In s Pecci on Por Arreglo de Fase

Imagination at work.

Inspección por arreglo de fase de acuerdo a ASME

Sección V

Vitor Hugo S. Debernardo

Ingeniaría de Aplicaciones

T +55 11 3614 1893

C +55 11 8395 4104

E [email protected]

m

mailto:[email protected]

Introducción

Introducción a la teoría del ultrasonido

por arreglo de fase;

Secciones del código ASME;

Sección V - Pruebas no destructivas;

Reemplazo de la radiografía por

ultrasonido para inspección de

soldaduras.

Inspección por arreglo de fase de acuerdo a ASME Sección V

Introducción a la teoría del ultrasonido por arreglo de fase

• Los pulsos son desfasados

(phased) para que se tenga

direccionamiento y focalización de

los haces sónicos.

Arreglo de fase - Concepto

p/r

p/r

p/r

p/r

p/r

p/r

p/r

delay

delay

delay

delay

delay

delay

delay

Form

acio

ndel haz s

ónic

o

...

...

...

Linear Array - Electronic Indexing

Phased Array - Electronic Steering Phased Array - Electronic Focusing

Arreglo Lineal

Accionamiento electrónico de un grupo

de elementos por vez, con posterior

desplazamiento electrónico al largo del

palpador.

Arreglo Sectorial

Accionamiento electrónico desfasado

entre los elementos, generando

direccionamiento y focalización.

• Es un método para generar y

recibir las ondas ultrasónicas con

palpadores de múltiples

elementos.

Arreglo de fase – Tipos de palpadores

Arreglo lineal simple Arreglo lineal curvo

Arreglo lineal doble Arreglo circular plano

Paso Elevación

Paso

Distancia centro a centro entre los

elementos;

Elevación

Anchura de los elementos;

Palpador Virtual

Cuantidad de elementos que son

accionados simultáneamente.

Arreglo de fase – Accionamiento de los palpadores

N

Campo Cercano Campo Lejano

Foco Ángulo de DivergenciaCristalHaz Acústico

D0

6

Campo

Cercano

Campo

Lejano

Una ves que se determina el

palpador virtual, las reglas son las

mismas del ultrasonido

convencional.

1

2

Escaneo lineal (E-Scan)• Accionamiento simultaneo o

desfasado de los elementos;

• Variación de la ubicación del

palpador virtual al largo de los

elementos.

Escaneo Sectorial (S-Scan)• Accionamiento desfasado de

los elementos;

• Generación de distintos

haces sónicos.

Arreglo de fase - Tipos de escaneos

Arreglo de fase - Calibraciones

20mm

SDH 3mm

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

35 45 55 65 75

Einschallwinkel [°]

Ec

ho

am

plitu

de

[d

B]

Medidas

Tendencia

Am

plit

ud

es d

e lo

s e

co

s

Ángulo de los haces sónicos

Retrasos en la cuña

Cada haz sónico debe tener su

retraso ajustado.

Atenuación sónica en la

cuña

Los recorridos sónicos en la cuña

son distintos para cada haz

sónico y la sensibilidad hay que

ser ajustada por haz sónico.

Atenuación sónica en el

material

Hay que tener niveles distintos de

ganancia conforme se aumenta el

recorrido sónico.

E-Scan E-Scan S-Scan

Arreglo de fase - Imagen

Gráfico S-Scan

Codificación de las amplitudes

Gráfico C-Scan

Registro de la amplitud y recorrido sónico del eco más intenso de

cada haz sónico al largo del desplazamiento del palpador

Arreglo de fase - Vistas

Arreglo de fase - Vistas

Vista del fundo

Vista lateral

Vista del topo

Escaneo electrónico

Inspeccione más rápidamente un cierto volumen, tanto en las soldaduras como en materiales.

Generación de haces sónicos con ángulos específicos

Genere haces sónicos con ángulos que tiene mejor perpendicularidad con las fallas.

Variación de los ángulos de los haces sónicos

Aumente el POD inspeccionando una pieza con haces sónicos de varios ángulos. Inspeccione

zonas donde no hay espacio para el desplazamiento del palpador.

Enfoque electrónico

Concentre la energía de un haz sónico en un punto específico, aumentando el POD y

mejorando la relación señal/ruido.

Registro permanente

Permite que datos de inspección sean grabados para una posterior revisión y evaluación.

