Los recipientes a presión, como las tuberías de acero para calderas y sus componentes, suelen presentar defectos difíciles de detectar, como falta de fusión, penetración insuficiente, inclusiones de escoria, poros, grietas, etc., en las soldaduras. Resulta imposible realizar inspecciones destructivas en cada caldera o recipiente a presión para determinar la ubicación, el tamaño y la naturaleza de estos defectos. Por lo tanto, es necesario recurrir a métodos de ensayo no destructivos. Es decir, sin destruir la estructura, se utilizan métodos físicos para inspeccionar y medir las variaciones en las propiedades físicas de la pieza o estructura, con el fin de inferir su organización interna y sus defectos.
Equipos de ensayo no destructivo para tuberías de acero
El objetivo de los ensayos no destructivos es:
(1) Mejorar el proceso de fabricación y asegurar la calidad del producto.
(2) En el proceso de fabricación del producto, los defectos pueden descubrirse con anticipación para evitar el desecho del producto, ahorrando así tiempo y gastos y reduciendo el costo de fabricación del producto.
(3) Mejorar la fiabilidad del producto, garantizar su seguridad y evitar accidentes. Aplicar ensayos no destructivos a todos los aspectos del diseño, fabricación, instalación, uso y mantenimiento del producto; mediante una serie de pruebas, determinar la calidad del diseño, las materias primas, el proceso de fabricación y el funcionamiento, identificar los factores que pueden causar daños y, posteriormente, mejorarlos para aumentar la fiabilidad del producto.
Entre los métodos de ensayo no destructivo más comunes se encuentran las pruebas radiográficas, ultrasónicas, por partículas magnéticas, por líquidos penetrantes y por corrientes inducidas. Además, existen otros métodos como la detección de fugas, la emisión acústica, las pruebas de tensión y la inspección visual.
Pruebas radiográficas
El método que utiliza la capacidad de la radiación para penetrar metales y otros materiales para verificar la calidad de las soldaduras se denomina ensayo radiográfico. El principio básico del ensayo radiográfico es el de proyección. Cuando la radiación atraviesa el metal de soldadura, y existen defectos en este (como grietas, inclusiones de escoria, poros, penetración incompleta, etc.), la radiación se atenúa de manera diferente en el metal y en el defecto, y la sensibilidad en la película radiográfica también varía. La radiación se atenúa rápidamente en el metal y lentamente en el defecto. Por lo tanto, el tamaño, la forma y la posición de los defectos en la soldadura se pueden determinar mediante el ensayo radiográfico. Dado que la detección de defectos por radiografía se basa en el principio de proyección, este método es más sensible a los defectos volumétricos (como las inclusiones de escoria). Además, debido a que este método permite registrar y conservar los datos, en mi país se confía más en él para la fabricación de recipientes a presión de calderas. La normativa de calderas de mi país estipula que las soldaduras circunferenciales longitudinales de los tambores de las calderas, las juntas longitudinales de los colectores y las juntas de las tapas con presiones de vapor nominales mayores o iguales a 0,1 MPa y menores a 3,8 MPa deben someterse a una detección de defectos radiográficos del 100%; las calderas con presiones mayores o iguales a 3,8 MPa deben someterse a una detección de defectos ultrasónica del 100% más una detección de defectos radiográficos de al menos el 25%.
Equipos de detección de defectos no destructivos para tuberías de acero
La detección de defectos por ultrasonidos es un método de ensayo no destructivo que aprovecha las características de reflexión de las ondas sonoras al propagarse en un medio e interactuar con diferentes interfaces. Debido a la gran diferencia en la elasticidad de los medios gaseosos, líquidos y sólidos, la propagación de las ondas ultrasónicas también varía, lo que provoca reflexión, refracción y conversión de la forma de onda en las interfaces heterogéneas. Al propagarse las ondas ultrasónicas en una soldadura, si existen defectos, la interfaz que los alcanza se refleja y es recibida por la sonda, generando una señal en la pantalla que permite determinar la naturaleza, la ubicación y el tamaño del defecto. Los métodos tradicionales de detección de defectos por ultrasonidos no permiten registrar ni guardar los resultados, y la evaluación de los defectos depende en gran medida del factor humano. Por ello, actualmente, en mi país se utiliza la detección radiográfica de defectos en calderas de baja presión. La detección por ultrasonidos es más sensible a los defectos superficiales (como grietas, penetración incompleta, etc.). Por lo tanto, presenta mayores ventajas que la detección radiográfica en placas de mayor espesor. Una vez que el detector de defectos por ultrasonidos pueda registrar y guardar los resultados, el ámbito de aplicación de la detección de defectos por ultrasonidos se ampliará aún más.
