procedimiento ut phace array

PROCEDIMIENTO DE INSPECCIN MEDIANTE ULTRASONIDO PHASED ARRAY PARA JUNTAS

SOLDADAS A TOPE

P-PR-UPA-55-0.0

PGINA 1-41

FECHA DE APROB 18-01-2013

CD PR 01/R-PROYECTO/PROCEDIMIENTO/P-PR-UPA-55-0.0

PROCEDIMIENTO DE INSPECCIN MEDIANTE

ULTRASONIDO PHASED ARRAY PARA JUNTAS SOLDADAS

A TOPE

VERSIN ELABORADO POR REVISADO POR APROBADO POR

4

PEDRO ANDRES ALFONSO

JUAN CARLOS PRADA NIDIA M. GIRADO

TAJAN

FECHA 29/04/13 30/04/13 03/05/2013

ESTADO DE REVISIN Y MODIFICACIONES

VERSIN FECHA DESCRIPCIN DE LA MODIFICACIN

0 28/02/11 EMISION INICIAL

1 16/01/13 ACTUALIZACIN

2 11/02/13 CORRECCION OBSERVACIONES

3 03/04/13 CORRECION NUEVAS OBSERVACIONES

4 29/04/13 CORRECCION OBJETIVO Y DOCUMENTOS DE

REFERENCIA


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1. OBJETIVO

Este procedimiento establece los pasos y condiciones tcnicas necesarias para realizar una inspeccin por Ultrasonido Phased Array en juntas soldadas a tope de acuerdo a lo establecido en el cdigo ASME Seccin V, VIII y B 31.3; con el fin de identificar la presencia de discontinuidades internas (lineales y redondeadas) en metales ferrosos y no ferrosos, asegurando la sanidad interna de la soldadura y su zona afectada trmicamente (ZAT).

2. ALCANCE

El alcance del presente procedimiento ser la bsqueda de discontinuidades tales como grietas, porosidades, inclusiones y otras generadas en fabricacin dentro de las juntas soldadas en aceros al carbono o de baja aleacin (P No 1, 3, 4, 5A hasta 5C y 15A hasta 15F), en tubera y lamina, con espesores mayores a 6 mm y en tuberas con dimetros mayores a 3.

3. DOCUMENTOS DE REFERENCIA

ASME Seccin V, Articulo 4 Ultrasonic Examination Methods for Weld. ASME E-2491 Standard Guide for Evaluating For Performance Characteristics

of Phased Array Ultrasonic Testing Instruments and Systems. ASTM E 114 Ultrasonic straight beam examination. ASTM E 164 - Standard Practice for Ultrasonic Contact Examination of

Weldments. ASTM E-587- Ultrasonic angle beam contact testing. ASTM E-2700 Standard Practice for Contact Ultrasonic Testing of Welds Using

Phased Arrays. ASME B 31.3 Process Piping. ASME Seccin VIII Design and Fabrication of Pressure Vessels. CODE CASE ASME BPVC 2541. CODE CASE ASEM BPVC 2557. Practica Escrita De Calificacin y Certificacin De Personal en END de Insercor

Ltda. ASNT TC 1A Recommended Practice for Personal Qualification and

certification in No Destructive Testing.


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4. PERSONAL

El personal que realiza la inspeccin ultrasnica e interpreta los resultados para calificacin debe estar certificado y calificado como Inspector Nivel II o Inspector Nivel I (siempre y cuando este sea supervisado por un Nivel II) de acuerdo a la norma ASNT TC 1A. El inspector debe haber recibido capacitacin en Phased Array con un mnimo de intensidad de 80 horas segn la prctica escrita de INSERCOR LTDA y debe estar debidamente entrenado en el manejo del equipo utilizado para la inspeccin por medio de la tcnica descrita en el presente procedimiento, adems de haber participado en la demostracin del mismo. Los datos de la inspeccin solo pueden ser interpretados por el Inspector Nivel II o Nivel III con el fin de aplicar correctamente los criterios de aceptacin establecidos por los diferentes cdigos de referencia.

5. DEFINICIONES

Ultrasonido: sonido de frecuencia en el rango de 0.5 - 10 Mhz. no audible por el odo humano.

Frecuencia: nmero de veces que se repite el ciclo de una onda en un segundo.

Decibel (dB): unidad de medida de la intensidad del sonido.

Atenuacin: perdida de energa de la onda snica que viaja a travs de un medio.

Curva DAC: Distance Amplitude Correction. Grafica que expresa las prdidas de energa ultrasnica debido a la atenuacin durante el desplazamiento de la onda.

Curva TCG: Time Correction Gain. Grafica que corrige la amplitud de reflectores de tamaos iguales a diferentes distancias. Por lo tanto, reflectores de tamaos iguales, tendrn la misma amplitud en la pantalla sin importar la distancia a la que se encuentren desde el punto de salida del haz.

Sensibilidad: capacidad del haz snico para distinguir varias indicaciones cercanas a la vez en una sola pantalla.

Indicacin: reflector de la seal ultrasnica que se refleja en la pantalla LCD.

Relevante: indicacin que debido a su tamao y amplitud debe ser evaluada.

Defecto: indicacin relevante que supera los lmites en cuanto a criterios de aceptacin.

Palpador: elemento transductor que origina y/o recibe la seal ultrasnica.

Zapata: Pieza de plstico unida al palpador y con determinado ngulo de refraccin.


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Encoder: Sensor de posicin electromecnico usado para conocer la posicin lineal de un punto con respecto a otro punto de referencia (0).

Barrido Lineal: Barrido que se hace por un solo lado de la soldadura, por lo que la inspeccin se hace con un solo ngulo y una serie de elementos transductores.

Barrido Sectorial: Permite obtener una visualizacin tipo ecografa, con un barrido que se hace desde un solo lado de la junta, y con un rango de ngulos.

Barrido azimutal: Es un tipo de barrido sectorial que se hace con una zapata de cero grados, y es realizado desde la parte superior de la zona a inspeccionar.

