia ultrasnica. Normalmente, pero no siempre, se localiza a la mitad del espesor de la soldadura. Su superficie se describe como dentada o mltiple, por lo que, su indicacin puede confundirse con una cadena de poros o de inclusiones puntuales cercanas y conectadas. Dependiendo de su orientacin y otros factores, una grieta de este tipo puede mostrar indicaciones de alta o de baja amplitud. Sin embargo, las grietas de fabricacin tienen dos caractersticas que ayudan a su identificacin:

1) Tienen una dimensin a travs del espesor

2) La indicacin de una grieta de fabricacin consiste de un grupo de varias indicaciones traslapadas, cada una con una ligera diferencia en la distancia recorrida por el haz ultrasnico dentro del material, las cuales forman un patrn ancho, cuya amplitud depende de la orientacin de la grieta. Esta indicacin es distintivamente diferente de las obtenidas de porosidad o inclusiones.

Con el movimiento orbital resulta una cada rpida de la amplitud del eco, comparado con la porosidad o inclusiones. La figura No. 84 ilustra la deteccin de grietas de fabricacin.

Posicin 1 Posicin 2

Figura No. 84: Deteccin e identificacin de grietas de fabricacin

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La figura No. 85 muestra la indicacin en la pantalla del instrumento ultrasnico, producida por una grieta de fabricacin.

Figura No. 85: Indicacin sobre la pantalla del instrumento

y Identificacin de grietas superficiales Es difcil que se presenten grietas superficiales en materiales nuevos, por lo tanto, se asume que representan una condicin relacionada con el servicio. La evidencia ultrasnica de este tipo de grietas difiere, en gran medida, con respecto a las grietas de fabricacin.

Normalmente son cerradas, tienen lados tersos y producen indicaciones de una gran amplitud. Su localizacin ocasiona que acten como una esquina reflectora, lo que significa que el haz ultrasnico puede ser reflejado por la superficie y la grieta, gracias a lo cual produce indicaciones de, por lo menos, el doble de amplitud, comparadas con indicaciones de discontinuidades del mismo tamao, pero localizadas a travs del espesor de pared. La figura No. 86 muestra la deteccin e identificacin de este tipo de discontinuidades.

Posicin 2 Posicin 1

Figura No. 86: Deteccin e identificacin de grietas superficiales


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Figura No. 86: Deteccin e identificacin de grietas superficiales (continuacin)

La figura No. 87 muestra la indicacin producida por una grieta superficial sobre la pantalla del instrumento ultrasnico.

Indicacin para la posicin 1 Indicacin para la posicin 2

Figura No. 87: Indicacin sobre la pantalla del instrumento d. Orientacin: La orientacin del reflector puede ser deducida de las amplitudes

relativas de la seal obtenidas desde el reflector, con el palpador colocado en varias posiciones sobre la soldadura.

e. Forma: La forma del reflector y la rugosidad resultan en un grado caracterstico de

definicin en la deflexin del trazo de la pantalla, dependiendo de la naturaleza de la discontinuidad, y la combinacin del instrumento y el palpador utilizados.

Parte de la informacin sobre la forma de la discontinuidad est dada por la forma de la indicacin y, tambin, por los cambios que sufre la indicacin si se cambia la direccin en la que incide el haz ultrasnico.

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Int. Inspeccion Soldaduras UT

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