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INTRODUCCIÓN i.

¿Qué son las Pruebas no Destructivas? Las Pruebas no Destructivas son herramientas fundamentales y esenciales para el control de calidad de materiales de ingeniería, procesos de manufactura, confiabilidad de productos en servicio y mantenimiento de sistemas cuya falla prematura puede ser costosa o desastrosa. Así como la mayoría de procedimientos complejos, no pueden ser definidas en pocas palabras, por lo cual se ha establecido la siguiente definición: “Son el empleo de propiedades

físicas o químicas de materiales, para la evaluación indirecta de materiales sin dañar su utilidad futura” . Normalmente se identifican con las siglas “ PND”, y se consideran sinónimos Ensayos no destructivos ( END ), inspecciones no destructivas y exámenes no destructivos. ii.

Antecedentes históricos La Prueba no Destructiva original, y más antigua, es la inspección visual, una extensión de esta prueba son los líquidos penetrantes, el inicio de los cuales es considerado con la aplicación de la técnica del “aceite y el talco”. A continuación se proporciona una lista de acontecimientos históricos relacionados con descubrimientos y aplicaciones de las Pruebas no Destructivas. 1868

Primer intento de trabajar con los campos magnéticos

1879

Hughes establece un campo de prueba de los campos magnéticos

1879

Hughes estudia las Corrientes Eddy

1895

Roentgen estudia el tubo de rayos catódicos

1895

Roentgen descubre los rayos “X”

1896

Becquerel descubre los rayos “Gamma”

1900

Inicio de los líquidos penetrantes en FFCC

1911

ASTM establece el comité de la técnica de MT

1928

Uso industrial de los campos magnéticos

1930

Theodore Zuschlag patenta las Corrientes Eddy

1931

Primer sistema industrial de Corrientes Eddy instalado

1941

Aparecen los líquidos fluorescentes

1945

Dr. Floy Firestone trabaja con Ultrasonido

1947

Dr. Elmer Sperry aplica el UT en la industria

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1

Introducción

iii.

Áreas de aplicación de las Pruebas no Destructivas Las Pruebas No Destructivas pueden ser divididas convenientemente en áreas distintas de aplicación: 

Detección y evaluación de discontinuidades



Detección y evaluación de fugas



Metrología (medición de dimensiones) y evaluación



Determinación de localización y evaluación



Caracterización de estructura o micro-estructura



Estimación de propiedades mecánicas y físicas



Determinación de la respuesta a esfuerzos y dinámica

La detección de discontinuidades es considerada, normalmente, como el aspecto más importante para la aplicación de las Pruebas no Destructivas; así, la mayoría de las pruebas está diseñada para permitir la detección de algún tipo de discontinuidad interior o exterior, o la medición de algunas características, de un solo material o grupos de materiales. iv.

Falla de materiales Aclararemos la diferencia entre productos, de acuerdo con sus aplicaciones: z

Algunos productos son únicamente decorativos, o tienen requisitos de resistencia a esfuerzos tan bajos que son normalmente sobre diseñados, estos materiales pueden requerir la inspección solamente para asegurar que mantienen su calidad de fabricación, como el color y el acabado.

z

Otros productos o materiales necesitan pruebas y evaluación cuidadosa, son aquellos utilizados para aplicaciones en las cuales deben soportar cargas, temperatura, etc., bajo estas condiciones la falla puede involucrar sacar de operación y desechar el producto, reparaciones costosas, dañar otros productos y, hasta, la pérdida de la vida humana.

”Falla” es “ el hecho que un artículo de interés no pueda ser utilizado”. Aunque un artículo fabricado es un producto, el material de ese producto puede fallar, así que los tipos de falla del material y sus causas son de gran interés. Existen dos tipos generales de falla, una es fácil de reconocer y corresponde a la fractura o separación en dos o más partes, la segunda es menos fácil de reconocer y corresponde a la deformación permanente o cambio de forma y/o posición . Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Introducción

Es muy importante conocer el tipo de falla que pueda esperarse, para saber: z

¿Para qué se realiza la inspección?

z

¿Qué método de inspección se debe utilizar?

z

¿Cómo se inspeccionará?, y

z

¿Cómo se reduce el riesgo de falla?

Si esperamos prevenir la falla por medio de Pruebas no Destructivas, estas deben seleccionarse, aplicarse e interpretarse con cuidado y basándose en el conocimiento válido de los mecanismos de falla y sus causas. El conocimiento de materiales y sus propiedades es muy importante para cualquier persona involucrada con Pruebas no Destructivas. El propósito del diseño y su aplicación debe ser el control efectivo de los materiales y productos, con el fin de satisfacer un servicio sin que se presente la falla prematura o un daño. La fuente de la falla puede ser: z

Una discontinuidad,

z

Un material químicamente incorrecto, o

z

Un material tratado de tal forma que sus propiedades no son adecuadas.

Discontinuidad

“Cualquier interrupción o variación local de la continuidad o configuración física normal de un material”. Se considera discontinuidad a cualquier cambio en la geometría, huecos, grietas, composición, estructura o propiedades. Algunas discontinuidades, como barrenos o formas de superficies, son consideradas como intencionales en el diseño, normalmente estas no requieren ser inspeccionadas. Otras discontinuidades son inherentes en el material por su composición química o su estructura. Estas discontinuidades pueden variar ampliamente en tamaño, distribución e intensidad, dependiendo del material, el tratamiento térmico, proceso de fabricación y el medio ambiente en el que están expuestos los materiales. En general, existen dos clasificaciones de discontinuidades: 1.

Por su forma z

Volumétricas. Descritas porque tienen tres dimensiones o volumen

z

Planas. Descritas porque son delgadas en una dimensión y grandes en las otras dos dimensiones

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3

Introducción

2.

Por su ubicación z

Superficiales. Descritas porque se encuentran abiertas a la superficie

z

Internas. Descritas porque no interceptan la superficie

Otras clasificaciones de discontinuidades: z

Relevantes. Aquellas que por alguna de sus características (dimensiones, forma, etc.) deben ser interpretadas, evaluadas y reportadas.

z

No relevantes. Aquellas que por alguna de sus características se interpretan pero no se evalúan, y que deberían ser registradas.

z

Lineales. Aquellas con una longitud mayor que tres veces su ancho.

z

Redondas. Aquellas de forma elíptica o circular que tienen una longitud igual o menor que tres veces su ancho.

Defecto Es una discontinuidad que excede los criterios de aceptación establecidos, o que podría generar que el material o equipo falle cuando sea puesto en servicio o durante su funcionamiento. Indicación Es la respuesta que se obtiene al aplicar algún método de pruebas no destructivas, que requiere ser interpretada para determinar su significado. Se clasifican en tres tipos: z

Indicaciones falsas: Producidas por la aplicación incorrecta de la prueba.

z

Indicaciones no relevantes: Producidas por el acabado superficial o la configuración del material.

z

Indicaciones verdaderas: Producidas por discontinuidades.

Al aplicar una prueba no destructiva los técnicos observan indicaciones, por lo que deben determinar cuales son producidas por discontinuidades. v.

Clasificación de las Pruebas no Destructivas La clasificación se basa en la posición donde se localizan las discontinuidades que pueden ser detectadas, por lo que se clasifican en:

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Introducción

1.

Pruebas no Destructivas superficiales

Estas pruebas proporcionan información acerca de la sanidad superficial de los materiales inspeccionados. Los métodos de PND superficiales son: VT

- Inspección Visual

PT

- Líquidos Penetrantes

MT - Partículas Magnéticas ET

- Electromagnetismo

En el caso de utilizar VT y PT, se tiene el alcance de detectar solamente discontinuidades superficiales, abiertas a la superficie. Con MT y ET se detectan tanto discontinuidades superficiales como subsuperficiales, aquellas debajo de la superficie pero muy cercanas a ella. 2.

Pruebas no Destructivas volumétricas

Estas pruebas proporcionan información acerca de la sanidad interna de los materiales inspeccionados. Los métodos de PND volumétricos son: RT - Radiografía Industrial UT - Ultrasonido Industrial AET - Emisión Acústica Estos métodos permiten la detección de discontinuidades internas y subsuperficiales, así como, bajo ciertas condiciones, la detección de discontinuidades superficiales. 3.

Pruebas no Destructivas de hermeticidad

Proporcionan información del grado que pueden ser contenidos los fluidos en recipientes, sin que escapen a la atmósfera o queden fuera de control. Los métodos de PND de hermeticidad son: LT

- Pruebas de Fuga - Pruebas de Cambio de Presión, neumática o hidrostática - Pruebas de Burbuja - Pruebas por Espectrómetro de Masas - Pruebas de Fuga con Rastreadores de Halógeno

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Introducción

vi.

Razones para el uso de PND. A continuación se mencionan algunas razones para el uso de las Pruebas no Destructivas: z

La identificación o separación de materiales.

z

La identificación de propiedades de materiales y la confiabilidad asociada con su existencia.

z

Uniformidad en la producción.

z

Ahorro en los costos de producción.

z

Para eliminar materia prima defectuosa.

z

Mejoras en los sistemas de producción.

z

Buscando asegurar la calidad en el funcionamiento de sistemas en servicio, en plantas o diversos tipos de instalaciones, y prevenir la falla prematura de materiales durante su servicio.

z

Como herramientas para el diagnóstico después de la falla, para determinar las razones de la misma.

vii. Factores para la selección de las PND. Es necesario considerar una serie de factores básicos para la selección de las Pruebas no Destructivas: z

Las razones para realizar las Pruebas No Destructivas

z

Los tipos de discontinuidades de interés y que se deben detectar

z

El tamaño, la orientación y la ubicación de las discontinuidades que se deben detectar y rechazar

z

El tamaño y la forma del objeto que se debe inspeccionar

z

Las características del material que será inspeccionado

viii. Calificación y certificación del personal de PND. Antes de aplicar las Pruebas no Destructivas, se requiere cumplir con ciertos requisitos, los que a continuación se mencionan:

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Introducción

z

La calificación del método de inspección utilizado. Las PND deben llevarse a cabo de acuerdo con procedimientos escritos de la empresa usuaria, que deberían ser previamente calificados.

z

La calificación del personal que realiza la inspección. Se considera que el éxito de cualquier Prueba no Destructiva es afectado principalmente por el personal que realiza, interpreta y/o evalúa los resultados de la inspección. Por esta razón, los técnicos que ejecutan las PND deben estar calificados y certificados.

z

La administración del proceso de calificación y del personal para asegurar resultados consistentes. Actualmente existen dos programas aceptados internacionalmente para la calificación y certificación del personal que realiza PND, además de uno nacional. Estos programas son: - La Práctica Recomendada SNT-TC-1A, editada por ASNT, - La Norma ISO-9712, editada por ISO, y - La Norma Mexicana NOM-B-482.

SNT-TC-1A Es una Práctica Recomendada, que proporciona los lineamientos para el programa de calificación y certificación del personal de ensayos no destructivos de una empresa. Es editada por la ASNT. ASNT American Society For Nondestructive Testing (Sociedad Americana de Ensayos No Destructivos). ISO 9712 Es una Norma Internacional que establece un sistema para la calificación y certificación, por una agencia central nacional con reconocimiento internacional, del personal que realiza Pruebas no Destructivas en la industria. ISO International Organization for Standarization (Organización Internacional para Normalización). Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Introducción

Calificación Es el cumplimiento documentado de requisitos de escolaridad, entrenamiento, experiencia y exámenes (teóricos, prácticos y físicos), establecidos en un programa escrito. Este programa puede ser un procedimiento interno de la empresa, de acuerdo con SNT-TC-1A, o una norma nacional, de acuerdo con ISO-9712. Existen tres niveles básicos de calificación, los cuales pueden ser subdivididos por la empresa o el país para situaciones en las que se necesiten niveles adicionales para trabajos y responsabilidades específicas. Niveles de Calificación Nivel I Es el individuo calificado para efectuar calibraciones específicas, para efectuar PND específicas, para realizar evaluaciones específicas para la aceptación o rechazo de materiales de acuerdo a instrucciones escritas, y para realizar el registro de resultados. Debe recibir la instrucción o supervisión necesaria de un nivel III o su designado. Nivel II Es el individuo calificado para ajustar y calibrar el equipo y para interpretar y evaluar los resultados de prueba con respecto a códigos, normas y especificaciones. Esta familiarizado con los alcances y limitaciones del método y puede tener la responsabilidad asignada del entrenamiento en el lugar de trabajo de los niveles I y aprendices. Es capaz de preparar instrucciones escritas, organizar y reportar los resultados de prueba. Nivel III Es el individuo calificado para ser el responsable de establecer técnicas y procedimientos; interpretar códigos, normas y especificaciones para establecer el método de prueba y técnica a utilizarse para satisfacer los requisitos; debe tener respaldo práctico en tecnología de materiales y procesos de manufactura y estar familiarizado con métodos de PND comúnmente empleados; es responsable del entrenamiento y exámenes de niveles I y II para su calificación.

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Introducción

Requisitos de calificación Entrenamiento (capacitación) Es el programa estructurado (curso) para proporcionar conocimientos teóricos y desarrollar habilidades prácticas en un individuo, a fin de que realice una actividad definida de inspección. Experiencia práctica No se puede certificar personal que no tenga experiencia práctica en la aplicación de las PND, por lo que: z

El técnico Nivel I: Debe adquirir experiencia como aprendiz.

z

El técnico Nivel II: Debe trabajar durante un tiempo como nivel I.

z

El técnico Nivel III: Debió ser aprendiz, nivel I y haber trabajado al menos uno o dos años como nivel II.

Esta experiencia debe demostrarse con documentos, que deben mantenidos en archivos o expedientes personales para su verificación.

ser

Exámenes físicos Tienen la finalidad de demostrar que el personal que realiza las PND es apto para observar adecuada y correctamente las indicaciones obtenidas. Los exámenes que se requieren son: z

Agudeza visual lejana.

z

Agudeza visual cercana.

z

Discriminación cromática.

Para los exámenes de agudeza visual el técnico debe ser capaz de leer un tipo y tamaño especificado de letra a una cierta distancia. En el caso del examen de discriminación cromática, o diferenciación de colores, debe ser capaz de distinguir y diferenciar los colores usados en el método en el cual será certificado. De acuerdo con SNT-TC-1A, el examen de agudeza visual debe realizarse cada año y el de discriminación cromática cada tres años.

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Introducción

Exámenes de conocimientos Los exámenes aplicados para calificación de personal nivel I y II consisten de un examen general, un especifico y un práctico. De acuerdo con SNT-TC-1A, la calificación mínima aprobatoria de cada examen es de 70% y, además, el promedio simple mínimo, de la calificación de los tres exámenes, es de 80%. Requisitos mínimos para la calificación en RT Nivel II (SNT-TC-1A) z

Escolaridad mínima de preparatoria terminada o equivalente.

z

Experiencia mínima de nueve meses en radiografía.

z

Entrenamiento teórico-práctico mínimo de 40 horas.

z

Haber aprobado los tres exámenes de evaluación y lograr el promedio simple mínimo.

z

Haber presentado y aprobado los exámenes físicos.

Certificación La certificación es el testimonio escrito de la calificación. La certificación del personal de Pruebas no Destructivas, de todos los niveles, es responsabilidad de la empresa que lo contrata, de acuerdo con SNT-TC-1A, o de la agencia central, de acuerdo con ISO-9712, y debe estar basada en la demostración satisfactoria de los requisitos de calificación. La certificación tiene validez temporal únicamente. ISO y ASNT establecen un periodo de vigencia de la certificación de: z

Tres años para los niveles I y II.

z

Cinco años para los niveles III.

En la Edición 2006 de SNT-TC-1A se considera que el periodo de vigencia de la certificación no debe ser mayor de cinco años para todos los niveles. Todo el personal de PND debe ser recertificado, de acuerdo con SNT-TC-1A con uno de los siguientes criterios: z

Evidencia de continuidad laboral satisfactoria en Pruebas no Destructivas.

z

Reexaminación.

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CAPÍTULO UNO: REVISIÓN DE LOS PRINCIPIOS DE RADIOGRAFÍA i.

I

Principios básicos

La

inspección radiográfica se emplea básicamente para discontinuidades en la estructura interna de materiales de ingeniería.

detectar

El principio físico en el que se basa la inspección radiográfica es la interacción entre la materia y la radiación electromagnética de longitud de onda muy corta y de alta energía, los rayos “X” y los rayos “Gama”. ii.

Antecedentes históricos En 1895 el científico Alemán Wilhem Conrad Roentgen, descubrió un nuevo tipo de radiación, los rayos “X”, llamados así por su naturaleza desconocida. Roentgen demostró que esos rayos eran capaces de producir imágenes, como si fuera posible ver a través de materiales sólidos. Además, Roentgen determinó que los rayos “X” causaban fluorescencia en varios tipos de componentes, y descubrió los efectos de ennegrecimiento que producía la radiación sobre placas fotográficas. El descubrimiento de Roentgen fue aplicado inmediatamente en el campo de la medicina y abrió las puertas para ser aplicado en muchas otras áreas de la ciencia, incluyendo las aplicaciones como la radiografía industrial. Roentgen es considerado como el primer radiógrafo. En 1896 el físico Francés Henri Becquerel, y más adelante Marie y Pierre Curie, descubrió que algunos minerales que contenían uranio emitían un tipo de radiación similar a los rayos “X”, los rayos “Gama” (γ), ya que eran capaces de ennegrecer placas fotográficas sin exponer. Becquerel identifico el fenómeno y le dio el nombre de “radiactividad”. Más tarde, los Curie descubrieron dos nuevos elementos radiactivos, el polonio y el radio.

iii.

Aplicaciones La radiación electromagnética de longitud de onda muy corta y de alta energía, rayos “X” y rayos “Gama”, en general, puede ser aplicada en: la industria, la medicina y la investigación.

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Revisión de los principios de radiografía

Gracias a que puede penetrar materiales sólidos (por sus longitudes de onda muy cortas), se utiliza en el control de calidad, para la detección de discontinuidades internas tales como grietas, penetración incompleta, fusión incompleta, etc.; en productos soldados, fundidos, forjados, etc. iv.

Ventajas Las ventajas más notables de la inspección por radiografía industrial son:

v.

z

Puede aplicarse para la inspección de diversos tipos de materiales;

z

Se obtiene una imagen visual del interior del material;

z

Se obtiene un registro permanente de la inspección;

z

Descubre los errores de fabricación y ayuda a establecer acciones correctivas.

Limitaciones Las principales limitaciones de la inspección por radiografía industrial son: z

No es recomendable aplicarse en piezas de geometría complicada;

z

No debe emplearse cuando la orientación de la radiación sobre el objeto a inspeccionar sea inoperante, ya que no se podrá obtener una definición adecuada;

z

Las piezas a inspeccionar deben tener acceso, al menos, por dos lados opuestos;

z

Su empleo requiere el cumplimiento de estrictas medidas de seguridad;

z

Requiere personal altamente capacitado y con experiencia;

z

Requiere de instalaciones especiales, como son el área de exposición, equipo de seguridad y un cuarto oscuro para realizar el proceso de revelado.

z

Las discontinuidades de tipo laminar no pueden ser detectadas por este método.

z

La inspección por radiografía es de alto costo.

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Revisión de los principios de radiografía

vi.

Procedimiento básico para obtener una radiografía 1.

Conocer el tipo de material, el espesor y la geometría de la pieza a inspeccionar.

2.

Seleccionar la energía de la radiación que será utilizada.

3.

Seleccionar el tipo y tamaño de película a utilizar.

4.

Seleccionar el Indicador de Calidad de Imagen.

5.

Determinar las distancias fuente-película y objeto-película.

6.

Cargado de la película en el chasis o porta-película.

7.

Elaboración de la plantilla de identificación.

8.

Cálculo del tiempo de exposición.

9.

Limitación de las áreas de radiación.

10. Arreglo de la película y el objeto, y la ubicación de la fuente de radiación. 11. Exposición. 12. Revelado de la película. 13. Secado de la película. 14. Interpretación y evaluación de la radiografía y de los resultados. 15. Elaboración del reporte de resultados.

vii. Consideraciones de seguridad Debido a que la radiación electromagnética de longitud de onda muy corta y de alta energía no puede ser detectada por nuestros sentidos, se requiere de un estricto apego a los requisitos de seguridad establecidos. La radiación puede causar daño y destrucción de las células de los tejidos vivos, por lo cual, es esencial que el personal técnico que realiza inspecciones por el método de radiografía industrial, esté consiente del peligro que implica el uso de este tipo de radiación y que sea conocedor de las regulaciones de seguridad.

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Revisión de los principios de radiografía

viii. Obteniendo una radiografía Como sabemos, los rayos “X” y “Gama” tienen la capacidad de penetrar los materiales, pero, durante el paso de los rayos a través de un material, se presenta un efecto llamado absorción, o atenuación. La absorción es la habilidad de un material para obstruir el paso de los rayos “X” y “Gama” a través del mismo. Así entonces, durante la exposición radiográfica, la energía de los rayos “X” o “Gama” es absorbida o atenuada al atravesar el material, esta atenuación es proporcional a la densidad, el espesor y la configuración del material, así como, a la energía del rayo. La radiación electromagnética que logra atravesar el material puede ser registrada por medio de la impresión en una placa o papel fotosensible, que posteriormente se somete a un proceso de revelado para obtener la imagen del área inspeccionada, o por medio de una pantalla fluorescente o un tubo de video, ver la figura No. 1. Fuente de Radiación

Discontinuidad Muestra

Película

Áreas Obscuras (Después del Procesado)

Figura No. 1: Exposición radiográfica Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de los principios de radiografía

La radiación usada en la inspección radiográfica produce la imagen de un material, tal y como puede ser producida la sombra de un objeto con una fuente de luz y una pantalla, como se muestra en la figura No. 2.

Fuente de Luz Objeto Pantalla

Fuente de Radiación

Objeto

Figura No. 2: Formación de la imagen de un material Los rayos “X” y “Gama” ennegrecen una película fotográfica por su habilidad para ionizar la materia. Cuando la radiación penetra la película, produce un ennegrecimiento, ya que los rayos ionizan los granos de bromuro de plata de la emulsión. La ionización de la emulsión de la película forma una imagen latente, la cual es revelada durante un procesado posterior. Una dosis de radiación puede penetrar el objeto para formar una imagen latente, pero, demasiados rayos sobre exponen la película. Cuando una película es procesada (revelada), la zona expuesta a la radiación cambia a obscura, mientras la zona no expuesta tendrá un tono claro. La formación de una imagen en la película depende de la cantidad de radiación recibida, en las diferentes secciones o zonas de la película. Como se muestra en la figura No. 3 a continuación, una discontinuidad, tal como un hueco o vacío en el material, representa una diferencia de espesor en la muestra, por lo que aparecerá una mancha negra en la película revelada. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de los principios de radiografía

Si la discontinuidad fuera una inclusión más densa que el material, entonces, la imagen en la película seria una mancha más clara, ya que los rayos habrían sido absorbidos por la inclusión densa. Fuente de Radiación

Radiación

Discontinuidad

Muestra

Película

Figura No. 3: Imagen radiográfica

ix.

Interacción de la radiación con la materia Los rayos “X” y “Gama” penetran con mayor facilidad los materiales ligeros, más que los materiales densos. Los materiales densos o pesados presentan una mayor resistencia al paso de los rayos “X” y “Gama”. La energía de los fotones no desaparece, se transforma mediante un proceso conocido como “ionización”. Una de las leyes básicas de la naturaleza es la conservación de la energía, que nos indica que la energía no puede ser creada ni destruida, solo se transforma en diferentes tipos de energía. La ionización es la producción de iones. Un Ion es un átomo, grupo de átomos o partículas atómicas cargadas positiva o negativamente.

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Revisión de los principios de radiografía

Si se desprende un electrón de un átomo, este átomo tiene una carga de “+1”, por lo tanto es un Ion positivo; mientras, el electrón tiene una carga de “-1”, por lo tanto es un Ion negativo. Los iones se producen cuando un fotón de rayo “X” o “Gama” colinda (choca) con un electrón de cualquier material y lo desplaza de su posición. Los electrones libres producidos por ionización absorben parte de la energía del fotón y se mueven con diferentes velocidades y en diferentes direcciones. Existen 4 tipos principales de interacción posible entre un fotón y la materia: 1.

El efecto fotoeléctrico

Se define como el proceso por el cual un fotón de energía E 0 desplaza y transfiere totalmente su energía a un electrón localizado en su posición orbital, como se muestra en la figura No. 4. La energía del fotón puede ser solamente la suficiente para mover al electrón desde una órbita a otra, o puede ser tal que el electrón sea removido para que el átomo quede ionizado. El efecto fotoeléctrico ocurre con fotones de baja energía, prácticamente de 10 a 500 Kev.

Radiación Electromagnética de baja energía E 0 Electrón desplazado

Átomo con peso atómico alto

Figura No. 4: El efecto fotoeléctrico Cabe recordar que un fotón no es una partícula, sin embargo, puede actuar como tal. 2.

La dispersión Compton

También conocida como dispersión incoherente. La dispersión Compton puede ocurrir con fotones de energías de entre 0.1 y 1.0 Mev.

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Revisión de los principios de radiografía

En este proceso el fotón no pierde toda su energía al chocar con un electrón orbital, solamente parte de su energía es transferida al electrón desplazado de su posición orbital, figura No. 5. Como resultado se tiene un fotón dispersado, de menor energía y a un ángulo diferente al del fotón original.

Radiación Electromagnética de energía media (550 Kev)

Radiación Electromagnética resultante (____ Kev) Electrón desplazado (80 Kev) Átomo con cualquier peso atómico (energía de enlace 12 Kev)

Figura No. 5: El efecto Compton En el ejemplo anterior, se asume que el fotón tiene una energía de 550 Kev. También, que remueve a un electrón de su órbita, el cual, tiene una energía de enlace o amarre de 12 Kev y le transfiere una energía de movimiento de 80 Kev, ¿cuál es la energía del nuevo fotón? Respuesta:

550 - 12 - 80 = 458 Kev

Esta dispersión puede repetirse hasta que la energía del fotón sea absorbida totalmente en el efecto fotoeléctrico. A continuación, en la figura No. 6, se ilustra la dispersión de un fotón debido a dos diferentes procesos de interacción de la radiación con la materia.

Rayo “X”

-

Ion

-

Ion

-

Efecto Fotoeléctrico

Ion

Efecto Compton

Efecto Compton Efecto Compton

-

Ion

Figura No. 6: Dispersión de un fotón Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de los principios de radiografía

3.

La dispersión Rayleigh

Si un fotón no sufre la pérdida de su energía cuando es dispersado, a este proceso se le conoce como dispersión coherente. Es referido como dispersión Rayleigh. Se produce solamente con fotones de energías bajas. Cuando un fotón entra a un espacio atómico, los electrones atómicos oscilan y actúan como una fuente común, emitiendo el mismo fotón con la misma energía y frecuencia, pero a un ángulo diferente al de incidencia, ver la figura No. 7.

Radiación Electromagnética de baja energía

Figura No. 7: La dispersión Rayleigh 4.

La producción de pares iónicos

Es un proceso por medio del cual el fotón es convertido en materia, un electrón (e - ) y un positrón (e + ) dentro del campo eléctrico del núcleo atómico, ver figura No. 8. Se presenta cuando los fotones que interactúan tienen muy alta energía (1.02 Mev y mayor). Electrón (-)

Radiación Electromagnética de alta energía 1.02 Mev

Positrón (+)

Figura No. 8: La producción de pares iónicos

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19

Revisión de los principios de radiografía

Además de los efectos predominantes de absorción, se puede presentar un proceso en el que un fotón es capturado por el núcleo, el cual, pierde una o más de las partículas que lo constituyen. Este efecto se presenta, solamente, con energías de 10 a 20 Mev y se conoce como “Fotodesintegración”. La figura No. 9 ilustra el proceso de Fotodesintegración.

Radiación Electromagnética de muy alta energía 10 a 20 Mev

Figura No. 9: La Fotodesintegración La figura No. 10 siguiente, muestra un posible ciclo de interacción de la radiación con la materia.

Fotón de rayo ”X”

Pared Papel

Silla

Figura No. 10: Ciclo de la interacción de la radiación con la materia

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Revisión de los principios de radiografía

Absorción de partículas cargadas (electrones de alta velocidad) La energía cinética (movimiento) de los electrones libres producidos por los procesos de interacción de la radiación con la materia (fotoeléctrico y Compton), se absorbe de 2 formas diferentes: 1.

Ionización

Los electrones libres chocan con electrones orbitales creando electrones libres adicionales. Los electrones colisionados y desplazados de su órbita absorben parte de la energía del electrón que los colisionó. Este proceso continúa hasta que la energía remanente del electrón libre es muy pequeña. 2.

Proceso Bremsstrahlung (frenado)

En el proceso Bremsstrahlung se reduce o detiene completamente el electrón libre de alta energía. Un electrón libre puede sufrir una desaceleración dentro del campo eléctrico del núcleo atómico. La energía que es absorbida por el núcleo es excesiva de acuerdo con la necesidad real del átomo, debido a esto, la energía es inmediatamente liberada en forma de un rayo “X”, de igual o menor energía que la absorbida por el núcleo, figura No. 11 siguiente.