TVG: Time Varied Gain, correccin de la atenuacin que lleva los picos de la pantalla hasta el 80% de la altura de la pantalla LCD.

Ganancia: potencia de la seal ultrasnica medida en dB.

6. ENSAYO DE ULTRASONIDO PHASED ARRAY. A diferencia del ultrasonido convencional, el Phased Array es una tcnica en la cual el palpador utiliza una serie de elementos (cristales piezoelctricos) conectados con cables de forma individual que pueden ser programados con un retardo de tiempo entre pulsos que permiten controlar el haz ultrasnico en un rango o apertura de ngulos, formando un haz que permite una mayor rea de inspeccin. El retardo de tiempo entre los pulsos del arreglo de cristales, permite variar los parmetros como los ngulos, distancia focal y forma del haz. En todos los casos, la tcnica ultrasnica de arreglo de fase a ser utilizada, ser tcnica de Phased Array pulso eco con incidencia angular, ubicada desde un lado de la soldadura a ser analizada. Dependiendo del caso especfico, se utilizar barrido sectorial (permite hacer inspeccin de la soldadura completa) o lineal (enfocado a un solo sector, por ejemplo la raz de la soldadura o la superficie) o en su defecto ambos, dependiendo del anlisis logrado con la herramienta ES BeamTool. La tcnica Phased Array permite diferentes formas de escaneo como se describen a continuacin:

6.1. LINEAL SCAN O E-SCAN

La ley focal del palpador se desarrolla cuando una serie de elementos se orientan en un nico ngulo fijo. Esta tcnica es equivalente al haz de ultrasonido convencional.


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Figura 1. E-Scan o Lineal Scan

6.2. SECTORIAL SCAN O S-SCAN

La ley focal de una serie de elementos en el palpador emite haces snicos con distintos ngulos, formando una trayectoria cnica del haz. Esto permite observar la seccin transversal del rea inspeccionada en 2D.

Figura 2. S-Scan o Sectorial Scan.

6.3. C-SCAN El C-SCAN es un escaneo que se hace paralelo al eje axial del cordn de soldadura configurado para almacenar datos que permite observar la vista de planta del rea inspeccionada en una imagen permanente. Antes de iniciar el escaneo se debe dar


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cumplimiento a las recomendaciones de ASME BPVC 2541, BPVC 2557, BPVC 2558, BPVC 2599 y BPVC 2600.

Figura 3. C Scan o Vista Superior del Cordn. Imagen C Scan o Vista superior del cordn de soldadura.

7. PREPARACION DE LA SUPERFICIE Para todos los casos de inspeccin, el material a ser inspeccionado debe estar a temperatura ambiente, sin recubrimiento o pintura, sin salpicaduras de soldadura y totalmente libre de cualquier tipo de material que pueda interferir en la veracidad de los resultados de la inspeccin. La superficie limpia, deber extenderse como mnimo 10 centmetros desde la lnea central de la soldadura, en ambos lados de la misma.

8. MATERIALES Y EQUIPO

8.1. UNIDAD ULTRASNICA

De acuerdo al caso cdigo ASTM E 2700, el equipo que se utilizara debe generar frecuencias entre 1 y 10 Mhz, este debe poseer un control de ganancia de 1 dB como mnimo, empleando el mtodo de ultrasonido en la tcnica pulso eco, el equipo debe ser capaz de generar y mostrar imgenes de representacin B scan y S scan. El sistema debe tener un medio de almacenamiento para archivar la informacin de los scan (Flash Card, USB, memory stick). El sistema de Phased Array debe ser estandarizado anualmente como mnimo para linealidad de amplitud y altura de acuerdo con la prctica ASTM E 2491. El instrumento debe ser capaz de digitalizar los A-scans a una velocidad mnima de 5 veces la frecuencia del palpador usado. La amplitud debe ser digitalizada a una resolucin de al menos 8 bit (256 niveles).


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El equipo que ser utilizado para la aplicacin de este procedimiento es el Omniscan MX (Con sus diferentes mdulos) o un equipo similar. Este equipo cuenta con las caractersticas requeridas como mdulos multicanal, software de generacin de leyes focales, dispositivos de almacenamiento externo (flash USB), adems el equipo permite ver varios tipos de Scan a la vez. De esta forma tenemos A-Scan, S-Scan y C Scan durante la inspeccin segn los requerimientos necesarios.

8.2. PALPADORES

Los palpadores que se utilizaran deben trabajar con frecuencias en un rango de 1 a 10 Mhz y con diferente nmero de elementos; adems cuentan con zapatas angulares y normales adecuados segn el tipo de sensor y la aplicacin que se requiera. Para este procedimiento se utilizan palpadores compatibles con la unidad Ultrasnica usada, de 16, 32 o 64 elementos (no deben exceder la capacidad en elementos de la Unidad Ultrasnica empleada) con sus respectivas zapatas tanto normal como angular. Los palpadores a ser utilizados podrn contar con zapatas intercambiables, accesorios de acople directo y dems que garanticen la estabilidad de la seal, para los dimetros menores se deben emplear zapatas contorneadas que se acoplen a la curvatura de la tubera. De acuerdo a ASTM E 2491 anexo A 1.2.6, la resolucin a lo largo del eje de desplazamiento ser una funcin del tamao del paso del barrido electrnico, si se utiliza Encoder (instrumento que permite realizar el barrido lineal del rea inspeccionada, guardando los datos permanentes en una imagen C-Scan) la resolucin depender del tamao del paso del Encoder usado para el ensayo.

8.3. MATERIALES

Flexmetro. Marcador de metal. Elementos de proteccin personal para los inspectores. Cinta magntica. Acoplante.

8.4. ACOPLANTE

De acuerdo con el cdigo ASME seccin V Articulo 4 numeral T 433, el medio acoplante utilizado entre la unidad de escaneo y la superficie a inspeccionar debe asegurar el paso de la onda hacia el interior del material, por lo que se requiere que


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est libre de impurezas o formacin de burbujas, adems se debe asegurar que no presente elementos qumicos que puedan causar el deterioro del material en estudio.

