Los Ensayos No Destructivos

8/20/2019 Los Ensayos No Destructivos

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Visión General sobre los Ensayos No Destructivos

Julio - 2012

CURSO: INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO

SEGÚN API RP 580/581 - “RISK-BASED

INSPECTION TECHNOLOGY”

(ÚLTIMAS EDICIONES)


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Planes de Inspección Usando la Tecnología de IBR

Determinación de la Probabilidad de Falla en una Evaluación de IBR

Modelado de Consecuencias según IBR


Introducción

Contenido

Procesos Típicos de Degradación

Metodologías de IBR

Implementación del Programa de Inspección


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Ensayos No Destructivos

Se denomina Ensayo No Destructivo (tambiénllamado END, PND o en inglés NDT deNondestructive Testing) a cualquier tipo de pruebapracticada o aplicada a un material que no alterede forma permanente sus propiedades físicas,

químicas, mecánicas o dimensionales.

Los diferentes métodos de ensayos no destructivosse basan en la aplicación de fenómenos físicos talescomo ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas,emisión de partículas subatómicas, capilaridad,absorción y cualquier tipo de prueba que noimplique un daño considerable a la muestraexaminada.


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Ensayos No Destructivos

En general, consisten en aplicar uncampo de energía o un medio deprueba a la pieza o material bajoensayo; detectar las modificacionessufridas en el campo de energía en

su interacción con la pieza; evaluar elsignificado de dichas modificaciones yrelacionarlas con la presencia dediscontinuidades, variaciones de

composición, estructura y/opropiedades.


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Objetivo de los ENDComo disciplina tecnológica los END tienen por objetivo:

a) Garantizar la Integridad Mecánica de los Componentes

b) Asegurar calidad y confiabilidad

c) Prevenir accidentes

d) Producir beneficios económicos


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Los END son ampliamente utilizados en laindustria en:

• Control de calidad para la fabricación decomponentes.

• Control de calidad en la construcción deplantas y complejos industriales.

• Detectar y evaluar avance de los mecanismosde deterioro que puedan afectar un equipo

en servicio.

Utilidad de los END


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Los END comúnmente aplicados en las industrias se pueden dividir en dos grandesfamilias.

• Convencionales

• Nuevas Tecnologías

Técnicas de Ensayos No Destructivos


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Clasificación de los END Convencionales según la ASNT

• Inspección Visual (VT)

• Ultrasonido (UT)

• Radiografía Industrial (RT)

• Métodos Superficiales (MT - PT)


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Es el END de mayor aplicación y en donde elequipo principal lo conforma el ojo humano.Es de fácil y rápida ejecución, relativamenteeconómico.

Se utiliza generalmente para determinar lascondiciones superficiales de alguna pieza, sualineación, forma o evidencia de grietas.

Inspección Visual (VT)


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Tipos de Inspección Visual:1. Visión directa: Es de fácil y rápida

ejecución, relativamente económico y norequiere de equipos especiales .

2. Transmisión de imagen: Uso de equiposelectrónicos para evaluaciones visualesinternas, requiere de equipos especialesde observación.


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Beneficios:

Es de fácil y rápida ejecución, relativamente

económico y no requiere de equipos especiales en elcaso de la visión directa.

Limitaciones:

Su limitación principal es que sólo revela

discontinuidades superficiales y de acceso y que sucalidad esta limitada por la capacidad visual del ojohumano o de los instrumentos de ayuda visual.

Requiere de apoyo con iluminación, para una buenaeficiencia.

Mecanismos de Deterioro Detectables:

• Daños externos

• Agrietamientos abiertos a la superficie


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Se fundamenta en la generación de ondasultrasónicas por medio de un materialpiezoeléctrico, el cual tiene la propiedad de queal aplicarle un potencial eléctrico a sus caras segenerarán contracciones y expansiones tanrápidas que el material comenzará a vibrar y se

producirán las ondas ultrasónicas.

En general, el ensayo se utiliza para:

a.- Medir espesores de materialesb.- Inspeccionar estructuras internas de piezas

o soldaduras y detectar discontinuidades.

Ultrasonido (UT)


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Ultrasonido (UT)

Beneficios:• Elevada sensibilidad de detección de defectos.