-

Núcleo

Electrón con Energía de 400 Kev

Electrón con energía remanente de 200 Kev

++ + + + + +

Rayo “X” con energía de 200 Kev

Figura No. 11: El proceso Bremsstrahlung Si el electrón es parado completamente, el rayo “X” tendrá más energía, igual a la energía cinética total del electrón.

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Revisión de los principios de radiografía

El proceso Bremsstrahlung puede generar otros rayos “X” (de baja energía), los cuales, pueden producir efectos fotoeléctricos y Compton adicionales. Radiación secundaria La radiación que es parte de un rayo “X” o “Gama” original es llamada “radiación primaria”. La radiación dispersa es un término general que se refiere a la radiación resultante del rayo “X” o “Gama” primaria, debido a la interacción de la radiación con la materia, la ionización o el proceso Bremsstrahlung, y se le conoce como “radiación secundaria”. Debido a que los rayos “X” son generados por electrones libres que chocan con la materia, se tiene como consecuencia que se produce radiación secundaria o dispersa. x.

Cálculos de exposición Relación de miliamperaje (fuerza de la fuente), distancia y tiempo Con un kilovoltaje dado de radiación “X” o con la radiación “Gama”, de un isótopo particular, los tres factores que gobiernan la exposición son el miliamperaje (para rayos “X”) o la fuerza de la fuente (para rayos Gama”), el tiempo y la distancia fuente-película. Las relaciones numéricas entre estas tres variables se demuestran a continuación, aplican para rayos “X” y para rayos “Gama”, pero en este caso se debe proporcionar el número de Curies de la fuente en lugar del valor de miliamperaje. Los cálculos necesarios para cualquier cambio en la distancia fuente-película (D), miliamperaje (M) o tiempo (T) son materia de aritmética simple. a)

Relación Miliamperaje-Distancia

El miliamperaje empleado en cualquier técnica de exposición debería aplicarse conforme con las proporciones establecidas por el fabricante del tubo de rayos “X”. Sin embargo, en la mayoría de aplicaciones es usado un valor constante, adoptado por conveniencia. Regla: El miliamperaje (M) requerido para una exposición dada es directamente proporcional al cuadrado de la distancia fuente-película (D). La ecuación se expresa como sigue:

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

22

Revisión de los principios de radiografía

M1 M2 b)

=

D12 D2

2

ó

M1 D22 = M2 D12

Relación Tiempo-Distancia

Regla: El tiempo de exposición (T) requerido para una exposición dada es directamente proporcional al cuadrado de la distancia fuente-película (D). Esto es: T1 T2 c)

=

D12 D2

2

ó

T1 D22 = T2 D12

Relación Miliamperaje-Tiempo

Regla: El miliamperaje (M) requerido inversamente proporcional al tiempo (T): M1 M2

=

T2 T1

ó

para

una

exposición

dada

es

M1 T1 = M2 T2

De la segunda expresión, se puede decir que el producto del miliamperaje por el tiempo es constante para el mismo efecto fotográfico. Lo anterior es comúnmente conocido como la “Ley de la Reciprocidad”. Ley del inverso cuadrado de la distancia Cuando se mantiene constante la salida de un tubo de rayos “X” o cuando es usada una fuente de rayos “Gama”, la intensidad de radiación que alcanza un espécimen está gobernada por la distancia entre el tubo o la fuente y el espécimen, variando inversamente proporcional con el cuadrado de la distancia. La explicación se basa en el comportamiento de la luz, pero también aplica a los rayos “X” y “Gama”. Conforme a las leyes de la luz, los rayos “X” y “Gama” sufren de divergencia cuando son emitidos desde el ánodo o la fuente. Con el aumento de distancia desde la fuente, se incrementa el área que cubren, aunque con menor intensidad. Este principio se ilustra en la figura No. 12. En esta figura se asume que la intensidad de la radiación emitida es constante, que alcanza la primera superficie de registro (1) a la distancia D 1 cubriendo un área de cuatro cuadros. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

23

Revisión de los principios de radiografía

Superficie de registro 1

Superficie de registro 2

Fuente

D1 D2

Figura No. 12: Ley del inverso cuadrado de la distancia Cuando la superficie de registro se aleja a la distancia D 2 , que corresponde al doble de la distancia D 1 desde la fuente, la radiación cubre un área de 16 cuadros, un área cuatro veces mayor que a la distancia D 1 . Esto nos dice que la radiación por unidad cuadrada, sobre la superficie de registro (2) a la distancia D 2 , corresponde a solamente un cuarto de la radiación (25%) por unidad cuadrada, sobre la superficie de registro, de la distancia D1 . Con base en lo anterior, se establece que la exposición adecuada a la distancia D 1 debe incrementarse por cuatro veces con el fin de producir una radiografía de igual densidad a la distancia D2 . En la práctica, el incremento de exposición puede hacerse aumentando el tiempo, o en el caso de rayos “X” el miliamperaje. Entonces, la ley del inverso cuadrado de la distancia establece que “la intensidad de la radiación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia”. La ley del inverso cuadrado matemáticamente como sigue:

de

I1 I2

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

la

=

distancia

puede

ser

expresada

D22 D12

24

Revisión de los principios de radiografía

Donde:

I1 =

Es la intensidad conocida a una distancia dada (D1 )

D1 =

Es la distancia conocida desde la fuente

I2 =

Es la intensidad desconocida a una segunda distancia

D2 =

Es la distancia desde la fuente a la cual se desea conocer la intensidad

Por supuesto, las mismas consideraciones se aplican si se está más cerca de la fuente en lugar de más lejos. Al reducir la distancia a la mitad, la intensidad de la radiación se incrementará cuatro veces, por lo que, la exposición para producir radiografías de igual densidad debe reducirse a solo un cuarto. Debemos mencionar que la ley del inverso cuadrado aplica únicamente para la radiación en áreas abiertas, en ausencia de materiales sólidos que dispersen o absorban radiación. Además, esta ley supone que toda la radiación viaja en línea recta, lo cual, se podría decir que no siempre sucede. Esto se debe a que la dispersión de la radiación puede causar un aumento significativo en los niveles de radiación. El efecto de la ley del inverso cuadrado de la distancia tiene gran importancia en aspectos de seguridad radiológica. Factor de exposición El “factor de exposición” es una cantidad que combina el miliamperaje (para rayos “X”) o la fuerza de la fuente (para rayos “Gama”), el tiempo y la distancia. Numéricamente el factor de exposición es igual a: Miliamperios x Tiempo Distancia

Curies x Tiempo Distancia

Para rayos “X”

2

Para rayos “Gama”

2

En algunas ocasiones, las técnicas de exposición radiográfica son dadas en términos de kilovoltaje y factor de exposición, o isótopo radiactivo y factor de exposición.

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

25

Revisión de los principios de radiografía

En tales casos, solo es necesario multiplicar el factor de exposición por el cuadrado de la distancia a ser usada, con el fin de encontrar, por ejemplo, el miliamperaje-minutos o los curies-hora requeridos. Gráficas de exposición para rayos “X” Una carta de exposición es una gráfica que muestra la relación entre el espesor del material, el kilovoltaje y la exposición. En su forma más común una carta de exposición se ilustra en la figura No. 13. Son adecuadas para determinar exposiciones en la radiografía de placas uniformes, pero sirven solamente como guías para objetos que tienen variaciones amplias de espesor, como en fundiciones complicadas. Las cartas de exposición normalmente son proporcionadas por el fabricante del equipo de rayos “X”. Esto se debe a que no pueden ser usadas para diferentes máquinas a menos que se apliquen factores de corrección. 100

100 Kv

120 Kv 140 Kv 160 Kv

180 Kv

80 60

200 Kv

Exposición en miliamperios-minutos

40

20

220 Kv

10 8 6 4

2

1 0

0.25

0.50 0.75 1.00 Pulgadas en acero

1.25

1.50

Figura No. 13: Gráfica de exposición para rayos “X”

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

26

Revisión de los principios de radiografía

Cada gráfica de exposición aplica a un conjunto específico de condiciones. Estas condiciones fijas son: z

Una cierta maquina de rayos “X”

z

Una cierta distancia fuente-película (DFP)

z

Un tipo de película en particular

z

Las condiciones especificas del proceso de revelado usado

z

Un valor de densidad, en la cual se basa la gráfica

z

El tipo de pantallas que son usadas

Como se observa en la figura No. 13, la exposición es graficada en una escala logarítmica, para reducir la carta en dirección vertical. En la escala vertical, del lado izquierdo de la gráfica, se encuentra la exposición en miliamperios-minutos (MAM), y en la escala horizontal, la parte inferior, el espesor del material. Para usar este tipo de gráficas se parte del espesor del material, se sigue verticalmente hasta la línea correspondiente a los Kev involucrados, y después horizontalmente se encuentra la exposición correcta en MAM, que corresponde al “factor de exposición”, con lo cual se puede calcular el tiempo necesario para la exposición de acuerdo con la siguiente ecuación:

Tiempo de exposición =

Miliamperios-minuto Miliamperios

Gráficas de exposición y reglas de cálculo para rayos “Gama” Una gráfica de exposición típica es mostrada en la figura No. 14. Es algo similar a una gráfica de exposición para rayos “X”. Sin embargo, con rayos “Gama” no es variable el factor correspondiente al kilovoltaje. Por lo anterior, una gráfica de exposición para rayos “Gama” contienen una o varias líneas paralelas, cada una de las cuales corresponde a un tipo de película particular, densidad o distancia fuente-película. El uso de una gráfica de exposición para rayos “Gama” es un poco más complejo que el uso de la gráfica de exposición para rayos “X”, ya que las fuentes radiactivas pierden actividad en forma constante. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de los principios de radiografía

Densidad 2.5 Densidad 2.0

5

Factor de exposición

3

Densidad 1.5

2

1 .5 .4 .3 .2

0

1

2

3

Pulgadas en acero

Figura No. 14: Gráfica de exposición para rayos “Gama” El factor de exposición para una fuente de rayos “Gama” se define en términos de la intensidad de la fuente en Curies, el tiempo de exposición en minutos y el cuadrado de la distancia fuente-película en pulgadas.

Factor de exposición =

I x T D2

=

Curies-minutos D2

Para poder usar la gráfica de exposición para rayos “Gama”, el radiógrafo debe conocer la actividad del isótopo radiactivo. La actividad de un isótopo radiactivo o radioisótopo en cualquier momento, depende de la actividad original y de su vida media. La forma más simple para determinar la actividad del isótopo radiactivo, en cualquier momento, es consultando la gráfica de decaimiento que debe ser proporcionada por el fabricante junto con la fuente radiactiva. Un ejemplo de una carta de decaimiento se muestra en la figura No. 15 a continuación.

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Revisión de los principios de radiografía

1.0 .9 .8

DECAIMIENTO DE IR192

.7 .6 .5 .4 .3

.2

.1 .09 .08

FRACCIÓN REMANENTE

.07 .06 .05 .04 .03

.02

.01 .009 .008 .007 .006 .005 .004 .003

.002

.001 100

200

300

400

500

600

700

Tiempo en días

Figura No. 15: Carta de decaimiento de un isótopo radiactivo Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Existen otras guías de exposición para rayos “Gama”, las cuales se encuentran disponibles en forma de reglas de cálculo lineales. Estas contienen escalas sobre las cuales pueden ajustarse varios factores como el espesor del espécimen, la fuerza de la fuente y la distancia fuente película. Sobre la regla puede leerse directamente el tiempo de exposición. Las curvas características La curva característica, algunas veces referida como curva sensitométrica o curva H y D (Hurter and Driffield), expresa la relación entre la exposición aplicada a la película radiográfica y la densidad fotográfica resultante. Estas curvas indican las densidades que son producidas al aplicar diferentes exposiciones sobre una variedad de películas diferentes. Entonces, son la relación entre la densidad contra el logaritmo de exposición relativo. La figura No. 16 ilustra un ejemplo de curvas características. Recordemos que la densidad se define como el grado de ennegrecimiento de la película radiográfica como resultado de la exposición. Desde otro punto de vista, la densidad es la cantidad de luz que puede pasar a través de una película radiográfica. Es difícil para el ojo humano distinguir rápida y fácilmente las diferencias de pequeñas densidades en una película radiográfica. Las curvas características aparentan que mientras se incrementan la exposición y la densidad, también se incrementa el contraste de la película. Aunque las gráficas de exposición son excelentes herramientas para uso radiográfico, sin embargo, están limitadas a aplicarse solamente con base en un juego específico de condiciones. Cuando cambian algunas de estas condiciones, en muchos casos, puede calcularse un factor de corrección haciendo uso de la curva característica de la película involucrada o de la ley del inverso cuadrado de la distancia. Aunque las curvas características son adecuadas para muchos propósitos, siempre debe tenerse presente que la forma de la curva y la velocidad de la película, con relación a otra, dependen fuertemente de las condiciones de revelado. La exactitud alcanzada cuando se utiliza una curva está gobernada grandemente por la similitud entre las condiciones de revelado utilizadas en la producción de las curvas y aquellas para las películas cuyas densidades son evaluadas. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de los principios de radiografía

4.0 Película F

Película D

Película C 3.5

Película A 3.0

2.5

2.0

1.5 Película B 1.0

Película G 0.5

Película E 0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

LOGARITMO DE EXPOSICIÓN RELATIVA Revelado manual de 5 minutos a 68°F. Exposición con rayos “X” a 200 Kilovoltios y pantallas de plomo. Las curvas para otros rayos “X” y “Gama” son de la misma forma pero con espacios diferentes a lo largo del eje del logaritmo de exposición relativa.

Figura No. 16: Curvas características Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de los principios de radiografía

La pendiente de la curva característica de una película radiográfica cambia continuamente a través de su longitud total, lo que demuestra que a una diferencia de densidades le corresponde una diferencia en espesores, que es dependiente de la región de la curva donde se realice la exposición. Donde se encuentra la mayor pendiente de la curva se tiene la mayor diferencia de densidades y, por lo tanto, la mayor visibilidad de los detalles. La pendiente de la curva en cualquier punto puede ser expresada como la pendiente de una línea recta tangente a la curva en ese punto. Cuando se aplica a la curva característica de una película radiográfica, la pendiente de tal línea recta se le identifica como “Gradiente” del material a esa densidad particular. En resumen, las características más importantes de una película son: 1.

Velocidad. Es la respuesta de la película a la exposición (las unidades son los Roentgen) que necesita para obtener una densidad dada. Es un término relativo que se refiere únicamente a la comparación entre películas diferentes. La velocidad está determinada por el tamaño de grano de la película.

2.

Tamaño de grano. La diferencia principal entre las películas radiográficas se debe a los diferentes tamaños de grano. Las películas de grano fino proporcionan mejor definición de la imagen, aunque requieren de mayor tiempo de exposición, y en las películas de grano grande se expone más plata por grano, por lo cual, la imagen es expuesta rápidamente, pero los granos grandes producen menor definición de la imagen lo que da como resultado que el detalle fino no exista en las películas de grano grueso.

3.

Gradiente o contraste. Es la pendiente en un punto dado de la curva característica de la película y está relacionada con la calidad del contraste que puede proporcionar la película a una densidad y exposición determinada. En general a mayor gradiente mayor contraste.

En general, la selección de la película radiográfica se basa en: z

El tipo de material inspeccionado

z

El espesor del material inspeccionado

z

El tipo y la energía de la radiación

z

La intensidad de la radiación

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Revisión de los principios de radiografía

xi.

Principios geométricos de exposición Una radiografía es una sombra fotográfica de un objeto que ha sido colocado en el camino de un haz de rayos “X” o “Gama”, entre el tubo de rayos”X” o la fuente de rayos Gama” y la película. Por lo tanto, la apariencia de la imagen registrada es materialmente influenciada por las posiciones relativas del objeto y la película, y por la dirección del haz. Por estas razones, para quienes toman e interpretan radiografías es importante estar familiarizado con los principios elementales de la formación de sombras. Las leyes geométricas para la formación de sombras son las mismas para la luz visible y la radiación penetrante, aunque la dispersión presenta mayores problemas en radiografía que en óptica. Los principios básicos en la formación de sombras deberían ser la primera consideración, con el fin de asegurar la definición satisfactoria en la imagen radiográfica y la ausencia esencial de distorsión. La aplicación de los principios geométricos en la formación de sombras en radiografía deja cinco reglas generales, las cuales aplican tanto para rayos “X” como para rayos “Gama”. 1.

El punto focal debería ser tan pequeño como otras consideraciones lo permitan, existe una relación definida entre el tamaño del punto focal y la definición en la radiografía, ver la figura No. 17. Un punto focal grande no permite que muchos detalles pequeños sean adecuadamente delineados, como con un punto focal pequeño. Las distancias fuente-película grandes ayudan a mostrar detalles cuando son usados puntos focales grandes, pero es ventajoso utilizar el punto focal más pequeño permisible para las exposiciones requeridas. Fuente Puntual

Película

Fuente de 1/8”

Fuente de 1/4”

Penumbra

Figura No. 17: Punto focal Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de los principios de radiografía

2.

La distancia entre el punto focal y el material inspeccionado siempre debería ser tan grande como sea prácticamente posible. Con distancias grandes es mejorada la definición radiográfica y la imagen es más cercana al tamaño real del objeto. La figura No. 18 ilustra esta regla en la formación de sombras. Fuente

Fuente

Distancia fuente-objeto

Distancia fuente-objeto

Mayor definición

Figura No. 18: Distancia fuente-objeto 3.

La película debería estar tan cerca como sea posible al objeto que está siendo radiografiado. En la práctica, la película, dentro de su chasis o porta-película, es colocada en contacto con el objeto.

4.

Hasta donde sea posible, los rayos de la fuente de radiación deberían ser dirigidos tan perpendicularmente a la película radiográfica como sea posible para preservar las relaciones espaciales y para evitar que se forme una imagen distorsionada, como muestra la figura No. 19. Fuente

Objeto

Película

Imagen normal

Imagen distorsionada

Figura No. 19: Orientación de la radiación y el objeto Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de los principios de radiografía

5.

Tanto como la forma del objeto lo permita, el plano de mayor interés debería ser paralelo a la película.

La indefinición geométrica La indefinición geométrica ocurre si no se siguen los principios geométricos en la formación de sombras. El ancho del borde difuso de la imagen radiográfica es conocido como “Indefinición o penumbra geométrica” (Ug por su nombre en Inglés), como ilustra la figura No. 20. Fuente

F

d0

Objeto d

Película

Ug

Figura No. 20: Indefinición o Penumbra Geométrica Debido a que la indefinición geométrica puede afectar fuertemente la apariencia de la imagen radiográfica, frecuentemente es necesario determinar su magnitud. De las leyes de triángulos similares, se utiliza la expresión matemática siguiente: Ug = Donde:

F x d d0

Ug

=

Penumbra Geométrica

d0

=

Distancia desde la fuente a la superficie frontal del objeto

d

=

Distancia desde la superficie frontal del objeto a la película

F

=

Tamaño máximo del punto focal

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Revisión de los principios de radiografía

Se ha determinado que 0.020” de penumbra geométrica puede ser definida por el ojo humano, por lo tanto, cualquier imagen con una penumbra geométrica por arriba de 0.020” aparece como borrosa o no definida para el ojo humano. No obstante, algunos documentos, con requisitos estrictos, requieren que la indefinición o penumbra geométrica se limite a 0.010” o en ocasiones hasta 0.005”. xii. Parámetros de la calidad de la imagen radiográfica Debido a que el propósito principal de la inspección radiográfica es examinar objetos para detectar la presencia de discontinuidades, antes que una imagen radiográfica pueda tener algún uso como parte de las herramientas de la inspección para cumplir con tal fin, se debe tener una idea de que tan precisa ha sido la inspección. Calidad de la Imagen Radiográfica y Sensibilidad Radiográfica son términos generales o cualitativos, utilizados indistintamente, que se refieren al tamaño del detalle más pequeño que puede ser detectado visualmente en una radiografía, están asociados con lo adecuada que ha sido la técnica radiográfica y la detectabilidad de discontinuidades, o, también, se refiere a la facilidad con la cual pueden ser detectados los detalles pequeños de las imágenes. Otra forma diferente de identificar a la Calidad de la Imagen Radiográfica, es como una referencia de la cantidad de información presente en la película radiográfica. La sensibilidad radiográfica depende de los efectos combinados de dos juegos independientes de factores, el “Contraste radiográfico”, que se puede definir como la diferencia de densidad entre un detalle pequeño y su alrededor, y la “Definición”, que puede ser definido como el cambio abrupto y la suavidad de la transición en la densidad. Para quienes toman e interpretan radiografías, también en este caso, es esencial el conocimiento de todos los factores que afectan la visibilidad del detalle en una película radiográfica. La tabla siguiente muestra los juegos de factores que afectan la Calidad de la Imagen Radiográfica:

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Revisión de los principios de radiografía

Calidad de la Imagen Radiográfica Contraste Radiográfico Contraste del Objeto

Contraste de la Película

Factores Geométricos

Grano de la Película

Afectado por:

Afectado por:

Afectado por:

Afectado por:

a) Diferentes absorciones de la muestra (espesor, composición y densidad) b) Calidad de la radiación c) Radiación dispersa

a) Tipo de película

a) Tamaño del punto focal

a) Tipo de película

b) Grado de revelado (tipo de revelador, tiempo y temperatura de revelado; actividad del revelador y grado de agitación)

b) Distancia fuente-película

b) Tipo de pantallas

c) Distancia objeto-película

c) Calidad de la radiación

d) Cambios bruscos del espesor de la muestra

d) Proceso de revelado

c) Densidad d) Tipo de Pantallas

z

Definición

e) Contacto PantallasPelícula f) Movimiento de la muestra o de la fuente

Contraste radiográfico

Es la diferencia o comparación entre las densidades en dos diferentes áreas de la película radiografía, figura No. 21.

Alto Contraste

Bajo Contraste

Figura No. 21: Contraste radiográfico Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de los principios de radiografía

El contraste radiográfico depende de la combinación del contraste del objeto y el contraste de la película. 1.

Contraste del objeto

Es la relación de intensidades de rayos “X” y “Gama” transmitidas por dos porciones seleccionadas de la muestra. También, aquellos factores de la muestra, que afectan al contraste radiográfico, son identificados como “contraste del objeto”. 2.

Contraste de la Película

Se refiere a la pendiente de la curva característica de la película, se puede definir como la habilidad inherente de la película para mostrar una diferencia de densidad para un cambio en la exposición de la película. Aquellos factores de la película que afectan al contraste radiográfico son llamados “contraste de la película”. z

Definición

La definición es la línea que marca los contornos de las áreas de diferentes densidades. Si la imagen es clara y definida, se dice que la radiografía tiene buena definición como se muestra en la Figura No. 22 a continuación.

“A”

“B” Figura No. 22: Definición

Indicadores de calidad de imagen (Penetrámetros) El Indicador de Calidad de Imagen (ICI), conocido comúnmente como penetrámetro o penetrómetro, es un accesorio estándar de prueba normalmente incluido en cada radiografía, cuya imagen se utiliza para determinar el nivel de la calidad radiográfica (la sensibilidad) y, además, para juzgar la calidad de la técnica radiográfica. Su uso se debe a todas las variables asociadas con la sensibilidad radiográfica y los efectos que ellas producen sobre la visibilidad del ICI. (IQI por su nombre en Inglés)

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Revisión de los principios de radiografía

Los indicadores de calidad de imagen son fabricados de un material radiográficamente igual o similar (composición química similar) a la muestra que es radiografiada. La imagen del penetrámetro sobre la radiografía es la evidencia permanente que la inspección radiográfica se llevo a cabo en condiciones adecuadas. El ICI no se emplea para determinar tamaños o establecer limites de aceptación de discontinuidades. Existen diferentes tipos de indicadores de calidad de imagen, los Códigos, normas o especificaciones pueden especificar el tipo de ICI, sus dimensiones y como debe ser utilizado. z

Penetrámetros de placa o de tipo agujeros

Es el penetrámetro más comúnmente empleado, consiste de una placa rectangular delgada de metal, contiene varios agujeros (normalmente tres) de diámetros diferentes, los cuales están relacionados con el espesor del penetrámetro. Los penetrámetros de ASTM y ASME contienen tres agujeros identificados como T, 2T y 4T, donde T es el espesor del penetrámetro. El espesor del penetrámetro de placa es generalmente el equivalente al 2% del espesor del material a inspeccionarse. La identificación varia dependiendo del tipo de penetrámetro (ASTM, ASME, Norma Militar, etc.), en los penetrámetros de ASTM y ASME, el número de plomo sobre el penetrámetro indica su espesor en milésimas de pulgada. En la figura No. 23 pueden observarse las características generales de un penetrámetro de placa de ASTM. 4T 0.060” de diámetro

T 0.015” de diámetro

2T 0.030” de diámetro

Número de identificación

T 0.015”

Figura No. 23: Penetrámetro de placa Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

39

Revisión de los principios de radiografía

El número 15 corresponde al espesor del penetrámetro en milésimas de pulgada, por lo tanto, corresponde a 0.015 de pulgada. z

Penetrámetros de Alambres

Otro diseño de penetrámetros, que también son ampliamente utilizados, son los penetrámetros de alambres. Utilizados originalmente en Europa (penetrámetros DIN Alemanes) se ha extendido su uso a América. Consisten de un juego de alambres de varios diámetros, montados en una envoltura de plástico sellada con sus símbolos de identificación necesaria. La calidad de la imagen y la sensibilidad es indicada por el alambre más delgado que sea visible en la radiografía. El sistema es tal que con solo tres penetrámetros, que contienen cada uno siete alambres, se puede cubrir un rango amplio de espesores. La figura No. 24 siguiente ilustra ejemplos de penetrámetros de alambre.

A S T M

1 A

6

Penetrámetro ASTM

DIN

FE3

53 Penetrámetro DIN

Figura No. 24: Penetrámetros de alambre Estándares de sensibilidad Los penetrámetros ASTM permiten especificar un número de niveles de sensibilidad radiográfica, dependiendo de los requisitos del trabajo. Por ejemplo, si un documento requiere que la radiografía tenga una sensibilidad del 2%, esto quiere decir que el espesor del penetrámetro seleccionado de placa debe de ser del 2% o menor, con respecto al espesor de la sección que se va a radiografiar. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de los principios de radiografía

Además, en el análisis de la radiografía la imagen del penetrámetro debe mostrar claramente el orificio 2T. Con base en el diámetro del orificio perceptible en la radiografía, el nivel de calidad y la sensibilidad equivalente pueden ser determinados como se muestra en la tabla a continuación: Sensibilidad Equivalente

Nivel de Calidad

Valor de “T” como porcentaje de “Tm”

Diámetro del Orificio Perceptible

0.7%

1 - 1T

1%

1T

1.0%

1 - 2T

1%

2T

1.4%

2 - 1T

2%

1T

2.0%

2 - 2T

2%

2T

2.8%

2 - 4T

2%

4T

4.0%

4 - 2T

4%

2T

La siguiente fórmula es utilizada para calcular la sensibilidad equivalente de los penetrámetros de placa:

α =

100

TH

X

2

o:

α = Donde:

AB 2

1/2

=

AB 2

α

=

Sensibilidad radiográfica equivalente (%)

X

=

Espesor inspeccionado (pulgadas)

T

=

Espesor del penetrámetro (pulgadas)

H

=

Diámetro del agujero esencial (pulgadas)

A

=

(T / X) (100)

B

=

(H / X) (100)

También, existe una correlación entre la sensibilidad de los penetrámetros de alambre y de placa y se puede calcular con la siguiente formula:

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de los principios de radiografía

F 3 D 3 L = T 2 H 2 (π / 4) Donde:

F =

Factor por la forma del alambre, 0.79.

D =

Diámetro del alambre (pulgadas o mm)

L =

Longitud efectiva del alambre, 0.3 pulgadas (7.6 mm)

T =

Espesor del penetrámetro de placa (pulgadas o mm)

H =

Diámetro del agujero esencial (pulgadas o mm)

Si una radiografía tiene una sensibilidad de 2-2T, se puede concluir que todas las discontinuidades de las mismas dimensiones podrán detectarse al interpretar la radiografía, como muestra la figura No. 25 a continuación. Diámetro 2T

Vista superior

Espesor 1T Vista lateral

Figura No. 25: Sensibilidad equivalente Como regla general, se requiere que el material que está debajo del indicador de calidad de imagen sea igual al espesor del material a radiografiar. En algunos casos, es necesario colocar una cuña o laina debajo del penetrámetro para compensar la diferencia de espesores, como puede verse en la figura No. 26. Soldadura

Penetrámetro Laina o cuña

Figura No. 26: Uso de cuña o laina A no ser que se permita de otra forma, el indicador de calidad de imagen siempre debe colocarse sobre el material en su lado hacia la fuente. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de los principios de radiografía

xiii. Características de operación del equipo de exposición Tubos de rayos “X” Son equipos electrónicos que convierten la energía cinética de electrones libres en radiación electromagnética, conocida como rayos “X”. Un tubo de rayos “X”, figuras No. 76 y 77, está constituido básicamente por: 1.

