MÉTODO ESTÁNDAR PARA LA INSPECCIÓN POR ULTRASONIDO DE CONTENEDORES A PRESIÓN Y PLACAS DE ALEACIONES DE ALUMINIO.

1. Alcance

1.1 Este método cubre la inspección por ultrasonido pulso-eco de placas de aleaciones de aluminio iguales o mayores a 0.500 ing. [12.7 mm] para el uso de la fabricación de contenedores a presión. La prueba por ultrasonido es empleada para detectar discontinuidades internas gruesas, orientadas en una dirección paralela a la superficie laminada, como grietas, rupturas y laminaciones, y para proporcionar una certeza de que solo las placas que están libres de discontinuidades de rechazo y es aceptada para su entrega.

1.2 Los métodos de inspección y criterios de aceptación incluidos en este estándar deberán limitarse a placas de las siguientes aleaciones de aluminio: 1060,1100, 3003, Alclad 3004, 5050, 5052, 5083, 5086, 5154, 5254, 5454, 5456, 5652, 6061, y Alclad 6061.

1.3 Este método aplica sólo con pruebas por ultrasonido que utilicen ondas longitudinales pulsadas las cuales son transmitidas y recibidas por una unidad de búsqueda que contenga un único cristal o una combinación de múltiples cristales interconectados eléctricamente. Las pruebas por ultrasonido que empleen técnicas a través de la transmisión o de haz angular no están incluidas.

1.4 Este método deberá utilizarse cuando la inspección por ultrasonido como se indica en este documento sea requerida por el contrato, orden de compra, o especificación de la placa referenciada.

Nota 1 – Los valores indicados en unidades acostumbradas de U.S. serán considerados como estándar. Los equivalentes métricos para unidades acostumbradas en U.S. puede ser aproximado.

2. Documentos aplicables.

2.1 Estándares ASTM:

E 114 Práctica recomendada para pruebas ultrasónicas por el método de reflexión utilizando ondas longitudinales pulsadas inducidas por contacto directo.

E 214 Práctica recomendada para pruebas ultrasónicas sumergidas por el método de reflexión, utilizando ondas longitudinales pulsadas, y

E 317 Práctica recomendada para evaluar características de desempeño de sistemas de pruebas ultrasónicas pulso-eco.

2.2 Otros estándares:

ASNT Práctica recomendada para calificación y certificación de personal de ensayos no destructivos – Método de prueba por ultrasonido – SNT-TC-1A, suplemento C.

3. Resumen del método

3.1 La placa es inspeccionada ultrasónicamente mediante el escaneo de una superficie laminada con un haz de ondas longitudinales pulsadas, la cual está orientada en una dirección perpendicular a la superficie de entrada de la placa. El ultrasonido es transmitido en la placa, ya sea por el método de contacto directo, inmersión, o acoplamiento por columna de líquido. Durante el escaneo una

indicación que representa la primera reflexión por retorno se observa en la pantalla A-scan del instrumento de prueba.

3.2 Cuando el nivel de sensibilidad del sistema de prueba es correctamente ajustado, una discontinuidad es detectada durante el escaneo mediante la anotación de una indicación aislada asociada con una pérdida de la indicación de la primera reflexión por retorno. El tamaño aparente de la discontinuidad se determina mediante la medición del área total en la superficie de entrada escaneada de la placa, donde la indicación aislada y la pérdida de la reflexión por retorno persistan. El tamaño de la discontinuidad estimada y la ubicación, entonces son comparadas con criterios de aceptación adecuados.

Nota 2 – Información adicional que describe pruebas por ultrasonido mediante el método de contacto directo y por el método de inmersión, están disponibles en las prácticas recomendadas E 114 y E 214.

4. Significancia.

4.1 Un número de factores como la condición de las superficies de entrada y de retorno de la placa, la inclinación del haz ultrasónico con respecto a la superficie de entrada, y las características de desempeño del sistema de prueba, puede causar una reducción de indicaciones aisladas o una pérdida sustancial de reflexión por retorno y por lo tanto, puede seriamente perjudicar la confiabilidad del procedimiento de la prueba señalado en este estándar.

4.2 Evaluaciones exactas del tamaño de la discontinuidad también pueden ser limitadas significativamente por variaciones en las características del haz, las cuáles existen en la mayoría de las unidades de búsqueda. Por esta razón, el tamaño de la discontinuidad como se determina por el procedimiento señalado en este método, es considerado como “aparente” o “estimado”, en reconocimiento al valor cuantitativo limitado de la medición.

