Los recipientes a presión, como las tuberías de acero de las calderas y sus componentes, suelen presentar defectos difíciles de detectar, como falta de fusión, falta de penetración, inclusiones de escoria, poros, grietas, etc., en las soldaduras. Es 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, se deben utilizar métodos de ensayo no destructivos. Es decir, sin destruir la estructura, se emplean métodos físicos para inspeccionar y medir los cambios en las magnitudes físicas de la pieza o estructura e inferir su organización interna y sus defectos.
Equipos de pruebas no destructivas para tuberías de acero
El propósito de las pruebas no destructivas es:
(1) Mejorar el proceso de fabricación y garantizar la calidad del producto.
(2) En el proceso de fabricación del producto, se pueden descubrir defectos con antelación para evitar el desguace del producto, ahorrando así tiempo y gastos y reduciendo el coste de fabricación del producto.
(3) Mejorar la confiabilidad del producto, garantizar su seguridad y evitar accidentes. Aplicar pruebas no destructivas 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 la operación, e identificar los factores que pueden causar daños y, posteriormente, mejorarlos para mejorar la confiabilidad del producto.
Los métodos de ensayos no destructivos más comunes incluyen ensayos radiográficos, ultrasónicos, de partículas magnéticas, por líquidos penetrantes y por corrientes de Foucault. Además, existen métodos de detección de fugas, ensayos de emisiones acústicas, ensayos de tensión, inspección visual, etc.
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 prueba radiográfica. El principio básico de la prueba radiográfica es el principio 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 el defecto, y la sensibilidad en la película también es diferente. 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 pruebas radiográficas. Dado que la detección de defectos radiográficos se basa en el principio de proyección, este método es más sensible a los defectos de volumen (como las inclusiones de escoria). Y como este método se puede registrar y conservar, los recipientes a presión de las calderas de mi país tienen mayor confianza en este método. Las regulaciones de calderas de mi país estipulan que las soldaduras circunferenciales longitudinales de los tambores de las calderas, las costuras longitudinales de los cabezales y las costuras de unión de los cabezales con presiones de vapor nominales mayores o iguales a 0,1 MPa y menores a 3,8 MPa deben tener una detección de fallas radiográfica del 100 %; las calderas mayores o iguales a 3,8 MPa deben tener una detección de fallas ultrasónica del 100 % más al menos un 25 % de detección de fallas radiográficas.
Equipos de detección de defectos no destructivos para tuberías de acero
La detección ultrasónica de defectos es un método de ensayo no destructivo que aprovecha las características de reflexión de las ondas sonoras al propagarse en el medio y encontrar diferentes interfaces. Dado que la elasticidad de los medios gaseosos, líquidos y sólidos es muy diferente, la influencia en la propagación de las ondas ultrasónicas es distinta, por lo que la reflexión, la refracción y la conversión de la forma de onda se producen en interfaces heterogéneas. Cuando las ondas ultrasónicas se propagan en la soldadura, si existen defectos, la sonda reflejará y captará la interfaz que los encuentra, formando una forma de onda en la pantalla, lo que permite evaluar la naturaleza, la ubicación y el tamaño del defecto. La detección ultrasónica de defectos tradicional no puede registrar ni guardar los resultados, y la evaluación de los defectos depende demasiado del factor humano. Por lo tanto, actualmente, mi país utiliza la detección radiográfica de defectos en calderas de baja presión. La detección ultrasónica de defectos es más sensible a los defectos superficiales (como grietas, penetración incompleta, etc.). Por lo tanto, la detección ultrasónica de defectos presenta mayores ventajas que la detección radiográfica de defectos en placas de mayor espesor. Una vez que el detector de fallas ultrasónico pueda registrar y guardar los resultados, el alcance de aplicación de la detección de fallas ultrasónica se ampliará aún más.