Un cátodo, el cual contiene un filamento que genera electrones,

2.

Un colimador o copa focalizadora, que evita la dispersión de los electrones y los dirige como un haz hacia el ánodo,

3.

Un medio de aceleración de los electrones a una alta velocidad, y

4.

Un ánodo, que contiene un material que recibe el impacto de los electrones, llamado blanco o tarjeta.

Los rayos “X” son generados cuando parte de la energía cinética de un electrón libre de alta velocidad se transforma, esto es durante la interacción con los electrones orbitales o el núcleo de los átomos del blanco. Entre el cátodo y el ánodo se establece una diferencia de potencial de varios kilovoltios (Kv), lo que ocasiona que los electrones generados en el filamento (debido al flujo de corriente eléctrica de unos cuantos miliamperios, mA) sean acelerados hacia el ánodo que tiene carga positiva. A mayor velocidad de los electrones, se obtiene una mayor energía de los rayos “X” producidos. Envolvente de vidrio Vacío

Copa focalizadora

(-)

Cátodo

++ - + - + - - - - - - - - - -+ - - + -

Ánodo

(+)

Filamento Blanco

Ventana

Figura No. 76: Partes principales de un tubo de rayos “X” Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

43

Revisión de los principios de radiografía

Figura No. 77: Tubo de rayos “X” Un material especial, normalmente tungsteno, se coloca dentro del ánodo. El tubo de rayos “X” consiste de un tubo de vidrio sellado herméticamente con el más alto vacío posible. En un tubo de rayos “X” se producen dos tipos de rayos: z

Rayos “X” continuos, conocidos como radiación blanca o heterocromática. Producidos por el proceso Bremsstrahlung.

y

Rayos “X” característicos.

Recordemos que: y

La energía de los rayos “X” está relacionada con el voltaje aplicado, y

y

La intensidad de los rayos está relacionada con el número de rayos que chocan en una unidad de área durante un tiempo dado.

Aunque, la intensidad de los rayos “X” cambia cuando el voltaje en el ánodo o la corriente en el filamento se modifica. El blanco se coloca en ángulo, aproximadamente a 20º, y el tamaño proyectado del área bombardeada es más pequeño que el punto focal real. El tamaño del punto focal está limitado por el calor generado en el blanco durante el proceso. Más del 97% de la energía cinética de los electrones se convierte en calor. Para disipar la temperatura tan elevada que se genera, los tubos de rayos “X” cuentan con un sistema de enfriamiento que puede utilizar agua, aceite o aire; además, se debe observar un ciclo de operación de la unidad. Consola de control Una consola o panel de control típico, de equipos de rayos “X”, normalmente consiste de los siguientes controles: (como se muestra en la figura No. 78) Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de los principios de radiografía

1.

Control de la corriente del filamento y amperímetro: Calibrado en miliamperios, utilizado para controlar la corriente en el filamento;

2.

Control de alto voltaje y voltímetro: Calibrado en kilovoltios, permite ajustar el voltaje entre el cátodo y el ánodo;

3.

Cronómetro de exposición: Normalmente calibrado en minutos, utilizado para controlar la duración del tiempo de exposición;

4.

Interruptor de encendido y apagado: Suministra la energía a los controles de la unidad de rayos “X”;

5.

Lámpara indicadora: Indica cuando el equipo está energizado y los rayos “X” están siendo producidos.

Figura No. 76: Consola de control Equipos de rayos “Gama” En general, existen dos isótopos radioactivos que se usan en la inspección radiográfica, ambos son isótopos artificiales: z

Cobalto 60

z

Iridio 192

Los isótopos radiactivos son la fuente de rayos “Gama”, sin embargo, debe recordarse que los rayos “X” y “Gama” de la misma energía, son exactamente similares. A continuación se incluye una lista de ventajas, generalmente aceptadas, con el uso de isótopos radioactivos:

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45

Revisión de los principios de radiografía

z

El costo del equipo y la fuente es mucho menor que el de las máquinas de rayos “X” con rangos de energías similares;

z

El equipo para isótopos radiactivos es transportado más fácilmente que el equipo de rayos “X”;

z

La fuente radiactiva es lo suficientemente pequeña como para pasar a través de aberturas pequeñas;

z

No es necesario un suministro externo de energía eléctrica, permitiendo su uso en áreas remotas;

z

Pueden realizarse exposiciones panorámicas y direccionales con una sola fuente radiactiva;

z

El equipo es robusto y simple en su operación;

z

Su tamaño es pequeño, haciéndolo especialmente adecuado para circunstancias donde es necesaria una distancia fuente-película corta; y

z

Algunos isótopos radiactivos presentan un poder de penetración muy alto, permitiendo la inspección de materiales con espesores grandes.

También, existe una serie de desventajas con el uso de isótopos radiactivos: z

La radiación no puede ser detenida o eliminada, lo que representa consideraciones de seguridad mayores que con el uso de rayos “X”;

z

Las radiografías obtenidas con isótopos radiactivos generalmente tienen menos contraste que las obtenidas con rayos “X”;

z

El blindaje necesario para el manejo apropiado de un isótopo radioactivo puede ser bastante pesado.

z

La habilidad de penetración depende del isótopo particular y no puede ser modificada para utilizarse en diferentes espesores de materiales;

z

El isótopo radioactivo presenta una vida media, relativamente corta, por lo que existe un costo de reemplazo de la fuente adicional; y

La carta siguiente proporciona algunas de las características más importantes de los isótopos radiactivos.

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Revisión de los principios de radiografía

Isótopo

Nivel de radiación R/Hr-Ci a 1 pie

Energía (Mev)

Equivalente en rayos “X”

Penetración (acero)

Vida media

Capa de valor medio (plomo)

Cobalto-60

14.5

1.25

2 a 3

1 – 7 pulg

5.3 años

0.5 pulg.

Iridio-192

5.9

0.355

0.3 a 0.8

¼ – 3 pulg

75 días

0.2 pulg.

Equipos de isótopos radiactivos z

Ensamble de la fuente

El material radiactivo, usado como fuente de radiación en un equipo de rayos “Gama”, se encuentra encapsulado, ver figura No. 77a. Esta cápsula es el primer contenedor para el material radiactivo. La cápsula de la fuente está fabricada de acero inoxidable y es soldada para formar un sello hermético. La integridad de la cápsula previene la dispersión de contaminación radiactiva. La cápsula de la fuente generalmente está unida a un ensamble manipulador (o ensamble de cola de puerco), ver figura No. 77b. Este ensamble incluye una conexión que permite acoplarlo y removerlo de la unidad de control.

a

b

Figura No. 77: Encapsulado de la fuente radiactiva z

Prueba de fuga para fuentes encapsuladas o selladas

Los organismos reguladores del uso y manejo de material radiactivo establecen como requerimiento el que las fuentes selladas, usadas en la inspección radiográfica, sean probadas. Esta prueba se lleva a cabo con la finalidad de verificar que la cápsula conserva su integridad física. La prueba se debe efectuar: y

Al recibir la fuente radiactiva,

y

Cada 6 meses, o

y

Antes de transcurrir los 6 meses, si el equipo sufre algún accidente.

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Revisión de los principios de radiografía

Cuando se detecta una intensidad de radiación equivalente mayor a 0.005 μCi (185 Bq), se considera que existe fuga de material radiactivo. La obtención de la muestra es por frotamiento con un hisopo y estando la fuente en posición de almacenamiento. z

Accesorios de exposición radiográfica

Las fuentes radiactivas presentan un severo riesgo de radiación, y cuando no son utilizadas deben ser manejadas cuidadosamente, almacenadas y aseguradas en recipientes blindados, conocidos como contenedores. La forma común de manejar las fuentes radiactivas en la inspección radiográfica es moviendo la fuente desde el centro del contenedor a un punto remoto del mismo, ver figura No. 78. Fuente en posición De almacenamiento

Rayos “Gama”

Compartimiento de material denso

Contenedor

Posición de exposición

Figura No. 78: Manejo remoto y contenedor Los fabricantes de isótopos radiactivos nombran usualmente a un isótopo radiactivo primero por su poder de penetración (equivalente en rayos “X”), después por su vida media y finalmente por su actividad (expresada normalmente en Curies).

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Revisión de los principios de radiografía

La figura No. 79 siguiente, muestra un tipo de equipo radiográfico con isótopo radiactivo, conocido normalmente como cámara o proyector. Ensamble del carrete (Reel)

Cable del circuito eléctrico

Tubos guía para el cable de proyección

Contenedor

Fuente Tubo guía para la fuente

Conexión Colimador de punta para fuente

Figura No. 79: Equipo radiográfico para isótopo radiactivo

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CAPÍTULO DOS: INSTALACIONES Y PROCESO DE REVELADO i.

II

Instalaciones y equipo Cuartos de revelado Las instalaciones o cuartos utilizados para el proceso de revelado tienen una importancia especial, esto se debe a que en ellos se realiza el manejo, el procesado y el almacenamiento de las películas radiográficas. Su localización, diseño y construcción, así como, sus características generales y detalles deberían ser mayormente consideradas. Además, ya que la película radiográfica puede ser afectada por el calor, la luz, la humedad, la electricidad estática, la presión, vapores químicos y/o la radiación, los cuartos de revelado hasta podrían ser considerados como laboratorios Los requisitos básicos para el diseño de un cuarto de revelado pueden ser el espacio disponible, la distribución, la seguridad, la ventilación y la iluminación.

Área húmeda; y

z

Área seca.

Almacenamiento y suministros

Solución reveladora

Baño de paro

Solución fijadora

Lavado

Depósito desperdicios

z

Sumidero

Existen muchos tamaños y diseños de cuartos obscuros, pero por lo general estos se dividen en 2 áreas, como se ilustra en la figura No. 27.

Área húmeda Secador Área seca Banco de carga Puerta

Gabinete de transferencia

Depósito hermético

Figura No. 27: Cuarto de revelado

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Instalaciones y proceso de revelado

Luces de seguridad En un cuarto de revelado la iluminación debe mantenerse a un nivel muy bajo. La razón es que la película radiográfica es muy sensible a la luz y se vuelve negra, inclusive, si la película se expone en exceso a la luz de seguridad puede resultar con nubosidad. Las luces de seguridad suministran una luz filtrada que reduce el peligro de exposición de la película radiográfica. De preferencia, los filtros especiales de las luces de seguridad deberían ser de color rojo o ámbar y, además, debe considerarse cuidadosamente la distribución y el arreglo de las lámparas. Debe observarse un minucioso cuidado cuando la película sea introducida o sacada del porta-películas, en el área seca del cuarto. Las películas expuestas son más sensibles a la iluminación de seguridad que las películas sin exponer, se puede producir en ellas nubosidad más fácilmente. Se recomienda tomar las siguientes precauciones con las luces de seguridad: 1.

Utilice bulbos blancos fríos, de 7.5 a 15 vatios a 1.2 metros de distancia

2.

Examine los filtros frecuentemente, para detectar grietas que permitan la salida de luz blanca

3.

Asegúrese que el reemplazar el bulbo

4.

Observe regularmente la decoloración, el cambio de densidad o de color

filtro

está

correctamente

instalado

después

de

Existe una prueba simple para verificar la seguridad de la iluminación. Se realiza una exposición radiográfica con la película más rápida que se cuente; ya en el cuarto de revelado, se descarga y se coloca la película en el área donde normalmente se maneja. Parte de la película se cubre con un material opaco y el resto se expone a la luz de seguridad durante un tiempo igual al máximo normalmente necesario para el manejo. Después, la película es procesada y se mide la densidad de la zona que no fue cubierta, si no hay cambio, comparando con la zona que si fue cubierta, entonces se puede asumir que la iluminación es segura. Iluminadores para observación (Negatoscopios) Una radiografía que cumple con los requisitos de densidad aplicables, permite el paso de solo una pequeña fracción de luz que incida sobre ella. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Instalaciones y proceso de revelado

Típicamente, los requisitos de densidad a través del área de interés van de 2.0 a 4.0 (del 1% al 0.01% de transmisión de luz); esto explica la necesidad de contar con fuentes de iluminación de alta intensidad para realizar la observación de las radiografías, iluminadores para observación conocidos normalmente como “Negatoscopios”. La iluminación es proporcionada, generalmente, por lámparas fluorescentes, bancos de bulbos de halógeno o bulbos foto-reflectores. Normalmente, los iluminadores cuentan con medios para disipar el calor producido, para evitar daños a la película. Existen muchos tipos y estilos de iluminadores de alta intensidad, como los que se ilustran en la figura No. 28, y que pueden clasificarse en: (1) De secciones, (2) Para películas angostas, (3) De área, y (4) Combinados, de secciones y área. Para eliminar variación en la intensidad de la luz, son usados difusores de vidrio o pantallas de plástico blanco colocados entre la fuente de luz y la película. Otra característica, es que normalmente cuentan con un control de intensidad variable. Por último, algunos iluminadores cuentan con máscaras o diafragmas de iris que permiten variar el área de iluminación.

Para películas angostas

Combinado, de secciones y área

Figura No. 28: Iluminadores para observación (Negatoscopios)

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Instalaciones y proceso de revelado

A continuación se incluye una serie de recomendaciones en el uso de los negatoscopios: 1)

Ya que la parte frontal de la pantalla toca la película, debe mantenerse siempre limpia y libre de manchas, por ambos lados.

2)

La presencia de rayones, muescas, polvo y otras imperfecciones sobre las superficies de la pantalla, producen sombras en la radiografía causando imágenes indeseables.

3)

Se debe asegurar que no existan zonas filosas que puedan ocasionar rayones en la superficie de la película.

Banco de carga Básicamente, las operaciones realizadas en el cuarto de revelado deberían estar separadas en dos partes, el área “húmeda” y el área “seca”. Todas las actividades secas, tales como el manejo de la película sin procesar, el cargado y descargado en porta películas y chasis, y el cargado en los bastidores o ganchos, se realizan en el banco de carga. El banco de carga debería estar ubicado en una posición opuesta al área húmeda. Donde existe un gabinete para transferencia de porta películas, el banco de carga debería localizarse debajo del gabinete. Equipo complementario La ventilación puede ser importante para mantener la temperatura ambiental apropiada del cuarto de revelado, y para el almacenamiento adecuado de la película. Ayuda contra los artefactos causados por electricidad estática, manejo y humedad. También, es necesaria una ventilación adecuada para reducir el riesgo de los vapores de los químicos que puedan afectar al personal y la película radiográfica. Los tanques para los químicos, en el procesado manual, deberían ser construidos de un material resistente a la corrosión. Pueden estar fabricados de acero inoxidable AISI Tipo 316 (con técnicas especiales para evitar la corrosión en las áreas soldadas), vidrio, plástico, hule endurecido o esmaltados. Otros metales, como aluminio, acero galvanizado y cobre causan contaminación. Son usadas palas o paletas agitadoras para revolver las soluciones. Son fabricadas de hule endurecido, acero inoxidable o cualquier otro material que no absorba o reaccione con las soluciones. Se debe contar con palas o paletas por separado, para el revelador y el fijador. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Instalaciones y proceso de revelado

Ya que el revelado de la película radiográfica es un sistema de tiempo y temperatura, es de gran importancia el uso de un termómetro con exactitud. Los termómetros utilizados deberían ser verificados a intervalos regulares contra un termómetro de exactitud conocida. La mejor graduación es en medios grados. Nunca se deberían utilizar termómetros de vidrio que contengan mercurio o yodo, porque representan riesgo para el personal y el revelador. El termómetro debe leerse mientras se encuentra dentro de la solución. Para evitar problemas de paralaje, mientras se toma la lectura, podrían utilizarse termómetros electrónicos. El agua utilizada para preparar las soluciones debería ser, de preferencia, con la misma calidad que el agua para beber. Algunas impurezas en el agua, como el azufre y el hierro, son de las más serias para el proceso. De los diferentes métodos que existen para purificar el agua, el de filtración es el más práctico para el proceso de revelado. La dureza del agua es otra característica que se debe considerar, el agua demasiado dura o demasiado ligera es indeseable para el proceso. Uno de los equipos importantes puede ser la secadora de película. Debe ser de acción rápida para que no sobrecaliente la película Están disponibles comercialmente secadoras de aire caliente o de rayos infrarrojos. Es de utilidad un panel o compartimiento debajo de la película para el escurrido, con el cual se mantendrá la secadora limpia. ii.

Manejo de la película Cuidados de la película sin procesar La limpieza es un aspecto esencial en el manejo de la película. El cuarto de revelado, el equipo y los accesorios deben mantenerse escrupulosamente limpios y deben ser usados solamente para el propósito para el cual son considerados. Cualquier solución que sea derramada debe limpiarse inmediatamente, la razón para ello es que al evaporarse los químicos flotarán en el aire y posteriormente se depositarán sobre la película, provocando manchas. El termómetro y los ganchos, o bastidores, deberían ser lavados inmediatamente después de ser usados, para que las soluciones del proceso no sequen sobre de ellos, lo que podría causar posible contaminación de las soluciones o radiografías rayadas cuando sean usados nuevamente. La película radiográfica siempre debe manejarse con cuidado para evitar esfuerzos físicos tales como presión, pliegues, doblez, fricción, etc. Por ejemplo, cuando las películas son cargadas en porta películas que tienen seguros externos, debe tenerse cuidado que la presión sea uniforme.

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Instalaciones y proceso de revelado

También, si la película se coloca contra superficies que tienen puntos que sobresalen, tal como ocurre con una soldadura sin esmerilar a ras, la presión puede ser lo suficiente para producir áreas dañadas. Las marcas que resultan por el contacto con los dedos que están húmedos o contaminados con químicos se pueden evitar si las películas se toman por los extremos, y si las manos se secan adecuadamente. Otra precaución importante es evitar sacar la película rápidamente de su caja, cartones de protección, porta películas o chasis. Tal precaución ayuda a prácticamente eliminar las marcas resultantes de las descargas de electricidad estática. Debe removerse el papel separador de la película antes de colocarla entre las pantallas intensificadoras. Todas las orillas de los paquetes de rollos de película deben sellarse en el cuarto oscuro con cinta adhesiva negra. La cinta debe extenderse más allá de la orilla desde 1/4” hasta 1/2” pulgada para proporcionar el sello adecuado. El paquete de película sin procesar debe ser identificado cuidadosa y claramente, indicando el contenido, para que sea alejado de cualquier fuente radiactiva o para que no se mezcle con película expuesta o ya procesada. Almacenamiento de la película sin procesar Es factible almacenar la película en compartimientos con suficiente espesor de plomo para protegerla de la radiación. En ocasiones la protección es más difícil, cuando la energía de la radiación es alta, por lo que la película debe ser protegida no únicamente con barreras para protección sino también alejándola a mayor distancia de la fuente de radiación. Durante su empacado, las películas son colocadas en un contenedor a prueba de humedad el cual es herméticamente sellado y después es colocado en la caja. Mientras el sello no sea roto, la película está protegida contra la humedad y vapores. Debido al efecto de deterioro que produce el calor, la película debería ser almacenada en un sitio frío y seco. Bajo ninguna circunstancia, las cajas de película deberían abrirse y dejarse en un cuarto para almacenamiento de químicos, o en cualquier lugar donde exista cualquier tipo de gases, o donde exista la posibilidad de contacto con vapores de amoniaco, peróxido de hidrógeno o sulfuro de hidrógeno.

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Instalaciones y proceso de revelado

Los paquetes con película en hojas o láminas deberían almacenarse sobre sus extremos, con el plano de la película vertical. No deberían ser apiladas con las cajas horizontalmente porque las cajas que queden en la parte más baja pueden dañarse por el impacto durante el apilamiento o por el peso de las cajas superiores. Tipos de paquetes de película La película radiográfica industrial está disponible en un número diferente de tipos de paquetes, cada uno adecuado para clases particulares de radiografía. z

Película en hojas, láminas o placas

Anteriormente, la película radiográfica estuvo disponible únicamente en hojas, láminas o placas individuales, y es la forma más popular de los empaques. Cada placa de película puede ser colocada en una carpeta o separador de papel individual. Esta carpeta llega a ser de utilidad durante el manejo de la película puesto que la protege contra rayones y el polvo, o hasta para colocar notas o comentarios acerca de la radiografía. z

Empaquetado en sobres

La película radiográfica industrial también está disponible en una forma en la que cada placa es colocada en una carpeta sellada dentro de un sobre a prueba de luz. La película puede ser expuesta desde cualquier lado sin sacarla del sobre. Una cinta rasgadora facilita sacar la película dentro del cuarto oscuro para procesarla. Esta forma de empaquetado tiene la ventaja de que se elimina el tiempo que se consume en el cargado de la película. La película está completamente protegida de las marcas de dedos y el polvo hasta que es sacada del sobre para procesarla. z

Empaquetado en sobres con pantallas de óxido de plomo integradas

La principal característica de este tipo de empaquetado es que cada placa en un sobre está colocada entre dos pantallas de óxido de plomo, las cuales, están en contacto directo con la película. Este empaquetado proporciona la ventaja de la limpieza, lo cual es particularmente importante porque se evita la formación de artefactos causados por polvo y cenizas introducidas durante el cargado de la película y que llegan a confundirse con algunas imágenes de discontinuidades. También esta forma de empaquetado tiene la ventaja de que se elimina el tiempo que se consume en el cargado de la película.

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Instalaciones y proceso de revelado

z

Película en rollo

En la radiografía de soldaduras circunferenciales en componentes cilíndricos, en la inspección de las juntas de una estructura completa de un fuselaje de avión y lo que se compare, las grandes longitudes de película permiten grandes ahorros. La película es colocada alrededor de la estructura y la fuente de radiación es colocada en el eje interior lo que permite inspeccionar la circunferencia completa en una sola exposición. Los rollos de película también son convenientes para radiografías repetitivas de piezas idénticas. iii.

Protección de la película radiográfica almacenada Muchos factores afectan la vida de las radiografías almacenadas. Uno de los más importantes es el tíosulfato residual (del fijador) dejado en la radiografía después del procesado y secado. Por esta razón, el enjuague de la película después de haberse revelado y fijado es, entonces, muy importante. Sin importar el tiempo total en el que será mantenida una radiografía, estas sugerencias pueden seguirse para obtener la máxima estabilidad de la imagen radiográfica:

iv.

1.

Evite almacenar en presencia de vapores químicos.

2.

Evite ciclos de periodos cortos de temperatura y humedad.

3.

Coloque cada una de las radiografías en su propio fólder para evitar la posible contaminación química por el pegamento utilizado en el marcado del sobre de almacenamiento, esto es para preservar el negativo. Varias radiografías pueden ser almacenadas en un solo sobre si cada una está en su propio fólder separador.

4.

Nunca almacene radiografías sin proteger en condiciones de luz brillante o en los rayos del sol.

5.

Evite los daños por presión causados por apilar un gran número de radiografías en una sola pila, o forzando más radiografías de las que puedan ser colocadas en una gaveta para archivar.

Procesado manual de la película Una vez que se ha realizado la exposición radiográfica, la película debe ser procesada (revelada), de tal forma que la “imagen latente” producida pueda hacerse visible. La película expuesta se extrae del chasis y rápidamente se coloca en el gancho o bastidor.

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Instalaciones y proceso de revelado

Esencialmente existen tres soluciones del proceso de revelado, utilizadas alternadamente para convertir la película expuesta en una radiografía útil. Entonces, la película es sumergida en la solución reveladora, el baño de paro, la solución fijadora y el lavado, durante intervalos determinados, como se muestra en la figura No. 29.

Revelador (alcalino)

Baño de paro (ácido)

Fijador (ácido)

Entrada

Lavado 20 minutos

Salida

Solución de prevención

Escurrido 1 a 2 minutos Secador

Figura No. 29: Proceso completo de revelado Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Instalaciones y proceso de revelado

Durante el procesado, la película radiográfica debe ser agitada a intervalos frecuentes, de otra forma, la solución que se encuentra en contacto con la emulsión se agota localmente, afectando la velocidad e igualdad del revelado o del fijado. Puede tenerse otra precaución, el nivel de la solución reveladora debe mantenerse constante agregando reforzador. Esto es necesario para reemplazar la solución que se saca del tanque de revelador con la película y los ganchos, y para mantener la actividad del revelador constante. En el revelado manual de película en rollo, se necesitan tomar precauciones especiales. Esta película normalmente es procesada en rieles espirales, de acero inoxidable comercialmente disponibles. El espacio entre las vueltas del riel es pequeño y el cargado debe realizarse cuidadosamente evitando que las vueltas de la película toquen una con otra. El riel de cargado debe ser colocado en el revelador de tal forma que la película quede vertical. La agitación no debe ser tan vigorosa como para sacar las orillas de la película del riel. El riel debe ser cuidadosamente limpiado con un cepillo o brocha para remover cualquier rastro de emulsión o químicos secos que puedan quedar dentro de los espacios de retención de la película. Revelador y reforzador El revelador es una solución (combinación de agentes químicos), donde cada uno de sus componentes tiene una función vital. Uno de estos agentes químicos es un acelerador que hace a la solución alcalina. Este acelerador elimina la capa protectora y esponja a la emulsión, de esta manera, permite que el agente revelador interactué con los granos expuestos por la radiación. Otro agente químico en el revelador es un reductor, el cual, puede ser tanto metol como hidroquinona. Su función es la de reducir los granos expuestos de bromuro de plata a plata negra metálica. No toda la película se torna negra, esto se debe a que el reductor puede distinguir entre los granos expuestos y los granos sin exponer. Sin embargo, si la película se mantiene por demasiado tiempo en la solución reveladora, el reductor actúa sobre los granos no expuestos y provocará la formación de nubosidades. El revelador se oxida rápidamente y pierde su eficiencia, para preservarlo se debe mantener adecuadamente cubierto cuando no sea usado. Para obtener un revelado completo y uniforme, la solución reveladora debe ser agitada diariamente antes de utilizarla. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Instalaciones y proceso de revelado

Los agitadores deben lavarse antes de ser usados y no deben intercambiarse entre el revelador y el fijador. Nunca se debe agitar violentamente o durante periodos largos. Al sacar las películas del revelador, no se deben escurrir sobre el tanque por más de dos segundos. Las gotas que se escurren se oxidan y pueden contaminar y degradar la solución del tanque, además, tiempos excesivos de escurrido producen marcas o neblina sobre la película. Con el fin de alcanzar un grado ideal de contraste en la radiografía, un tipo dado de película radiográfica debería ser revelada en soluciones de la misma marca y utilizando las recomendaciones de tiempo-temperatura y las características de regeneración del fabricante. El tiempo y la temperatura son factores importantes en el revelado, por esta razón, después de agitar las soluciones e inmediatamente antes de sumergir la película se debe verificar la temperatura. Idealmente, la temperatura de la solución reveladora debería mantenerse a 20°C (68°F), para un tiempo de revelado de entre 5 y 8 minutos, dependiendo del fabricante de la solución. La velocidad de revelado es afectada por la temperatura de la solución; conforme la temperatura se eleva la reacción química es más rápida, por lo que la velocidad de revelado se incrementa y esto podría resultar en sobre revelado. Cuando la temperatura del revelador es baja, la reacción es lenta, en este caso el tiempo recomendado para el revelado a la temperatura normal resulta en una falta de revelado. El sistema tiempo-temperatura de revelado considera, dentro de ciertos límites de temperatura, que los cambios en la velocidad de revelado pueden ser compensados incrementando o reduciendo el tiempo de revelado, de tal forma que se mantenga el mismo grado de revelado. Por debajo de 13°C (55°F) los agentes reductores forman un precipitado nebuloso y se retarda la acción de los químicos, y a temperaturas excesivamente altas no solo se afecta la calidad fotográfica produciendo nubosidad, también se puede ablandar la emulsión y separarse de la base. En condiciones de temperaturas muy elevadas puede ser necesario enfriar la solución antes de usarla. Bajo ninguna circunstancia se debe agregar hielo directamente para reducir la temperatura del revelador, ya que puede producirse contaminación y dilución, lo cual degrada la solución. Es esencial asegurar el revelado uniforme sobre el área completa de la película. Esto se logra agitando la película durante el tiempo de revelado. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Instalaciones y proceso de revelado

Si una película radiográfica se coloca en una solución reveladora y permanece sin algún movimiento, habrá una tendencia para que cada área de la película afecte el revelado de las áreas inmediatamente por debajo de ellas. Entonces, la agitación de la película durante el revelado lleva revelador fresco a la superficie de la película y evita el revelado no uniforme. Inmediatamente después que los ganchos son introducidos suave y cuidadosamente en el revelador, las barras superiores de los ganchos deben golpearse dos o tres veces contra los bordes del tanque para desalojar cualquier burbuja de aire adherida. Las burbujas pueden producir puntos pequeños, redondos y claros porque evitan que el revelador actúe sobre la película. Los ganchos suspendidos en el revelador deberían estar espaciados a por lo menos un centímetro (media pulgada). La agitación que se considera produce resultados aceptables es cuando la película se mueve vertical y horizontalmente y de lado a lado dentro del tanque, durante un mínimo de cinco segundos cada minuto, mientras transcurre el tiempo de revelado. Reforzador o regenerador Las soluciones reveladoras sufren de agotamiento, o reducción de su fuerza, por el uso, la contaminación y la oxidación. El grado de agotamiento químico de un revelador depende y es proporcional al número y densidad de las películas reveladas. El reforzado o regeneración es la técnica usada actualmente para tratar con las soluciones reveladoras débiles. Reforzado significa agregar una solución más fuerte que la original, para revivir o restablecer el revelador aproximadamente a su fuerza original. Realiza una doble función, mantener el nivel del líquido en el tanque de revelado y la actividad de la solución. Si el grado de regeneración deseado no se obtiene, el tiempo de revelado tendría que incrementarse progresivamente hasta lograr un grado constante de revelado. La cantidad de reforzador requerido para mantener las propiedades del revelador depende de la densidad de las radiografías procesadas. El control de la regeneración puede hacerse mediante la combinación de un registro permanente y el uso de una película de control.