detección de defectos por partículas magnéticas
La detección de defectos mediante partículas magnéticas utiliza el campo magnético residual que se forma en el defecto para atraer polvo magnético y revelar defectos difíciles de observar a simple vista. Para ello, primero se aplica un campo magnético externo a la soldadura a inspeccionar para magnetizarla. Una vez magnetizada, se rocía uniformemente sobre su superficie polvo magnético fino (con un tamaño de partícula promedio de 5 a 10 μm). Si no hay defectos cerca de la superficie de la soldadura, esta se considera un cuerpo uniforme sin cambios en su permeabilidad magnética tras la magnetización, y el polvo magnético también se distribuye uniformemente sobre la superficie. Cuando existen defectos cerca de la superficie de la soldadura (grietas, poros, inclusiones de escoria no metálicas) que contienen aire o material no metálico, su permeabilidad magnética es mucho menor que la del metal de soldadura. Debido al cambio en la resistencia magnética, se genera un campo magnético residual en los defectos, tanto en la superficie como cerca de ella, formando un pequeño polo magnético. El polvo magnético es atraído por el pequeño polo magnético, y el defecto se hace visible debido a la acumulación de más polvo magnético, formando un patrón visible a simple vista. Los defectos superficiales o subsuperficiales de la soldadura generan campos magnéticos de fuga debido a su baja permeabilidad magnética. Cuando la intensidad del campo magnético de fuga alcanza el nivel necesario para absorber el polvo magnético, se pueden observar los defectos superficiales o subsuperficiales de la soldadura. Cuanto mayor sea la intensidad del campo magnético aplicado, mayor será la intensidad del campo magnético de fuga formado y mayor la sensibilidad de la inspección por partículas magnéticas. La inspección por partículas magnéticas facilita la detección de defectos superficiales o subsuperficiales, especialmente grietas, pero el grado de visibilidad del defecto está relacionado con su posición relativa a la línea del campo magnético. Cuando el defecto es perpendicular a la línea del campo magnético, es más visible; cuando es paralelo a ella, es menos visible. Las pruebas por partículas magnéticas se utilizan ampliamente en la fabricación, instalación e inspección de recipientes a presión de calderas, especialmente en la inspección de tanques esféricos. Es un método de inspección indispensable.
detección de defectos penetrantes
La inspección por líquidos penetrantes es un método para detectar defectos superficiales o subsuperficiales en soldaduras. Este método no está limitado por el magnetismo del material y puede utilizarse en diversos materiales metálicos y no metálicos, magnéticos y no magnéticos. La inspección por líquidos penetrantes se basa en la capacidad de humectación de los líquidos sobre los sólidos y en los fenómenos de capilaridad. Para realizar la inspección, la superficie de la soldadura se sumerge en un penetrante de alta penetración. Debido a la capacidad de humectación y a la capilaridad del líquido, el penetrante penetra en los defectos de la superficie de la soldadura. Posteriormente, se limpia el penetrante de la superficie exterior de la soldadura y se aplica una capa de revelador blanco de alta afinidad y adsorción para absorber el penetrante que ha penetrado en las grietas de la superficie. Sobre el revelador blanco se muestra un patrón nítido que refleja la forma y la posición del defecto. La inspección por líquidos penetrantes se divide en métodos de visualización de color y métodos fluorescentes, según el tipo de defecto que se detecte.