4.3 Debido a un gran número de variables que interactúan en un sistema de prueba, éstas pueden afectar negativamente los resultados de una prueba por ultrasonido, los efectos cuantitativos reales de discontinuidades detectadas sobre propiedades mecánicas de la placa inspeccionada son difíciles de establecer. Consecuentemente este método de inspección ultrasónica no es aplicable como un indicador exclusivo del desempeño y calidad de los más recientes contenedores presurizados, sino que proveen un control confiable de la calidad de la placa evitar fallas durante el proceso de formación para la fabricación de contenedores.

5. Equipo.

5.1 Instrumento de prueba – Cualquier dispositivo electrónico que produzca ondas longitudinales pulsadas, y visualice reflexiones ultrasónicas en un indicador A-scan, cuando sea utilizado con una unidad de búsqueda adecuada, es satisfactorio. El instrumento deberá proporcionar una amplificación lineal estable, de impulsos recibidos en una frecuencia de prueba seleccionada, y deberán estar libres de señales de interferencias de señales de interfase significativas en el nivel de sensibilidad requerido.

5.2 Unidad de búsqueda – La unidad de búsqueda recomendada para este estándar, es del tipo plano no centrado y que contenga un cristal piezoeléctrico el cual genere y reciba ondas longitudinales en la frecuencia nominal al conectarse con el instrumento de prueba a través de un cable coaxial adecuado. Una unidad de búsqueda con cristal dual que contenga un cristal transmisor y un

cristal receptor en un contenedor, puede utilizarse siempre que el instrumento de prueba se adapte a una operación de dos cristales y que la prueba pulso-eco resultante sea equivalente a aquella obtenida con una unidad de búsqueda que tenga un sólo cristal.

5.2.1 El área efectiva total del cristal o combinación de cristales en la unidad de búsqueda utilizada para el escaneo inicial, no deberá ser menor a 0.4 pulg.2 [2.6 cm2] ni mayor a 1.5 pulg.2 [9.7cm2].

5.2.2 El diámetro efectivo de la unidad de búsqueda circular utilizada para evaluar el tamaño de las discontinuidades no deberá exceder 0.75 pulg. [19 mm].

Nota 3 – Para fines de control, las características de desempeño del instrumento de prueba y la unidad de búsqueda pueden establecerse de acuerdo con los procedimientos señalados en la práctica recomendada E 317.

5.3 Tanque – Para pruebas por el método de inmersión, cualquier contenedor es satisfactorio que facilitará la posición estable y exacta tanto de la unidad de búsqueda como de la placa a ser inspeccionada.

5.4 Equipo de escaneo – Durante el procedimiento de inspección, la unidad de búsqueda deberá apoyarse en cualquiera de los siguientes dispositivos. El equipo de escaneo deberá permitir mediciones de la distancia de escaneo y la distancia de indexación dentro de ±0.1 pulg. [±2 mm].

5.4.1 Manipulador y puente – Cuando se utilice un manipulador en las pruebas mediante método de inmersión, el manipulador deberá soportar adecuadamente un tubo de búsqueda que contenga la unidad de búsqueda y deberá proporcionar un ajuste fino de un ángulo dentro de 1 grado en dos planos verticales que sean perpendiculares el uno con el otro. El puente deberá ser lo suficientemente fuerte para proporcionar un soporte rígido para el manipulador, y deberá permitir un posicionamiento suave y exacto de la unidad de búsqueda. Unidades de búsqueda especiales que soporten accesorios pueden utilizarse, siempre que cumplan con los requerimientos prescritos para un manipulador y un puente.

5.4.2 Boquilla de acoplamiento líquido – Para pruebas mediante el método de acoplamiento de columna de líquido, por lo general la boquilla es colocada manualmente y deberá ser capaz de contener el acoplante, mientras soporta rígidamente la unidad de búsqueda con su superficie activa sumergida en el acoplante. La distancia del acoplante deberá mantenerse de manera que la segunda reflexión de acoplamiento esté a la derecha de la primera reflexión por retorno sobre el instrumento de tubos de rayos catódicos (CRT). El camino del acoplante no deberá variar más de ±¼ pulg. [6.4 mm] durante la calibración, escaneo inicial y evaluación de la discontinuidad. La dimensión interna mínima recomendada de la boquilla es de 1.0 pulg. [25 mm] mayor que la dimensión máxima de la superficie del cristal en la unidad de búsqueda. También deberán incluirse provisiones para ajustes de la inclinación de la unidad de búsqueda dentro de un 1 grado en dos planos que sean perpendiculares el uno con el otro.

Nota 4 – Las boquillas que tengan aberturas selladas o no selladas, pueden utilizarse para inspeccionar placas, siempre que los resultados de las pruebas con cualquiera de los dispositivos, sea equivalente a aquellos obtenidos por el método de inmersión.