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Instalaciones y proceso de revelado

La regeneración de un revelador se determina usando una película de control e involucra los siguientes pasos: 1.

Se exponen varias películas usando un patrón escalonado, para tener un rango completo de densidades

2.

Después de la exposición, las películas se almacenan en una caja a prueba de luz, con excepción de una de ellas

3.

Esta película se revela en una solución nueva o fresca y se aplica el control de la misma, y

4.

Para determinar cuando es necesaria la regeneración, las películas restantes se procesan periódicamente y se comparan con la película control o patrón.

Cuando el regenerador adicionado es igual a 2 o 3 veces el volumen total de revelador original, la solución completa debe ser cambiada. Baño de paro o enjuague Después de completar el revelado, el revelador remanente en la emulsión de la película debe ser desactivado utilizando un baño de paro ácido o, si esto no es posible, mediante un enjuague prolongado de agua corriente limpia. Si este paso es omitido, el revelado continúa durante alrededor de un minuto o hasta que la película sea introducida al fijador y, a menos que sea agitada casi constantemente durante este periodo, ocurrirá un revelado no uniforme. Además, cuando la película es transferida del revelador al fijador sin usar un baño de paro o enjuague, se mantiene una pequeña cantidad de la solución alcalina sobre la película, la cual neutraliza parte del ácido en la solución fijadora, lo que provoca su desajuste. Por lo tanto el baño de paro tiene dos funciones: 1.

Detiene la acción de revelado, neutralizando al revelador alcalino. (los álcalis y ácidos se neutralizan entre sí)

2.

El revelador alcalino es neutralizado antes que la película sea colocada en el fijador, de esta manera se prolonga la vida del fijador.

El baño de paro puede consistir de una solución preparada con 125 mL de ácido acético al 28% por cada litro de agua o con 30 a 35 mL de ácido acético glacial por cada litro de agua. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Instalaciones y proceso de revelado

El ácido acético glacial solo debe manejarse bajo ventilación adecuada y, debido a que puede causar severas quemaduras en la piel, en la preparación del baño debe tenerse cuidado al realizar la mezcla. Es necesario recordar siempre que se debe adicionar el ácido al agua lentamente y nunca el agua al ácido. Antes de colocar las películas en el baño de paro se dejan escurriendo durante 1 a 2 segundos. El tiempo de permanencia de las películas radiográficas en el baño de paro es de: z

2 minutos, cuando el baño de paro contiene únicamente agua

z

30 a 60 segundos, cuando el baño ha sido preparado con ácido acético

En ambos casos, la permanencia de las películas en el baño de paro debe complementarse con agitación constante. Fijador El propósito del fijado es remover de la emulsión todos los granos de bromuro de plata que no fueron expuestos, dejando los granos revelados como una imagen permanente, evitando con esto la formación de un color amarillo. La solución fijadora realiza otra función importante, endurece la gelatina para que pueda ser secada con aire caliente. Aún cuando los granos de bromuro de plata se reducen a plata metálica en la solución reveladora, existen granos que no fueron expuestos y que se mantienen en la emulsión apareciendo de un color amarillo tenue sobre la película. Existen dos etapas diferentes en el proceso de fijación: 1.

Tiempo de clareado o aclaración- Es el intervalo de tiempo entre el colocado de la película en la solución y la desaparición de la condición lechosa amarillenta difusa en la película. En esta etapa se eliminan todos los granos de bromuro de plata no expuestos y no revelados, y la película inicia su aclaración con cierta nubosidad.

2.

Endurecimiento- Es el tiempo adicional requerido para endurecer la emulsión de la gelatina, lo que ayuda a prevenir rayones durante su manejo.

Las películas deben ser agitadas vigorosamente cuando son colocadas en el fijador durante 15 segundos, y por lo menos cada 2 minutos durante el tiempo de fijación, para asegurar una acción uniforme de los químicos. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Instalaciones y proceso de revelado

Una regla que se puede utilizar para determinar el tiempo de fijado es la siguiente: después que la película ha clareado, dejarla en el fijador por un tiempo adicional de dos veces el tiempo de clareado. Por ejemplo, si el tiempo de clareado es de un minuto, entonces, la película debe permanecer al menos dos minutos más en el fijador para un total de tres minutos. La agitación constante de una película en el baño de fijado, acelera la acción de la solución. Cuando se está ansioso de examinar una radiografía, esta técnica reduce el tiempo requerido para el proceso de la película. Es importante no encender la luz blanca hasta que la película ha permanecido en el fijador durante al menos un minuto. La luz blanca puede producir nubosidades o rayas sobre una película parcialmente fijada. Siempre debe evitarse el uso de soluciones fijadoras agotadas o viejas, particularmente cuando se exponen a luz blanca de alta intensidad. Existen diferentes razones para ello, por ejemplo, se necesitará un tiempo de fijado más largo, la emulsión se dilata anormalmente y muchas veces resulta un endurecido deficiente, el secado se prolonga indebidamente, y la imagen radiográfica puede decolorarse. Cuando el fijador se encuentra a altas temperaturas se produce sobre la película un efecto conocido como “reticulación”, lo que sucede es que la gelatina se rompe, produciendo grietas finas. Una buena medida para minimizar problemas de fijado es el cambiar el baño fijador frecuentemente. Lavado Las radiografías deben lavarse completamente para evitar decoloración con el paso del tiempo y para asegurar que se mantiene la imagen. Para un lavado adecuado, la barra superior y los seguros de los ganchos siempre deberían estar cubiertos completamente por el agua. Además, un lavado eficiente depende de que un flujo suficiente de agua se lleve el fijador rápidamente y del tiempo adecuado que permita al fijador salir de la película. El tiempo de lavado depende principalmente de la frecuencia con la cual se cambia el agua. Se recomienda que la temperatura del agua corriente sea de 20°C (68°F) y que la velocidad del flujo sea ajustada para que el agua del tanque sea cambiada completamente al menos 10 veces cada hora. Bajo estas condiciones, las películas Clase II deberían lavarse al menos durante 20 minutos y las películas Clase I durante 10 minutos, aunque estos tiempos varían dependiendo las marcas de película y la calidad de los químicos. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Instalaciones y proceso de revelado

El “método de cascada” para el lavado es el más económico de agua y proporciona el mejor lavado en el mismo tiempo. El tanque de lavado se divide en dos secciones, las películas que vienen de la solución fijadora se colocan primero en la sección A, ver figura No. 30, y después que son parcialmente lavadas se mueven a la sección B.

A

B

Salida de agua

Entrada de agua

Figura No. 30: Método de cascada Solución de prevención Cuando la película es sacada del tanque de lavado, gotas pequeñas de agua se adhieren a las superficies de la emulsión, y cuando el agua utilizada para el lavado es dura (con alto contenido de calcio y magnesio) esta situación se agudiza. Si la película se seca rápidamente, las áreas debajo de las gotas se secan más lentamente que las áreas a su alrededor. Este secado desigual causa distorsión de la gelatina, cambiando la densidad de la imagen y resultando en puntos o manchas que son frecuentemente visibles y problemáticas en la radiografía final. Tales manchas de agua pueden prevenirse adecuadamente sumergiendo las películas lavadas en un agente humectante durante 1 o 2 minutos. Esto permite que el volumen total de agua se escurra antes que la película sea colocada en el secador. Esta solución causa que el exceso de agua se escurra de la película más uniformemente, reduciendo el número de gotas adheridas, lo cual reduce el tiempo de secado y el número de puntos o manchas de agua que se producen sobre la radiografía final. Secado Las radiografías se secan adecuadamente en caliente, con aire seco que está cambiando constantemente. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Existen secadoras adecuadas comercialmente disponibles.

con

ventiladores,

filtros

y

calentadores

Se deben evitar temperaturas arriba de 49°C (120°F) en el secado y mantener un volumen constante de aire a través de la superficie de la película. La humedad relativa excesivamente baja dentro de un secador puede provocar manchas de agua y rayas sobre la película. Para acelerar el secado:

v.

z

Utilice fijador fresco o eleve la acidez del fijador viejo a un nivel apropiado para asegurar un endurecido óptimo. Una película endurecida correctamente seca rápidamente.

z

Frote la película con una esponja húmeda de grano fino, algodón absorbente o un paño. Esta técnica también puede ser usada para eliminar marcas de agua y rayas que ocasionalmente ocurren mientras seca la película.

z

El uso de un agente humectante reduce el tiempo de secado.

Procesado automático de la película Un procesado automático es una reacción química realizada en una máquina. Existen tres distintas ventajas del procesado automático: 1.

Calidad consistente

2.

Calidad mejorada

3.

Economía en el tiempo y en la labor

El procesado automático requiere un procesador, químicos especialmente formulados y película. La esencia del procesado automático es el control químico y mecánico. Son usados químicos especialmente formulados para una operación de rodillos a alta velocidad, por lo que el revelado, fijado, lavado y secado de una radiografía en un procesador automático, es en corto tiempo. Aunque las reacciones químicas básicas son similares, estos químicos difieren de los usados para el proceso manual, nunca se debe intentar utilizar químicos convencionales en un procesador automático. El procesador mantiene las soluciones químicas a temperaturas adecuadas, agita y reemplaza las soluciones automáticamente y transporta la película mecánicamente a una velocidad controlada cuidadosamente a través del ciclo de procesado. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Las características de la película deben ser compatibles con las condiciones del procesado, los tiempos de procesado cortos y el sistema de transportación mecánica. Desde el momento en que la película es alimentada en el procesador hasta que es entregada como radiografía ya seca, todos los componentes químicos, los componentes mecánicos y la película deben trabajar juntos. Los procesadores automáticos incorporan diferentes sistemas y subsistemas que trabajan juntos para producir el resultado final. El conocimiento y entendimiento de esos sistemas, de los principios involucrados y de cómo trabajan juntos ayuda a entender y utilizar un equipo de procesado automático. Todos los procesadores automáticos tienen estos sistemas: z

De transporte, para mover la película

z

Eléctrico, para energizar el equipo

z

De temperatura, para asegurar la temperatura adecuada de los químicos

z

De reforzado, para mantener y extender la vida de los químicos

z

De químicos, para revelar la imagen radiográfica

z

De circulación / filtración, para completamente mezclados y agitados

z

De aire / secador, para secar la película

mantener

los

químicos

limpios,

Sistema de transporte La función del sistema de transporte es mover la película, como se ilustra en la figura No. 31, a través de las soluciones reveladora y fijadora, las secciones de lavado y secado, mantener la película en cada estación del ciclo de procesado durante el tiempo exacto que requiere y finalmente entregar la radiografía lista para observarla. En la mayoría de procesadores automáticos en uso, la película es transportada por un sistema de rodillos movidos por un motor de velocidad constante. Los rodillos se encuentran arreglados en diferentes ensambles, el número y diseño específico de ensambles puede variar de un modelo de procesador a otro, pero el diseño básico es el mismo. En general, el sistema de transporte está compuesto de ensambles en el plano horizontal o vertical y ensambles giratorios. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Sección de procesado de la película Camino de la película

Sección de secado dela película

Secado Revelado

Fijado

Lavado

Figura No. 31: Sistema de transporte del procesador automático El sistema de transporte consiste de una bandeja de alimentación (con o sin un alimentador automático), ensamble de rodillos de entrada, rodillos de cruce para entrada al revelador, rodillos de red para el revelador, rodillos para girar en el revelador (los cuales invierten la dirección de viaje de la película dentro de un tanque), rodillos de cruce para entrada al fijador (los cuales transfieren la película de un tanque a otro), rodillos de red para el fijador, rodillos para girar en el fijador, rodillos de cruce para entrada al lavado, rodillos de red para el lavado, rodillos para girar en el lavado, rodillos de cruce y exprimido para entrada a la secadora (los cuales remueven el agua de la superficie después del ciclo de lavado), rodillos de red para el secado y el depósito para tomar la película. Algunos procesadores tienen un número mínimo de rodillos y se auxilian en placas guías y zapatas guías para dirigir la película desde un juego de rodillos al siguiente. Es importante que la película viaje a una velocidad constante en un procesador, pero la velocidad puede ser diferente de un modelo a otro. El ciclo de procesado, que corresponde al intervalo de tiempo desde que una película sin procesar es insertada hasta que se entrega como una radiografía ya seca, se encuentra en un rango general por debajo de 15 minutos.

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Instalaciones y proceso de revelado

Aunque la función principal del sistema de transporte es mover la película a través del procesador en un tiempo precisamente controlado, el sistema realiza otras dos funciones de importancia: 1.

Los rodillos producen agitación vigorosa uniforme de las soluciones en las superficies de la película, contribuyendo significativamente a obtener un procesado uniforme.

2.

Los rodillos húmedos superiores de cada red y el ensamble de los rodillos de cruce, remueven efectivamente las soluciones de las superficies de la película, reduciendo la cantidad de solución llevada sobre de ellas de un tanque al siguiente, prolongando con esto la vida del fijador e incrementando la eficiencia del lavado.

La mayoría del agua de lavado adherida a las superficies de la película es removida por los rodillos de exprimido, lo que hace posible secar la película procesada uniforme y rápidamente, sin manchas. Sistema eléctrico El flujo eléctrico es suministrado desde un circuito interruptor montado en la pared, conducido a través de interruptores eléctricos y relevadores hasta los motores y calentadores. Los motores utilizados en un procesador son: 1.

Motor impulsor. (También clasificados como motores de engranaje) En general, existen tres tipos de motores impulsores en uso común.

2.

Motor de la bomba de circulación.

3.

Motor de la bomba de reemplazo.

Los calentadores (resistencias) operan sobre un principio básico, la resistencia al flujo eléctrico genera calor. Los elementos de resistencia del revelador y el secador están diseñados para aplicar cargas eléctricas y proporcionar calor. Sistema de temperatura La temperatura de los químicos es importante para la consistencia de las radiografías. La relación tiempo-temperatura requiere temperaturas relativamente constantes. El uso de una válvula mezcladora para el agua de lavado, permite controlar la temperatura del agua de lavado para que se encuentre dentro de 3°C (5°F) con respecto a la temperatura del revelador.

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Las fluctuaciones de temperatura afectan directamente la densidad de la película. Esto indica que es necesario un mayor cuidado para el control de la temperatura, pero, bajo condiciones controladas, se puede usar para alterar la densidad. Además de fluir al tanque de lavado, el agua caliente fluye a través de intercambiadores de calor donde ayuda a estabilizar la temperatura del revelador. De allí, fluye a través de una chaqueta o intercambiador de calor para calentar la solución fijadora. El fijador se calienta a través de la pared del tanque de acero por la proximidad con el revelador. Sistema de reforzado Este es un sistema mecánico que mide la cantidad de químicos en los tanques de procesado, utilizado para compensar el volumen perdido y la actividad. La bomba de reforzado es activada por medio de un interruptor detector de película que enciende la bomba o activa un cronómetro que encenderá la bomba para medir una unidad de reforzador. El reforzado exacto de las soluciones de revelador y fijador es muchas veces más importante en un procesador automático que en el procesado manual. Si las soluciones no son reforzadas adecuadamente en un procesador automático, la película puede dilatarse demasiado y volverse resbaladiza, con lo cual, puede suceder que se pegue en el procesador. Cuando se alimenta una película en el procesador las bombas son activadas, con lo cual, la bomba de reforzado envía el reforzador desde los tanques de almacenamiento a los tanques de procesado. Tan pronto como la película ha pasado a través del ensamble de entrada, las bombas se detienen, el reforzador es agregado solamente durante el tiempo requerido para que una hoja de película pase a través del ensamble de entrada. La cantidad de reforzador agregado está relacionada con el tamaño de la hoja de película. El reforzador agregado nuevamente se mezcla con las soluciones del procesador por medio de las bombas de recirculación. Es importante que las soluciones sean reforzadas en las proporciones adecuadas al tipo o tipos de películas que están siendo procesadas. Las proporciones de reforzado deben medirse exactamente y verificarse periódicamente. El sobre reforzado del revelador resulta en un bajo contraste. Un reforzado ligeramente bajo resulta en ganancia de velocidad y contraste, pero un reforzado severamente bajo resulta en la pérdida de ambos, de la densidad y, además, en la falla de la película para ser transportada. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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El sobre reforzado del fijador no afecta a la operación, pero es un gasto. Sin embargo, el reforzado bajo resulta en un fijado pobre, dureza insuficiente, lavado inadecuado y la posible falla de la película para ser transportada en la red de rodillos del fijador o más allá. Sistema de químicos Los químicos (revelador, fijador y agua) afectan el contraste de la película, la densidad, la resolución, la granulosidad, los niveles de nubosidad, el secado y los niveles de retención de agua. Los químicos tienen una amplitud considerable al operar con respecto a la relación tiempo-temperatura. Sin embargo, son sensibles a la operación adecuada de los sistemas de reforzado y circulación / filtración. La contaminación química es el área de mayor interés en la operación adecuada. Cuando se realiza un cambio de químicos, se debe enjuagar el procesador completo (principalmente todas las partes del sistema de químicos, el sistema completo de reforzado, el sistema de circulación / filtración y toda la tubería) con agua caliente, el mejor y más seguro método de limpieza es usando agua a 38°C (110°F). Se debe evitar usar abrasivos, jabón o limpiadores de sistemas fuertes. Otro aspecto importante de los químicos es el mezclado completo de acuerdo con las instrucciones. Todos los ingredientes, más las instrucciones completas son incluidas en cada paquete de revelador / reforzador, fijador / reforzador y solución de inicio. Cuando los químicos se mezclan adecuada y cuidadosamente operan eficientemente durante largos periodos de tiempo. La medida adecuada de agua para la mezcla, los tanques limpios, las cubiertas bien cerradas y el no tener contacto con materiales corrosivos es de vital importancia para mantener la funcionalidad. Sistema de circulación / filtración La recirculación de las soluciones de revelado y fijado realiza tres funciones: 1.

La mezcla uniforme de las soluciones de procesado y de reforzado

2.

Que se mantengan las soluciones a temperaturas constantes

3.

Que las soluciones en contacto con la película se mantengan mezcladas y agitadas

Las soluciones son bombeadas desde los tanques del procesador, pasan a través de accesorios que regulan la temperatura y regresan a los tanques. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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La presión con la que circulan las soluciones hace que suban, bajen, entren y cubran los ensambles del sistema de transporte. Como resultado del flujo vigoroso en los tanques del procesador, las soluciones son mezcladas y agitadas completamente por lo que las películas al moverse a través de los tanques son bañadas con soluciones frescas. El sistema de filtración es una parte para mantener los químicos en las mejores condiciones. Los filtros y coladeras colocadas en las líneas calientes y frías, antes de la válvula mezcladora de agua, remueven las partículas que podrían dañar la válvula. El filtro del revelador remueve gelatina y algunos procesadores también tienen un filtro para el fijador. Sistema de aire / secador El secado rápido de las radiografías procesadas depende de lo adecuado de las condiciones de la película en las soluciones de procesado, la remoción efectiva de la humedad en las superficies de los rodillos de exprimido y de un buen suministro de aire caliente que choque contra ambas superficies de la radiografía. El aire caliente es suministrado al secador por medio de un ventilador. Parte del aire se circula nuevamente y el resto es sacado para evitar el exceso de humedad en el secador. Es introducido aire fresco en el sistema para reemplazar el que es sacado. vi.

Archivado de las radiografías Después que la radiografía está seca debe ser preparada para guardarse y archivarse. Con una radiografía procesada manualmente, el primer paso es eliminar las proyecciones agudas o filosas que son causadas por los seguros de los ganchos. El uso de cortadores de esquinas mejora la apariencia de la radiografía, impide que se rasguen otras radiografías con las que esté en contacto, facilita introducirla en el sobre y conserva intacto el sobre. La radiografía debería ser colocada en un sobre resistente de papel, de tamaño adecuado, y todos los datos esenciales de identificación deberían ser escritos en el sobre para que pueda ser manejado y archivado fácilmente. Los sobres pueden tener un cierre en la orilla o en el centro, y se unen con un adhesivo. Se debe tener cuidado con ciertos adhesivos que se utilizan en algunos sobres, ya que pueden manchar o decolorar la imagen sobre la radiografía. Idealmente, las radiografías deberían ser almacenadas a una humedad relativa del 30 al 50%.

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vii. Películas no satisfactorias- causas y soluciones Pueden ocurrir defectos, puntos, manchas y marcas de cualquier tipo si durante el procesado no se siguen cuidadosamente algunas reglas ya mencionadas. Quizá el defecto más común del procesado manual es el moteado y las rayas en áreas en las cuales se recibe una exposición uniforme. Estas irregularidades pueden ser el resultado de: 1.

La falla al agitar suficientemente las películas durante el revelado o por la presencia de muchos ganchos en el tanque, resultando en un espacio inadecuado entre las películas

2.

Enjuague insuficiente en agua o falla al agitar suficientemente las películas antes del fijado

3.

El uso de un baño de paro agotado o falla al agitar adecuadamente las películas en el baño de paro

4.

En ausencia de un enjuague adecuado, por agitación insuficiente de las películas al sumergirlas en el baño fijador

Otras marcas características son los puntos o manchas negras causadas por salpicaduras de solución reveladora, descargas de estática y marcas de dedos; rayas negras ocurren cuando la película que está saturada de revelador es inspeccionada durante un tiempo prolongado antes de verla bajo la luz de seguridad, de ser posible, las películas nunca deberían ser revisadas hasta que estén secas. Un problema adicional es la nubosidad o neblina, que es el revelado de granos de bromuro de palta que no fueron afectados por la radiación durante la exposición. Es una gran fuente de molestia y puede ser causada por exposición accidental a la luz, exposición excesiva a la luz de seguridad, exposición a rayos “X” o “Gama” o sustancias radiactivas; solución de revelado contaminada; revelado a temperaturas muy altas; almacenado de la película bajo condiciones inadecuadas; película expuesta al calor humedad o gases; sobre revelado o uso después de la fecha de caducidad. La exposición accidental de la película a rayos “X” o “Gama” es una causa común por la falta de protección suficiente. Las radiografías de poca calidad normalmente deben ser tomadas nuevamente, lo que incrementa los costos, no solo porque deben duplicarse los ajustes originales y realizarse una nueva exposición, también porque involucra transportar el equipo al sitio y procesar nuevamente. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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A continuación se mencionan algunas causas por las que se obtiene poca calidad en una radiografía, así como, las causas y posibles soluciones. Problema Densidad de la película alta

Causa probable

Acción correctiva

Sobre exposición

Verifique parámetros de exposición, tiempo e intensidad, reducir el tiempo de exposición

Sobre revelado

Reducir tiempo de revelado o temperatura del revelador

Falta de exposición

Verifique parámetros de exposición, tiempo e intensidad, incrementar el tiempo de exposición

Falta de revelado

Incrementar tiempo de revelado, o temperatura del revelador, reemplazar el revelador agotado

Material entre las pantallas y la película

Verifique el chasis o porta películas

Contraste demasiado alto

Contraste del objeto alto

Incrementar el voltaje en el tubo

Contraste alto de la película

Utilice una película con menor contraste

Contraste demasiado bajo

Contraste del objeto bajo

Reducir el voltaje en el tubo

Densidad de la película baja

Contraste bajo de la película Falta de revelado

Utilice una película con mayor contraste Incrementar tiempo de revelado, o temperatura del revelador, reemplazar el revelador agotado

Definición pobre

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

Distancia objeto-película demasiado grande

Reducir distancia objeto-película o incrementar distancia fuente-película

Distancia fuente-película demasiado pequeña

Incrementar distancia fuente-película

Punto focal muy grande

Utilizar fuente más pequeña o incrementar distancia fuente-película

Mal contacto entre las pantallas y la película

Asegure el contacto íntimo entre las pantallas y la película

Película con grano demasiado grande

Utilice película de grano fino

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Instalaciones y proceso de revelado

viii. Densidad de la película La densidad fotográfica se define como la cantidad medida del ennegrecimiento de la película. Cuando no existe riesgo de confusión se le identifica solamente como densidad. La densidad y el contraste son considerados como las propiedades más importantes en la radiografía. La densidad y el contraste adecuados hacen visibles a los detalles estructurales en la imagen del objeto. Un método útil para medir la cantidad de ennegrecimiento de la película es determinando la forma y el grado al cual interfiere con un haz de luz que pasa a través de ella. La cantidad de luz absorbida por la película se mide en términos de densidad con un densitómetro. Sensitométricamente, densidad está definida como el logaritmo de la relación entre la cantidad de luz que incide sobre un lado de la radiografía, comparada con la cantidad de luz que pasa del otro lado. Cuando la radiografía permite el paso de un décimo de luz, la relación es de 10:1. El logaritmo de 10 es igual a 1 y se dice que la densidad es de 1. La densidad está definida por la ecuación: D = log Donde:

I0 It

D

=

Densidad

I0

=

Intensidad de luz que incide sobre la película

It

=

Intensidad de luz que es transmitida

Si la película está completamente clara tiene una densidad de 0, ya que permite el paso del 100% de luz. Densitómetros Es el instrumento con el cual se mide la densidad de la película. La operación de un densitómetro es simple, después de verificar su calibración utilizando una película de tira con diferentes densidades y valores conocidos, se coloca la radiografía entre la fuente de luz, normalmente localizada en la base del densitómetro, y el cabezal lector, que contiene una celda fotosensible y un foto-multiplicador. El equipo proporciona lecturas de densidad en un medidor o pantalla digital, ver figura No. 32. Una abertura instalada cerca de la fuente de luz establece la cantidad precisa de luz que pasa a través de la película. Cuando se cambia la abertura se requiere una re-calibración. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Instalaciones y proceso de revelado

Figura No. 32: Densitómetros Para usar adecuadamente el densitómetro el primer paso es el calentamiento, necesario para proporcionar la estabilización electrónica de sus circuitos. Es una buena práctica esperar al menos cinco minutos antes de tomar lecturas de densidad. El siguiente paso y el más importante, es la calibración. Para lo cual se utiliza una película de tira calibrada con diferentes densidades. Algunos documentos requieren el uso de películas maestras rastreables, una buena práctica es registrar las lecturas de calibración diariamente. Como referencia, el documento ASTM E-1079 corresponde a la “Práctica Normalizada para la Calibración de Densitómetros de Transmisión”. Cuando el densitómetro recibe un adecuado mantenimiento, se puede esperar que las lecturas se encuentren con una exactitud de +/- 0.02. La repetibilidad generalmente debería encontrarse entre +/- 0.01. Si las lecturas varían por más que esa tolerancia, el equipo debería ser verificado para tomar una acción correctiva. Recomendaciones para el uso de los densitómetros: 1)

El densitómetro es un instrumento electrónico y debe ser tratado con cuidado.

2)

Debe mantenerse siempre limpio; la abertura en el cabezal debe limpiarse con cuidado usando un hisopo humedecido con alcohol.

3)

Nunca tome lecturas si la película no está completamente seca.

4)

Cuando se reemplace el bulbo, extreme los cuidados; limpie las manchas o huellas producidas por el manejo.

5)

Debe mantener las películas maestras de calibración protegidas.

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Instalaciones y proceso de revelado

Películas de tira calibradas Antes de inventar los densitómetros portátiles actuales, las densidades eran estimadas comparando la densidad de la radiografía contra una tira de comparación, figura No. 33. La tira contenía una serie de densidades establecidas con grandes y engorrosos densitómetros antiguos. Entonces, las antiguas determinaciones de la densidad radiográfica se realizaban simplemente por una estimación visual.