8.5. BLOQUES DE CALIBRACIN

8.5.1. Bloque IIW Tipo 1 Y Tipo 2. Estos bloques se utilizan para la verificacin del recorrido del sonido, ngulo y punto de salida del haz ultrasnico, adems se emplea para la calibracin de la velocidad y retardo del sonido en los palpadores.

Figura 4. Bloque de calibracin IIW Tipo 1.

La verificacin y calibracin tanto del equipo como de los palpadores se har con los bloques certificados IIW tipo I y/o tipo II en los parmetros mencionados con anterioridad. La verificacin de la sensibilidad y la elaboracin de la curva DAC deben ser realizadas con el bloque de calibracin de acuerdo al dimetro y al espesor de la tubera que se van a inspeccionar, segn cdigo ASME Seccin V Art IV (numerales T 434.2.1. y T434.3; FIGURAS T-434.2.1 y T-434.3 BLOQUES DE CALIBRACION PARA PLATINA y TUBERIA RESPECTIVAMENTE). Para tubera con dimetros mayores a 20 se utilizara un bloque plano bsico de calibracin (esquema en ASME Seccin V, Articulo IV Fig. T 434.2.1.), para tubera de dimetro menor de 20 se utilizaran bloques curvos en un rango de 0.9 1.5 veces el dimetro requerido. El material y acabado sobre la superficie de barrido del bloque deber ser representativo del acabado de la superficie de barrido sobre el material a ser examinado. Cuando dos o ms espesores componen una misma junta de soldadura, t debe corresponder a la de menor espesor. Los bloques debern estar libres de defectos que interfieran con la calibracin de las curvas de referencia.


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8.5.2. Bloque de calibracin para tubera con dimetro exterior mayor a 20. Para propsitos del pargrafo de ASME Seccin V Art. 5, T534, Los bloques de calibracin debern ser construidos en el mismo material o similar al que se va a inspeccionar. Para este caso se toman como materiales similares los materiales del grupo P No 1, 3, 4, 5A hasta 5C y desde 15A hasta 15F, o materiales bajo especificacin API 5L.

Tabla 1. Dimensiones de bloques de calibracin para examinacin del haz angular.

Espesor nominal

del material (t) in.

(mm)

Espesor del bloque

de calibracin (t), in.

(mm)

Dimetro del agujero

(d), 1/32 in( 0.79

mm)

Profundidad

mnima (d), in.

(mm)

1 (25) 1 (25) t 3/32 (2,4) 1 1/2 (40)

NOTA:

La tolerancia para el dimetro de los agujeros debe ser de 1/32 in.

Para cada incremento del espesor de 2, (50 mm), el dimetro del agujero debe incrementarse en 1/16 (1.6mm).

Figura 5. Ilustracin de dimensiones de bloque de calibracin patrn


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NOTAS GENERALES: (A) Los agujeros se perforan 1,5 pulgadas (38 mm) de profundidad mnima, esencialmente paralela a la superficie de examinacin. (B) Para los componentes iguales o inferiores a 20 pulgadas (500 mm) de dimetro, el dimetro de calibracin del bloque deber cumplir los requisitos de T-434.1.7.2. Dos conjuntos de reflectores de calibracin (agujeros, muescas) orientados a 90 grados uno del otro. Alternativamente, dos bloques de calibracin curvos se pueden utilizar. (C) La tolerancia de dimetro del agujero ser de 1/32 de pulgada (0,8 mm). La tolerancia para la ubicacin del orificio a travs del espesor del bloque de calibracin (es decir, la distancia desde la superficie examinada) deber ser de 1/8 pulgadas (3 mm). (D) Para los bloques de menos de 3/4 pulg (19 mm) de espesor, slo el agujero taladrado lateral de 1/2T y unas muescas superficiales son necesarios. Calibraciones en el 1/4T y 1/2T y 3/4T profundidades. (F) de profundidad de muesca ser del 1,6% mnimo de T al 2,2% de espesor mximo. (G) El ancho mximo de la muesca no es crtico. Las muescas se pueden hacer por EDM o con fresa.

NOTA: (1) Por cada aumento de espesor de la soldadura de 2 pulgadas (50 mm) o fraccin de ms de 4 pulgadas (100 mm), el dimetro del agujero se incrementar 1/16 pulg (1,5 mm).

8.5.3. Bloque De Calibracin Para Tubera. Los bloques de calibracin curvos se construyen de acuerdo a lo estipulado en ASME Seccin V, Articulo IV Fig. T 434.3. El espesor que puede ser calibrado en estos bloques es de 25% del espesor nominal del equipo a inspeccionar. Como se especifica en ASME Seccin V, Articulo IV T-434.3.


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Figura 6. Ilustracin de dimensiones de bloque de calibracin patrn para tubera.

NOTAS GENERALES: (a) La longitud de calibracin de bloque mnimo (L) ser de 8 pulgadas (200 mm) o 8T, el que sea mayor. (b) Para OD (Outside Diameter) de 4 pulgadas (100 mm) o menos, la longitud de arco mnima ser de 270 grados. Para dimetro exterior superior a 4 pulgadas (100 mm), la longitud de arco mnima ser el 8 pulgadas (200 mm) o 3T, el que sea mayor. (c) La profundidad de las muescas ser mnimo del 8% y mximo del 11% del espesor. Cuando hay recubrimiento presente, la profundidad de las muscas sobre el lado del recubrimiento del bloque deber ser incrementada por el espesor del recubrimiento, CT (por ejemplo, 8% del espesor + CT mnimo 11% del espesor + CT mximo). El ancho de las muescas ser de 1/4 de pulgada (6.35 mm) como mximo. La longitud de las muescas deber ser de 1 pulgada (25 mm) como mnimo. (d) El ancho mximo de la muesca no es crtico. Las muescas se pueden hacer con EDM o con fresas hasta 1/4 pulg (6 mm) de dimetro. (e) La longitud de la muesca deber ser suficiente para proporcionar la calibracin con una relacin de mnimo 3 a 1 de seal-ruido. Fuente: ASME Seccin V, Articulo IV. Fig. T-4.3.4.3.

