Tema 2.5.-Ensayos No Destructivos

Ingeniera de materiales

Contenido

Ensayos de materialesEnsayos no destructivos END

Introduccin Discontinuidad y defecto Mtodos de END para detectar defectos Mtodos superficiales y subsuperficiales2009 Pontificia Universidad Catlica del Per 2009 Pontificia Universidad Catlica del Per 2009 Pontificia Universidad Catlica del Per

Inspeccin visual Lquidos penetrantes Partculas magnticas

Mtodos de volumenIngeniera de Materiales

Radiografa industrial Ultrasonido2

Ingeniera de Materiales

Objetivo de la sesin Al final de esta sesin, los alumnos sern capaces de: Distinguir los destructivos. diferentes tipos de ensayos no

Ensayos no destructivos (END) Permiten detectar y, en la mayora de los casos, localizar discontinuidades como poros, fisuras, etc. en la superficie o en el interior de los materiales. Adems se puede obtener algunas propiedades y caractersticas en los materiales. Se aplican a los materiales: Antes Durante Despus del proceso de fabricacin.

No daan el material en que se aplican (pueden ensuciar).2009 Pontificia Universidad Catlica del Per

Reconocer los usos y aplicaciones de los ensayos no destructivos.

LOS END EN SU MAYORA SE EMPLEAN PARA LOCALIZAR Y CUANTIFICAR DISCONTINUIDADES SIN DETERIORAR EL COMPONENTE INSPECCIONADO. SU CAMPO DE APLICACIN ES EXTENSO, POR ELLO LOS END SIEMPRE DEBEN ESTAR PRESENTES. ESTN ASOCIADOS INTIMAMENTE A LA CALIDAD DE LOS PRODUCTOS.4


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Ensayos no destructivos

Discontinuidad DefectoDiscontinuidad?

Definicin del problema Eleccin del mtodo y tcnica Inspeccin visual Lquidos penetrantes Partculas magnticas Radiografa, ultrasonido

DefectoObtencin de una indicacin Discontinuidad2009 Pontificia Universidad Catlica del Per

No existe pieza perfecta, toda pieza tiene discontinuidades Discontinuidad es la prdida de la homogeneidad y continuidad del material

Falsa indicacin No relevante

Relevante

Poro Fisura Laminacin, etc.

Defecto es una discontinuidad inaceptable, determinada por un cdigo, norma o documento aplicable al productoIngeniera de Materiales

Evaluacin: Criterio de aceptacin No aceptableIngeniera de Materiales

Aceptable Defecto6

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Profesor: Paul Lean Sifuentes

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Ensayos no destructivos (END) ClasificacinEND para localizar defectos Inspeccin visual Mtodos superficiales Inspeccin visual Lquidos penetrantes Partculas magnticas Es el 1er END A veces es suficiente Normas, cdigos, etc.

Ensayos no destructivos(para detectar defectos)

Mtodos de volumen2009 Pontificia Universidad Catlica del Per

Radiografa industrial Rayos X Rayos (gamma) Ultrasonido Etctera.

Mtodos superficiales



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END mtodos superficiales Detecta y localiza discontinuidades superficiales y en algunos casos subsuperficiales (hasta unos 6 mm por debajo de la superficie). Inspeccin visual Lquidos penetrantes Detecta discontinuidades superficiales.

Inspeccin visual Se puede emplear un videoscopio.BoroscopioInspeccin visual 07 diciembre 2009

Inspeccin visual Es el primer END que se realiza Con ayuda del ojo humano Empleando cmaras fotogrficas y de video. Usando lentes de aumentos, lmparas de luz, instrumentos de medicin, etc. .

2009 Pontificia Universidad Catlica del Per

Partculas magnticas Detecta discontinuidades superficiales y subsuperficiales.Ingeniera de Materiales

Lente telescpico9

Equipo 07 diciembre 2009 10


Lquidos penetrantes

Lquidos penetrantesEs un mtodo para detectar discontinuidades abiertas a la superficie, como poros, fisuras, etc. Se puede aplicar a todo tipo de materiales que no sean porosos. Los LP ingresan por pequeas aberturas, tales como fisuras o porosidades, por una fuerte accin capilar. Es el ms sencillo pero no menos importante por la buena relacin informacin-costo. Presenta el pequeo inconveniente de ensuciar las superficies. Mnima tensin superficial El poder humectante y la tensin superficial determinan la capacidad de penetracin de un LP.