Figura No. 33: Películas de tira calibradas Hoy en día, la película de tira calibrada es usada para verificar la precisión y el funcionamiento de los densitómetros portátiles. En la práctica, cuando una película de tira calibrada no está disponible, se puede verificar la precisión sobre una lectura previa que ha sido registrada. Bloque de pasos o cuña Un bloque de pasos o cuña, figura No. 34, debe ser fabricado de acero, o del material más frecuentemente inspeccionado. Un paso debe ser lo bastante grueso para permitir el paso de radiación suficiente para producir una densidad de 0.6 a 1.0; otro paso debe ser lo bastante delgado para permitir el paso de dos veces la radiación, para producir una densidad de 2.0 o mayor. Aunque no es esencial, es de ayuda si la diferencia de en la densidad producida por el paso adyacente es uniforme.

Figura No. 34: Bloque de pasos o cuña Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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CAPÍTULO TRES: PROCESOS DE MANUFACTURA Y DISCONTINUIDADES

III

Podemos

decir que el uso de algunos productos o materiales es simplemente decorativo por lo que su resistencia a esfuerzos o condiciones de operación es simplemente inexistente, aunque necesiten inspección, la cual puede concretarse a determinar ciertas características como el acabado, color, etc. Pero también, existen otros productos y materiales que si requieren pruebas y evaluación, son aquellos que estarán o están sujetos a esfuerzos, donde una discontinuidad o la falla puede ser la causa de una costosa reparación, peligro para otros productos, estructuras e inclusive vidas humanas. Cuando la discontinuidad presente trata de ser detectada por Pruebas No Destructivas, estas deben ser seleccionadas, aplicadas e interpretadas con cuidado y sobre la base de un conocimiento válido de los mecanismos de falla y sus causas. Cabe recordar que las Pruebas No Destructivas generalmente solo indican la presencia de la discontinuidad, por lo que, le corresponde al personal técnico determinar el tipo específico de discontinuidad detectada. Es más que evidente, que el conocimiento de los materiales, sus propiedades y discontinuidades típicas, de acuerdo con su proceso de fabricación o condiciones de operación, ayudará notablemente a los técnicos al realizar una prueba. Tomando en cuenta que la mayoría de las técnicas de inspección son recomendadas para un tipo de discontinuidad específica, el conocimiento de estas ayudará a seleccionar el método más adecuado y, además, facilitará su identificación. Se describe a continuación una de las clasificaciones de discontinuidades, incluyendo los términos más comunes usados para describirlas. i.

Clasificación de discontinuidades Existen diferentes formas de clasificar discontinuidades, particularmente, una de ellas relacionada con su origen y descripción, a continuación se describe: 1.

Discontinuidades Inherentes.

Las discontinuidades inherentes son aquellas asociadas y formadas normalmente con la solidificación del metal, durante la fabricación de metal cuando es fundido y vaciado. 2.

Discontinuidades de Proceso

Las discontinuidades de proceso se pueden subdividir en: a)

Discontinuidades de Proceso Primario

Son aquellas discontinuidades que están relacionadas con los procesos de formado primario tales como rolado, extruído, forjado y fundido. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

b)

Discontinuidades de Proceso Secundario

Son aquellas discontinuidades que están relacionadas con las operaciones de acabado final de los materiales, tales como operaciones de maquinado, tratamiento térmico, recubrimiento y soldado. 3.

Discontinuidades de Servicio

Las discontinuidades de servicio son aquellas que están relacionadas con las condiciones actuales de servicio. Algunas veces estas discontinuidades son producidas por otro tipo de discontinuidades presentes en el material, las cuales provocan concentración de esfuerzos. También, pueden ser originadas debido a un mal diseño de la parte, donde los esfuerzos a los que el material es sometido son mayores a los esfuerzos que puede resistir. Discontinuidades Inherentes Las discontinuidades inherentes encontradas comúnmente en lingotes, como se ilustra en la figura No. 35, son: a)

Inclusiones.

b)

Sopladuras.

c)

Contracciones.

d)

Segregaciones. Cabeza Caliente

Contracción (Rechupe)

Inclusión

Sopladura

Lingote

Figura No. 35: Discontinuidades inherentes de fundición primaria Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

79

Procesos de manufactura y discontinuidades

a)

Inclusiones.

Inclusiones no metálicas Son partículas de forma irregular de material no metálico, por ejemplo: escoria, óxido, sulfuros, etc. Estas partículas quedan atrapadas en el metal fundido y se encuentran presentes en el lingote. Pueden ser de cualquier forma y pueden estar localizadas en la superficie o internas. Origen: - Desprendimiento de material refractario. - Escoriación inadecuada del metal líquido. Inclusiones metálicas Generalmente, son partículas metálicas de diferente densidad o material que permanecen en estado sólido y que quedan atrapadas en el metal fundido, las cuales, también pueden aparecer en grandes cantidades esparcidas a través del lingote, pudiendo ser superficiales o internas. Una causa que puede originar la inclusión metálica es el hecho de usar materia prima con impurezas para la obtención del lingote. Pueden aparecer en materiales ferrosos y no ferrosos. b)

Sopladuras.

Pueden aparecer como áreas deprimidas en la superficie de la pieza fundida o del lingote. También, pueden presentarse como cavidades subsuperficiales de forma redonda y alargada, se encuentran desde la superficie hasta el centro o aisladas en pequeños grupos, extendiéndose desde la superficie hacia el interior del lingote. Origen: Debido a la humedad excesiva del molde o lingotera, la temperatura extrema del metal hace que esta humedad se evapore rápidamente, originando que las presiones de este vapor y de los demás componentes excedan las presiones del metal en alguna parte de la pieza durante la solidificación, lo cual origina cavidades lineales cuando escapan: La porosidad es formada por gas, el cual es insoluble en el metal fundido y es atrapado cuando el metal se ha solidificado. La porosidad no fusionada, se atribuye a la porosidad que está en el lingote; Durante operaciones de conformado es aplanada y forma lo que podríamos llamar fisuras.

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

80

Procesos de manufactura y discontinuidades

c)

Contracciones.

Es una discontinuidad originada por las contracciones internas durante el proceso de solidificación y enfriamiento, la contracción que sufre el metal durante la solidificación y enfriamiento es a consecuencia de lo siguiente: 1.

El metal líquido se contrae cuando se enfría, de estado líquido a sólido.

2.

Durante la solidificación la mayoría de los metales se contraen de 3% a 7% en volumen, con excepción del bismuto el cual se expande.

3.

Durante el enfriamiento en el estado sólido.

Origen: El metal al ser vaciado en la lingotera inicia el proceso de solidificación y enfriamiento al descender la temperatura. El flujo del calor es del interior al exterior de la lingotera y se realiza a través de las paredes y el fondo; debido a que las partes más frías son las paredes, es ahí donde se inicia la solidificación por capas. En una lingotera, al enfriarse de afuera hacia adentro, la parte superior del lingote mostrará una depresión cóncava conocida como rechupe primario. La parte superior del lingote se cubre con óxidos y escoria, así como partículas de baja densidad. A esta zona se le conoce como “cabeza caliente”, la cual, es cortada después que el lingote se ha enfriado; Para compensar la pérdida de este material se coloca en la parte superior de la lingotera una línea de ladrillos refractarios. La acción aislante de la línea de refractarios asegura un enfriamiento lento en esa zona, comparada con el resto del lingote. Considerado un tipo de lingotera con su parte superior angosta, en ella se lleva a cabo el mismo patrón de solidificación y enfriamiento. Así como la formación del rechupe primario, y si no se toman las precauciones debidas, al solidificar la parte de arriba dejará un pequeño volumen líquido en forma cónica, el cual, al solidificarse se contraerá y eventualmente se formará una cavidad denominada rechupe secundario. Las paredes de este tipo de rechupe estarán libres de óxido, de tal forma que en procesos subsecuentes (forma o laminado) se soldarán, eliminándose la discontinuidad; Sin embargo, si esta pieza es sometida a un temple existirá la posibilidad de que la discontinuidad sea abierta. Para evitar que el volumen líquido de forma cónica quede aislado, debe emplearse un sistema de enfriamiento mediante un inserto (enfriador) que forma parte de la lingotera para que proporcione una velocidad de enfriamiento igual al resto del material, o bien teniendo cuidado en el diseño de los sistemas de alimentación. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

d)

Segregaciones.

Es la distribución no uniforme de varios elementos durante el proceso de solidificación, como son: magnesio, fósforo, níquel, cromo, etc. Generalmente, el azufre se combina con los demás elementos para formar la segregación. La segregación toma lugar en diferentes formas, como resultado del proceso de la solidificación del lingote. Mientras mayor sea el tamaño del lingote es más difícil controlar la solidificación y mayor es la formación de segregaciones. El movimiento relativo que tenga el metal líquido en la lingotera hasta la solidificación, es un factor que también promueve la segregación, por ejemplo: los aceros calmados, en los cuales hay menor movimiento del metal líquido, muestra menor evidencia de segregación que los semicalmados y los efervescentes. Existen varios tipos de segregaciones, que son: 1.

Segregación en A.

2.

Segregación en V.

3.

Segregación en la esquina de la lingotera.

4.

Segregación de sopladuras subsuperficiales.

Segregación en A. La segregación tiende a situarse hacia el centro de la parte superior del lingote y es menos pronunciada hacia la parte inferior, es una cadena de azufre microscópico asociado con carbono, magnesio, fósforo, níquel, cromo, etc. El metal que solidifica primero es el más puro debido a su punto de fusión más alto, eventualmente, el metal líquido más impuro, el que contiene más elementos de aleación, es atrapado a medida que progresa la solidificación y enfriamiento, llevándose a cabo la segregación. Este tipo de segregación generalmente está asociado con inclusiones no metálicas, las cuales estuvieron en estado líquido a la temperatura del acero y que quedaron atrapadas durante la solidificación; También, está asociada con cavidades por contracción causadas por el aislamiento del volumen segregado desde el metal líquido, las cavidades son muy pequeñas y pueden ser fácilmente eliminadas con una pequeña reducción de forja. La segregación A es generalmente el sitio donde se produce la fisura por hidrógeno. Segregación en V. Ocurre a lo largo del lingote y es el resultado de solidificación diferencial, es decir, debido a las contracciones y el gradiente de temperatura. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

Está generalmente asociada con el rechupe secundario y toma su nombre por la forma de la letra "V" que adopta y, al igual que la anterior, es formada por ser una de las regiones que solidifica al final y puesto que también contiene un mayor grado de concentración de elementos de aleación que el resto del material. Segregación en la esquina del lingote. Como su nombre lo indica, generalmente ocurre en la esquina, al inicio y en la parte inferior del lingote. En la mayoría de los casos, es asociada con una grieta, esto se debe a que el líquido con mayor contenido de elementos de aleación e impurezas es atrapado en la junta (precisamente donde crecen los cristales columnares), y crece hacia el interior, desde las caras adyacentes de la lingotera. Otra teoría se basa en el efecto de la presión ferrostática, ejercida en la capa que solidifica primero, que al oponer resistencia da inicio a una grieta o un desgarre, el cual ya no puede ser llenado con metal liquido siendo este el caso en que la grieta es asociada con la segregación. Dos hechos dan soporte a esta teoría: La velocidad elevada de vaciado y el vaciado a alta temperatura, de tal forma que la capa que solidifica primero debe soportar el peso del metal liquido como si fuera vaciado lentamente. Segregación de sopladuras subsuperficiales. Son pequeños volúmenes de material segregado, los cuales ocurren en regiones subsuperficiales del acero calmado. La segregación es formada por las reacciones de gas localizado en el material líquido causando sopladuras, las cuales, son llenadas más tarde con metal líquido. Normalmente, este tipo de segregación es asociado con inclusiones de óxido y se localiza en la región superior del lingote, pero puede ocurrir en alguna otra región y a lo largo del mismo. Las causas pueden ser: el estado de desoxidación del metal líquido durante la carga (a menor presencia de gases, menor será la formación); la condición del molde debe estar lo más seco posible para evitar reacciones. Discontinuidades de proceso a)

De proceso primario

¾

De rolado

Una de las operaciones de fabricación más común es el rolado del metal en formas planas y de dos dimensiones. Esto se realiza pasando el metal entre rodillos planos o con forma, lo cual se lleva a cabo normalmente en caliente. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

La mayoría de materiales empieza como lingotes fundidos, que inicialmente son rolados para producir lingotes prelaminados (tochos) o billets, los cuales tienen secciones transversales cuadradas, y planchones, que son de forma rectangular. Todos son destinados a un trabajo de deformación posterior por rolado, forjado o extrusión. Placas Una segunda operación de rolado puede aplicarse para obtener productos planos, los cuales son conocidos como placas o láminas, dependiendo del espesor final del producto. Las discontinuidades más comunes en placas roladas son: a)

Laminaciones.

Son discontinuidades producidas durante los procesos de conformado (laminación o rolado), son el producto de rechupes (contracciones), porosidad, inclusiones y segregaciones, presentes en el planchón, las cuales se aplanan y se alargan. Son extremadamente delgadas y alineadas paralelamente a la superficie de trabajo del material y en la dirección del conformado. Estas discontinuidades ocurren usualmente en el centro del espesor de la placa, como se ilustra en la figura No. 36. Son de alto riesgo particularmente en piezas cortadas de placas que son subsecuentemente soldadas para formar ensambles de grandes estructuras. Laminaciones

Placa

Figura No. 36: Laminaciones b)

Inclusiones no metálicas.

Son inclusiones presentes en el lingote original, y que no lograron ser eliminadas. Son relativamente pequeñas, aplanadas y alargadas formando cordones.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

Barras También, mediante el proceso de rolado se puede obtener una variedad de productos conocidos como barras. El material en forma de barra puede tener diferentes configuraciones en su sección transversal, puede ser cuadrada, rectangular, redonda, hexagonal y de otras. Una de las discontinuidades más comunes en productos en forma de barra son las: a)

Costuras.

Las costuras son discontinuidades superficiales en forma de líneas, que pueden ser continuas o intermitentes, paralelas al eje y al grano del material a lo largo de la superficie, este tipo de discontinuidades es mostrado en la figura No. 36. Varían ampliamente en su profundidad, algunas veces son muy apretadas (finas) y hasta pueden estar soldadas en ciertos puntos. Las costuras son originadas por paquetes de gas atrapado o por grietas. Billet

Costuras

Discontinuidades

Barra Rodillo

Figura No. 37: Costuras ¾

De forjado

Las discontinuidades de forja ocurren cuando el metal es martillado o presionado para darle forma; son el resultado de un ajuste, disposición o control inadecuado. Un control adecuado en el calentamiento para el forjado es necesario para prevenir cascarilla excesiva, descarburación, sobrecalentamiento o quemadas. La cascarilla en exceso, que se origina en los contornos del metal y por pérdidas del mismo, puede resultar en huecos sobre la superficie, originados por la cascarilla desprendida durante el martillado. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

Los calentamientos severos causan quemadas, debido a que algunos constituyentes químicos del material son de bajo punto de fusión. Esta acción de fusión algunas veces reduce las propiedades mecánicas del metal y el daño es irreparable. En muchos casos, las discontinuidades que pueden ocurrir durante el forjado son las mismas o, al menos, similares como aquellas que ocurren durante el trabajo en caliente de lingotes o billets. Las discontinuidades internas aparecen como grietas o desgarres, y pueden resultar del forjado con un martillo muy ligero o al seguir forjando después que el metal se ha enfriado, por debajo de la temperatura de forjado segura. Se puede producir cierto número de discontinuidades superficiales, muchas veces causadas por el movimiento de metal sobre la superficie sin que se suelde o funda. Otras discontinuidades en acero forjado, que son producidas por un diseño inadecuado o mantenimiento de los dados o matriz, son las grietas y roturas internas. Si el material es movido anormalmente durante el forjado, estas discontinuidades pueden ser formadas sin alguna evidencia en la superficie. Algunas de las discontinuidades producidas en el proceso de forjado son: a)

Traslapes.

Los traslapes de forja generalmente ocurren en forjas cerradas, son la unión de dos superficies adyacentes. Son causados cuando se presenta un llenado incompleto de metal y la falta de fusión entre las superficies, o porque parte del metal se desliza o dobla sobre la misma superficie de la pieza, usualmente cuando una parte del metal forjado es apretado y queda fuera de entre los dos dados. Su apariencia es la de líneas onduladas, no muy apretadas o adheridas a la superficie y generalmente penetran a la pieza con un ángulo pequeño, ver figura No. 38. Traslape de Forja

Dado o Matriz

Figura No. 38: Traslape de forja Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

b)

Reventones.

Los reventones o reventadas de forja son rupturas del material, generalmente causadas por técnicas de forjado inadecuadas y, también, por temperaturas de forja inapropiadas. Las reventadas pueden ser internas, externas (abiertas a la superficie) o ambas, como se ilustra en la figura No. 39. Se les identifica también como grietas. Son producidas por el empleo de bajas o muy altas temperaturas durante el proceso de forjado, el trabajo excesivo o el movimiento del metal durante el forjado. Su apariencia es la de cavidades alargadas rectas o líneas delgadas, con tamaños irregulares y pueden ser muy abiertas o cerradas, paralelas al grano.

Reventada interna

Reventadas o grietas superficiales

Figura No. 39: Reventones de forja c)

Copos (fisuras por hidrógeno).

Los copos son fisuras internas extremadamente delgadas y generalmente alineadas con el grano; también son conocidas como "grietecilla capilar o filiforme de cromo" (como es el caso de una superficie decapada y fracturada que muestra fisuras externas como áreas pequeñas, brillantes y plateadas) o como grietas capilares finas. Generalmente se encuentran en forjas de acero de gran espesor, lingotes y barras, ver figura No. 40. Las causas que originan este tipo de discontinuidad son: a)

Las tensiones localizadas, producidas por la transformación efectuada.

b)

Disminución de la solubilidad del hidrógeno durante el enfriamiento después del trabajo en caliente. El hidrógeno puede provenir de la humedad del medio ambiente, de la lingotera y de la caliza, que es fuertemente higroscópica, o también por la presencia de hidrógeno en el material.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

El material con alto contenido de hidrógeno disuelto presenta fragilidad, reducción de la resistencia de la pieza forjada, haciéndola apta para que una grieta se propague cuando ésta se origine por impacto, fatiga o esfuerzo por corrosión. Este tipo de discontinuidad se presenta en materiales ferrosos.

Figura No. 40: Copos ¾

De fundición

Las discontinuidades de fundición son causadas normalmente por variables propias del proceso, por ejemplo alimentación inapropiada, vaciado excesivo, temperatura inadecuada, gases atrapados y humedad. Las discontinuidades más comunes que son originadas en piezas fabricadas por fundición son: a)

Traslapes en frío.

Es una discontinuidad que puede ser superficial o subsuperficial, tanto en superficies externas como internas. Generalmente, se presenta como una depresión con apariencia tersa y se asemeja a un traslape de forja. Es producto de una falta de fusión que ocurre en el encuentro entre dos corrientes de metal que vienen en direcciones diferentes. Las causas pueden ser: un vaciado interrumpido en moldes con varias bocas de alimentación, salpicado dentro del molde o cualquier otra causa que origine la solidificación de una superficie antes de que otro metal fluya sobre ella, ver figura No. 41.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

Vaciado del metal líquido

Molde Metal salpicado

Traslape en frío

Figura No. 41: Traslape en frío b)

Desgarres en caliente.

Es importante recordar que la contracción es inevitable. Si existe algo que se opone a la contracción entonces se desarrolla un esfuerzo, el cual puede conducir al agrietamiento. Los desgarres en caliente, o grieta por contracción, pueden ser internos o cercanos a la superficie, se producen debido a las diferentes velocidades de solidificación y enfriamiento que ocasionan diferentes contracciones en algunas zonas de piezas con geometría complicada, en las cuales, se presentan secciones gruesas y delgadas. Cuando se inicia la solidificación, el metal es débil en sus propiedades mecánicas y se contrae, si no se tiene una velocidad de solidificación y enfriamiento uniforme, se puede producir una grieta entre las secciones gruesas y delgadas, como se ilustra en la figura No. 42. Lo mismo sucede en caso que un corazón (que sirve para formar cavidades o huecos internos en una pieza) tenga un índice de colapsibilidad bastante alto, ello origina un esfuerzo que se opone a la contracción libre del metal y, por lo tanto, da origen a los desgarres en caliente. Los desgarres en caliente son consideradas como las discontinuidades más severas de la familia de las contracciones, y como de las más críticas en general en productos fundidos.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

La sección delgada solidifica más rápidamente

Molde Desgarre en caliente

Figura No. 42: Desgarre en caliente c)

Cavidades por contracción.

Son huecos producidos en una pieza fundida, causados por la falta de una fuente suplementaria para compensar la contracción volumétrica que ocurre durante la solidificación. La superficie de la cavidad puede ser ligeramente en forma de dentrita y dentada (rasgada) o puede ser ligeramente suave dependiendo de la composición del metal fundido. La figura No. 43 ilustra la cavidad por contracción. El metal fundido llena el molde

Cavidad por contracción

Entrada de metal

Figura No. 43: Cavidad por contracción d)

Microcontracciones.

Normalmente, son muchos hoyos superficiales y pequeños que aparecen en la entrada o boca de alimentación de la fundición. Las microcontracciones también pueden ocurrir cuando el metal fundido fluye desde una sección estrecha hacia el interior de una sección grande, dentro del molde. Ocurre con frecuencia en fundiciones de magnesio. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

e)

Porosidad.

Ocurre cuando el gas que se ha formado, generalmente cuando el metal fundido es vaciado en el molde, queda atrapado durante la solidificación. El gas puede iniciar desde el metal fundido (aire atrapado por la turbulencia del proceso de vaciado) o el gas desprendido desde el material del molde. f)

Contracciones.

Resultan de la contracción localizada del metal de la fundición durante la solidificación y el enfriamiento. Son huecos pequeños, de mayor tamaño que las micro contracciones, cuyas formas pueden ser muy diferentes, por ejemplo: existe un tipo de contracción conocida como “esponjosa”, que es un sistema de áreas interconectadas pequeñas de contracciones, de forma semejante a una esponja. Otro tipo de contracciones, tiene gran semejaza a un árbol con tronco y muchas ramificaciones. g)

Inclusiones de arena y de escoria.

Existen varias discontinuidades del tipo inclusión encontradas en piezas fundidas. Las inclusiones de arena son pedazos de arena que se desprende del molde de arena. Las inclusiones de escoria son impurezas introducidas en el molde junto con el metal fundido, también, pueden ser el resultado del oxido o las impurezas que no fueron removidas de la superficie antes de la solidificación del metal. b)

De proceso secundario

¾

De maquinado y esmerilado

Son discontinuidades de proceso causadas por esfuerzos, los cuales son producidos por excesivo calentamiento local entre la herramienta y la superficie del metal, como se ilustra en la figura No. 44. Sus características principales pueden ser resumidas de la siguiente manera: a)

Superficiales y poco profundas.

b)

Similares a las de tratamiento térmico (aunque no siempre).

c)

Ocurren en grupos, generalmente en ángulos rectos a la dirección de esmerilado, aunque en algunos casos pueden aparecer como redes.

d)

Generalmente, este tipo de grietas ocurre en superficies endurecidas con alto tratamiento térmico, cromados, endurecimiento local, etc.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

Figura No. 44: Grietas por esmerilado ¾

De tratamiento térmico.

Las grietas por tratamiento térmico son casi siempre causadas por la concentración de esfuerzos durante el calentamiento y enfriamiento desigual entre secciones delgadas y gruesas. Las grietas por tratamiento térmico no tienen dirección específica y empiezan normalmente en esquinas agudas, las cuales actúan como puntos de concentración de esfuerzos. ¾

De soldadura.

La soldadura es un procedimiento de unión o junta, en el cual los cambios de forma son menores en características y locales en cuanto a los efectos. La soldadura puede ser definida como: “la unión permanente de superficies metálicas estableciendo el enlace de átomo a átomo entre las superficies”. Si bien, la forma de los componentes individuales no cambia, la soldadura terminada, o ensamble de partes, constituye una estructura unificada que funcionalmente tiene las propiedades de una parte sólida. En algunos casos, particularmente con soldadura por punteo, es puramente un procedimiento de ensamble y compite con sujetadores mecánicos, como el remachado y el atornillado. En otros casos, el objetivo de la soldadura es proporcionar una unión que tenga la misma estructura, resistencia y otras propiedades como las del metal base, para que el área soldada sea indetectable. La mayoría de los procesos de soldadura consisten en unir dos piezas de metal para satisfacer una especificación, dibujo o cualquier otro medio en el que se establezca un requisito. En la industria, están disponibles sobre cuarenta procesos de soldadura diferentes, dentro de los que se incluye a: la soldadura con arco, con gas, de resistencia, etc. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

Sin importar el proceso, existen tres variables comunes: z

Una fuente de calor.

z

Una fuente de protección.

z

Una fuente de elementos químicos.

El control de estas variables es esencial y cuando alguna de ellas, por cualquier razón, se vuelve inestable se puede esperar que se presente una variedad de discontinuidades en la soldadura. Las discontinuidades que se producen en soldadura, y que el técnico en debe poner en evidencia, pueden ser de índole diversa. Algunas son inherentes al tipo de procedimiento empleado para realizar la soldadura. Otras son comunes a casi todos los procedimientos. En ocasiones, las discontinuidades son provocadas por la inexperiencia o negligencia del soldador, por ejemplo, posición incorrecta del electrodo, eliminación insuficiente de escorias, etc. En otras ocasiones, las discontinuidades se deben a que no se han ajustado en forma conveniente los parámetros del proceso como una intensidad inadecuada, velocidad de desplazamiento del arco demasiado elevada, etc. Por último, existen discontinuidades debidas a una unión deficiente como el tipo de preparación inadecuada para el espesor de la placa, electrodo mal indicado para el tipo de material a soldar, etc. Las discontinuidades de soldadura pueden ser clasificadas de varias formas, una de estas formas considera cuatro clases generales de discontinuidades, las cuales pueden ser subdivididas, como se indica a continuación: 1

2

Discontinuidades dimensionales a.

Tamaño de la soldadura

b.

Perfil de la soldadura

c.

Distorsión

Discontinuidades estructurales a.

Grietas

b.

Penetración incompleta

c.

Fusión incompleta

d.

Porosidad

e.

Inclusiones de escoria

f.

Inclusiones de tungsteno

g.

Socavado

h.

Quemada

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Procesos de manufactura y discontinuidades

3

4

Propiedades del metal soldado a.

Propiedades químicas

b.

Propiedades mecánicas

Discontinuidades del metal base a.

Laminaciones

b.

Desgarres laminares

Desde el punto de vista del técnico en radiografía, las discontinuidades en soldadura pueden agruparse como sigue: Grietas Externas

Transversales

Descolgamientos Desalineamientos

Grietas Internas

Longitudinales

Longitudinales Transversales Cráter

Penetración incompleta Falta de fusión Escoria Porosidad

En cuanto a la detección de estas discontinuidades por radiografía, evidentemente las que debe buscar el técnico son las internas. No obstante, esto no significa que debe ignorar las externas sino, muy al contrario, tener en cuenta la posibilidad de su existencia al realizar el examen, pues muchas veces su presencia da origen a confusiones o errores de interpretación. Discontinuidades externas 1.

En el paso de raíz

a)

Penetración incompleta

La penetración incompleta o inadecuada es la falta de metal de soldadura para que penetre la raíz adecuada o completamente, lo cual deja presentes las aristas de la cara de raíz, como se muestra en la figura No. 45. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

Ocurre cuando no se alcanza la temperatura de fusión del metal base debido a diferentes razones, por ejemplo por una preparación inadecuada o mal diseño de la junta, electrodos de grandes dimensiones (diámetro), velocidad de aplicación excesiva y corriente utilizada baja. De acuerdo con AWS, penetración incompleta es un término no estándar. Sin embargo, es el que mejor se refiere a la fusión incompleta que ocurre en la raíz de la soldadura y el que mejor describe su naturaleza y localización. También conocida como falta de penetración.

Figura No. 45: Penetración incompleta b)

Desalineamiento con penetración incompleta

Esta discontinuidad ocurre cuando los elementos que serán unidos no se encuentran alineados y el relleno en el paso de raíz o fondeo es insuficiente, junto con la falta de fusión de una de las caras de raíz, como se ilustra en la figura No. 46.

Figura No. 46: Desalineamiento con penetración incompleta c)

Concavidad en la raíz (llenado bajo en la raíz)

Es una condición en la raíz de la soldadura, en la cual, el metal fundido del charco de soldadura es jalado hacia dentro de la junta durante la solidificación. El paso de raíz funde adecuadamente ambas caras de raíz, pero al centro del cordón de raíz se presenta una depresión o cavidad, que penetra más allá de la superficie adyacente del metal base, debida a la contracción del metal, ver figura No. 47. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

La causa principal por la que se produce la concavidad es la técnica empleada por el soldador. Al soldar, las velocidades excesivas de viaje no permiten que el metal de aporte sea fundido y depositado para llenar la zona soldada hasta el nivel de la superficie del metal base.