Tabla 2. Bloques de Calibracin Tubera Schedule Estndar.

Dimetro Tubo

Espesor Nominal

Dimetro del

Bloque

Longitud de Arco

Longitud de La Entalla

Longitud de La

Entalla

Profundidad de La

Entalla

3 5.49 mm 3 270 25 mm 6 mm 0.6 mm 4 6.02 mm 6 270 25 mm 6 mm 0.7 mm


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6 7.11 mm 6 200 mm 25 mm 6 mm 0.8 mm 8 8.18 mm 6 200 mm 25 mm 6 mm 0.9 mm

10 9.27 mm 12 200 mm 25 mm 6 mm 1 mm 12 9.53 mm 12 200 mm 25 mm 6 mm 1.1 mm 14 9.53 mm 12 200 mm 25 mm 6 mm 1.1 mm 16 9.53 mm 18 200 mm 25 mm 6 mm 1.1 mm 18 9.53 mm 18 200 mm 25 mm 6 mm 1.1 mm


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Figura 8. Parmetros requeridos para configurar la Ley Focal.

9. METODOLOGIA DE LA INSPECCION

9.1. CARACTERSTICAS DE LA JUNTA Las especificaciones tcnicas y geometra de las juntas que sern inspeccionadas deben ser facilitadas por el cliente, entre otras se deben conocer las siguientes:

Material Base.

Dimetro de la tubera.

Espesor nominal de la junta.

Diseo del bisel de la junta.

Aunque tambin se verificar en campo los datos relevantes de la junta, incluyendo el espesor, ancho y longitud del cordn, entre otros, antes de seleccionar la memoria calibrada con anterioridad en el equipo, la cual ser usada en la inspeccin.

9.2. SIMULACIN ES BEAMTOOL Luego de conocer las dimensiones y geometra de la unin soldada se debe realizar la simulacin mediante el software especializado ES BeamTool (diferentes versiones), iniciando por un barrido sectorial, en el cual se configura el rango de ngulos a utilizar y la distancia del eje axial de la soldadura hasta el frente del palpador (Ley Focal) buscando que con ste se logre un cubrimiento del 100% de la junta y del HAZ, este ltimo se debe determinar de acuerdo .a las recomendaciones del caso cdigo ASME 2235 numeral (a). Si no se logra tal cubrimiento, se puede realizar otro barrido ya sea sectorial o lineal con ngulo para buscar el cubrimiento del 100% de la junta. El programa imprime un formato con todos los datos de calibracin el cual se anexara al reporte de inspeccin.


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9.3. CALIBRACIN DEL EQUIPO

9.3.1. Con los datos recolectados de ES BeamTool, se configura en el Omniscan:

Configuracin de la ley focal: esta configuracin se basa en los datos arrojados por la simulacin del ES BeamTool. En este paso se introduce en el equipo los datos arrojados por el programa: Angulo mximo, ngulo mnimo, paso entre ngulos, ndex Offset, que permite al equipo configurar el haz snico que se debe utilizar para una junta soldada especfica.

9.3.2. Se debe verificar y calibrar:

Verificacin de la linealidad de la altura de la pantalla segn ASTM E 2491.

a) Con el equipo de Phased Array conectado a un palpador (longitudinal o transversal) y acoplado a un bloque que producir dos seales como se muestra en la figura 10, se debe ajustar el palpador de forma que la amplitud de las dos seales est en 80% y 40% de la altura de la pantalla mostrada. Si el equipo de Phased Array tiene disposicin para hacer frente a un palpador de un solo elemento en el modo de pulso eco entonces los dos agujeros de fondo plano con insertos ajustables de impedancia acstica en el bloque de linealidad tradicional se muestran en la figura 9 y ofrece estas seales.

Figura 9. Bloques de linealidad tradicional para evaluacin de equipos y palpadores de Phased Array.


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Figura 10. Linealidad de la altura de la pantalla.

b) Se debe aumentar la ganancia mediante el ajuste de la ganancia del receptor para obtener el 100% de la altura de la pantalla completa (FSH) del eco ms grande. La altura del eco ms bajo se registra en este ajuste de ganancia como un porcentaje de la altura de la pantalla completa.

c) La altura del eco ms grande se reduce en pasos de 10% hasta llegar al 10% de

la altura de la pantalla completa y la altura de la segunda respuesta se debe registrar para cada paso.

d) Luego se debe devolver la seal del eco ms grande al 80% para asegurar que la

seal del eco ms pequeo no se ha desviado de su nivel original del 40% debido a la variacin de acoplamiento. Repetir el ensayo si la variacin de la segunda seal es mayor que 41% o menor al 39% de la altura de la pantalla completa (FSH).

e) Para una tolerancia aceptable, las respuestas de los dos reflectores deben tener

una relacin de 2-a 1 dentro de 3% de la altura de pantalla completa en todo el rango de 10% a 100% (99% si es 100% de saturacin) de altura de la pantalla completa.

f) Los resultados deben ser grabados en un formato de linealidad del equipo.

Control de Linealidad y Amplitud segn ASTM E 2491.

a) Un equipo de Phased Array 16/64 tiene 16 emisores y receptores que se utilizan para hacer frente a un mximo de 64 elementos. Cada uno de los componentes del emisor- receptor es comprobado para determinar la linealidad de las capacidades de amplificacin del instrumento.