Lquido penetrante

Mnima viscosidad Influye decisivamente sobre la velocidad (tiempo) de entrada del LP en las discontinuidades. Puede ser un poco negativo en superficies verticales. Las superficies verticales requieren mayor viscosidad que las horizontales.

Limpieza Limpiador (cleaner) Lquido penetrante Removedor Revelador Inspeccin Revelador Retira el LP

Penetra


Caractersticas del lquido penetrante Poder penetrar en el interior de las discontinuidades fcilmente. Mximo poder humectante Puede quedar reducido en presencia de grasa.

Mnima volatilidad Para garantizar la estabilidad en forma lquida del LP.

Inercia qumica Debe ser inerte y no corrosivo.


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Tipos de lquidos penetrantes Coloreados Los pigmentos son de color rojo Hace buen contraste con el fondo blanco del revelador Incorporan pigmentos fluorescentes de color verde Son muy visibles bajo iluminacin de luz negra (lmpara de luz ultravioleta)2009 Pontificia Universidad Catlica del Per

Lquidos penetrantes Reveladores Ponen de manifiesto los lugares donde ha tenido lugar una retencin del LP. Extraen el LP de la discontinuidad. Proporcionan una base sobre la que el LP puede extenderse, haciendo visible la discontinuidad. Tipos de reveladores Polvo seco Polvo en una suspensin que puede ser un lquido voltil.

Fluorescentes

Tiempo de aplicacin En general el promedio del tiempo de penetracin es de 5 a 20 minutos. Existe cierta correlacin entre la viscosidad y el tiempo de aplicacin. El tiempo de aplicacin depender del tipo de LP, del material a ensayar y de su estado y, del tipo de discontinuidad.

El tiempo de revelado suele ser corto entre 30 segundos y 1 minuto.


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Partculas magnticasSin discontinuidad Distorsin del campo en una discontinuidad

Partculas magnticas

INTRODUCCIN A LA METALURGIA FSICA Avner, Sidney. Segunda edicin, Mac Graw-Hill. Mxico, 1987. CIENCIA DE MATERIALES. Manual de prcticas de laboratorio.Daz P. Jos, Snchez-Martn P. Mara, y otros. Universitas editorial. Badajoz, Espaa. 1999.2009 Pontificia Universidad Catlica del Per2009 Pontificia Universidad Catlica del Per 2009 Pontificia Universidad Catlica del Per

IndicacinPartculas magnticas

No hay distorsin apreciable

Fisura perpendicular al campo magntico

Fisura paralela al campo magntico15

Las lneas de fuerza del campo magntico se interrumpen tan pronto como se presenta alguna discontinuidad, sea superficial o subsuperficial, en sus inmediaciones, se producir una acumulacin de partculas. El campo magntico debe ser perpendicular a la discontinuidad. No visualiza discontinuidades paralelas a las lneas del campo magntico. Solo en materiales que se puedan magnetizar: aceros, aleaciones de cobalto, aleaciones de nquel, etc.16



Proceso de inspeccinLimpieza inicial No deben de existir pintura, grasa, aceites u otros materiales que impidan la movilidad de las partculas magnticas. Empleando solventes, bencina, etc. Cepillo de metal. No se debe lijar.Ingeniera de Materiales

Proceso de inspeccinMagnetizacin de la pieza Se debe conseguir el direccionamiento del campo magntico deseado Producido por un solenoide. Producido por una corriente elctrica aplicada directamente

Limpiador para END

Magnetizacin por solenoide


TECNOLOGA DE MATERIALES Ferrer Gimnez, C. y Amig Borrs, V. Alfaomega. Mxico, 2005.