Figura No. 47: Concavidad en la raíz d)

Quemada

Es una depresión severa o hueco abierto, en forma de cráter, que se extiende a través de la raíz de la soldadura, causada por sobrecalentamiento local en el primero o segundo paso de soldadura. Cuando esta área está siendo fundida, el metal corre fuera de la junta, dejando un hueco en la parte inferior, el metal fundido simplemente se hunde y forma una depresión. En otras palabras, se debe a una penetración excesiva en la raíz de la soldadura por la cual se ha perdido parte del metal, como se muestra en la figura No. 48, generalmente no es alargada. De acuerdo con AWS, quemada es un término no estándar cuando es usado para el refuerzo o penetración excesiva o un hueco a través de la raíz.

Figura No. 48: Quemada e)

Socavado interno

Es cuando el metal base se funde adecuadamente en la unión con el metal de soldadura, pero el metal depositado es insuficiente para llenar adecuadamente la depresión resultante. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

Aparece como una ranura o cavidades fundidas en el metal base, directamente adyacente y a lo largo de cualquiera de los bordes del cordón de raíz, ver la figura No. 49. Esta condición, si es excesiva, puede afectar seriamente por fatiga la vida de la soldadura. El socavado es normalmente el resultado de una técnica inadecuada para soldar. Específicamente, si la velocidad de viaje al soldar es excesiva y también puede resultar cuando la temperatura para soldar es demasiado alta.

Figura No. 49: Socavado interno f)

Fusión incompleta en el paso de raíz

Es una discontinuidad de soldadura en la cual no ocurre la fusión entre el metal de soldadura y una de las caras de raíz, en el paso de raíz o fondeo. Puede presentarse en juntas a tope con ranura en “V” sencilla, como se ilustra en la figura No. 50.

Figura No. 50: Fusión incompleta en el paso de raíz g)

Refuerzo excesivo de raíz (penetración excesiva)

Es el exceso de metal de soldadura de aporte, depositado en el cordón de raíz, más común en juntas soldadas diseñadas con una abertura de raíz. El refuerzo excesivo es indeseable porque más que reforzar la soldadura tiende a aumentar la sección del material y, con ello, producir configuraciones del tipo de muescas o ranuras que provocan el incremento de esfuerzos, con lo que se reduce drásticamente la resistencia a la fatiga de la junta soldada. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

Se puede extender a lo largo del cordón de raíz o en zonas aisladas, como muestra la figura No. 51. Resulta cuando la velocidad de viaje al soldar es demasiado lenta o cuando la manipulación del electrodo es inadecuada, siendo la técnica actual para soldar la causa predominante.

Figura No. 51: Refuerzo excesivo de raíz 2.

En el paso final

a)

Relleno insuficiente (llenado bajo en la cara o corona baja)

El llenado bajo es una depresión en la parte superior o cara de la soldadura, lo que corresponde a una pérdida de material en la sección transversal de la soldadura, que como resultado, tendrá un espesor menor que el metal base. Se debe a que no hay suficiente metal depositado para llenar adecuadamente la junta soldada, ver la figura No. 52. Se extiende a través de la cara de la soldadura. Esta condición puede debilitar seriamente la soldadura. La causa principal del llenado bajo es la técnica para soldar. La velocidad excesiva de viaje no permite que el metal de aporte sea fundido y depositado para llenar la zona soldada al mismo nivel de la superficie del metal base.

Figura No. 52: Llenado insuficiente

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

b)

Socavado externo

Es cuando el metal base se funde adecuadamente en la unión con el metal de soldadura, pero el metal depositado es insuficiente para llenar adecuadamente la depresión resultante. Aparece como una ranura o cavidades fundidas en el metal base directamente adyacente y a lo largo de cualquiera de los bordes de la cara de la soldadura, la figura No. 53 ilustra la apariencia típica de un socavado externo. Esta condición en exceso puede afectar seriamente la vida de la soldadura debido a la fatiga. El socavado es normalmente el resultado de una técnica inadecuada para soldar. Específicamente, si la velocidad de viaje al soldar es excesiva y también puede resultar cuando la temperatura para soldar es demasiado alta.

Figura No. 53: Socavado externo c)

Desalineamiento (High-Low)

Desalineamiento, o en el caso de soldaduras en cascos o cubiertas y tubería conocido como “High-Low”, es la condición donde los miembros o elementos que serán soldados no se encuentran nivelados, como se muestra en la figura No. 54.

Figura No. 54: Desalineamiento (High-Low)

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

d)

Traslape (solape)

Es la condición donde existe un saliente, sin fusión, de metal soldado más allá del dedo o cara de la soldadura. Aparece como si el metal soldado desbordara la junta y se extiende sobre la superficie del metal base adyacente, como se ilustra en la figura No. 55. Es considerada una discontinuidad significativa ya que puede producir un efecto de muesca o ranura, lo cual resulta en concentración de esfuerzos cuando la soldadura es colocada bajo cargas durante el servicio. Se debe normalmente a una técnica inadecuada para soldar. Esto es, si la velocidad de viaje al soldar es demasiado lenta, la cantidad de metal de aporte fundido es mayor a la requerida para llenar la junta.

Figura No. 55: Traslape e)

Fusión incompleta en los pasos finales o de cubierta

Esta discontinuidad resulta porque no se produce la fusión entre el metal de soldadura y el metal base, sobre el bisel, en el último o últimos pasos de relleno de la soldadura, la figura No. 56 muestra esta discontinuidad.

Figura No. 56: Fusión incompleta en los pasos finales o de cubierta f)

Refuerzo excesivo de cara

Es similar a la convexidad en soldaduras de filete, excepto que describe la condición que solamente puede estar presente en una soldadura de ranura. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

100

Procesos de manufactura y discontinuidades

Es el exceso de metal de soldadura depositado, más que la cantidad requerida para llenar una junta, formando un contorno altamente convexo del lado de la junta desde la cual se ha soldado. El problema asociado con esta discontinuidad es con las ranuras agudas que son creadas en lugar del hecho de haber más metal soldado que el que es necesario. A mayor cantidad de refuerzo de la soldadura, son más severas las ranuras. Como en el caso del refuerzo excesivo de raíz, con el incremento en la cantidad de refuerzo hay un incremento de esfuerzos y la reducción drástica de la resistencia a la fatiga de la junta soldada. Se puede extender a lo largo de la soldadura o en zonas aisladas, como muestra la figura No. 57. El refuerzo excesivo de cara resulta por las mismas razones que para el refuerzo excesivo de raíz, siendo la técnica actual para soldar la causa predominante.

Figura No. 57: Refuerzo excesivo de cara Discontinuidades internas a)

Inclusión de escoria

Las inclusiones de escoria son óxidos, escoria y otros materiales sólidos no metálicos (como los usados para proteger el metal fundido) que son atrapados en el metal soldado, entre el metal de aporte y el metal base o entre los cordones de la soldadura, en los pasos de relleno. Generalmente son de forma irregular, ligeramente alargadas, agrupadas o aisladas y distribuidas al azar en cualquier parte de la soldadura. La figura No. 58 ilustra esta discontinuidad. Puede producirse solamente cuando el proceso que está siendo utilizado emplea algún tipo de flujo de protección. Es causada principalmente por una técnica inapropiada para soldar, como manejo inadecuado del electrodo y una limpieza insuficiente entre pasos.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

Figura No. 58: Inclusión de escoria b)

Línea de escoria

Las líneas de escoria son del mismo tipo que las inclusiones de escoria con la única diferencia en cuanto a su forma, son alargadas. Siguen líneas rectas en la dirección de la soldadura y pueden encontrarse localizadas a lo largo de los bordes del paso de raíz siguiendo el valle dejado por cada lado de la ranura soldada entre el paso de raíz y el paso caliente. En ocasiones se presenta entre pasos, la escoria queda atrapada a lo largo de los bordes de un cordón de soldadura convexo formando cordones debajo del siguiente paso de soldadura. Pueden presentarse en líneas continuas o intermitentes, sencillas o paralelas, ver la figura No. 59. Se produce solamente cuando el proceso utilizado emplea algún tipo de flujo de protección. Causada principalmente por limpieza insuficiente entre pasos.

Figura No. 59: Líneas de escoria c)

Fusión incompleta

Se describe como la condición donde la soldadura no está completamente fusionada con el metal base o con los pasos adyacentes de soldadura. Es la falla del metal fundido de soldadura para fluir y fusionar el metal adyacente. Debido a su forma lineal y la característica de sus bordes relativamente agudos, la fusión incompleta corresponde a una discontinuidad significativa de la soldadura. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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También es conocida como falta de fusión, fusión inadecuada y solape o soldeo en frío. Puede ocurrir en diferentes posiciones dentro de la soldadura. Normalmente es alargada y orientada en dirección de la soldadura, paralela al eje de la soldadura. Puede presentarse en líneas alargadas continuas o intermitentes, sencillas o paralelas, como se muestra en la figura No. 60. La fusión incompleta puede resultar de un número de condiciones o problemas. Probablemente, la causa más común de esta discontinuidad es el manejo inadecuado del electrodo de soldadura por el soldador. También, algunos procesos son más propensos a este problema porque no existe el calor concentrado suficiente para fundir y fusionar adecuadamente los metales. En otras situaciones, la configuración de la junta soldada puede limitar la cantidad de fusión que puede ser alcanzada, como por ejemplo un ángulo de ranura insuficiente y porque las caras de raíz sean excesivas. La fusión incompleta está asociada con las inclusiones de escoria, por ello, la presencia de escoria debido a una limpieza insuficiente puede evitar que ocurra la fusión. Finalmente, la contaminación extrema, incluyendo cáscara y capas de óxido.

Figura No. 60: Fusión incompleta d)

Inclusión de tungsteno

Estas inclusiones están asociadas con el proceso GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), el cual utiliza un electrodo de tungsteno para producir un arco, y con esto el calor para la soldadura. Son pedazos pequeños de tungsteno entre los cordones de la soldadura. Pueden ser partículas muy finas o de gran tamaño, de forma irregular, agrupadas o aisladas y localizadas en cualquier parte de la soldadura, ver figura No. 61. Ocurre cuando el electrodo de tungsteno hace contacto con el charco fundido, con lo que se corta el arco y el metal fundido puede solidificar alrededor de la punta del electrodo. También, resulta cuando la corriente utilizada es en exceso a la recomendada para el diámetro particular del electrodo, por lo que el electrodo se funde y se pueden depositar pedazos del mismo en el metal soldado.

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También se produce cuando el electrodo no consumible de tungsteno toca el metal de soldadura fundido o el de trabajo y se funde, depositando partículas de tungsteno que quedan atrapadas dentro del metal soldado.

Figura No. 61: Inclusión de tungsteno e)

Grietas

La grieta generalmente es considerada como la discontinuidad más crítica; esto se debe al hecho que las grietas son caracterizadas como lineales, y también porque presentan condiciones de extremos o puntas muy agudos. Debido a que las puntas de las grietas son extremadamente agudas, existe la tendencia para que la grieta crezca o se propague, si son aplicados esfuerzos adicionales. Inician cuando las cargas o esfuerzos aplicados a un miembro exceden su resistencia a la tensión, esto es, hay una condición de sobrecarga. También, la presencia de muescas, ranuras, discontinuidades y cambios de dimensión agudos pueden causar la concentración de esfuerzos, por lo que comúnmente las grietas son asociadas con tales elevadores de esfuerzos. Las grietas pueden ser categorizadas en varias formas diferentes: 1.

Por la forma de indicar cuando ocurren las grietas. Pueden ser clasificadas como grietas calientes y frías, tomando como base la temperatura a la cual ocurre la grieta. a)

Grietas calientes: Ocurren durante la solidificación del metal a altas temperaturas. Se considera que su propagación es íntergranular, esto es, la grieta ocurre entre granos individuales.

b)

Grietas frías: Ocurren después que el metal se ha solidificado y enfriado a temperatura ambiente. Aquellas que resultan de condiciones de servicio o por hidrógeno atrapado también pueden ser consideradas como grietas frías. La propagación de estas grietas puede ser íntergranular o tránsgranular, esto es, entre o a través de granos individuales.

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2.

Por la forma de describir su dirección con respecto al eje longitudinal de la soldadura. Se identifican como grietas longitudinales y transversales. a)

Grietas longitudinales: Son aquellas que corren paralelas al eje de la soldadura, normalmente están confinadas al centro de la soldadura, como ilustra la figura No. 62. Una grieta longitudinal puede ser una extensión de una grieta que inicia en la primer capa de soldadura, la cual, si no es removida, tiende a propagarse subsecuentemente hacia las capas superiores hasta alcanzar la superficie. Las grietas longitudinales pueden resultar de esfuerzos transversales de contracción o esfuerzos asociados con las condiciones de servicio.

(a)

(b)

Figura No. 62: Grieta longitudinal b)

Grietas transversales: Estas grietas son perpendiculares al eje de la soldadura, en algunos casos entran al metal base, la figura No. 63 ilustra esta discontinuidad. Las grietas transversales son generalmente causadas por esfuerzos longitudinales de contracción de la soldadura que actúan sobre la propia soldadura o sobre el metal base de baja ductilidad.

Figura No. 63: Grieta transversal

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3.

Por la localización física exacta con respecto a las diferentes partes de la soldadura. Esta descripción incluye: garganta, raíz, dedo, cráter, debajo de cordón, zona afectada por el calor y grietas en el metal base. a)

Grietas de garganta: Así son llamadas porque se extienden a lo largo de la garganta de la soldadura o en el espacio más corto a través de la sección transversal de la soldadura, en soldaduras de filete. También son grietas longitudinales y pueden llegar a la cara de la soldadura por lo que pueden ser observadas visualmente.

b)

Grietas de raíz: Su propagación puede ser en el metal de soldadura o en el metal base, la figura No. 62(b) muestra una grieta de raíz. También son grietas longitudinales. Inician en la raíz de la soldadura o en la superficie de raíz de la soldadura. Así como las grietas de garganta, están relacionadas con la existencia de esfuerzos de contracción de la soldadura. Muchas veces resultan cuando las juntas son ajustadas o preparadas inadecuadamente, por ejemplo aberturas de raíz grandes pueden resultar en una concentración de esfuerzos para producir grietas de raíz.

c)

Grietas de dedo: Son grietas del metal base, las cuales se propagan desde los dedos de la soldadura. Las configuraciones de soldadura que presentan refuerzo o convexidad pueden proporcionar concentradores de esfuerzos en los dedos de la soldadura, esto, combinado con la baja ductilidad de la microestructura de la zona afectada por el calor, incrementa la susceptibilidad de la soldadura a las grietas de dedo. Pueden ocurrir por los esfuerzos transversales de contracción de la soldadura o por esfuerzos de servicio debido a la fatiga.

d)

Grietas cráter: Se generan en los puntos de terminación de los pasos o cordones individuales de soldadura, donde se interrumpe el arco. Si la técnica utilizada por el soldador al terminar el arco no suministra el llenado completo del charco de soldadura fundida, el resultado puede ser un cráter en esa ubicación. La presencia de ésta área, combinada con los esfuerzos de contracción de la soldadura durante la solidificación del charco fundido, puede causar una grieta cráter o redes de grietas que irradian desde el centro del cráter, como se muestra en la figura No. 64. Cuando hay un arreglo radial es comúnmente referido como grieta estrella.

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Las grietas cráter pueden ser extremadamente peligrosas porque tiene la tendencia a ser puntos de inicio de otras grietas y son consideradas como serias por la mayoría de normas.

Figura No. 64: Grieta cráter e)

Grietas debajo de cordón / zona afectada por el calor: Aunque están relacionadas con la operación de soldadura, estas grietas se localizan directamente adyacentes a la línea de fusión de la soldadura, en la zona afectada por el calor en lugar del metal de soldadura. Corren directamente paralelas a la línea de fusión. Son un tipo de grietas particularmente peligrosas porque pueden no propagarse hasta varias horas después que la soldadura ha sido terminada. Por esta razón, para aquellos materiales que son más susceptibles a este tipo de grietas, la inspección final debería realizarse de 48 a 72 horas después que la soldadura se ha enfriado a la temperatura ambiente. Resultan por la presencia de hidrógeno en la zona de la soldadura, el cual puede estar presente en el material de aporte, en el metal base, en la atmósfera circundante o por contaminación superficial. También, debido a que la zona afectada por el calor es típicamente menos dúctil que el metal de soldadura y el metal base, el agrietamiento puede ocurrir sin la presencia de hidrógeno. En situaciones de alta restricción, los esfuerzo de contracción pueden ser suficientes para producir agrietamiento en la zona afectada por el calor, especialmente en el caso de materiales frágiles.

e)

Grietas en el metal base: Este tipo de grietas puede o no ser asociado con la soldadura. Con mucha frecuencia, son asociadas con elevadores de esfuerzos, los cuales resultan en el agrietamiento una vez que la pieza ha sido puesta en servicio.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

f)

Porosidad

La porosidad es una discontinuidad de tipo cavidad formada por gas atrapado durante la solidificación. Simplemente pueden ser huecos o paquetes de gas dentro del metal soldado. Debido a su forma esférica característica, la porosidad es normalmente considerada la discontinuidad menos peligrosa. Sin embargo, donde la soldadura debe formar algún límite para contener un gas o líquido, la porosidad puede ser considerada más peligrosa. La porosidad es generalmente caracterizada como una discontinuidad con bordes tersos, redondeada o alargada. Un solo poro también puede tener una cola aguda, lo que podría ser un punto de inicio de una grieta. Así como las grietas, hay diferentes formas de nombrar un tipo específico de porosidad. En general, se refieren a la localización relativa de varios poros o la forma específica de los poros individuales. Tales nombres son: a)

Porosidad aislada: Como su nombre lo dice, es un poro individual, redondeado o alargado, que puede ser atrapado en cualquier lugar en la soldadura.

b)

Porosidad uniformemente dispersa: Se refiere a poros numerosos que pueden aparecer dispersos a través de la soldadura sin ningún patrón en particular, como se ilustra en la figura No. 65.

Figura No. 65: Porosidad uniformemente dispersa c)

Porosidad agrupada: Se refiere a un patrón específico de varios poros; describe un número de poros agrupados en un área pequeña separada por cierta longitud de metal soldado libre de porosidad. La figura No. 66 muestra la porosidad agrupada.

d)

Porosidad lineal (Hollow bead): Se refiere a otro patrón específico de varios poros; la porosidad lineal o alineada describe una cierta cantidad de poros agrupados en una línea recta y paralela al eje de la soldadura. Generalmente se encuentran en el cordón de raíz, como se ilustra en la figura No. 67.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

Figura No. 66: Porosidad agrupada

Figura No. 67: Porosidad lineal o alineada e)

Porosidad tubular: Con los tipos anteriores de porosidad, los poros son usualmente de forma esférica, sin embargo, con este tipo de porosidad los poros son alargados, ver figura No. 68. Por esta razón, son referidos como porosidad alargada, tipo túnel o agujeros de gusano. Este tipo de porosidad representa la condición más riesgosa si la función principal de la soldadura es contener un líquido o gas.

Figura No. 68: Porosidad tubular La porosidad es normalmente causada por la presencia de contaminantes o humedad en la zona soldada, la cual se evapora debido al calor de la soldadura formando gases. La contaminación o humedad puede provenir de varias fuentes como el electrodo, el metal base, el gas de protección o la atmósfera circundante. También, algunas variaciones en la técnica para soldar pueden provocar porosidad. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

Discontinuidades de servicio La falla mecánica es siempre el resultado de un esfuerzo arriba de un valor crítico, para cada material, que provoque deformación o fractura. Tales esfuerzos excesivos son establecidos por una variedad de factores tales como la combinación de defectos del material, cargas excesivas, tipos de cargas inadecuadas o errores de diseño. En general, los productos y estructuras pueden estar sujetas a una variedad de condiciones de servicio, por ejemplo: las cargas aplicadas pueden ser estáticas (estacionarias o fijas) o dinámicas (variables); el medio ambiente puede contribuir con corrosión, vibración, temperaturas y presiones por arriba o debajo de las condiciones normales; el producto podría, inclusive, estar sujeto a abuso. Bajo ciertas condiciones las discontinuidades que se cree no son de riesgo pueden cambiar y convertirse en defectos serios que pueden causar una falla desastrosa. Lo anterior, ocurre debido a condiciones de servicio y puede ser por los efectos de fatiga o corrosión, especialmente cuando son acompañadas por cargas cíclicas. Una pequeña discontinuidad que es inherente al material puede desarrollarse hasta convertirse en una grieta de concentración de esfuerzos que, bajo ciertas cargas variables, se propaga con el paso del tiempo hasta que ya no exista suficiente material sólido para soportar la carga. Como consecuencia de lo anterior se produce la falla total por fractura. Las discontinuidades de servicio son consideradas como las más importantes y críticas. Los materiales que pueden presentar defectos debido a las condiciones de funcionamiento u operación son considerados extremadamente críticos y demandan atención estrecha. Son consideradas discontinuidades de servicio a: a)

Grietas por fatiga

Normalmente inician en la superficie del material y se encuentran abiertas, progresando generalmente en ángulos rectos con respecto a la dirección de los esfuerzos principales de operación. Inician en puntos considerados como de alta concentración de esfuerzos, figura No. 69, tales como barrenos, ranuras en la superficie, discontinuidades existentes en la pieza antes de ponerla en servicio, particularmente aquellas discontinuidades sobre o cercanas a la superficie, y discontinuidades causadas por ataque de corrosión en los bordes de grano que pueden ser fuentes de grietas por fatiga. Las grietas por fatiga son causadas por cargas cíclicas repetidas, tales como doblez o flexión, o por esfuerzos de vibración. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

La falla por fatiga es más común de lo que podría pensarse. Se estima que en el equipo que cuenta con partes en movimiento o que se encuentran sujetas a vibración, el 90% de las fallas incluye a la fatiga de alguna forma.

Figura No. 69: Grieta por fatiga b)

Corrosión

En general, corrosión es el deterioro de metales debido a la acción química de algún medio circundante o contrayente, el cual puede ser un líquido, gas o la combinación de ambos. En algún grado, la corrosión puede producirse sobre todos los metales, pero su efecto varía ampliamente dependiendo de la combinación del metal y el agente corrosivo. El término corrosión es utilizado para describir una acción considerada normalmente en detrimento del material, pero el principio es utilizado actualmente como beneficio en algunos casos. La corrosión ataca metales por acción química directa, por electrólisis (acción electroquímica) o comúnmente por una combinación de ambos. 1.

Acción química directa

Teóricamente todos los fenómenos de corrosión son electromecánicos, ya que toma lugar una transferencia de electrones, pero el término acción química directa es usado para describir aquellas reacciones donde los ánodos y cátodos acoplados que existen en un electrolito no son identificables. 2.

Reacción electrolítica (electroquímica)

La corrosión de tipo electroquímica también involucra cambios químicos pero además involucra el flujo de una corriente eléctrica entre dos electrodos, un ánodo (positivo, donde se dejan electrones y son descargados iones negativos) y un cátodo (negativo, donde entran electrones y son formados iones negativos). Para completar el circuito puede existir un contacto eléctrico además del flujo de electrones a través del electrolito. El sistema es análogo a un sistema de plaqueado en el cual el ánodo suministra el metal a ser depositado. El ánodo eventualmente se desgasta. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Procesos de manufactura y discontinuidades

Velocidad de corrosión La velocidad de corrosión depende de varios factores: z

z

z

El metal o metales de un sistema de corrosión. 1)

Su posición en las series electroquímicas. En la posición más alta, es mayor su tendencia a la corrosión. En sistemas con múltiples metales, la parte más alejada, tiene la mayor acción electromecánica.

2)

La presencia de esfuerzos residuales.

Electrolito presente. 1)

Su concentración. Con incrementa la corrosión.

una

alta

concentración

usualmente

se

2)

Contenido de oxígeno. El oxígeno es particularmente perjudicial en la corrosión del hierro.

3)

Acidez. En general, a un contenido más alto de ácido, más alta la velocidad de corrosión.

4)

Movimiento. La velocidad de un flujo de electrolito puede mover productos de corrosión para exponer metal nuevo al ataque. El movimiento del electrolito también puede evitar la formación de celdas de corrosión, lo que reduce la corrosión.

5)

Temperatura. Con el incremento de temperatura normalmente se acelera la corrosión.

6)

Corrientes eléctricas. Corrientes localizadas por fugas, tierra o corrientes Eddy normalmente aceleran la corrosión.

Corrosión atmosférica. La humedad normalmente es la culpable de la corrosión atmosférica, pero, aunque pueda estar presente humedad, el agua pura tiene un efecto relativamente pequeño. La combinación de humedad con impurezas, especialmente las sales de cloro o azufre, aceleran grandemente la corrosión atmosférica.

Tipos de corrosión a)

Corrosión General. La corrosión general es el tipo más común de corrosión, se presenta en forma relativamente uniforme sobre la superficie total del metal expuesto.

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b)

Picaduras (Pitting). Las picaduras son un tipo de corrosión localizada la cual corresponde a huecos que se extienden o desarrollan hacia dentro del metal. Esta corrosión es más seria que la corrosión ligera general ya que las picaduras pueden reducir la resistencia del material y porque también son núcleos para las grietas por fatiga. En algunos materiales la cantidad y profundidad de las picaduras puede incrementarse con el tiempo. El acero con corrosión uniforme expuesto a la atmósfera puede, con el paso del tiempo, desarrollar picaduras.

c)

Corrosión intercristalina. Un tipo serio de corrosión es creado cuando el ataque es contra los bordes de grano. Siguiendo los bordes de grano, desde la superficie del metal, se desarrolla una discontinuidad de tipo grieta. Tales grietas pueden causar la falla del material sometido a cargas estáticas debido a la reducción de la resistencia a la carga de la sección transversal. En el caso de cargas dinámicas, son fuentes de inicio de las grietas y falla por fatiga. Las variedades de corrosión intercristalina son conocidas con diferentes nombres, uno de ellos es el de agrietamiento por esfuerzo de corrosión (Stress Corrosion Cracking), el cual es de gran interés por sus efectos sobre un gran número de aleaciones comunes de varios metales utilizados en medios químicamente agresivos. En aceros de alta resistencia y aceros inoxidables martensíticos es usualmente íntergranular, y en aceros inoxidables austeníticos es normalmente transgranular. Para el control del agrietamiento por esfuerzos de corrosión se necesita considerar cuatro requisitos para que se presente: una aleación susceptible; un medio agresivo y corrosivo; esfuerzos aplicados o residuales; y el tiempo.

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CAPÍTULO CUATRO: REVISIÓN DE SEGURIDAD RADIOLÓGICA i.

IV

Controlando la exposición del personal Una característica de la radiación, que siempre debemos recordar, es el hecho que “tiene el poder de dañar los tejidos del cuerpo humano”. La estructura básica de todo tejido vivo es la célula, la cual, contiene minerales, líquidos, proteínas y azúcares que pasan en forma acuosa a la célula a través de una membrana delgada. El proceso principal por el cual se daña el tejido es conocido como “ionización”. Recodemos que la ionización es cuando un fotón golpea un electrón y lo saca de su órbita, creando un par ión. Los daños al tejido humano suceden cuando muchos electrones son golpeados y sacados de sus átomos, por lo que: 1.

Rompen y causan trastornos a la estructura celular hasta el punto de provocarle la muerte

2.

Origina en las células la pérdida de su capacidad para reproducirse, y

3.

Causa en las células una forma de reproducción anormal.