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b) Se debe seleccionar un palpador de Phased Array con arreglo lineal plano (incidencia normal) que tenga al menos tantos elementos como el equipo de ultrasonido Phased Array tiene pulsadores.

c) Utilizando este palpador, configurar el equipo de Phased Array de Ultrasonido para

tener un barrido electrnico raster. Cada ley focal consistir de un elemento y el barrido comenzara en el elemento nmero 1 y terminara en el nmero de elemento que corresponde al nmero de emisores en el equipo de Phased Array.

d) Se debe acoplar el palpador a una superficie adecuada para obtener una

respuesta de pulso eco de cada ley focal. Los ecos de la pared de fondo del espesor de 25mm del bloque IIW o de la pared de fondo del espesor de 20mm del bloque tradicional de linealidad mostrados en la figura 9, pueden ofrecer objetivos adecuados.

e) Seleccione el canal 1 de los receptores emisores del equipo de Phased Array.

Usando la pantalla A-scan, se debe monitorear la respuesta del objetivo seleccionado. Ajustar la ganancia para llevar la altura de la seal al 40% de la pantalla. Esto se ilustra en la figura 11.

Figura 11. Pantalla A-Scan del eco de la pared de fondo en el canal 1 del equipo de Phased Array.

f) Aadir a la ganancia del receptor incrementos de 1 dB, luego 2 dB, luego 4 dB y por ultimo 6 dB. Eliminar la ganancia aadida despus de cada incremento para asegurar que la seal ha vuelto al 40% de la altura de la pantalla. Registrar la altura actual de la seal como un porcentaje de la altura de la pantalla.

g) Ajustar la seal al 100% de la altura de la pantalla, eliminar 6 dB de ganancia y

registrar la altura actual de la seal como un porcentaje de la altura de la pantalla.


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h) Las amplitudes de la seal deben estar dentro de un rango de 3% de la altura de la pantalla requerida en el rango de altura permitido de la Tabla 3.

Tabla 3. Formato de reporte de verificacion de linealidad.

i) Se deben repetir los pasos de los numerales e, f y g para todos los dems canales emisores receptores.

Linealidad Base-Tiempo (Linealidad Horizontal) segn ASTM E 2491.

a) Se debe configurar el equipo de Phased Array para visualizar una presentacin

de pantalla A-scan.


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b) Seleccionar un palpador de ondas longitudinales y configurar el equipo de Phased Array para mostrar un rango adecuado y as obtener por lo menos 10 reflexiones mltiples del fondo de un bloque de espesor conocido. El espesor de pared de 25 mm del bloque IIW es una opcin conveniente para esta prueba.

c) Ajuste el equipo de Phased Array de analgico a digital a una tasa de conversin

de al menos 80 MHz.

d) Con el palpador acoplado al bloque y los 10 mltiplos claramente definidos como se muestra en el A-scan de la figura 12, se debe utilizar el software de la pantalla para evaluar el intervalo entre las seales de la pared de fondo adyacentes.

Figura 12. Linealidad Horizontal A-scan.

e) La velocidad acstica en el bloque de prueba, determinado segn los mtodos descritos en E 494, se introduce en el software de la pantalla y se configura la pantalla para leer en distancia (espesor).

f) Usando la referencia y los cursores de medicin se determina el intervalo entre

cada mltiplo y se registra el intervalo de los primeros 10 mltiplos.

g) Una linealidad aceptable puede ser establecida por un error de tolerancia basada en la tasa de conversin de analgico a digital, convertida a una distancia equivalente. Por ejemplo, en 100 MHz cada muestra de base tiempo es de 10ns. Para el acero a 5900 m/s cada muestra a lo largo de base tiempo (10ns) en modo pulso-eco representa 30m. Se debe tener en cuenta que para la determinacin de velocidad el error puede ser (~ 1%). Tpicamente, los errores en los mltiplos no deben exceder de 0,5 mm para cada placa de acero.


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9.3.2.1. Calibracin del palpador con zapata normal. De acuerdo al cdigo ASME seccin V art 4 numeral T 472 se debe realizar un barrido con haz recto en el volumen del material base a travs del cual viajaran los haces angulares con el fin de localizar reflectores (laminaciones) que puedan limitar la capacidad del haz angular que examinara el volumen de la soldadura. Para realizar este barrido se debe realizar una calibracin de la siguiente manera: Colocar un palpador con zapata normal previamente seleccionado sobre la cara del material, de tal manera que la distancia horizontal (barrido en la pantalla) debe ajustarse a una distancia de calibracin que represente el equivalente en dos espesores.

Tabla 4. Calibracin palpador normal.

Figura 13. Calibracin del equipo con zapata normal.

La sensibilidad debe estar ajustada en la indicacin libre del primer eco de reflexin de fondo, correspondiente al lado lejano de la placa y estar entre un 50% a un 80% del total de la altura de la pantalla.

ECO NO

RECORRIDO

DEL SONIDO

SI (MM)

ESCALA FACTOR K

(mm /ESCALA

GRAD.)

POSICIN

(ESCALA GRAD.)

1 25 10 2.5

2 50 10 5.0

3 75 10 7.5

4 100 10 10.0


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Figura 14. Calibracin de la sensibilidad del equipo con zapata normal.

9.3.2.2. Calibracin Del Equipo Y Palpador Con Zapata Angular

Calibracin en distancia y velocidad. Para la calibracin de distancia se pueden utilizar los bloques IIW tipo 1 o IIW tipo 2 colocando el palpador con la zapata angular en cualquier ngulo en la posicin (ver Fig. No 15) y ubicar las seales de las distancias (radios de curvatura) del bloque sobre las divisiones de la lnea base seleccionadas en la escala apropiada para las distancias a ensayar de acuerdo a la soldadura y el espesor, para los cuales se toma como referencia los nodos I y II del recorrido del haz de las distancias de los radios de acuerdo al bloque IIW (tipo 1: 100mm y 225mm; tipo 2: 25mm y 100mm), como posicin uno y posicin dos respectivamente.

Figura 15. Calibracin recorrido del sonido.


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Figura 16. Calibracin en distancia y velocidad.