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Camiseta de un motor

7 diciembre 2009

08 diciembre 2009

Inspeccin

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Proceso de inspeccinMagnetizacin por contacto directo

Tipos de magnetizacin

Magnetizacin lineal


Magnetizacin circularINTRODUCCIN A LA METALURGIA FSICA Avner, Sidney. Segunda edicin, Mac Graw-Hill. Mxico, 1987.

TECNOLOGA DE MATERIALES Ferrer Gimnez, C. y Amig Borrs, V. Alfaomega. Mxico, 2005.


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Proceso de inspeccin Tipos de corriente Corriente continua Se distribuye en todo el espesor de la pieza de modo uniforme. Para detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales.

Partculas magnticas

Aplicacin de las partculas

Las partculas deber ser fijadas por los campos de fuga Aplicacin Va seca: no se usa ningn medio Va hmeda: partculas suspendidas en un medio lquido, petrleo, agua, etc.


Corriente alterna Se concentra hacia la superficie (efecto corona) Para detectar solo discontinuidades superficiales.

Desmagnetizacin

Deteccin de discontinuidades. Se debe tener experiencia para la interpretacin. Aplicacin de un campo magntico alterno decreciente Mediante calentamiento21

Inspeccin por partculas magnticas fluorescentesInspeccin 08 diciembre 2009



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Partculas magnticas

Partculas magnticas


Partculas magnticas 05 diciembre 2009

Partculas magnticas 05 diciembre 2009


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Inspeccin e interpretacin


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Ingeniera de materialesPartculas magnticas

Ensayos no destructivos(para detectar defectos)

Mtodos de volumen2009 Pontificia Universidad Catlica del Per


Partculas magnticas 05 diciembre 2009Ingeniera de Materiales

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Efectos biolgicos de las radiaciones ionizantes Efectos estocsticos probabilsticos (bajas dosis) Cncer Malformaciones y enfermedades hereditarias Tumores malignos Leucemias Muerte

Efectos biolgicos de las radiaciones ionizantesCUADRO HIPER-AGUDO (EFECTOS INMEDIATOS en minutos)

Efectos no estocsticos determinsticos (altas dosis) Cataratas oculares Cncer cutneo Alteraciones hematolgicas Aplasia medular Anemias Cada del cabello Inflamacin bronquial Fibrosis pulmonar Neumonitis Esterilidad27

SNDROME DE IRRADIACIN2009 Pontificia Universidad Catlica del Per2009 Pontificia Universidad Catlica del Per 2009 Pontificia Universidad Catlica del Per

Diarreas Fiebres Nuseas Vmitos Infecciones Quemaduras con descamacin seca o hmeda Hemorragias intestinalesIngeniera de Materiales


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Rayos X y rayos (gamma) Puede obtenerse de un generador de rayos X o de una fuente radioactiva (rayos gamma). Radiacin de alta energa, alta frecuencia y longitud de onda corta. Son rayos electromagnticos capaces de atravesar espesores de metal relativamente grandes. Detectan discontinuidades y proporcionan la forma. Un registro permanente: placa radiogrfica. Se debe tener acceso por ambos lados de la muestra.

Equipos de radiografa industrialRayos X Rayos


Equipo de gammagrafa Enero 2010


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Rayos X y rayos (gamma) Se propagan en lnea recta no siendo desviadas por campos elctricos ni por campos magnticos. Sensibilizan emulsiones fotogrficas. Los rayos X y ennegrecen la pelcula. Daan los tejidos vivos y no son detectados por nuestros sentidos. Atraviesan todos los materiales incluso los opacos a la radiacin luminosa, sufriendo una absorcin o prdida de energa en relacin a los espesores o densidad del material atravesado. Cuando los rayos atraviesan un material de estructura no uniforme, que contenga defectos tales como grietas, cavidades, o porciones de densidad variables, los rayos que atraviesan las partes menos densas del objeto son absorbidos en menor grado que los rayos que atraviesan las partes ms densas.