La exposición a la radiación externa proviene de fuentes de radiación que se localizan fuera del cuerpo, tales como maquinas de rayos “X” y fuentes de rayos “Gama”. La exposición a la radiación interna resulta cuando un material radiactivo logra entrar al cuerpo, generalmente, al respirar, deglutir, o a través de cortaduras de la piel. En los trabajos de radiografía industrial, la posibilidad de radiación interna es bastante remota. Unidades de medición de la dosis de radiación Actualmente la radiación no se puede medir directamente, pero el mismo principio por el cual la radiación daña el tejido humano es puesto a trabajar en la medición de la radiación. z

Roentgen

El “Roentgen” (R) es la unidad básica usada para expresar la exposición a la radiación “X” o “Gama”, basada en la ionización que produce la radiación. Los procesos de ionización crean un par ión, el cual consiste de una partícula con carga negativa y una partícula con carga positiva. El número de pares ión puede ser medido por la cantidad de corriente eléctrica que producen. La corriente eléctrica puede, en ese caso, activar un instrumento de medición. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de seguridad radiológica

El “Roentgen” no es una medida directa, pero mide en forma simple la radiación presente en el aire. Relaciona la cantidad de exposición que una persona puede recibir en la misma área. Técnicamente, un Roentgen es la cantidad de radiación ionizante que produce 2,083 millones de pares ión en un centímetro cúbico de aire, y es equivalente a una unidad electrostática de carga. El “miliRoentgen” es usado para medir la exposición personal y se abrevia como “mR”. Un “miliRoentgen” es 1/1000 de un “Roentgen”, 0.001 Roentgen. La unidad del Sistema Internacional es el Coulomb/Kg. 1 Roentgen = 2.58 x 10

-4

C/Kg

Otras unidades que permiten relacionar la radiación con los efectos biológicos que pueden causarse en el tejido humano son el RAD, RBE y REM. z

Rapidez de exposición

La rapidez de exposición (x) es el cociente de (dx) entre (dt), donde (dx) es el incremento de exposición en el intervalo de tiempo (dt). Conocida como intensidad de radiación (I) o rapidez de exposición, sus unidades son: R/Hr ó mR/Hr ó C/Kg x Seg z

RAD (Radiation Absorbed Dose = Dosis de Radiación Absorbida)

Es la unidad que sirve para establecer la dosis de radiación que ha sido absorbida. RAD es una unidad de absorción y Roentgen es una unidad de exposición, por lo que, esto puede ser considerado como una situación de causa y efecto. El RAD puede ser relacionado con cualquier tipo de radiación. Como el RAD no es una medida de exposición no hay forma de medirlo en el aire. Para propósitos prácticos, una exposición de un Roentgen de rayos “X” o “Gama” da una dosis absorbida en el tejido humano igual a un RAD. Se define también como la cantidad de cualquier tipo de radiación que da una absorción en la materia de 100 Ergios de energía por cada gramo. La unidad del Sistema Internacional es el Gray (Gy). 1 RAD = 0.01 Gray Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de seguridad radiológica

z

RBE (Radiation Biological Effect = Efecto Biológico de la Radiación o Factor de Calidad)

El término RBE se utiliza para evaluar el efecto biológico de la radiación. Es la medida de los efectos de la radiación en el tejido humano. Los científicos han trabajado para buscar factores para los diferentes tipos de radiación. Como se muestra en la tabla a continuación, un RAD de radiación alfa puede provocar más daño al tejido que un RAD de rayos “Gama”. La radiación alfa no es muy penetrante, pero puede ser muy dañina si alcanza el tejido humano. Tipo de radiación

RBE

“X” y “Gama” Beta Alfa Neutrones

1 1 20 10

El RAD y el RBE muestran la magnitud de la dosis y sus efectos biológicos, esto proporciona los elementos necesarios para encontrar la dosis biológica, o para identificar que efectos puede tener sobre el tejido humano. z

REM (Roentgen Equivalent Man = Roentgen Equivalente en el Hombre o Dosis Biológica)

El REM es el efecto producido en los humanos por cualquier tipo de radiación. La fórmula RAD x RBE sirve para encontrar la dosis biológica en REM para cualquier tipo de radiación. Para radiación “Gama” y “X”, el Roentgen puede ser sustituido por el RAD como una expresión de dosis absorbida. Esto significa que puede ser usada para radiación “X” o “Gamma” la fórmula: REM = R x RBE No obstante, para radiación alfa debe ser usada la fórmula: REM = RAD x RBE Para evaluar la dosis y aplicarla al registro permanente, todo tipo de radiación debe ser convertida a REM, ya que es la unidad estándar para mantener un registro sobre la dosis biológica para personal ocupacionalmente expuesto (POE).

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Revisión de seguridad radiológica

La dosis de radiación es la relación entre el tiempo en el que se recibe una cantidad de radiación. La expresión “REM por hora” es la relación de dosis biológica. Con los rayos “X” y “Gama”, la relación de exposición en “Roentgen por hora” es la misma que la relación de dosis en REM. Sin embargo, con los rayos alfa debe ser considerado el factor RBE de 20. La unidad del Sistema Internacional es el Sievert (Sv). 1 REM = 0.01 Sievert ii.

Protección contra la radiación Las medidas de protección contra la radiación están principalmente diseñadas para mantener la exposición por debajo de los limites permisibles. Esto es necesario porque no existe forma de eliminar los daños de la radiación después que han ocurrido. Calculo de la dosis de exposición La mayoría de los cálculos son aplicados a maquinas de rayos “X”, pero cuando se usa isótopo radioactivo existen más factores a considerar. La dosis estándar de radiación de varios isótopos radioactivos es conocida como emisividad o constante específica. z

Emisividad

Llamada también constante especifica (τ) de los rayos “Gama”, expresa la intensidad de la radiación producida por un curie (Ci) de actividad en una hora y a una distancia determinada (a un pie o a un metro). R/Hr por Ci a 1 pie o 1 metro La siguiente tabla muestra algunos isótopos radioactivos usados comúnmente en radiografía industrial y su emisividad: Isótopo radioactivo

R / Hr - Curie a 1 metro

R / Hr - Curie a 1 pie

Cobalto-60

(Co-60)

1.30

14.5

Iridio-192

(Ir-192)

0.55

5.9

Cesio-137

(Cs-137)

0.32

4.2

Tulio-170

(Tm-170)

0.0014

0.03

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Revisión de seguridad radiológica

Parámetros básicos de protección contra la radiación Existen tres medidas básicas para proporcionar protección contra la radiación: 1.

Tiempo

El tiempo se refiere a la duración de la exposición. El control de la extensión del tiempo en el cual una persona está expuesta a la radiación. La cantidad de radiación absorbida por el cuerpo humano es directamente proporcional al tiempo al cual está expuesto: a mayor tiempo de permanencia en el área de radiación es mayor la dosis que se recibe y viceversa. Se expresa con la siguiente formula: E=Ixt Donde:

E = Exposición I = Intensidad de la radiación t = Tiempo de exposición

2.

Distancia

El control de la distancia entre la fuente de radiación y el personal. La exposición a la radiación disminuye considerablemente con el incremento de la distancia desde la fuente. La ley matemática conocida como “Ley del inverso cuadrado” establece que la relación de distancias varía la intensidad de la radiación, en otras palabras que “la intensidad de la radiación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. 3.

Blindaje (barreras o muros de protección)

El blindaje es el tercer medio que proporciona seguridad. Colocando materiales absorbentes entre la fuente y el personal. Los efectos dañinos de la radiación vienen del hecho que la radiación golpea los electrones de los átomos y los saca de su órbita. El mismo principio permite utilizar materiales sólidos para proporcionar blindaje, ya que estos absorben la energía de la radiación cuando los rayos chocan con los electrones en el material.

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Revisión de seguridad radiológica

El plomo, el acero y el concreto o combinaciones de ellos son comúnmente usados como materiales de blindaje o barreras de protección, para reducir la intensidad de la radiación y como consecuencia la exposición. A mayor espesor y densidad del material, es menor la intensidad de radiación, y como consecuencia mayor la protección contra la radiación. La intensidad de la radiación varia en forma exponencial con el espesor del material a través del cual pasa. La fórmula para calcular la intensidad de radiación transmitida es: I = I0 e Donde:

μ t

I = Es la intensidad de la radiación después del blindaje (con blindaje) I 0 = Es la intensidad de la radiación antes del blindaje (sin blindaje) μ = Es el coeficiente de absorción lineal (localizado en tablas, depende del tipo de material y la energía de la radiación) t = Es el espesor del material absorbente

Es necesario calcular con frecuencia el blindaje que se requiere para un lugar determinado. En este sentido es muy empleado el término identificado como capa de valor medio o capa hemirreductora. El espesor del blindaje requerido puede ser calculado mediante dos formas: 1.

Utilizando la siguiente formula: I =

Donde:

I0 2n

I = Es la intensidad de la radiación después del blindaje (con blindaje) I 0 = Es la intensidad de la radiación antes del blindaje (sin blindaje) n = Es el número de capas de valor medio

De la fórmula anterior tenemos: n =

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Log I 0 - Log I Log 2

119

Revisión de seguridad radiológica

2.

Utilizando gráficas para obtener el factor de transmisión: I = I0 x T

Donde:

I = Es la intensidad de la radiación después del blindaje (con blindaje). I 0 = Es la intensidad de la radiación antes del blindaje (sin blindaje) T = Es el factor de transmisión

Desde el punto de vista de seguridad radiológica, este método es el más real (confiable), ya que considera la radiación dispersa o secundaria, producida en el proceso de interacción de la radiación con la materia. Capa de valor medio o capa hemirreductora (CVM) Es el espesor de un material dado, el cual, reduce la intensidad de la radiación a la mitad de la original. Para cada isótopo radiactivo o para cada rayo “X”, de una energía determinada, existe una capa de valor medio característico de acuerdo al material. La capa de valor décimo o decarreductora es otro estándar que reduce el paso de radiación a través del material, en este caso a un décimo de intensidad. iii.

Dosis de radiación Debido al peligro que entraña la exposición de los individuos a las radiaciones ionizantes, se ha observado la necesidad de establecer dosis permisibles de exposición. Lo anterior implica que se permite a los individuos recibir ciertas cantidades de radiación, de las cuales, se ha determinado que no se presentarán efectos biológicos o serán pequeños tomando en consideración el concepto riesgo beneficio. Sin embargo, siempre es necesario entender que: z

Cualquier cantidad de radiación que se reciba innecesariamente se considera excesiva.

z

Cualquier dosis de radiación mayor a cero puede tener algún efecto biológico.

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Revisión de seguridad radiológica

z

El término dosis permisible es únicamente administrativo y para efectos de planeación, obtenido experimentalmente.

z

Se debe mantener la exposición a la radiación tan baja como razonablemente sea posible, concepto conocido como ALARA, por su nombre en inglés.

En los Estados Unidos Mexicanos el organismo que regula las actividades relacionadas con el uso de material radioactivo es la Comisión Nacional de Seguridad Nuclear y Salvaguardias (CNSNS). Personal ocupacionalmente expuesto El personal que labora con material radiactivo no deberá recibir una dosis en exceso de las siguientes: Área del cuerpo expuesta

REMS por cada 3 meses

Cuerpo completo- Cabeza y tronco, órganos formados por sangre, retina de los ojos o gónadas

1.25

Manos, antebrazos, pies y tobillos

18.75

La piel del cuerpo

7.5

Publico en general El usuario de material radiactivo debe asegurarse que el público en general en áreas no restringidas no reciba una dosis en exceso de: z

500 mREM en un año, o

z

100 mREM en siete días consecutivos (una semana), o

z

2 mREM en una hora.

Nota: a)

Las dosis permisibles anteriores son establecidas internacionalmente y adoptadas por la CNSNS.

b)

La CNSNS requiere que el personal ocupacionalmente expuesto reciba entrenamiento en seguridad radiológica antes de realizar cualquier operación con material radioactivo.

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Revisión de seguridad radiológica

De las dosis permisibles para el personal ocupacionalmente expuesto podemos observar que los daños por radiación varían de acuerdo a: a)

La cantidad del cuerpo expuesta: A mayor cantidad del cuerpo expuesto el efecto biológico será mayor.

b)

La parte expuesta del (radiosensibles) que otras.

cuerpo:

Existen

células

más

sensibles

Una dosis de radiación, de una cantidad dada, tendrá menor efecto si es recibida en un periodo largo de tiempo, y la misma dosis puede causar un daño permanente si es recibida en una sola exposición. El cuerpo es capaz de reparar algunos daños de la radiación si se le permite un tiempo adecuado. La dosis permisible acumulada para un individuo ocupacionalmente expuesto no debe exceder de 5(n - 18) REM, donde “n” es la edad del individuo en años. Lo anterior significa que una persona ocupacionalmente expuesta puede recibir hasta 5 REMS en un año y probablemente no se presenten efectos biológicos. Las seis variables que influyen en el efecto biológico de la dosis de radiación que recibe un individuo son:

iv.

1.

La cantidad del cuerpo expuesta

2.

La parte expuesta del cuerpo

3.

El tiempo en el que se recibe la dosis

4.

La edad del individuo expuesto

5.

La diferencia biológica entre individuos, y

6.

El nivel de radiación

Equipo para detección de la radiación Debido a que nuestros sentidos no pueden detectar la radiación, en el campo de la inspección por radiografía comúnmente son usados varios tipos de instrumentos o dispositivos. Estos instrumentos o dispositivos se clasifican de acuerdo a su uso. Equipo de monitoreo personal Este equipo es colocado en la ropa del personal ocupacionalmente expuesto.

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Revisión de seguridad radiológica

Estos instrumentos o dispositivos son diseñados para proporcionar una lectura acumulativa de la exposición a la radiación “X” y “Gama”. Funcionan bajo el principio de ionización. Las lecturas que se obtienen son en miliRoentgen. Dentro del equipo de monitoreo personal se tiene: z

Dosímetros de bolsillo con cámara de ionización (tipo pluma fuente)

Existen dos tipos: de lectura directa y de lectura indirecta. Ambos son similares en apariencia y operación. El dosímetro de tipo lectura indirecta, debe leerse usando un cargador y dispositivo de lectura. El dosímetro de tipo lectura directa, se lee mirando a través del ocular, las lentes y la escala son transparentes, ver figura No. 70.

Figura No. 70: Dosímetro de bolsillo Antes de usarlo debe ser colocado en un cargador. La lectura del dosímetro indica la exposición acumulada, recibida desde que fue cargado. La lectura instantánea que se obtiene es una ventaja importante del dosímetro. El rango de medición del dosímetro es normalmente de 0-200 mREM. Debe ser calibrado periódicamente, normalmente cada 3 meses. Debe evitarse que se golpeen fuertemente, ya que pueden descargarse o descomponerse. z

Dosímetros de bolsillo con película radiográfica (placa monitora)

La placa monitora mide la dosis de radiación por medio de una película radiográfica especial, figura No. 71. Cuando la radiación llega a la película se lleva cabo la ionización de la emulsión.

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Revisión de seguridad radiológica

Después que la placa monitora es usada durante un periodo de tiempo (1 semana a un mes), se hace la comparación entre la película de la placa monitora y las características de una película similar conocida como película de control.

Figura No. 71: Placa monitora Una de las ventajas de la placa monitora es porque proporciona un registro permanente de la dosis de radiación recibida y se considera el dispositivo personal de control o monitoreo más confiable. El valor mínimo de medición de las placas monitoras es de aproximadamente 20 mREM. z

Dosímetros de bolsillo termoluminiscentes

Utilizan un cristal termoluminiscente que al ser irradiado emite una luz cuando se calienta arriba de 100°C. La cantidad de luz que emite es proporcional a la dosis absorbida. Cuenta con alta sensibilidad y un amplio intervalo de respuesta, desde unos pocos mREM hasta mas de 10 6 y, además, estabilidad ante condiciones ambientales. Pierden la información al efectuarse la lectura, pero pueden ser utilizados nuevamente. z

Dosímetros electrónicos

Existen de dos tipos, ver figura No. 72: 1.

De alarma sonora, y

2.

De lectura digital con alarma sonora.

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La señal que emiten es en forma de “bips”. La frecuencia de repetición o de emisión se incrementa al aumentar la intensidad de la radiación hasta llegar a un tono continuo. Utilizan como detector un tubo Geiger Müeller.

Figura No. 72: Dosímetros electrónicos Medidores de radiación (radiómetros) Los medidores de radiación están diseñados para proporcionar una lectura instantánea en Roentgen o miliRoentgen por hora y a una distancia de la fuente radioactiva. Difieren del equipo de monitoreo personal porque los radiómetros miden la relación de la radiación. Existen dos tipos de radiómetros comúnmente usados. z

Detectores con cámara de ionización

Son como los dosímetros de bolsillo, puesto que usan una cámara de ionización para colectar los pares ión producidos por la ionización de los rayos “X” o “Gama”, ver la figura No. 73. La cámara contiene dos electrodos aislados con cargas opuestas. Cuando la radiación ionizante entra a la cámara se crean pares de iones.

Figura No. 73: Detector con cámara de ionización Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Revisión de seguridad radiológica

Los Ion positivos fluyen al electrodo negativo, y los iones negativos fluyen al electrodo positivo. Los electrodos se mantienen cargados por una batería, un flujo de corriente es creado a través del circuito, el cual proporciona la cantidad de radiación en Roentgen o miliRoentgen por hora. La cámara de ionización, se usa comúnmente porque es resistente y tiene un rango relativamente amplio, de 0 - 50 R/Hr. z

Contadores Geiger - Müeller

Estos detectores utilizan un tubo Geiger-Müeller en lugar de una cámara de ionización, figura No. 74. El tubo Geiger-Müeller es similar en el principio de operación a la cámara de ionización, pero es diseñado para amplificar o multiplicar los efectos de la radiación ionizante.

Figura No. 74: Contadores Geiger - Müeller El rango máximo de medición de los contadores modernos Geiger-Müeller es de 0 - 1000 R/Hr. Una desventaja importante es porque en un campo de alta radiación, la aguja de registro no funciona normalmente. Esto puede provocar que el contador proporcione una medida errónea o que no pueda leer toda la lectura. Esto es conocido como bloqueo y no es predecible. z

Monitores de área

Las cámaras de ionización son generalmente usadas para monitoreo de la radiación de áreas. El detector esta provisto de una alarma con sonido o un haz de luz que sea intermitente si el nivel de radiación llega a ser excesivo, como se ilustra en la figura No. 75. Estas alarmas son usadas comúnmente para áreas de radiación en instalaciones donde se utilizan rayos “Gama”.

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Revisión de seguridad radiológica

Figura No. 75: Monitores de área

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CAPÍTULO CINCO: EVALUACIÓN DE LA CALIDAD RADIOGRÁFICA

V

En el campo de la interpretación radiográfica, uno de los factores clave que se debe conocer y entender, es la relación entre la imagen radiográfica y las características físicas del objeto. La interpretación radiográfica es mucho más que observar una película, es el arte de obtener la máxima información de una imagen radiográfica. No es una ciencia exacta, ya que depende del juicio subjetivo del técnico y es influenciada por los conocimientos que tenga de: y

Las características de la fuente de radiación y los niveles de energía, con respecto al material que está siendo inspeccionado;

y

Las características del medio de registro (la película);

y

El procesado del medio de registro (revelado);

y

La forma del objeto que está siendo radiografiado;

y

Los posibles y más probables tipos de discontinuidades que pueden presentarse en el objeto; y

y

Las posibles variaciones de las imágenes de las discontinuidades, como función de la geometría radiográfica y otros factores.

Debido a que los técnicos cuentan con niveles variados de conocimientos y experiencia, el adiestramiento viene siendo un factor muy importante para mejorar el nivel entre los técnicos, por lo que mencionaremos lo siguiente: Con el fin de realizar una investigación, en un programa de evaluación se compararon los resultados obtenidos por 5 técnicos adiestrados en un programa maestro de aprendizaje, en la interpretación realizada a 350 radiografías. Solo coincidieron en la interpretación de 238 radiografías, lo que corresponde al 68% del total. Utilizando discontinuidades caracterizadas de soldadura, se integró un programa unificado de adiestramiento. Entonces, fueron adiestrados nueve técnicos mediante el programa unificado y nueve técnicos mediante el programa maestro. Se utilizaron 96 radiografías para su interpretación, de las cuales, los técnicos adiestrados mediante el programa maestro coincidieron en el 56% y, del otro lado, los técnicos adiestrados mediante el programa unificado coincidieron en el 83%.

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Evaluación de la calidad radiográfica

De lo anterior se puede concluir que: “aún con las mejores circunstancias posibles de adiestramiento y experiencia, el personal calificado no puede alcanzar más del 90% al 95% de certeza en la interpretación, por lo cual, se recomienda que en todas las aplicaciones donde la calidad final del producto es importante para la seguridad y/o confiabilidad, un mínimo de dos técnicos evalúen y juzguen las radiografías”. Antes de realizar su trabajo, el personal que interpreta y evalúa una imagen radiográfica debe conocer cierta información específica, dentro de la que puede ser considerada a:

i.

1.

El tipo de material o materiales que han sido radiografiados;

2.

El proceso de fabricación del espécimen inspeccionado;

3.

En el caso de radiografía de soldadura: El tipo de soldadura, preparación de la junta y procesos de soldadura;

4.

La técnica radiográfica;

5.

El Código o norma aplicable.

Observación radiográfica El examen de las radiografías terminadas debería realizarse bajo las condiciones que ofrezcan la máxima visibilidad de los detalles, combinadas con el máximo confort y la mínima fatiga de los ojos del observador. En muchos casos, varios tipos de discontinuidades apenas pueden ser distinguidas, aún aplicando las técnicas óptimas de observación o con el uso de película de grano fino, por lo que, como ayuda hacia el técnico y buscando optimizar la interpretación y evaluación de las imágenes radiográficas, las condiciones ideales de visualización y el equipo adecuado son absolutamente necesarias. A continuación son proporcionadas algunas recomendaciones para llevar a cabo la observación radiográfica: 1.

Se debe tener acceso rápido y fácil a los accesorios de ayuda como densitómetros, referencias, etc.

2.

Es importante que el interpretador se encuentre libre de distracciones, tales como teléfono y secretarias, con el objetivo de mantener la concentración.

3.

Incline la película ó modifique el ángulo de observación. De esta forma se reduce el efecto de bajo contraste.

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Evaluación de la calidad radiográfica

4.

Aleje y acerque la radiografía. Ya que el ojo humano es sensible al movimiento de los objetos, en ocasiones esto ayuda a visualizar detalles pequeños.

5.

Mantenga el área de observación relativamente pequeña. Con lo cual se obtiene una mejor observación de detalles finos.

6.

Utilice lentes de aumento. Ayuda a facilitar la detección de indicaciones.

7.

En radiografías de áreas grandes. Se requiere contar con zonas grandes de observación.

9.

Realice un examen visual del objeto inspeccionado. Para cuando aparecen indicaciones de posibles discontinuidades superficiales.

10. Radiografíe nuevamente. Como verificación ó para obtener una mejor resolución, puede modificar la geometría de la discontinuidad si está orientada desfavorablemente ó si, por su localización, no es perpendicular al haz. Antes de interpretar las indicaciones presentes en la radiografía es necesaria la evaluación de la Calidad Radiográfica, esto también es aplicable al papel radiográfico y a las imágenes de tiempo real. Esta evaluación incluye el determinar si la radiografía: 1.

Tiene toda la información requerida de la identificación;

2.

Está libre de artefactos que pudieran enmascarar discontinuidades;

3.

Tiene el indicador de calidad de imagen correcto y cumple con el nivel de calidad requerido;

4.

Cumple con los requisitos de densidad establecidos; y

5.

Tiene las marcas de localización correspondientes.

Si la Calidad Radiográfica no es satisfactoria, la radiografía debería ser rechazada. ii.

Requisitos de iluminadores para observación (Negatoscopios) Para que el uso de un iluminador pueda satisfacer la observación de las radiografías, debe cumplir completamente con dos requisitos: 1.

Debe proporcionar luz con una intensidad tal que pueda iluminar las áreas de interés en la radiografía de la forma más ventajosa, y libre de resplandor.

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Evaluación de la calidad radiográfica

2.

La luz debe difundirse uniformemente sobre el área total de observación

El color de la luz no es de consecuencia óptica, pero la mayoría de los observadores prefieren luz blanca azulada. Un iluminador que incorpora varios tubos fluorescentes cumple con todos estos requisitos y es muy frecuentemente utilizado para radiografías industriales de densidad moderada. Para observación rutinaria de altas densidades, son usados iluminadores de alta intensidad, los cuales, cuentan con fuentes de luz ajustables, con intensidades que permiten observar densidades de 4.0 y mayores. La sensibilidad al contraste del ojo humano (la habilidad para distinguir pequeñas diferencias de brillantez) es mayor cuando se tiene la misma brillantez alrededor del área de interés. Para que se puedan ver detalles muy finos en la radiografía, el iluminador debería contar con máscaras para evitar el resplandor de zonas brillantes en los extremos de las radiografías o en áreas donde se presenta baja densidad, o cuando se observan porciones pequeñas de radiografías grandes. Los iluminadores pueden fallar cuando la cubierta está sucia y/o se utilizan bulbos de diferente capacidad, color, tamaño o viejos. En el uso de los iluminadores de alta intensidad se recomienda:

iii.

1)

Ya que la parte frontal de la pantalla toca la película debe mantenerse siempre limpia y libre de manchas, por ambos lados.

2)

La presencia de rayones, muescas, polvo y otras imperfecciones producen sombras en la radiografía causando imágenes indeseables.

3)

Asegurar que no existan zonas filosas que puedan ocasionar rayones en la superficie de la película.

Iluminación de fondo La observación de las radiografías no debe realizarse en condiciones de oscuridad total, es mejor que en el cuarto de observación se cuente con luz tenue, esto debido a que, en condiciones de oscuridad total, se acelera la fatiga de la vista. La iluminación ambiental del cuarto de observación debe ser distribuida de tal forma que no se presenten reflexiones molestas, producidas por la propia superficie de la película que se está observando. La interpretación generalmente requiere de adaptación a las condiciones de iluminación.

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Evaluación de la calidad radiográfica

iv.

Vista compuesta-múltiple La técnica de exposición múltiple consiste en realizar la exposición radiográfica con dos o más películas de igual o diferente velocidad en el mismo porta película. Esto puede realizarse con el fin de reducir el tiempo de exposición o para cubrir espesores diferentes en una sola exposición. Cuando son películas de una misma velocidad, la observación se realiza colocando las películas sobre puestas para que la imagen radiográfica esté compuesta por la imagen de cada una de las películas, como si fuera una sola película. Solo así pueden interpretarse y evaluarse, la calidad de la imagen radiográfica y del producto inspeccionado.

v.

Colocación del indicador de calidad de imagen (penetrámetro) La colocación del indicador de calidad de imagen es importante porque una colocación incorrecta, con respecto a la pieza inspeccionada, puede resultar en una evaluación incorrecta de la calidad de la imagen. En principio, el indicador de calidad de imagen debe ser colocado sobre la pieza que esté siendo inspeccionada y en el lado de la fuente. Donde la inaccesibilidad evite colocar el penetrámetro en el lado de la fuente con el alcance de la mano, debe ser colocado en el lado de la película sobre la pieza que esté siendo inspeccionada, junto con una letra “F” de plomo adyacente o sobre el penetrámetro, que no debe enmascarar el agujero esencial. En piezas de forma simple, especialmente en placas planas y formas similares de espesor uniforme, es raramente necesario considerar otros factores que no sean el colocar el penetrámetro donde represente la máxima indefinición. Pero, cuando la forma de la pieza es compleja o donde existen variaciones grandes de espesor, la colocación del penetrámetro es crítica. El Artículo 2 de la Sección V del Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas, en su párrafo T-277 establece requisitos específicos para la colocación del indicador de calidad de imagen, inclusive, el párrafo T-283 indica los requisitos para la evaluación de la calidad de la imagen radiográfica con base en el penetrámetro. A continuación, se incluye el contenido de este párrafo. T-283 Sensibilidad del ICI La radiografía debe ser efectuada con una técnica que proporcione una sensibilidad suficiente para mostrar la imagen del penetrámetro de agujeros y el agujero especificado, o el alambre designado del penetrámetro de alambres, los cuales son las indicaciones esenciales de la calidad de la imagen de la radiografía. Las radiografías también deben mostrar los números y letras de identificación.

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Evaluación de la calidad radiográfica

Si la imagen del penetrámetro de agujeros requerido y el agujero especificado, o el alambre designado, no es mostrada en cualquiera de las películas en una técnica de película múltiple, pero es mostrada en la vista de película compuesta, la interpretación se debe permitir solamente para la vista de película compuesta. vi.