Método de detección de defectos de color
Se utiliza un tinte para visualizar los defectos. El tinte disuelto en el penetrante debe tener un color brillante y visible. El método de detección de defectos por fluorescencia utiliza la luminiscencia de sustancias fluorescentes para visualizar los defectos. En la detección de defectos, la sustancia fluorescente adsorbida en el defecto se irradia con rayos ultravioleta y, debido a la absorción de energía lumínica, alcanza un estado excitado, entrando en un estado inestable. De este estado inestable, regresa a un estado estable, reduce su energía potencial y emite fotones, es decir, emite fluorescencia.
Detección de fallos actual de Eddy
Se trata de un método de detección de defectos en piezas que utiliza una bobina de excitación para generar corrientes parásitas en una pieza conductora y mide la variación de dichas corrientes mediante una bobina de detección. Las bobinas de detección de defectos por corrientes parásitas se clasifican en tres tipos según su forma: bobinas pasantes, bobinas de sonda y bobinas de inserción. Las bobinas pasantes se utilizan para detectar defectos en cables, varillas y tuberías, y su diámetro interior se ajusta perfectamente a varillas y tuberías cilíndricas. Las bobinas de sonda se colocan sobre la superficie de la pieza para la detección localizada. Las bobinas de inserción, también llamadas sondas internas, se colocan dentro de tuberías y orificios para la detección de defectos en la pared interna.
Equipos de ensayo no destructivo para accesorios de recipientes a presión
Las pruebas de corrientes de Foucault son adecuadas para piezas de trabajo hechas de materiales conductores como acero, metales no ferrosos y grafito, pero no para materiales no conductores como vidrio y resina sintética.
Sus ventajas son:
(1) Dado que los resultados de las pruebas se pueden emitir directamente como señales eléctricas, se pueden realizar pruebas automáticas.
(2) Dado que se adopta el método sin contacto (la sonda no entra en contacto directo con la pieza de trabajo que se está probando), la velocidad de detección puede ser muy rápida.
(3) Es adecuado para la detección de defectos superficiales o subsuperficiales.
(4) Tiene una amplia gama de aplicaciones. Además de la detección de defectos, también puede detectar cambios en el material, tamaño, forma, etc.
Pruebas de emisión acústica
Método que utiliza una sonda para detectar las ondas sonoras emitidas por un sólido debido a la deformación o al inicio y desarrollo de grietas bajo la acción de una tensión externa, para inferir la ubicación y el tamaño del defecto.
Método de detección de defectos por ultrasonidos
La señal ultrasónica emitida por la sonda se refleja y se recibe al encontrar un defecto. En este proceso, los defectos solo reflejan pasivamente la señal ultrasónica, mientras que la detección por emisión acústica permite que el objeto a analizar (el defecto) participe activamente en el proceso de detección. La emisión acústica se produce únicamente cuando se generan y desarrollan defectos, por lo que la detección por emisión acústica es un método de ensayo no destructivo dinámico. Según las características de las ondas sonoras emitidas y las condiciones externas que provocan la emisión acústica, se puede determinar la ubicación del sonido (la ubicación del defecto) y las características microestructurales de la fuente de emisión acústica. Este método de detección permite comprender no solo el estado actual del defecto, sino también su proceso de formación y su tendencia de desarrollo e incremento en condiciones de uso reales.
La detección de emisiones acústicas se divide en detección de un solo canal, de dos canales y multicanal según el número de sondas de detección. La detección de un solo canal solo detecta la presencia de defectos en el objeto de prueba, pero no determina su ubicación. La detección de dos canales solo realiza un posicionamiento lineal y se utiliza generalmente para la detección de soldaduras con condiciones conocidas. La detección multicanal suele ser de 4, 8, 16 o 32 canales y se emplea principalmente para la detección de emisiones acústicas en componentes de gran tamaño. Permite no solo detectar la existencia de fuentes de emisión acústica, sino también localizarlas.
Fecha de publicación: 12 de junio de 2024