Detección de fallas por partículas magnéticas
La detección de defectos mediante partículas magnéticas utiliza el campo magnético de fuga formado en el defecto para atraer polvo magnético y detectar defectos difíciles de observar a simple vista. Este método aplica primero un campo magnético externo a la soldadura que se va a inspeccionar para determinar su magnetización. Tras la magnetización, se pulveriza uniformemente polvo magnético fino (con un tamaño de partícula promedio de 5 a 10 μm) sobre su superficie. Si no hay defectos cerca de la superficie de la soldadura a inspeccionar, se puede considerar como un cuerpo uniforme sin cambios en la permeabilidad magnética después de la magnetización, y el polvo magnético también se distribuye uniformemente sobre la superficie de la soldadura. Cuando existen defectos cerca de la superficie de la soldadura, estos (grietas, poros, inclusiones de escoria no metálica) contienen aire o no metal, y su permeabilidad magnética es mucho menor que la del metal de soldadura. Debido al cambio de resistencia magnética, se genera un campo magnético de fuga en los defectos de la superficie o cerca de ella, formando un pequeño polo magnético. El polvo magnético será atraído por el pequeño polo magnético, y el defecto se visualizará debido a la acumulación de más polvo magnético, formando un patrón de defectos visible a simple vista. Los defectos superficiales o cercanos a la superficie de la soldadura generan campos magnéticos de fuga debido a su baja permeabilidad magnética. Cuando la intensidad del campo magnético de fuga alcanza un nivel que permite absorber el polvo magnético, se pueden observar los defectos superficiales o cercanos a la superficie de la soldadura. Cuanto mayor sea la intensidad del campo magnético aplicado, mayor será la intensidad del campo magnético de fuga formado y mayor será la sensibilidad de la inspección por partículas magnéticas. La inspección por partículas magnéticas facilita la detección de defectos superficiales o cercanos a la superficie, especialmente grietas, pero la intensidad del defecto está relacionada con su posición relativa con la línea del campo magnético. Cuando el defecto es perpendicular a la línea del campo magnético, es más claramente visible, mientras que cuando es paralelo a ella, no es fácil de detectar. Las pruebas por partículas magnéticas se han utilizado 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 fallas penetrantes
La prueba con líquidos penetrantes es un método para inspeccionar defectos superficiales o cercanos a la superficie de las soldaduras. Este método no está limitado por el magnetismo del material y puede utilizarse con diversos materiales metálicos y no metálicos, magnéticos y no magnéticos. La prueba con líquidos penetrantes se basa en la capacidad de humectación de los líquidos sobre los sólidos y en el fenómeno de capilaridad de la física. Para realizar la prueba, primero se sumerge la superficie de la soldadura a inspeccionar en un penetrante de alta penetración. Debido a la capacidad de humectación y al fenómeno de capilaridad del líquido, el penetrante penetra en los defectos de la superficie de la soldadura. A continuación, se limpia la superficie exterior de la soldadura. Posteriormente, 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 de la soldadura, mostrando un patrón claro que refleja la forma y la posición del defecto sobre la capa blanca. La prueba con líquidos penetrantes se puede dividir en métodos de visualización a color y métodos fluorescentes, según los diferentes métodos de visualización de defectos.
Método de detección de defectos de color
Utiliza colorante para visualizar defectos. El colorante 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 defectos. En la detección de defectos, la sustancia fluorescente adsorbida en el defecto se irradia con rayos ultravioleta y alcanza un estado excitado debido a la absorción de energía luminosa, entrando en un estado inestable. Es inevitable que regrese de este estado inestable a uno estable, reduzca su energía potencial y emita fotones, es decir, fluorescencia.
Detección de fallas actuales de Eddy
Es un método de detección de defectos en piezas de trabajo que utiliza una bobina de excitación para generar corrientes parásitas en una pieza de trabajo conductora y mide el cambio en la corriente parásita del objeto que se inspecciona a través de una bobina de detección. Las bobinas de detección de defectos por corrientes parásitas se pueden dividir en tres tipos según sus formas: bobinas de tipo pasante, bobinas de tipo sonda y bobinas de tipo inserción. Las bobinas de tipo pasante se utilizan para detectar cables, varillas y tuberías, y su diámetro interior se ajusta perfectamente a varillas y tuberías redondas. Las bobinas de tipo sonda se colocan en la superficie de la pieza de trabajo para la detección local. Las bobinas de tipo inserción también se denominan sondas internas y se colocan dentro de tuberías y orificios para la detección de paredes internas.
Equipos de pruebas no destructivas para accesorios de recipientes a presión
La prueba de corrientes de Foucault es adecuada 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 la prueba 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 cercanos a la superficie.
(4) Tiene una amplia gama de aplicaciones. Además de la detección de defectos, también puede detectar cambios en el material, el tamaño y la forma, etc.
Pruebas de emisiones acústicas
El 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 fallas por ultrasonidos
La señal ultrasónica emitida por la sonda se refleja y se recibe tras detectar un defecto. La función de los defectos en este proceso es únicamente reflejar pasivamente la señal ultrasónica, mientras que la detección por emisión acústica permite que el objeto a probar (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 dinámico de ensayo no destructivo. Según las características de las ondas sonoras emitidas y las condiciones externas que causan la emisión acústica, se puede comprobar la ubicación del sonido (la ubicación del defecto) y las características microestructurales de la fuente de emisión acústica. Este método de detección no solo permite comprender el estado actual del defecto, sino también su proceso de formación y la tendencia de desarrollo y aumento en condiciones reales de uso.
La detección de emisiones acústicas se puede dividir en detección monocanal, doble canal y multicanal, según el número de sondas. La detección monocanal solo detecta defectos en el objeto a analizar, pero no determina su ubicación. La detección doble canal solo realiza posicionamiento lineal y se utiliza generalmente para la detección de soldaduras con condiciones conocidas. La detección multicanal, generalmente de 4, 8, 16 y 32 canales, se utiliza principalmente para la detección de emisiones acústicas en componentes grandes. No solo detecta la existencia de fuentes de emisión acústica, sino que también las localiza.
Hora de publicación: 12 de junio de 2024