Ventajas del ultrasonido por arreglo de fase


Secciones del código ASME

Código ASME

La Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME)

estableció en 1911 el comité de Caldera y Recipientes a Presión

para formular las reglas para la construcción de calderas a vapor

y recipientes a presión;

La función del comité es establecer las reglas de seguridad

relacionadas a integridad de equipos a presión;

Las reglas consideran las necesidades de los usuarios,

fabricantes y inspectores;

El objetivo es garantizar cierta protección a la vida, propiedad y

una margen para deterioración en servicio, durante el período de

operación del equipo.

El código contiene requerimientos mandatorios, prohibiciones

específicas y sugerencias no mandatarias para las actividades de

construcción, inspección en servicio y pruebas;

El código no se dedica a todos los aspectos de las actividades y

los aspectos no abordados por el código no deben ser

considerados prohibidos. El código no es un handbook y no

reemplaza educación, experiencia y juzgamiento de la ingeniaría;

Código ASME

I - Reglas para la construcción

de calderas de potencia;

II – Materiales;

III – Reglas para la

construcción de componentes

para una planta nuclear;

IV – Reglas para la

construcción de calderas de

calentamiento;

V – Pruebas no destructivas;

VI – Reglas recomendadas

para el mantenimiento y

operación de calderas de

calentamiento;

VII – Recomendaciones para el

mantenimiento de calderas de

potencia;

Secciones del código ASME

VIII – Reglas para construcción

de recipientes a presión;

IX – Calificación de los

procesos de Soldadura,

Brazaje y Fusión;

X – Recipientes a presión con

refuerzo de fibra de carbono;

XI – Reglas para la inspección

en servicio de componentes de

plantas nucleares;

XII – Reglas para la

construcción y servicio

continuado de tanques de

transporte.


Sección V - Pruebas no destructivas

Subsección A – describe los métodos de examine no

destructivos que deben ser utilizados caso

referenciado por otras secciones del código o otros

documentos.

Subsección B – lista los patrones que cubren los

métodos de examine no destructivos que fueron

aceptados como referencia.

Sección V – Pruebas no destructivas

Sección V – Articulo 1 – Requerimientos

generales Provee una aclaración general sobre la Sección V;

Aclara para que sirven los requerimientos que exigidos en toda la Sección

V;

Presenta el diccionario de termos para pruebas no destructivas.

T-120 GENERAL

T-130 EQUIPMENT

T-150 PROCEDURE

T-160 CALIBRATION

T-170 EXAMINATIONS AND INSPECTIONS

T-180 EVALUATION

T-190 RECORDS/DOCUMENTATION

MANDATORY APPENDIX I - GLOSSARY OF TERMS FOR

NONDESTRUCTIVE EXAMINATION

Articulo 4 – Métodos de examine ultrasónico de

soldaduras

Provee las referencias y requerimientos para el examine ultrasónico de

soldaduras, dimensionamiento de indicaciones y comparación con

patrones.

T-410 SCOPE

T-420 GENERAL

T-430 EQUIPMENT

T-440 MISCELLANEOUS REQUIREMENTS

T-450 TECHNIQUES

T-460 CALIBRATION

T-470 EXAMINATION

T-480 EVALUATION

T-490 DOCUMENTATION

T-190 RECORDS/DOCUMENTATION

IV-410 ESCOPE

Las técnicas cubiertas son: simple (ángulo

fijo), E-scan (ángulo fijo) y S-scan (varios

ángulos)

Técnicas de barrido manual, utilizando palpadores lineales, con

desplazamiento transversal del palpador (raster scaning)

Apéndice Mandatorio IV

IV-420 GENERAL

Los requerimientos del Articulo 4 se aplican, excepto si modificados por

esto apéndice.

E-Scan S-Scan

IV-422 WRITTEN PROCEDURE

REQUIREMENTS

IV-422.1 Requirements. Los requerimientos de la tabla

T-421 y IV-422 deben ser aplicados

IV-422.2 Procedure Qualification.

Los requerimientos de la tabla

T-421 y IV-422 deben ser aplicados


IV-460 CALIBRATION

IV-461 INSTRUMENT LINEARITY

CHECKS

IV-461.2Amplitude Control LinearityConforme apéndice mandatorio II


IV-462 GENERAL CALIBRATION

REQUIREMENTS

IV-462.7 Focal Law.

Hay que se utilizar la misma ley focal

para calibración y inspección

IV-462.8 Beam Calibration

Proveer mediciones de distancia y

correcciones de amplitud en todo el

recorrido sónico aplicado en el

examine. Compensación para

variaciones en el recorrido sónico de

la cuña y efectos de atenuación en la

cuña.