5.4.3 Unidad de búsqueda de contacto – Durante las pruebas mediante el método de contacto, la unidad de búsqueda por lo general es soportada y posicionada manualmente en la superficie de entrada de la placa inspeccionada. Sin embargo, accesorios especiales para el escaneo por contacto

pueden ser empleadas siempre y cuando su uso asegure la conformidad con los requerimientos en esta especificación.

5.5 Acoplante – Agua limpia y desaireada a temperatura ambiente es el acoplante recomendado para pruebas ya sea por el método de inmersión o por la técnica de acoplamiento de columna de líquido. Puede utilizarse inhibidores o agentes húmedos, o ambos. Para pruebas mediante el método de contacto el acoplante recomendado es aceite limpio y de grado ligero.

Nota 5 – Pueden emplearse otros acoplantes líquidos para inspeccionar placas, siempre que su uso no afecte negativamente los resultados de la prueba.

6. Requerimientos del personal.

6.1 El operador de la prueba que realice la examinación ultrasónica prescrita en este estándar, deberá calificarse y certificarse en el nivel I – Pruebas por ultrasonido, de acuerdo con la ASNT práctica recomendada SNT-TC-1A, suplemento C.

6.2 La documentación requerida que soporte la calificación y certificación de los operadores de pruebas ultrasónicas, deberá establecerse por la agencia certificante y deberá estar disponible a petición del comprador.

7. Condición de la placa.

7.1 Las superficies de entrada y de retorno de la placa inspeccionada deberán estar lo suficientemente limpias, suaves y planas para mantener una primera amplitud de reflexión por retorno mayor a 50% de la amplitud de estandarización inicial, mientras se escanee un área en la placa que no contenga discontinuidades ultrasónicas aisladas significativas.

7.2 La placa inspeccionada deberá estar a temperatura ambiente durante la prueba.

8. Procedimiento.

8.1 Método predilecto – La prueba ultrasónica puede ser realizada ya sea por el método de acoplamiento de la columna de líquido, de contacto directo o de inmersión. Sin embargo el de inmersión es el preferido.

8.1.1 Mantenga la distancia del acoplante de manera que la segunda reflexión del acoplante esté a la derecha de la primera reflexión por retorno en el instrumento de tubos de rayos catódicos (CRT). El camino del acoplante no deberá variar más de ±¼ pulg. [6.4 mm] durante la calibración, escaneo inicial y evaluación de la discontinuidad.

8.2 Frecuencia de la prueba – Cuando se utilice cualquiera de los enlistados en 8.1, la frecuencia de prueba recomendada 5.0 MHz. Otras frecuencias de pruebas entre 2.0 MHz y 10 MHz pueden emplearse cuando sea necesario minimizar posibles efectos adversos del espesor de la placa, microestructura y características del sistema de prueba sobre los resultados de la prueba y por lo tanto mantener un patrón de pantalla A-scan limpio y fácilmente interpretado durante la inspección.

8.3 Estandarización de la sensibilidad – Estandarice el nivel de sensibilidad del sistema de prueba que opere en la frecuencia seleccionada mediante el ajuste del control de ganancia del instrumento para obtener una primera amplitud de reflexión por retorno de 75 ±5% del límite vertical exhibido por el indicador A-scan, cuando la unidad de búsqueda se posicione sobre un área libre de

discontinuidades significativas en la placa a ser inspeccionada. Durante las prueba, ya sea mediante el método de inmersión o por el método de acoplamiento por columna de líquido, ajuste la alineación angular de la unidad de búsqueda para obtener un número máximo de reflexiones por retorno antes de que el nivel de la sensibilidad final sea establecido.

8.4 Escaneo – Sin ajustes posteriores de los controles de ganancia del instrumento, ubique la unidad de búsqueda sobre una esquina de la placa a ser inspeccionada de manera que el borde del cristal de la unidad de búsqueda sea de aproximadamente 1 pulg. [25 mm] desde cualquier borde de la placa.

8.4.1 Después de la verificación de la alineación angular de la unidad de búsqueda con respecto a la superficie laminada de entrada para asegurar una primera reflexión por retorno máxima, proceda a escanear la placa continuamente mediante el movimiento de la unidad de búsqueda a una velocidad de escaneo constante que no exceda 12 pulg. [305 mm]/s desde la posición inicial hasta el borde contrario en una dirección perpendicular a la dirección laminada predominante de la placa.

8.4.2 Durante el escaneo, anote la ocurrencia de indicaciones de discontinuidades aisladas y monitoree la amplitud de la primera reflexión por retorno, mediante la observación constante del indicador de la pantalla A-scan.