El recorrido de sonido horizontal en la pantalla del equipo (LCD) se debe ajustar para que represente el recorrido del sonido, usando el IIW-1 o IIW -V2 o bloque alternativo. La distancia de calibracin ser definida usando una escala entre 0 (0 mm) a 10 (254 mm) en la horizontal del LCD y/o cualquiera que sea apropiada y no menor que la configuracin o espesor previstos para su total examinacin o para la inspeccin de las soldaduras, y/o en cualquier caso sern usadas escalas de 4 hasta 20 si son requeridas.

Calibracin Retardo de la zapata (Wedge Delay).

La calibracin del retardo de la zapata permite definir la cara de la zapata en contacto con la pieza bajo ensayo y establecer la posicin cero de la zona de entrada de la seal en la pieza para todas las leyes focales. Esta calibracin se realiza por medio de un reflector de referencia a una distancia conocida sobre el bloque IIW Tipo I, haciendo que la seal del reflector coincida con la amplitud para todos los elementos de la ley focal configurada. Esta calibracin se puede realizar empleando un reflector como el radio de curvatura del bloque IIW tipo 1 o tipo 2, tambin se puede emplear el agujero de 1/16 del bloque IIW tipo 1, en cualquiera de estos casos es importante que el rango de calibracin de la lnea base se ajuste al recorrido de la onda hasta llegar al reflector en todas las leyes focales en el equipo.

Reflector 1 Reflector 2


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Figura 17. Calibracin del retardo de zapata.

Calibracin de la sensibilidad (Sensitivity).

En esta etapa se normaliza la ganancia de todas las leyes focales para que produzcan una seal de similar amplitud para el reflector de referencia. Esta calibracin se realiza por medio de un reflector conocido en el bloque IIW Tipo 1, se modifica la ganancia del equipo haciendo que la seal llegue a la amplitud de la pantalla seleccionada (sensibilidad) para cada todos los ngulos del haz. En esta calibracin se emplea un reflector de +/- 1/16 y todas las leyes focales deben reconocer este reflector con una tolerancia no mayor al 5% de la amplitud seleccionada (entre el 50 y 80%) en la pantalla del equipo.

Figura 18. Calibracin de la sensibilidad.

Envolvente del

reflector de

referencia,

ingresando en la

zona de inters.

Envolvente del primer

reflector de referencia.


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Calibracin Curva DAC (Distance Amplitude Correction) TCG (Time

Correction Gain).

La calibracin de las curvas de referencia DAC y TCG, se realizaran por medio de bloques de referencia dados en ASME V, Art. 4 Fig. T-434.2.1 y Fig. T-434.3. para la elaboracin de la curva se debe tomar mnimo tres puntos de referencia a diferentes distancias. Los reflectores bsicos de calibracin debern ser usados para establecer el nivel de referencia primario del equipo. La calibracin de la curva se realizara ubicando el palpador sobre el reflector ms cercano y se lleva la ganancia hasta el 80% de la altura completa de la pantalla, con esa ganancia de referencia se ubican los dems puntos y se traza la curva tomando mnimo tres puntos de referencia aumentando la distancia del viaje de la onda snica. Cuando se cambie cualquier parte del sistema del ensayo, un chequeo en los reflectores usados para la calibracin deber ser realizado para verificar la calibracin del campo y los valores de correccin de la amplitud. S un punto de la DAC se ha movido en el eje horizontal ms del 10% de su lectura o ms del 5% del campo, el que sea mayor, la calibracin deber ser corregida y registrada en los reportes. Si un punto

de la DAC decrece el 20% o 2dB en su amplitud, toda la calibracin debe ser anulada y una nueva calibracin deber ser efectuada, s el punto se incremente en 20% o 2 dB todo el examen desde la ltima verificacin de la calibracin debe ser repetido.

Calibracin del encoder De acuerdo con ASME Seccin V Art 4 Apndice Mandatorio V se debe realizar una revisin de la calibracin a intervalos que no excedan de un mes o antes de la primera y a partir de entonces, moviendo el encoder a una distancia mnima de 20 pulgadas (500 mm), la diferencia de la distancia no debe variar en ms del 1%. Segn ASTM E 2491 anexo A1.2.6 la resolucin depender del tamao de paso del encoder usado para la inspeccin.

Chequeo de variables de inspeccin: La verificacin de las variables de inspeccin del equipo se realizar mediante uno de los bloques especificados en el cdigo ASME V, Art. 4 T-434.2.1 y T-434.3.; o mediante el bloque tipo IIW tipo 1. En todo caso, siempre al inicio del trabajo, deber hacerse la verificacin del instrumento ultrasnico de acuerdo con los lineamientos del cdigo ASME seccin V, artculo 4, anexos I y II. Para verificar la sensibilidad del equipo, se tiene en cuenta los lineamientos dados por el cdigo ASME seccin V, artculo 4 T464.1.2. En todo caso se verificara la calibracin del equipo en cada turno de trabajo y despus de cada 10 juntas inspeccionadas en forma consecutiva.


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10. ESPECIFICACIN DEL ESCANEO

10.1 SUPERFICIES DE INSPECCIN

La superficie de inspeccin siempre que sea posible ser la externa, referenciando cada lado por separado por ejemplo: Cara A y Cara B (ver Fig. 19).

Figura 19. Superficies de inspeccin.

.

10.2. ESCANEO

El escaneo se realiza partiendo de un punto de inicio (0) sobre la soldadura y realizando el movimiento del palpador paralelo al cordn y a una distancia fija desde el eje axial con registro de posicin o Encoder (dispositivo de medicin de distancia), logrando que todos los puntos del escaneo queden registrados en el equipo. Se marca el punto de inicio de la soldadura y se inicia el barrido siempre en direccin de las manecillas del reloj. Si la soldadura es de un tamao considerable, es posible realizar varios barridos en la misma direccin, siempre dejando registro y marcando en la misma el punto de inicio. Se recomienda que se repita el escaneo en los puntos donde se encuentren indicaciones relevantes, con el objetivo de determinar si esas indicaciones deben ser catalogadas como defectos. El escaneo en una junta de acero al carbono debe realizarse por los dos lados (en los casos en que la geometra no lo permita se debe inspeccionar por un solo lado de la soldadura, lo cual debe quedar registrado en el reporte de inspeccin), para la marcacin en campo de la junta deben consignarse los siguientes datos: fecha de inspeccin, nombre de la junta, punto inicial y sentido del escaneo, defectos encontrados (proyectada, longitud y profundidad), y evaluacin final (aceptada o rechazada).