IV-490 DOCUMENTATION

IV-492 EXAMINATION RECORDPara cada inspección, las informaciones del parágrafo T-492 y las siguientes

deben ser gravadas:

(a) Tipo del palpador, cantidad y tamaño de los elementos, dimensiones del

paso y gap;

(b) Parámetros de la lei focal, ángulo, profundidad de focalización, número de

elementos utilizados, incremento de elementos, rango de ángulos y incremento

de ángulos

(c) Ángulo de la cuña


V-410 SCOPE

Describe los requerimientos para E-scan

(ángulo fijo) y S-Scan (variación de

ángulos), con barrido lineal y registro con

encoder.

Técnicas de barrido lineal, utilizando palpadores lineales, con

desplazamiento lineal del palpador

Apéndice Mandatorio V

V-420 GENERAL


esto apéndice

V-421.1 Requirements.Los requerimientos de la tabla

T-421 y V-422 deben ser aplicados.

V-421.2 Procedure Qualification.

Los requerimientos de la tabla

T-421 y V-422 deben ser aplicados.


V-460 CALIBRATION

V-461 INSTRUMENT LINEARITY

CHECKS

V-461.2Amplitude Control LinearityConforme apéndice mandatorio II

V-462 GENERAL CALIBRATION

REQUIREMENTS

IV-462.7 Focal Law.Hay que se utilizar la misma ley focal para

calibración y inspección

V-467 ENCODER CALIBRATION

Una verificación de la calibración debe

ser hecha en intervalos que no excedan

1 mes, desplazando el encoder por una

distancia mínima de 500 mm. No debe

presentar un error mayor que 1 % de la

distancia desplazada.


V-462.8 Beam Calibration

Proveer mediciones de distancia y

correcciones de amplitud en todo el

recorrido sónico aplicado en el examine.

Compensación para variaciones en el

recorrido sónico de la cuña y efectos de

atenuación en la cuña.


V-422 SCAN PLAN

Debe ser fornecido un plan de

inspección, presentando la ubicación y

desplazamiento del palpador de manera

a proveer una metodología

estandarizada para la inspección.

Adicionalmente a las informaciones de la

tabla V-421, el plan de inspección debe

incluir los ángulos de los haces sónicos y

direcciones con respecto a los ejes de la

soldadura, punto de referencia,

geometría de la soldadura y número de

zonas o áreas de inspección.


V-470 EXAMINATION

V-471 GENERAL EXAMINATION REQUIREMENTS

V-471.1 Examination Coverage.(a) El palpador debe ser mantenido a una distancia fija de la soldadura, vía un guía

fijo medio mecánico;

(b) El ángulo del E-Scan o rango de ángulos del S-Scan deben ser apropiados para

la junta a ser evaluada;

(c) La velocidad del barrido debe ser ajustada de forma a no generar pierda de dos

líneas de datos por pulgada (25 mm) inspeccionada o pierdas de líneas adyacentes;

(d) Para E-scan la superposición de los haces debe ser no mínimo de 50% de la

altura de la apertura activa;

(e) Para la técnica de S-scan, el incremento de ángulos debe ser máximo de

1grado;

(f) Cuando se utilizar varios barridos para la inspección, adyacentes barridos deben

tener una superposición mínima de 10% de la altura del apertura o ancho del haz

sónico para S-Scan.


V-470 EXAMINATION

V-471 GENERAL EXAMINATION REQUIREMENTS

V-471.6 RecordingDatos de A-scan deben ser grabados, de forma no comprimida y sin influencia de

compuertas, con una taza de digitalización de 5 veces la frecuencia del palpador

utilizado. El incremento de grabación debe ser de:

(a) 0.04 pulgadas (1 mm) para materiales con espesor < 3 pulgadas (75 mm);

(b) 0.08 pulgadas (2 mm) para materiales con espesor ≥ 3 pulgadas (75 mm) .

V-471.7 Reflectors Transverse to the Weld Seam.Como una alternativa a la exploración en línea, un examen manual con haces

sónicos angulares puede ser realizado para la detección de reflectores transversales

al eje de la soldadura.

V-490 DOCUMENTATION

V-492 EXAMINATION RECORDPara cada inspección, las informaciones del parágrafo T-492 y las siguientes deben

ser gravadas:

(a) Tipo del palpador, cantidad y tamaño de los elementos, dimensiones del paso y

gap;

(b) Parámetros de la ley focal, ángulo, profundidad de focalización, número de

elementos utilizados, incremento de elementos, rango de ángulos y incremento de

ángulos

(c) Ángulo natural refractado de la cuña

(d) Plan de exploración

Los datos de A-scan grabados necesitan ser retenidos

solamente hasta que la evaluación final de las fallas sean echas.