• Permite detectar, cuantificar y caracterizardefectos volumétricos.

• En la mayoría de los casos, solo requiere elacceso a una sola de las cara de la pieza.

• Rapidez del examen y resultado inmediato.

• Aplicables tanto a materiales ferromagnéticos

como a no ferromagnéticos.


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Limitaciones:• Utiliza equipos electrónicos de alto costo.

• Requiere un alto nivel de conocimientos teóricos yprácticos.

• Requiere cierto grado de preparación de lasuperficie.


• Adelgazamiento

• Agrietamiento asistido por el medio

• Discontinuidades en soldaduras

Ultrasonido (UT)


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• Es un método que permite conocer laexistencia de defectos internos que no sondirectamente visibles desde el exterior.

• Se fundamente en hacer atravesar una

radiación electromagnética ionizante (rayos o

rayos X), a través de la pieza a inspeccionar.

• Esta radiación es absorbida por las

discontinuidades internas de la pieza, por lo

que llega a la otra cara de la misma con

distinta intensidad de radiación e impresionauna película radiográfica, la cual una vez

revelada, muestra distintas densidades de

coloración, siendo más oscura en la zona de

menor espesor.

Radiografía Industrial (RT)


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Beneficios:

• Puede ser aplicada en una gran variedad de materiales

• Provee una imagen visual permanente

• Revela la naturaleza interna del material

• Revela defectos de fabricación

Limitaciones:

• Consideraciones de seguridad imponen restriccionesoperacionales.

• La pieza a ser ensayada debe prestarse a acceso de amboslados.

• Su aplicación a especímenes de geometría compleja espoco práctica.

• Ciertos tipos de discontinuidades son difíciles de detectar

(laminaciones).



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Limitaciones:

• Es un medio de ensayo no destructivorelativamente costoso.

• Requiere costos de capital y espacio

para un laboratorio radiográfico.

• Una dosis alta de radiación puede

causar daños a la piel y células

sanguíneas, producir ceguera y

esterilidad y una dosis masiva podría

causar la muerte.



• Adelgazamiento.

• Agrietamiento asistido por el medio.

• Detección elementos extraños internos.

• Defectos en soldaduras.


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Métodos Superficiales

• Partículas Magnéticas (MT)

• Tintes Penetrantes (PT)


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El fenómeno físico en el que se fundamenta esteensayo es el siguiente:

Si una pieza de acero al carbono, se somete a laacción de un campo magnético, las líneas de fuerzase encontraran orientadas en una misma dirección

a menos que exista una discontinuidad en lasuperficie de la pieza en un plano perpendicular adichas líneas, éstas tenderán a saltarla como sifuera un obstáculo, debido a que, la discontinuidadtendrá una permeabilidad (facilidad con que se

magnetiza un material) menor que la del acero.Esto se traduce en una distorsión de las líneas defuerza, donde las más superficiales se venobligadas a salir al exterior formando un campo defuga.

Partículas Magnéticas (MT)


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a) Circular:

Un campo magnético circular se induce en

una pieza, por magnetización directa es decirpasando la corriente directamente a travésde la pieza

b) Longitudinal:

Se lleva a cabo utilizando camposlongitudinales que se inducen con unabobina o solenoide.

Tipos de Magnetización



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Beneficios:• Pueden detectar discontinuidades localizadas como

grietas superficiales y subsuperficiales, fusiónincompleta, socavaciones, inadecuada penetración,porosidades, inclusiones de escoria; hasta 1/4” deprofundidad.

• Los equipos utilizados para este ensayo sonrelativamente simples, económicos y se requiere pocalimpieza de la superficie a inspeccionar.

Limitaciones:

• Aplicables sólo a materiales y depósitos de soldaduraferro-magnéticos.

• No es aplicable para detectar discontinuidades cuyaprofundidad sean superiores a 1/4”.

Mecanismos de Deterioro Detectables:• Agrietamiento superficiales y sub-superficiales.



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El principio bajo el cual opera esta técnica de END,se basa en la capacidad de ciertos líquidos depenetrar una cavidad por acción capilar.

Se utiliza para detectar discontinuidades abiertas a

la superficie en materiales sólidos no porosos.