Nota 6 – Dispositivos de monitoreo auxiliares pueden emplearse en los sistemas de pruebas para mejorar la confiabilidad de la detección durante el escaneo.

8.5 índice de escaneo – Cuando el escaneo inicial sea completado, mueva la unidad de búsqueda sobre una distancia de índice de escaneo predeterminado, en una dirección paralela a la dirección laminada predominante de la placa, y proceda con un segundo escaneo a lo largo de la línea paralela a la dirección de escaneo inicial, mientras observa el patrón de la prueba en el indicador de la pantalla A-scan. Calcule la distancia de índice de escaneo de acuerdo a lo siguiente: Distancia de índice de escaneo (pulg.)

Si = 0.8 + 0.7 Ds

Distancia de índice de escaneo (mm)

Si = 0.8 + 0.7 Ds

Dónde:

Ds= Diámetro del cristal existente

8.5.1 Continúe la inspección mediante la observación constante del patrón de prueba en el indicador A-scan mientras escanea sucesivamente la placa a una velocidad de escaneo constante en una dirección perpendicular a la dirección laminada predominante de la placa e indexa la unidad de búsqueda a través de la distancia de índice calculada.

8.5.2 Durante el procedimiento de inspección, verifique periódicamente la estandarización de sensibilidad el sistema de prueba, señalando la amplitud de la primera reflexión por retorno cuando la unidad de búsqueda sea posicionada sobre una zona de referencia de la placa y mediante el ajuste del control de la ganancia del instrumento como se requiere, para mantener la estandarización de la sensibilidad especificada previamente en 8.3.

8.6 Velocidad de escaneo – Cuando el patrón de la pantalla en el indicador A-scan sea monitoreado visualmente por el operador de la prueba durante la inspección, la velocidad de escaneo no deberá ser mayor a 12 pulg./s.

Nota 7 – Las velocidades de escaneo mayores a 12 pulg./s pueden emplearse si un equipo de monitoreo auxiliar es utilizado para mantener una confiabilidad de detección adecuada.

8.7 Detección de discontinuidades – Cuando se encuentre una indicación ultrasónica aislada de una amplitud mayor al 30% del límite vertical del A-scan, o cuando la primera indicación de reflexión por retorno disminuya a una amplitud menor del 5% del límite vertical en cualquier tiempo durante el procedimiento de examinación, detenga el escaneo y ajuste la unidad de búsqueda de forma angular para obtener una indicación aislada máxima y para determinar que la pérdida de la reflexión por retorno no es causada por una desalineación de la unidad de búsqueda con respecto a la placa.

8.7.1 Para asegurar que la pérdida de reflexión por retorno no sea causada por interferencia de la superficie, verifique la condición de las superficies de entrada y de retorno de la placa, en la ubicación donde una pérdida substancial (95% o mayor) de reflexión por retorno ocurra.

8.7.2 Ya sea una indicación ultrasónica aislada maximizada que exhiba una amplitud mayor al 50% de la amplitud de la primera reflexión por retorno inicial utilizada para la estandarización, o una pérdida sustancial de la primera indicación de reflexión por retorno no atribuible a cualquier desalineación de la unidad de búsqueda o interferencia de la superficie, es una indicación de una discontinuidad externa.

Nota 8 – Indicaciones aisladas que ocurran a medio camino entre la indicación de superficie de entrada y la primera reflexión por retorno, pueden causar una segunda indicación en la ubicación de la primera reflexión por retorno en la pantalla A-scan. Cuando esta condición sea verificada, mediante la comprobación del patrón de la reflexión por retorno múltiple, una pérdida completa de la primera reflexión por retorno puede asumirse.

8.8 Estimación de tamaño de discontinuidad – Señale la ubicación de la unidad de búsqueda donde el escaneo fue detenido, cuando cualquier indicación aislada o pérdida de la reflexión por retorno sea observada.

8.8.1 Utilizando una unidad de búsqueda que contenga un cristal de diámetro efectivo no mayor a 0.75 pulg. [19 mm], realice una evaluación del escaneo de toda el área cuadrada 6 pulg. [152 mm] la cual esté centrada alrededor de la punta, en la superficie de entrada de la placa donde el escaneo fue descontinuado. La distancia de índice recomendada para esta evaluación es la siguiente: Si (pulg. o mm)= 0.7 Ds, donde Ds es el diámetro real del cristal de la unidad de búsqueda.