Marca 0

Marca

Sentido


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Figura 20. Localizacin de discontinuidades.

Una vez hecho esto, se verifica si existen discontinuidades y se evala de acuerdo a los criterios de las normas ASME seccin VIII y ASME B 31.3. Si se hace necesario se repite el barrido desde otra posicin y se repiten los dems pasos del procedimiento. Siempre que sea posible se realizara el barrido por ambos lados de la soldadura. El barrido se hace de forma manual con encoder, la direccin y tcnica de escaneo se harn cumpliendo lo estipulado en ASME Seccin V, Art. 4 pargrafo T-470 y la extensin del escaneo ser en la totalidad de la superficie a ser inspeccionada, de acuerdo con ASTM E 2700 se pueden emplear mecanismos de gua tales como marcos de sostenimiento del palpador o tiras magnticas para asegurar que el palpador se mueva a una distancia fija de la lnea central de la soldadura. Los diferentes tipos de barrido, cumplirn con los requerimientos consignados a continuacin:

10.2.1. Escaneo Lineal (ngulo Fijo). En el caso de la realizacin de un barrido lineal (ngulo fijo), o llamado linear scan o E-scan se tendrn en cuenta los requerimientos consignados en el Caso Cdigo ASME BPVC 2541 y ASME BPVC 2558 en adicin al artculo 4 del cdigo ASME, seccin V como lo son: Se deber chequear el control de linealidad de la amplitud La misma ley focal usada durante la calibracin ser usada durante la

examinacin. Adicional a ello, las siguiente variables se consideran esenciales:

Tipo de palpador, tamao y cantidad de los elementos, dimensiones de apertura y vaco.

Rango de focalizacin.

Angulo de inspeccin usado para la inspeccin. Igualmente, los siguientes datos sern registrados


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Tipo de palpador, tamao y cantidad de los elementos, dimensiones de apertura y vaco.

Datos de la ley focal, incluyendo ngulo, profundidad de focalizacin y elementos usados.

Patrn de barrido para asegurar el cubrimiento.

Nombrar el Caso Cdigo 2541.

10.2.2. Escaneo Sectorial (ngulo variable). En el caso de la realizacin de barrido con ngulo variable o sectorial, tambin llamado sectorial scan o S-Scan, se tendr en cuenta los requerimientos consignados en el Caso Cdigo ASME BPVC 2557 en adicin con el artculo 4 del cdigo ASME Seccin V, como lo son: Se deber chequear el control de linealidad de la amplitud Se deber corroborar la calibracin de cada uno de los haces usados durante la

examinacin, esto debe incluir correcciones en velocidad, atenuacin y retardo por la zapata.

Esta calibracin puede ser realizada con bloques de calibracin permitidos en otros cdigos.

La misma ley focal usada durante la calibracin ser usada durante la examinacin.

Adicional a ello, las siguiente variables se consideran esenciales: Tipo de palpador, tamao y cantidad de los elementos, dimensiones de

apertura y vaco.

Rango de focalizacin.

Apertura virtual (cantidad de elementos usados)

Rango angular del S-Scan

Documentacin sobre la mxima apertura angular permitida por el fabricante.

Documentacin de la calibracin, TCG y compensacin angular.

Patrn de barrido para asegurar el cubrimiento. Nombrar el caso cdigo en el reporte.

11. CRITERIOS PARA EL REGISTRO Y EVALUACIN DE LAS INDICACIONES.

11.1. IDENTIFICACIN DE LAS SOLDADURAS

Las soldaduras inspeccionadas, sern identificadas con marcador de metal, de acuerdo con la nomenclatura del documento W09 Piping Class. En el caso donde se encuentre una indicacin, la zona donde se encuentre la misma ser indicada con


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marcador de metal tambin, indicando la profundidad a la cual se ha encontrado la misma.

11.2. ADQUISICIN DE DATOS

La adquisicin de datos en el barrido, ser realizada de manera manual con sensor de posicin (encoder), dejando registro del 100% de la soldadura para ser analizada una vez terminado el barrido.

11.3. MTODOS DE DISCRIMINACIN GEOMTRICA PARA LA INDICACIN DE

DISCONTINUIDADES Las indicaciones relevantes halladas sern discriminadas geomtricamente de acuerdo a los pasos descritos en ASME V, Art.4 T-481. Las indicaciones producidas por el ensayo de Ultrasonido no son necesariamente defectos. Cambios en la geometra de la soldadura debido a los empalmes en el final de la tubera, cambios en el refuerzo de raz y varios pases, al bisel interno, y el modo de conversin de una onda de ultrasonido causadas por indicaciones similares a las de su propia geometra que pueden ser confundidas como un defecto pero no son relevantes para su aceptabilidad. Los siguientes pasos deben tomarse en cuenta para clasificar una indicacin como geomtrica:

a) Interpretar el rea donde est contenido el reflector de acuerdo al procedimiento de inspeccin.

b) Medir y verificar las coordenadas del reflector. Preparar la visualizacin de la seccin transversal donde se muestra la posicin del reflector como discontinuidades que estn entre la raz y la presentacin de la junta.

c) Revisar los parmetros de preparacin de la soldadura. En todo caso, se utiliza el grfico del barrido C-Scan, y S-Scan con el fin de aproximarse geomtricamente a la morfologa de los defectos encontrados

11.4. DIMENSIONAMIENTO DE INDICACIONES El tamao y longitud de las indicaciones encontradas ser evaluado de acuerdo a los datos arrojados del anlisis de las imgenes obtenidas por el equipo, ya que para este fin ser utilizado un sistema de posicionamiento (Encoder) el cual registra el valor del


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recorrido de escaneo en mm. La longitud de las indicaciones es evaluada con el criterio de los 6 dB, es decir, buscando la mayor amplitud del eco de la indicacin, y buscando hacia la derecha e izquierda de la pantalla del equipo, cuando la amplitud de la misma se reduzca a la mitad. Despus de establecerse la geometra aproximada de la indicacin relevante, se determina si es o no un defecto, de acuerdo a los criterios de aceptacin que dicta el cdigo aplicable.