Tintes Penetrantes (PT)


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Clasificación:De acuerdo al tipo de líquido utilizado,se encuentran divididos en doscategorías:

a) Tipo I (fluorescentes).

b) Tipo II (visible o coloreado).

Dependiendo del método de

remoción del penetrante: A: Lavable con agua.

B: Emulsificables.

C: Removibles con solvente.



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Pasos para la Aplicación de la técnica.

1.- Limpieza previa de la superficie, la cual debe estar seca

limpia y libre de polvo, grasa, moho, escamas, óxidos yagua.

2.- Aplicación del penetrante, ya sea por inmersión, brocha

o spray. El líquido penetrará en la discontinuidad por

capilaridad.3.- Remoción del exceso de penetrante.

4.- Aplicación del revelador, el cual actúa como papel

secante absorbiendo el penetrante desde las

discontinuidades hacia la superficie.

5.- Inspección, inmediatamente después de la aplicación

del revelador, para detectar posibles discontinuidades

presentes. La inspección se realizará con luz blanca si el

penetrante es coloreado y con luz negra si es

fluorescente.



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Beneficios:• Se aplica a cualquier material no poroso.

• Económico y fácil de aplicar.• Se obtienen resultados en poco tiempo.

Limitaciones:• Las discontinuidades deben estar limpias y abiertas a la

superficie.• Las sustancias usadas como penetrantes pueden

reaccionar tanto con la soldadura como con el metalbase.

• El penetrante es de difícil remoción.• La rugosidad de las superficies a ensayar puede afectar

los resultados, obteniéndose falsas indicaciones.


• Agrietamiento superficiales.



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Nuevas Tecnologías en Ensayos No Destructivos

Inspección de Pisos de Tanques MFL

Ondas Guiadas

Corrientes inducidas “Corrientes de Eddy”

Emisión Acústica

Mapeo de Corrosión

Ultrasonido Automatizado (TOFD)

Medición del Campo de Corriente Alterna (ACFM)

Técnica de Inspección de Líneas NO-PIG

Técnicas de Ultrasonido por Retrodispersión (AUBT)

Termografía Infrarrojo


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Ondas Guiadas de Ultrasonido


• Adelgazamiento

• Sistema de inspección basado en lageneración direccionada de ondasultrasónicas superficiales.

• Permite evaluar sistemas de tuberías aisladastérmicamente y tuberías subterráneas, conun sólo punto de acople.

• Las condiciones más favorables para lapropagación de la onda, son para tuberíaaérea, sin aislamiento, fluido gas y tramorecto. En estos casos puede alcanzarse hasta100 metros en ambas direcciones.


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Corrientes inducidas o “Corrientes de Eddy”

Consiste en la generación de un campoelectromagnético mediante una bobina emisora yreceptora colocada sobre la superficie del elemento.

Las principales aplicaciones son las siguientes:

• Inspección de haces tubulares (intercambiadores)• Inspección de componentes (álabes, rotores, entre

otros)• Evaluación equipos aislados térmicamente


• Discontinuidades superficiales y sub-superficiales• Adelgazamiento


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Emisión Acústica

Método utilizado para detectar discontinuidadesactivas mediante la aplicación de un estimulo de

tensión, térmico o una combinación de ambos.

El equipo a prueba se somete a una tensión(generalmente un poco mayor que el máximo niveloperativo), activando el crecimiento de la

discontinuidad, resultando en una emisión repentinade la energía por el crecimiento de la misma, partede la cual, será convertida en ondas elásticas(acústicas), estas serán detectadas portransductores piezoeléctricos colocados en forma

estratégica sobre la estructura.


• Agrietamiento

• Capaz de detectar corrosión activa


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Mapeo de CorrosiónEste sistema de inspección automática nodestructiva es una solución para escanear a

alta velocidad (0.5 m/seg.) superficiesmetálicas, permitiendo inspeccionar 100%las estructuras de acero tales comorecipientes a presión, tanques, tuberías, pisode tanques, etc.Utiliza un transductor pulso-eco de ángulomúltiple que ofrece una mayor cobertura deinspección y detección de posiblesdiscontinuidades.