VII-410 SCOPE

Describe los requisitos para realización de examen ultrasónico

automático o semiautomático cuyo criterio de aceptación es basado en la

mano de obra (workmanship).

Apéndice Mandatorio VII – Requisitos de Examen Ultrasónico para un

Criterio de Aceptación Basado en la Mano de Obra (Workmanship)

VII-420 GENERAL


esto apéndice

VII-421 WRITTEN PROCEDURE

REQUIREMENTS

VII-421.3 Written Procedure and Procedure

Qualification.

Los requisitos de la Tabla T-421 y Tabla VII-

421 deben ser aplicados.

VII-480 EVALUATION

VII-485 EVALUATION.La evaluación final de las fallas deben ser hechas después que se ajuste los

parámetros de presentación (contraste, brillo, etc.)



VII-430 EQUIPMENT

VII-431 INSTRUMENT REQUIREMENTSLa inspección ultrasónica debe ser hecha utilizando un sistema automático o

semiautomático, con adquisición y análisis de los datos basada en computadora.

La inspección para detección de reflectores transversales puede ser hecha

manualmente conforme T-472.1.3, a no ser que la Sección de referencia del código

especifique que debe ser hecha por el sistema automático o semiautomático.

VII-490 DOCUMENTATION

VII-492 EXAMINATION RECORDLas informaciones del parágrafo T-490 y las siguientes deben ser

grabadas.

(a) Plan de exploración;

(b) Escáner y sus accesorios;

(c) Datos de indicación [ejemplo: posición en la soldadura, largo y

categorización (grieta, falta de fusión, falta de penetración, inclusión)]

(d) La imagen del procesamiento final;

(e) Datos de las indicaciones detectadas con la técnica manual

VII-486 SUPPLEMENTAL MANUAL TECHNIQUESFallas detectadas durante la exploración automática o semiautomática poden ser

evaluadas, caso aplicable, por una técnica manual suplementar

VII-487 EVALUATION BY MANUFACTUREREl fabricante es responsable por la revisión, interpretación, evaluación y aceptación

de los datos de la exploración, para garantizar que contempla los requisitos del

Articulo 4, este Apéndice y la sección del código.



VIII-410 SCOPE

Describe los requisitos para realización de examen ultrasónico

automático o semiautomático cuyo criterio de aceptación es basado en la

mecánica de la fractura

Apéndice Mandatorio VIII – Requisitos de Examen Ultrasónico

para un Criterio de Aceptación Basado en la Mecánica de la

Fractura

VIII-420 GENERAL


esto apéndice

VIII-421 WRITTEN PROCEDURE

REQUIREMENTS

VIII-421.2 Procedure Qualification.

Calificación del procedimiento es necesario.

VIII-421.2 Procedure Qualification. VIII-421.2

Written Procedure and Procedure

Qualification.

Los requisitos de la Tabla T-421 y Tabla VIII-

421 deben ser aplicados.

VIII-470 EXAMINATION

VIII-471 GENERAL EXAMINATION

REQUIREMENTS

VIII-471.1 Examination Coverage.El volumen a ser inspeccionado debe ser igual al informado en el plan

de inspección.

VIII-471.3 Rate of Search Unit Movement.La taza de actualización debe ser igual a la taza calificada.

VIII-471.4 Scanning Sensitivity Level.El nivel de sensibilidad del barrido no pode ser inferior al nivel calificado.

VIII-430 EQUIPMENT

VIII-431 INSTRUMENT REQUIREMENTSLa inspección ultrasónica debe ser hecha utilizando un sistema automático o

semiautomático, con adquisición y análisis de los datos basada en computadora.

La inspección para detección de reflectores transversales puede ser hecha

manualmente conforme T-472.1.3, a no ser que la Sección de referencia del código

especifique que debe ser hecha por el sistema automático o semiautomático.



Fractura

VIII-480 EVALUATION

VIII-486 SIZE AND CATEGORY

VIII-486.1 Size.El dimensionamiento de la falla debe ser determinada por el

rectángulo que contiene totalmente la área de la falla.

(a) El largo de la falla debe ser la dimensión del rectángulo que es

paralela a la superficie interna.

(b) La altura de la falla debe ser la dimensión del rectángulo que es

perpendicular a la superficie interna.

VIII-486.2 Category.Las fallas deben ser categorizadas como superficial o sub-superficial,

basado en la distancia de separación en relación a la superficie más

cercana del componente.

(a) Superficial - Si el espacio es igual o inferior a mitad o menos de la

altura de la falla.

(b) Sub-superficial – Si el espacio es mayor que mitad de la altura de

la falla.