8.8.2 Para determinar el tamaño aparente de la discontinuidad, marque cada ubicación correspondiente al centro de la unidad de búsqueda en la superficie de entrada de la placa donde una pérdida de 95 ±5% de la primera reflexión por retorno se observe, o donde la indicación aislada exhiba una amplitud igual a 50 ±5% de la amplitud de la primera reflexión por retorno inicial, durante el procedimiento de estandarización señalado en 8.3.

8.8.3 Continúe marcando la ubicación de las unidades de búsqueda en cada punto donde cualquiera de las condiciones de discontinuidad especificadas en el párrafo 8.8.2 sean observadas. La

discontinuidad completa deberá señalarse aún si se extiende más allá de las 6 pulg. [152 mm] originales de la zona de escaneo de evaluación, cuadrada.

8.8.4 El tamaño de la discontinuidad estimado es el área definida por el límite consistente en las marcas sucesivas como se establece por este procedimiento.

FIG. 1 SELLO PARA IDENTIFICAR PLACAS ACEPTABLES

Nota 9 – Dispositivos de registro automático pueden utilizarse para establecer el tamaño estimado de una discontinuidad siempre que los resultados registrados sean equivalentes a aquellos obtenidos mediante el procedimiento presentado en 8.8.

8.9 Cuando se determine el tamaño estimado de una discontinuidad detectada, regrese la unidad de búsqueda a la posición de detención original y continúe con el escaneo inicial para completar la inspección.

9. Estándares de aceptación.

9.1 Después de terminar el procedimiento de inspección, mida la dimensión más larga de cada área marcada que represente una discontinuidad detectada. Asimismo, cuando un dibujo de ingeniería muestre que la pieza a ser fabricada desde la placa es proveída, compare las ubicaciones de las discontinuidades con las dimensiones en el dibujo.

9.2 Si la dimensión más larga de la zona marcada representa una discontinuidad causada por una pérdida completa de reflexión por retorno (95% o mayor) exceda 1 pulg. [25 mm], la discontinuidad deberá ser considerada como significativa, y la placa deberá ser sujeta a rechazo.

9.3 Si la longitud del área marcada que representa una discontinuidad causada por una indicación ultrasónica aislada sin una pérdida completa de reflexión por retorno (95% o mayor) excede las 3 pulg. [76 mm], la discontinuidad deberá ser considerada como significativa y la placa deberá estar sujeta a rechazo.

9.4 Si cada dos áreas marcadas que representan dos discontinuidades adyacentes, causan indicaciones ultrasónicas aisladas sin una pérdida completa de reflexión por retorno (95% o mayor) son más largas que 1 pulg. y si están ubicadas dentro de 3 pulg. la una de la otra, la proximidad entre las dos discontinuidades es considerada para ser significativa, y la placa deberá ser sujeta a rechazo.

Nota 10 – Una plantilla que contenga un agujero de diámetro de 1.0 pulg y un agujero de diámetro de 3.0 pulg. es un dispositivo conveniente para establecer rápidamente el significado de las

discontinuidades. Si las discontinuidades descritas en 9.2 y 9.3 no pueden estar totalmente adjuntas dentro de cualquiera de los diámetros del círculo de 1.0 pulg. o de 3.0 pulg. respectivamente, entonces la placa que contiene dichas discontinuidades deberá estar sujeta a rechazo. Igualmente si alguna porción de dos discontinuidades adyacentes mayores a 1.0 pulg. de longitud de acuerdo a como aparece en 9.4 dentro de las 3 pulg. de diámetro del círculo, la placa deberá estar sujeta a rechazo.

9.5 Una placa que contenga discontinuidades significativas de tamaño rechazable deberán ser aceptables si es establecido por el comprador que las discontinuidades serán removidas desde la placa por mecanización durante el proceso de fabricación subsecuente.

9.6 Después del consentimiento específico del comprador, una placa con discontinuidades significativas puede ser aceptada si es reparada por soldadura.

10. Informe

10.1 Cuando sea requerido por el comprador deberá preparase un informe y deberá incluir la fecha de la prueba y una lista de los parámetros incluyendo el tipo (número de modelo) de instrumento y unidad de búsqueda, el método de prueba, frecuencia, y el acoplante empleado para la inspección.

10.2 Se recomienda la preparación de un dibuje que muestre la ubicación de todas las discontinuidades significativas en la placa inspeccionada cuando el rechazo o aceptación final de la placa vaya a ser determinado por negociación entre el fabricante y el comprador.

10.3 La identificación de una placa aceptable es deseable y recomendada. Para este propósito, un sello adecuado debe emplearse para indicar la conformidad con este estándar ultrasónico. El sello recomendado para la identificación de placas aceptables se muestra en la Fig.1.