• Agrietamiento (depende de la orientación delas grietas)

• Adelgazamiento


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Ultrasonido Automatizado (“TOFD”)

La técnica TOFD esta basada en la difracción delas ondas ultrasónicas que se forman en losextremos de las discontinuidades. Esto hace quesea ideal para localizar grietas y faltas de fusiónen el eje vertical de la soldadura o con otra

orientación.

Es utilizada Principalmente para la detección ydimensionamiento de grietas inducidas por lapresencia de hidrógeno (“HIC”) y agrietamientospor corrosión bajo esfuerzos (“SCC”).


• Agrietamiento (HIC, SOHIC, SCC, entre otros)


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Medición del Campo de Corriente Alterna (“ACFM”)

Es utilizado principalmente para ladetección de grietas en soldaduras derecipientes y tuberías.

Su principio de funcionamiento se basa en

la inducción de un campoelectromagnético mediante corrientealterna, detectándose las grietas cuandose distorsiona el campo electromagnético.


Agrietamiento superficial y subsuperficial


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Técnica de Inspección de Líneas NO-PIG

El sistema de inspección de tuberías

enterradas No-Pig, analiza el campomagnético de un gasoducto desde lasuperficie.

Para crear este campo magnético, una

corriente de inspección es inducida entredos puntos de contacto en la tubería. Elcampo magnético de un tubo sin defectosconsiste en círculos concéntricos alrededordel centro geométrico de la tubería.

En caso de defectos, el eje virtual actual sedesplazará, resultando en un cambio delcampo magnético. La medición del cambiodel campo magnético sobre el suelo,

permitirá detectar la pérdida de metal.


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Técnicas Avanzadas Ultrasonido porRetrodispersión AUBT

Las técnicas avanzadas de ultrasonido por

retrodispersión AUBT (Advanced UltrasonicBackscatter Technique) es un métodorecomendado para detección de ataquepor Hidrogeno, el método se basa en unacombinación de técnicas entre ellas TOFD,

Mapeo de Corrosión, relación de patronesde dispersión, relación de velocidad yMetalografía In Situ. Los resultados delmétodo AUBT son muy confiables ypueden ser usados para estimar la vida

remanente de un equipo atacado porHidrogeno.

Tipo I. Patrón dispersión indica posible defecto interno a través de la pared o cerca de ella.

Tipo II. Patrón característico defecto laminar en vez de daño por hidrógeno.

Tipo III. Patrón que indica defecto interno en crecimiento de daño por hidrógeno.

Tipo IV. Indica defecto interno en etapa inicial o crecimiento de un ataque de hidrógeno


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Termografía InfrarrojoUna Termografía Infrarroja es la técnica de produciruna imagen visible, a partir de luz infrarroja invisible(para nuestros ojos) emitida por objetos de acuerdo asu condición térmica.

La gran mayoría de los problemas y averías en elentorno industrial ya sea de tipo mecánico, eléctrico y

de fabricación están precedidos por cambios detemperatura que pueden ser detectados mediante elmonitoreo de temperatura con sistema de TermografíaInfrarrojo.

La implementación de programas de inspecciones con

termografía infrarrojo en instalaciones, maquinaria,cuadros eléctricos, minimizan el riesgo de un falla deequipos y sus consecuencias, a la vez que tambiénofrece una herramienta para el control de calidad delas reparaciones efectuadas.


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Ventajas de la Termografía Infrarrojo

• Método de análisis sin detención de procesosproductivos, ahorra gastos.

• Baja peligrosidad para el operario por evitar lanecesidad de contacto con el equipo.

• Determinación exacta de puntos deficientes en unalínea de proceso.• Reduce el tiempo de reparación por la localización

precisa de la Falla.• Ayuda al seguimiento de las reparaciones previas.


• Daños producidos por cambios en patrón térmiconormal

Termografía Infrarrojo


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Inspección Pisos de Tanques MFL

Esta técnica se basa en magnetizar lasuperficie de la pieza y detectar la fuga de

campo magnético (MFL) donde existen

imperfecciones.

El sistema presenta un escáner provisto de

potentes yugos para magnetizar la superficie.

Su interpretación es relativamente sencilla, la

sensibilidad algunas veces se hace limitada

en las zonas cercanas a cordones de

soldadura.


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CURSO: INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO

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INSPECTION TECHNOLOGY”

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