Radiografa industrialPlaca radiogrfica Porosidad Trayectoria de los rayos X o rayos


Placa Radiogrfica

Fuente

ProbetaIngeniera de Materiales


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Radiografa industrialPlaca radiogrfica Falta de penetracin en una unin soldada2009 Pontificia Universidad Catlica del Per

Istopos radiactivosLos materiales radiactivos irradian sin necesidad de una fuente de energa externa No se los puede desconectar para que dejen de irradiar Los niveles de radiacin disminuyen con el tiempo porque la actividad decae2009 Pontificia Universidad Catlica del Per 2009 Pontificia Universidad Catlica del Per


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Radiografa industrial Ventajas Registro permanente, placa radiogrfica Los rayos X se pueden ajustar a varios niveles de energa. Con rayos se obtienen altas energas de radiacin

Ensayo de ultrasonidoe aPantalla

Desventajas La sensibilidad decrece con el espesor de la parte a atravesar. Las discontinuidades transversales son difciles de detectar. Peligro de radiacin y costo por su licencia. Requiere de personal entrenado para su manejo e interpretacin.

(1)


Equipo de ultrasonidoMaterial de ensayo

Palpador

a(1)

e

Equipo de gammagrafa Enero 2010


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Ensayo de ultrasonido Es una tcnica de gran aceptacin en la industria dentro del grupo de END. Detecta y localiza discontinuidades superficiales y de volumen. Utiliza ondas de sonido fuera del campo auditivo, con una frecuencia de mas de 20 000 ciclos por segundo, de aqu el trmino ultrasonido. Cuando el haz atraviesa dos materiales de diferente impedancia acstica (Z), al llegar a la superficie de separacin una parte se refleja y otra parte pasa.Ingeniera de Materiales

Transmisin pulso-eco Se utiliza un transductor que funciona como emisor y receptor. Cuando un haz de ultrasonido es introducido en un material homogneo, este atravesar todo el material hasta llegar a la superficie opuesta, donde existe una interfase (piezaaire) el haz se refleja. Si la pieza tiene una discontinuidad, al tener esta una impedancia acstica distinta, constituye una interfase y el haz es reflejado.Ingeniera de Materiales


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Transmisin onda continua En este mtodo se emplean dos palpadores, uno que emite las ondas de ultrasonido, y es colocado sobre la superficie, y el otro, que recibe las ondas y se ubica en la pared posterior. Se basa en las variaciones que se producen en la transmisin de la energa ultrasnica a travs del material como consecuencia de la presencia de discontinuidades.

Generacin de las ondas ultrasnicas Las ondas ultrasnicas se generan por el llamado efecto piezoelctrico. Si aplicamos una tensin a una plaquita de material piezoelctrico, esta se contraer o se dilatar en funcin de la polaridad de la tensin. Si se aplica una corriente alterna, la plaquita se contraer o se dilatar con la frecuencia, obtenindose adems ondas ultrasnicas debido a la vibracin del cristal.

Palpador 1 Material de ensayo Palpador 2



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Equipos de ultrasonido

Ensayo de ultrasonido


Pantalla Equipos de ultrasonidoIngeniera de Materiales

Inspeccin 08 diciembre 2009 41

Inspeccin 08 diciembre 2009 42






La impedancia acstica (Z) es la resistencia que opone un material al ser atravesado por un haz de ultrasonido. Si las impedancias acsticas de dos diferentes materiales son parecidas, la mayor parte del haz pasar de un material a otro y una pequea parte del haz de ultrasonido se reflejar. Atenuacin es la prdida de energa que sufre el haz de ultrasonido. Es funcin del material que es atravesado por el haz.

transductor

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Resumen Introduccin Para detectar y en algunos casos localizar discontinuidades.

Discontinuidad y defecto. Un defecto se debe rechazar y reparar.

Mtodos de END Mtodos superficiales2009 Pontificia Universidad Catlica del Per

Inspeccin visual: El primero en realizarse. Lquidos penetrantes: Materiales no porosos. Partculas magnticas: Materiales ferromagnticos. Discontinuidades superficiales y subsuperficiales.

Mtodos de volumen Radiografa industrial: Registro permanente la placa radiogrfica. Ultrasonido: Detecta y localiza discontinuidades superficiales y de volumen.43



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