11.5. CRITERIOS DE ACEPTACIN Y RECHAZO. Despus de realizado el escaneo e interpretado los resultados, se debe proceder a evaluar las indicaciones relevantes encontradas para determinar si son o no considerados como defectos. Esta evaluacin debe estar basada en los criterios de aceptacin y rechazo de la norma que se aplicar.

11.5.1. Criterios De Aceptacin Y Rechazo Segn ASME Seccin VIII,

Apndice 12. Las indicaciones que reflejen una amplitud mayor al 20% de la altura de la pantalla se considerarn como indicaciones relevantes y deben ser evaluadas para determinar su forma, localizacin, y tamao. Indicaciones tales como grietas, falta de fusin, y falta de penetracin sern rechazadas sin importar su longitud. Indicaciones que superen el 20% de amplitud en la altura de la pantalla se rechazan si su longitud sobrepasa:

(6 mm) para espesores (t) hasta (19 mm). 1/3t para espesores (t) desde (19 mm) hasta 2 (57 mm).

(19 mm) para espesores mayores a 2 (57 mm). t hace referencia al espesor de la junta (sin sobremonta). Para una junta de piezas con diferentes espesores, t se considera el espesor menor. Si una junta de penetracin completa lleva una soldadura de filete, t debe contener tambin el espesor de la garganta del filete.

11.5.2. Criterios De Aceptacin Y Rechazo Segn ASME B31.3 Numeral

3.44.6.2 Una discontinuidad lineal se considera con defecto si supera las siguientes longitudes:


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(6 mm) para espesores (t) hasta (19 mm). 1/3t para espesores (t) desde (19 mm) hasta 2 (57 mm). (19 mm) para espesores mayores a 2 (57 mm).

12. REGISTRO El reporte de las evaluaciones ultrasnicas cumple con los requerimientos del cdigo ASME seccin V, artculo 4 T-492 y anexo IV-492. El Formato de registro F-PR-UD-08, es el indicado para la realizacin del reporte de inspeccin por cada junta. Dentro del reporte sern anexadas las imgenes C-scan completas, S-Scan y A-Scan, generadas por el equipo. En el caso de encontrar discontinuidades, se sealar con el cursor la zona de la discontinuidad con mayor amplitud, para visualizar el A-Scan y S-Scan respectivo. Reparaciones: Se debern inspeccionar las juntas a reparar por la misma tcnica por la que ellas fueron detectadas, para nuestro caso las juntas a reparar deben ser re-inspeccionadas por UT Phased Array. Es recomendable que la junta sea inspeccionada nuevamente en toda su longitud.

13. CONTEMPLACIONES HSE

Antes de iniciar la labor se debe diligenciar el respectivo permiso de trabajo. El personal que realice la inspeccin deber utilizar los elementos de proteccin adecuados y mantendr el equipo y las instalaciones en las condiciones adecuadas de orden y aseo para realizar la inspeccin. Adems el lder del grupo de inspeccin deber encargarse de realizar charlas diarias con el objetivo de concientizar y motivar a los dems integrantes del grupo sobre los riesgos de la labor y la mejor forma de minimizarlos. Se anexa el anlisis de trabajo seguro que contempla riesgos de la labor y los respectivos controles establecidos.

13.1. ANLISIS DE RIESGO

Antes de ejecutar cualquier actividad se debe diligenciar y verificar el permiso de trabajo requerido de acuerdo al rea y condiciones.

Se debe utilizar los elementos de proteccin personal.

Inspeccin de herramientas y equipos a utilizar.

Realizar la charla de cinco minutos diaria.


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Tabla 4. Anlisis de riesgos para la inspeccin por Phased Array

Tarea Peligro Consecuencias Controles

Alistamiento de herramientas y equipos.

Inadecuada manipulacin de equipos y condiciones subestndar de herramientas.

Golpes y machucones.

Cadas.

Uso permanente de EPP.

Verificar buen estado de equipos y herramientas.

Suspensin de actividades en caso de emergencia.

Desplazamiento al sitio de trabajo y reconocimiento del mismo.

Situaciones adversas de orden pblico.

Hostigamiento, fuego cruzado.

Autorizacin autoridades.

Esperar mejoramiento de la situacin.

Situaciones climticas adversas.

Accidentes por mal estado de las vas de acceso al sitio de trabajo.

Retrasos en la programacin.

Uso de ruta segura.

Cumplir normas viales.

Reporte permanente del clima.

Espera de mejores condiciones.

Ausencia de control tcnico-mecnico o mala comunicacin.

Accidentes.

Inspeccin tcnico-mecnica.

Verificar comunicaciones.

No ir al sitio sin autorizacin.

Inspecciones por Phased Array

Situaciones climticas adversas.

Alteracin del sistema cardiovascular.

Insolacin, quemaduras de piel y enfermedades respiratorias.


Charla de salud ocupacional.

Proteccin solar.

Desplazamientos y maniobras o acciones inseguras

Golpes, fracturas, luxaciones o traumatismos musculares producidos por cadas, golpes en escaleras, pisos lisos, etc.


Mantener concentracin.

Atencin en primeros auxilios.

Reporte de incidentes y atencin mdica.


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procedimiento ut phace array

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