Fractura

VIII-490 DOCUMENTATION

VIII-492 EXAMINATION RECORDLas informaciones del parágrafo T-490 y las siguientes deben ser

grabadas.

(a) Plan de exploración;

(b) Escáner y sus accesorios;

(c) Datos de indicación [ejemplo: posición en la soldadura, largo y

categorización (grieta, falta de fusión, falta de penetración, inclusión)]

(d) La imagen del procesamiento final;

(e) Datos de las indicaciones detectadas con la técnica manual

VIII-487 SUPPLEMENTAL MANUAL TECHNIQUESFallas detectadas durante la exploración automática o semiautomática poden ser

evaluadas, caso aplicable, por una técnica manual suplementar

VIII-488 EVALUATION BY MANUFACTUREREl fabricante es responsable por la revisión, interpretación, evaluación y aceptación

de los datos de la exploración, para garantizar que contempla los requisitos del

Articulo 4, este Apéndice y la sección del código.



Fractura


Reemplazo de la radiografía por ultrasonido para inspección de

soldaduras

UW-51 RADIOGRAPHIC EXAMINATION OF

WELDED JOINTS(4) Como alternativa a los requerimientos de examine

radiográfico, todas las soldaduras en materiales con

espesores con 6 mm (1/4 pulgada) o mayores pueden ser

examinadas utilizando el método ultrasónico, conforme

requerimientos del parágrafo 7.5.5 de Sección VIII,

División2.

Reemplazo de la radiografía conforme sección

VIII

Sección VIII –

División 1 - UW51 -

RADIOGRAPHIC

EXAMINATION OF

WELDED JOINTS

(4)

Sección VIII – División

2 - 7.5.5

ULTRASONIC

EXAMINATION USED

IN LIEU OF

RADIOGRAPHIC

EXAMINATION

Sección V – Artículo 4 -

Mandatory Appendix

VIII - ULTRASONIC

EXAMINATION

REQUIREMENTS FOR

A FRACTURE

MECHANICS BASED

ACCEPTANCE

CRITERIA

Criterio de aceptación -

Sección VIII – Division 2

- 7.5.5.3 Flaw

Evaluation and

Acceptance Criteria.

7.5.5 ULTRASONIC EXAMINATION USED IN LIEU OF RADIOGRAPHIC

EXAMINATION7.5.5.1 Cuando reemplazando los requerimientos de examine radiográfico del

parágrafo 7.5.3, el xamine ultrasónico automático o semiautomático puede ser

aplicado, vía procedimiento escrito en conformidad con los requerimientos de la

Sección V, Articulo 4, Apéndice Mandatorio VIII.


VIII

Sección VIII –


RADIOGRAPHIC

EXAMINATION OF

WELDED JOINTS

(4)


2 - 7.5.5

ULTRASONIC

EXAMINATION USED

IN LIEU OF

RADIOGRAPHIC

EXAMINATION


Mandatory Appendix

VIII - ULTRASONIC

EXAMINATION

REQUIREMENTS FOR

A FRACTURE

MECHANICS BASED

ACCEPTANCE

CRITERIA



- 7.5.5.3 Flaw

Evaluation and


7.5.5.3 Flaw Evaluation and Acceptance Criteria.Fallas deben ser evaluadas para aceptación utilizando los criterios de aceptación de

las tablas 7.8, 7.9, 7.10 o 7.11.


VIII

Sección VIII –


RADIOGRAPHIC

EXAMINATION OF

WELDED JOINTS

(4)


2 - 7.5.5

ULTRASONIC

EXAMINATION USED

IN LIEU OF

RADIOGRAPHIC

EXAMINATION


Mandatory Appendix

VIII - ULTRASONIC

EXAMINATION

REQUIREMENTS FOR

A FRACTURE

MECHANICS BASED

ACCEPTANCE

CRITERIA



- 7.5.5.3 Flaw

Evaluation and


Ventajas del reemplazo de RT por UT

Es un método más seguro (sin radiación);

No genera contaminación al medio ambiente (sin

químicos);

Es más productivo;

No necesita procesamiento;

Presenta mayor POD.


VIII

Ventajas del reemplazo de RT por UT

Sección I - Reglas para la construcción de calderas de

potencia;

Sección VIII - Reglas para construcción de recipientes a

presión (antiguo Code Case 2235);

ASME B31.1 - Tubería de alimentación (tubería de

presión);

Sección III - Reglas para la construcción de

componentes de instalaciones nucleares (Code Case N-

659);

Sección XI - Reglas para la inspección de servicio de los

componentes de la planta de Energía Nuclear (Code

Case N-713).

In s Pecci on Por Arreglo de Fase

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