Agudeza visual La agudeza visual es esencial para la interpretación radiográfica, es fuertemente influenciada por los conocimientos y la experiencia del técnico, así como por las condiciones de observación. Dentro del proceso de interpretación, la agudeza visual es vital en la etapa correspondiente a la "detección". La agudeza visual individual puede variar día con día, dependiendo de factores fisiológicos y psicológicos, por lo cual, con un examen de agudeza visual anual no se pueden verificar esas fluctuaciones y su influencia sobre la interpretación. Está reconocido que lo anterior motiva a realizar la aplicación o el uso de un examen de agudeza visual diariamente. La estandarización de la capacidad sensorial del ojo humano debería basarse en las condiciones de observación. En las inspecciones radiográficas, la medición física de interés en un examen de agudeza visual es "la propia discontinuidad como aparece en la película", por lo que se recomienda realizar el examen utilizando radiografías con imágenes de discontinuidades. El interpretador debe tener acceso rápido y fácil a los accesorios de ayuda como densitómetros, referencias, etc. Además, es importante que se encuentre libre de distracciones, tales como teléfono y secretarias, con el objeto de mantener la concentración.

vii. Identificación de la película La identificación adecuada de la radiografía y del objeto inspeccionado es absolutamente necesaria para establecer la correlación de la radiografía con la pieza correspondiente. Como un ejemplo de la información que puede formar parte de la identificación de una radiografía mencionamos el Artículo 2 de la Sección V del Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas, en el párrafo T-224, donde se establecen los requisitos para el sistema de identificación de la radiografía. A continuación, se incluye el contenido de ese párrafo. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de la calidad radiográfica

T-224 Sistema de Identificación Se debe usar un sistema para producir una identificación permanente en la radiografía, que tenga seguimiento con el contrato, componente, soldadura o cordón de soldadura, o números de parte, lo que sea apropiado. Además debe estar plenamente y permanentemente incluido en la radiografía el logotipo o nombre del fabricante y la fecha de la radiografía. No se requiere necesariamente que este sistema de identificación aparezca como una imagen permanente. En cualquier caso, esta información no debe obstruir el área de interés. La identificación normalmente se elabora utilizando letras y números de plomo o de aleación de plomo. Las letras y números son colocados sobre la pieza o sobre la película de tal forma que su sombra no coincida con el área de interés que está siendo radiografiada. viii. Marcadores o marcas de localización Cuando son realizadas varias tomas radiográficas de una misma pieza, es una buena práctica colocar marcadores de identificación o de localización sobre la pieza inspeccionada. Estos marcadores se colocan sobre cada uno de los extremos de cada área de interés que está siendo radiografiada. Los marcadores deben permanecer hasta que sean radiografiadas las áreas de interés adyacentes, esto es porque cada marcador debe aparecer en dos radiografías adyacentes, si no es así entonces se ha tenido una cobertura incompleta. Esta práctica es requerida (conocida como secuencia numérica) por algunos Códigos y especificaciones. Es adecuado marcar sobre la pieza de prueba, ya sea con gis, crayón, pintura o estampado mecánico, la ubicación exacta de los marcadores. Esto evita dificultades al identificar piezas defectuosas o al correlacionar las radiografías con las piezas, además de ayudar a ubicar muy exactamente la posición de las discontinuidades detectadas. Como ejemplo de un documento que requiere utilizar marcas de localización se tiene el Artículo 2 de la Sección V del Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas, en el párrafo T-275, a continuación se incluye el contenido de ese párrafo. T-275 Marcas de localización Las marcas de localización (ver Figura T-275), las cuales deben aparecer como imágenes radiográficas sobre la película, deben ser colocadas sobre la pieza, no sobre el porta películas o chasis. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de la calidad radiográfica

Su localización debe ser marcada permanentemente sobre la superficie de la pieza que está siendo radiografiada cuando sea permitido, o sobre un mapa, de tal manera que el área de interés en la radiografía pueda ser rastreada exactamente en su localización sobre la pieza, durante el periodo de retención de la radiografía requerido. También, sobre la radiografía se debe proporcionar evidencia de que ha sido obtenida la cobertura requerida de la región que está siendo inspeccionada. Las marcas de localización deben ser colocadas como sigue. Además, este documento incluye los requisitos específicos para la localización de los marcadores para diferentes situaciones como es el caso de la vista de pared sencilla o la vista de doble pared, junto con una serie de figuras que las ilustran. ix.

Medición de la densidad de la película Casi siempre se especifica un valor mínimo de densidad, con el que deben cumplir las radiografías. No es porque esa densidad en particular tenga alguna virtud, es porque esa densidad está asociada con el gradiente de la película. La densidad mínima de utilidad es esa en la cual se obtiene un gradiente mínimo de utilidad. En general, los gradientes menores de 2.0 son evitados casi siempre. En general, y con base en el gradiente promedio de la película, un rango de densidades de entre 2.0 y 4.0 representa un contraste característico de la película bastante bueno. Como con otras características de la radiografía, el valor mínimo y máximo de la densidad es un requisito con el que se debe cumplir de acuerdo con algunos documentos. Como ejemplo de ello, se incluye a continuación el párrafo T-282 del Artículo 2 de la Sección V del Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas. T-282 Densidad Radiográfica. T-282.1 Limitaciones de Densidad. La densidad transmitida de la película a través de la imagen radiográfica del cuerpo del penetrámetro apropiado de agujeros o adyacente al alambre designado del penetrámetro de alambres y en el área de interés debe ser mínimo de 1.8 para vista de película sencilla para radiografías hechas con equipos de rayos X y mínimo de 2.0 para radiografías hechas con fuentes de rayos gama. Para vista compuesta de exposiciones con película múltiple, cada película del juego compuesto debe tener una densidad mínima de 1.3. La densidad máxima debe ser de 4.0 para vista sencilla o compuesta. Una tolerancia de densidad de 0.05 es permitida para variaciones entre lecturas del densitómetro.

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Evaluación de la calidad radiográfica

T-282.2

Variaciones de Densidad

(a) Generalidades. Si la densidad de la radiografía en cualquier lugar a través del área de interés varía por más de menos 15% o más 30% de la densidad a través del cuerpo del penetrámetro de agujeros o adyacente al alambre designado del penetrámetro de alambres, dentro de los rangos especificados de densidad mínima / máxima permitida en T-282.1, entonces se debe usar un penetrámetro adicional para cada área o áreas excepcionales y la radiografía debe ser retomada. Cuando se calculen las variaciones permitidas en densidad, los cálculos pueden ser redondeados al 0.1 dentro del rango especificado en T-282.1. (b) Con calzas. Cuando se usen calzas, las restricciones de densidad de más 30% del párrafo anterior (a) pueden ser excedidas, siempre que se muestre la sensibilidad requerida del penetrámetro y que las limitaciones de densidad de T-282.1 no sean excedidas. x.

Artefactos de la película (indicaciones falsas) Interpretación Este término define la acción de determinar que discontinuidad o que condición ha producido una indicación. Al aplicar una prueba no destructiva los técnicos observan indicaciones en el medio de registro, por ello, deben determinar o identificar cuales son producidas por discontinuidades. Indicación Es la respuesta que se obtiene al aplicar algún método de pruebas no destructivas, que requiere ser interpretada para determinar su significado. Se clasifican en tres tipos: y

Indicaciones falsas: Se presentan debido a una aplicación incorrecta de la prueba.

y

Indicaciones no relevantes: Son producidas por el acabado superficial o la configuración del material.

y

Indicaciones verdaderas: Son producidas por discontinuidades.

Indicaciones falsas (artefactos) El proceso de radiografía es muy intolerante al polvo y a la falta de cuidados en el manejo de la película. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de la calidad radiográfica

Un manejo inadecuado durante el cargado, descargado y el procesado de la película radiográfica, puede dar como resultado la formación de indicaciones falsas conocidas como “artefactos”. Pueden llegar a realizarse interpretaciones erróneas como resultado de un mal reconocimiento esos artefactos. Por ejemplo, los rayones de la emulsión son una causa común de tales malas interpretaciones, aunque esos y muchos otros artefactos pueden ser rápidamente reconocidos observando ambas superficies de la película con el reflejo de la luz. Existen muchos tipos diferentes de artefactos, algunos de los cuales pueden ser confundidos con discontinuidades reales. Es extremadamente importante identificar esas indicaciones falsas y registrar su presencia en el reporte de interpretación. En algunos casos la existencia de artefactos en el área de interés puede requerir que se radiografíe nuevamente En este caso también existen requisitos que se deben cumplir de acuerdo con algunos documentos. Se incluye a continuación el párrafo T-282 del Artículo 2 de la Sección V del Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas. T-280 Evaluación. T-281 Calidad de las Radiografías. Todas las radiografías deben estar libres de marcas mecánicas, químicas u otros artefactos, en una extensión tal que no enmascaren y no se confundan con la imagen de cualquier discontinuidad en el área de interés del objeto que está siendo radiografiado. Tales artefactos incluyen, pero no están limitados a: (a) Velo, nubosidad o neblina; (b) Defectos de procesado tales como rayones, marcas de agua o manchas químicas; (c) Rayones, marcas de dedos, dobleces, polvo, marcas de estática, manchas o desgarres; (d) Indicaciones falsas debido a pantallas defectuosas. a.

Artefactos causados antes del procesado.

Rayones Se deben principalmente a que la emulsión de la película es muy sensible, por lo que pueden ser ocasionados por el contacto con cualquier material abrasivo. Se pueden identificar con el reflejo de la luz sobre la superficie.

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Evaluación de la calidad radiográfica

Neblina o nubosidad (velo) Es un efecto ligero de sobre-exposición, producido cuando la película sin procesar es expuesta a niveles bajos de radiación, humedad alta, alta temperatura o cuando la luz de seguridad está por arriba de niveles aceptables de intensidad. Marcas de dedos Son producidas por el manejo de la película con las manos sin protección, como guantes, y son fáciles de identificar. Pueden ser imágenes obscuras o claras de las huellas dactilares. Marcas de doblez Son causadas por el doblado abrupto de la película. Se producen normalmente en el cargado y descargado de la película. Si la película es doblada antes de la exposición se produce una indicación clara de forma de media luna, si la película se dobla después de la exposición se produce una indicación más obscura que las zonas adyacentes, como se ilustra en la figura No. 80.

Figura No. 80: Marcas de doblez Marcas por presión Son producidas por la aplicación localizada severa de presión sobre la película, como se muestra en la figura No. 81. Por ejemplo, cuando una pieza cae sobre del porta película.

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Figura No. 81: Marca por presión Marcas de estática Pueden producirse durante el cargado o descargado de la película, cuando la película se mueve rápidamente, debido a la fricción y las cargas estáticas. También pueden producirse cuando se retira rápidamente el papel de protección de las películas. Su apariencia es la de puntos oscuros con ramificaciones, líneas obscuras dentadas de forma irregular, como se ilustra en la figura No: 82.

Figura No. 82: Marcas de estática Marcas en las pantallas Rayones y otras imperfecciones en las pantallas intensificadoras pueden crear indicaciones en la imagen radiográfica. Esto puede notarse especialmente cuando el porta película que contiene las pantallas se dobla para acomodarlo sobre la configuración de la pieza. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

139

Evaluación de la calidad radiográfica

El polvo sobre pantallas fluorescentes interfiere con la transmisión de la luz hacia la película, por lo que pueden resultar áreas claras después del procesado. El polvo sobre pantallas de plomo interfiere con el bombardeo de electrones sobre la película y también produce áreas claras sobre la imagen. Pedazos de cualquier material extraño (papel, tabaco, papel, etc.) entre las pantallas fluorescentes o de plomo y la película, pueden producir puntos claros en la película procesada. Para minimizar el problema es necesario que las pantallas se mantengan absolutamente limpias, tersas y libres de imperfecciones y contaminantes. Si es usado un recubrimiento de protección plástico, asegúrese removerlo antes de usar las pantallas nuevas. Las pantallas deberían contar con un número de serie único inscrito en una esquina para identificar los problemas relacionados con las pantallas y facilitar la localización de las pantallas dañadas. Exposición a la luz (película velada) Cuando una película sin procesar es expuesta a la luz se tiene como resultado una sobre exposición severa, como se muestra en la figura No. 83. Puede ser por abrir una caja de película o un porta películas en un cuarto completamente iluminado, o porque el porta películas no este cerrado o sellado completamente. Los porta películas deberían ser examinados regularmente para verificar su integridad.

Figura No. 83: Exposición a la luz (película velada) b.

Artefactos causados durante el procesado.

Rayas por químicos Durante el procesado manual, las manchas sobre la película pueden resultar cuando: Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

140

Evaluación de la calidad radiográfica

y

Los residuos de los químicos del procesado anterior no se remueven adecuadamente de los seguros de los ganchos, ver figura No. 84.

y

La película es colocada en un lavado con agua o en el baño de paro sin agitarla.

y

El revelador es llevado al fijador, será la contaminación del baño fijador con revelador.

y

La agitación es insuficiente durante el paso de revelado.

Manchado

Figura No. 84: Marcas por químicos

Se presenta porque la película: y

Entre en contacto con el fijador antes del revelado, pueden resultar manchas o áreas claras, como se ilustra en la figura No. 85.

y

Sea salpicada con gotas de revelador o agua antes de colocarla en el revelador, pueden producirse manchas obscuras, como se muestra en la figura No. 86.

y

Sea salpicada con gotas de agua durante el secado, las gotas se secan lentamente y dejan un patrón distintivo circular.

Rayas por retraso Son rayas no uniformes que siguen la dirección del movimiento a través de un procesador automático. Pueden presentarse debido a un retraso en la alimentación sucesiva de las películas ya que las soluciones pueden secarse sobre los rodillos del procesador. Para eliminarlas limpie los rodillos. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

141

Evaluación de la calidad radiográfica

(a)

(b)

Figura No. 85: Manchas claras causadas por (a) baño de paro y (b) gota de fijador antes del revelado

(a)

(b)

Figura No. 86: Manchas obscuras causadas por (a) agua y (b) gota de revelador antes del revelado Campanas de aire Son manchas claras sobre la imagen de la película, causadas porque se adhieran burbujas de aire a la superficie de la película cuando se sumerge en el revelador. Si el gancho es golpeado fuertemente contra el tanque y se agita adecuadamente, las burbujas de aire son desalojadas de la película. Polvo Si existe polvo u otro contaminante acumulado sobre la superficie del revelador, el baño de paro o el fijador, puede aparecer un patrón notable de polvo adherido sobre la película. Si el agua de enjuague no es remplazada adecuadamente y, especialmente, si el tanque de lavado contiene polvo y no se realiza alguna filtración, también puede provocar un problema similar. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

142

Evaluación de la calidad radiográfica

Esta condición puede verificarse observando la superficie de la película a contra luz. Líneas Pi Corren a través de la película en dirección perpendicular a la dirección del recorrido de la película, en un procesador automático. Ocurren regularmente a intervalos espaciados de 3.14 veces el diámetro del rodillo. Aparentemente causadas por el depósito ligero de químicos sobre los rodillos. Marcas por presión Pueden ser causadas por un material extraño que se encuentre sobre los rodillos de un procesador automático, o por un claro inadecuando entre rodillos. Los rodillos deben ser completamente limpiados y adecuadamente ajustados para minimizar este problema. Pegado Ocurre cuando una película entra en contacto con otra, especialmente en el revelador, durante el proceso manual, produciendo un severo desprendimiento de la emulsión o mancha en el área de contacto. c.

Artefactos causados después del procesado.

Rayones Resultan de un manejo inadecuado. Aún después del procesado de la película, la emulsión es muy sensible a todo tipo de material abrasivo por lo que debe tenerse cuidado para minimizar dañarla. Marcas de dedos Se producen normalmente durante la interpretación. Las huellas dactilares pueden prevenirse utilizando guantes. d.

Artefactos de tiempo real

También dependen del operador y deben ser plenamente reconocidos. Son causados, primeramente, por ruido electrónico generado en los sistemas de video y puede ser corregido con filtrado. El polvo sobre la superficie de los lentes es otra causa común de la presencia de artefactos.

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143

CAPÍTULO SEIS: EVALUACIÓN DE FUNDICIONES

VI

La

fundición de metales es un método de fabricación seleccionado primeramente porqué produce formas complejas con un mínimo de peso final. Además, la fundición permite la fabricación de un producto deseado con pocos componentes, lo que minimiza la cantidad de juntas, ya sea soldadas, remachadas, atornilladas, etc. Los posibles problemas de la fundición, muchas veces, son asociados con el molde, el metal fundido o el diseño del objeto. El vaciado de fundiciones es simple cuando la fluidez del metal fundido es alta. Esto se logra calentando el material por arriba de su rango de fusión, hasta un punto donde la absorción de gas se mantiene a un mínimo razonable; esto es especialmente importante para las prácticas de fundición ordinarias. La falla en el calentamiento crea la posibilidad para la formación de paquetes de gas en algunas partes de la fundición, por ejemplo, debajo de la capa inicial de solidificación del metal, cerca del molde y/o de las paredes del corazón. Las posibles causas de discontinuidades deberían ser eliminadas durante el proceso de fundición. Las principales metas de la inspección de fundiciones son: y

Determinar si las fundiciones están sanas, son serviciales y si cumplen con requisitos de esfuerzo, presión y otros, sobre su expectativa de vida.

y

Ayudar a proporcionar el control del producto sobre varios factores y operaciones involucradas en la producción.

La radiografía, con película como medio de registro, es uno de los métodos más efectivos de pruebas no destructivas para el control de calidad de fundiciones. Otros métodos comunes de pruebas no destructivas son afectados por la estructura metalúrgica y el grado de trabajo al que ha sido sujeto el metal; generalmente, estas consideraciones no tienen efecto sobre la transmisión de la radiación o la legibilidad subsiguiente de las indicaciones radiográficas, con excepción del moteado. Por lo tanto, se puede considerar que la radiografía es el método de prueba no destructiva más efectivo para fundiciones, las cuales, son generalmente inspeccionadas para detectar la presencia de discontinuidades del tipo volumétricas. Para que sea efectiva, la radiografía requiere la interpretación adecuada de las películas resultantes y la interpretación demanda familiaridad con el proceso de fundición.

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144

Evaluación de fundiciones

Los aspectos importantes a considerar del proceso de fundición incluyen:

i.

y

El método de fundición

y

Los materiales del molde y del corazón, y su diseño

y

Las temperaturas de fundido y vaciado

y

La relación entre el enfriamiento y el tiempo, y

y

La posible interacción de la estructura metalúrgica particular con la radiación.

Revisión del método de fundición El método y la forma de la fundición muchas veces dicta como son manejadas las compuertas y los risers. Las compuertas son los medios para introducir el metal fundido en el molde. Los risers son un tipo de apéndices (insertos) agregados a la forma de la fundición; idealmente, la contracción del material estará localizada en los risers, los cuales, se cortan y descartan durante las operaciones de acabado. La posición de las compuertas y los risers depende de la forma producida, las características de solidificación de la aleación particular que está siendo usada y la forma en la cual se divide el molde en su parte inferior y superior. Las fundiciones con salientes y protuberancias pueden ser diseñadas para proporcionar el acceso uniforme y adecuado del metal fundido a partes más gruesas del objeto. El metal fundido debe estar lo suficientemente caliente para permitir que la escoria suba a la parte superior donde no perjudique. Al mismo tiempo, el calor no debe ser tan elevado como para producir absorción excesiva de gas que reaccione con los materiales del molde y el corazón. El control de la relación de enfriamiento produce la calidad óptima del metal en la fundición. El enfriamiento es afectado por la geometría de la fundición, las propiedades de los materiales del molde y el corazón, y por la localización de los risers, que también actúan como enfriadores. Los materiales del molde y el corazón afectan la velocidad de enfriamiento durante la solidificación y la posible formación de metal sólido en la superficie, el cual, tiende a evitar que los gases escapen del interior del metal líquido mientras solidifica.

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145

Evaluación de fundiciones

ii.

Técnicas generales en la radiografía de fundiciones Fuentes de radiación usadas Las fuentes de rayos “Gama”, especialmente usadas en la radiografía de fundiciones, tienen ciertas ventajas sobre los rayos “X”: y

Están constituidas por equipo simple

y

Son compactas

y

Independientes de suministro externo de corriente

y

Proporciona la habilidad para realizar la inspección simultanea de muchos objetos o circunferencias completas de objetos cilíndricos grandes

y

Son útiles cuando el acceso al interior del objeto es difícil

y

Cuando la inspección debe realizarse en espacios confinados

El uso de rayos “X”, sin embargo, es esencial para algunas aplicaciones. Se necesitan rayos “X” de baja energía para obtener la sensibilidad radiográfica requerida en metales ligeros (tales como el aluminio) y en espesores delgados de acero. Además, se necesitan rayos “X” de alta energía (megavoltios) para penetrar espesores de acero mayores a 8”, equivalentes a 20 cm. La inspección de fundiciones se lleva a cabo de la mejor forma con el método que produce los resultados deseados para la aplicación específica. A continuación se incluyen tablas con las fuentes de rayos “Gama” y las máquinas de rayos “X” que son utilizadas en la industria: Elemento Radiactivo

Energía (Mev)

Aplicaciones metalúrgicas

Cesio-137

0.66

1/2” a 3-1/2” (10-90 mm) acero o equivalente

Cobalto-60

1.17 y 1.33

1” a 8” (20-200 mm) acero o equivalente

Iridio-192

0.137 a 0.61

1/2” a 3” (10-80 mm) acero o equivalente

Radio-228

0.24 a 2.20

1/2” a 5” (10-120 mm) acero o equivalente

Tulio-170

0.04 a 0.05

1/32” a 1/2” (1-12 mm) acero o equivalente

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146

Evaluación de fundiciones

Voltaje Máximo (Kv)

Aplicaciones metalúrgicas

Pantallas

50

Sin

Secciones delgadas de la mayoría de metales. También usado para no metales con espesor moderado.

150

Sin o de plomo Sin o de plomo Fluorescentes

5” (125 mm) aluminio o equivalente 1” (25 mm) acero o equivalente 1-1/2” (40 mm) acero o equivalente

250

Plomo Fluorescentes

2” (50 mm) acero o equivalente 3” (75 mm) acero o equivalente

400

Plomo Fluorescentes

3” (75 mm) acero o equivalente 4” (100 mm) acero o equivalente

1000

Plomo Fluorescentes

5” (125 mm) acero o equivalente 8” (200 mm) acero o equivalente

2000

Plomo

8” (200 mm) acero o equivalente

8 a 25 Mev

Plomo

16” (400 mm) acero o equivalente

Requisitos para la inspección radiográfica El contrato entre productor y consumidor debería, para obtener el mutuo beneficio, hacer referencia a especificaciones de fabricación o inspección. Las especificaciones o documentos más ampliamente utilizados son aquellos de la ASTM (Sociedad Americana para Pruebas y Materiales), con énfasis en el método e interpretación de indicaciones radiográficas, y aquellos de ASME (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos), con énfasis sobre la calidad del producto y reparaciones por soldadura en proceso. Durante la preparación de los requisitos para la prueba radiográfica, es esencial reconocer que la cobertura radiográfica tiene sus limitaciones, especialmente cuando se inspeccionan fundiciones con geometrías o configuraciones complejas. También, es necesario hacer notar que la radiografía es particularmente efectiva para discontinuidades que desalojan un volumen del material fundido. Para el caso de grietas y discontinuidades planas que no desalojan un volumen apreciable de material, no pueden ser detectadas por radiografía a menos que la radiación esté favorablemente orientada. Además, el método de inspección y el criterio para la aceptación, deberían ser acordados entre el proveedor y el usuario.

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147

Evaluación de fundiciones

Arreglo Radiográfico La cobertura radiográfica está determinada por la geometría de la fundición, especialmente para aquellas partes en las que están conectadas compuertas y risers durante la fundición, partes cilíndricas, bridas o salientes y partes que son inaccesibles a la radiación o la película. Las partes inaccesibles siempre deberían ser consideradas en contratos comerciales de aplicación de pruebas no destructivas. Toda la inspección radiográfica (especialmente de partes críticas) requiere la elaboración de un Dibujo del Arreglo Radiográfico o Mapa de Identificación Radiográfica y Técnica de Inspección (por su nombre en Inglés RSS-Radiographic Shooting Sketch) y la recopilación de los datos asociados. Los tipos de RSS son cubiertos por especificaciones ASTM. Los RSS pueden considerar aspectos tales como: la cobertura simultánea de partes cilíndricas, por sectores o completamente; si es pared sencilla o doble pared, cuando los diámetros interiores son relativamente pequeños, alrededor de 4” (100 mm) o menores; y, en radiografías con isótopos, muchas veces es conveniente inspeccionar una cierta cantidad de fundiciones simultáneamente. Consideraciones especiales para la radiografía de fundiciones 1.

Tipo de molde

Con el progreso de la fundición desde los moldes de tipo arena hasta los moldes shell, los moldes permanentes, de precisión, plásticos y dados de fundición, el procedimiento de radiografía puede ser modificado para adaptarlo a más fundiciones con formas más complejas y secciones más delgadas. El tipo de molde determina, también, la frecuencia de la inspección radiográfica. Por ejemplo, en fundiciones individuales con molde de arena, generalmente se requiere más inspección radiográfica, porque es mayor la posibilidad que se produzcan discontinuidades que no sean sistemáticas, como para la mayoría de los métodos de fundición precisa. Las fundiciones importantes con arena requieren de la radiografía individual, especialmente de partes críticas, para localizar discontinuidades sistemáticas y al azar. Las discontinuidades sistemáticas son asociadas con detalles de la fundición como compuertas, risers, uniones de partes gruesas con delgadas, etc.; y las discontinuidades al azar pueden producirse debido a condiciones accidentales como gas local debido a la mezcla del molde, esfuerzo local provocando la incidencia de discontinuidades lineales, etc.

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148

Evaluación de fundiciones

También, las superficies tersas tienden a reducir considerablemente la formación de discontinuidades al azar y las superficies rugosas incrementan la dificultad en la interpretación radiográfica. 2.

Inspección en fundiciones aleadas

Cuando se inspeccionan fundiciones aleadas, el factor que afecta más la radiografía es la densidad de la aleación y el elemento de mayor número atómico, ellos determinan los niveles de energía necesarios para la fuente de radiación. En general, las peculiaridades de la aleación pueden afectar en el tipo de indicaciones que son observables en la radiografía. En la industria, las fundiciones aleadas son clasificadas en los siguientes tipos, con base en el número atómico:

iii.

1.

Metales ligeros, que incluyen al magnesio, aluminio y titanio

2.

Aleaciones intermedias, que incluyen al zinc, fundiciones de hierro, acero, latón, bronces

3.

Metales pesados, que incluyen al plomo

Discontinuidades de fundición y apariencia radiográfica Las discontinuidades en fundiciones, como con las discontinuidades de soldadura, pueden variar en forma, tamaño y apariencia, dependiendo de muchas variables, que incluyen al tipo de material, el diseño del molde, el proceso de fundición, el tamaño de la fundición y el control del horno. Los ejemplos a continuación ilustran varios tipos de discontinuidades típicas y son intentados como guía. Porosidad (Gas porosity) Puede ser individualmente identificada y definida en la radiografía como globular o huecos de gas. Su forma puede ser esférica o elíptica, también, puede variar en tamaño y concentración. Estas características son usadas para su clasificación. Tales huecos pueden presentarse en la superficie o a través de la sección transversal, ver figura No. 87.

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Evaluación de fundiciones

Figura No. 87: Porosidad (Gas porosity) Inclusiones de arena o escoria (Sand and slag inclusions) Radiográficamente se presentan como manchas obscuras irregulares, las cuales, se asemejan a paquetes de arena con apariencia granular, si se observan de cerca, figura No. 88.

Figura No. 88: Inclusiones (Sand and slag inclusions) Contracciones (rechupes) (Shrinkage) La contracción puede tomar varias formas, pero en todos los casos resulta de la contracción localizada del metal fundido durante el enfriamiento y solidificación. Puede ser reconocida por diferentes características, pero varía su apariencia en la radiografía. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

150

Evaluación de fundiciones

Existen al menos cuatro tipos de contracciones: 1.

Cavidad

2.

Dendrítica

3.

Filamentaria

4.

Tipo esponja

Algunos documentos identifican a estos tipos con números, sin nombre, para evitar posibles malos entendidos. 1.

Cavidad por contracción La imagen radiográfica aparece como áreas con bordes dentados distintivos.

2.

Contracción dendrítica Se presenta como una distribución de líneas muy finas o cavidades alargadas pequeñas que pueden variar en densidad y están normalmente desconectadas.

3.

Contracción filamentaria Normalmente es mostrada como una estructura continua de líneas conectadas o ramas de longitudes variables, ancho y densidad, y ocasionalmente como una red, ver figura No. 89.

Figura No. 89: Contracción filamentaria (Shrinkage) Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

151

Evaluación de fundiciones

4.

Contracción tipo esponja

Aparece como áreas de textura entrelazada con bordes difusos, generalmente localizadas hacia la mitad del espesor de secciones gruesas. Puede ser una contracción dendrítica o filamentaria; la contracción tipo esponja filamentaria aparece más borrosa porque está proyectada a través de un espesor relativamente grueso entre la discontinuidad y la película, figura No. 90.

Figura No. 90: Contracción tipo esponja Grietas (Cracks) Normalmente están mejor definidas que los desgarres en caliente, y confinadas a una indicación lineal sencilla, recta o dentada, figura No. 91.

Figura No. 91: Grieta (Crack) Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de fundiciones

Desgarres en caliente (Hot tear) Son una serie de grietas o rupturas bien definidas, causadas por esfuerzos altos que se desarrollan cuando la fundición se enfría. En la radiografía aparecen como indicaciones lineales dentadas oscuras, algunas veces intermitentes, como se ilustra en la figura No. 92.

Figura No. 92: Desgarre en caliente (Hot tear) Desplazamiento del corazón El corazón de un molde está diseñado para proporcionar una cavidad de forma y tamaño específico dentro de la fundición. Si el corazón se desplaza o se mueve durante el vaciado, a esta condición resultante se le conoce como “desplazamiento de corazón”. Esta condición puede ser observada sobre la radiografía en partes diametralmente opuestas en porciones cilíndricas de una fundición. Traslape en frío (Cold shut) En la radiografía puede aparecer como una grieta o una costura con extremos tersos o redondeados. Moteado (Mottling) Es una indicación radiográfica que aparece como un área distintiva de mayor o menor densidad en la imagen. Esta condición es un efecto de la difracción que ocurre eventualmente, en radiografías de secciones delgadas, más frecuentemente con acero inoxidable austenítico. El interpretador sin experiencia puede considerar incorrectamente al moteado como indicaciones de fallas inaceptables. Se puede verificar esta condición radiografiando nuevamente desde ángulos ligeramente diferentes, lo que produce cambios muy pronunciados en el moteado. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

153

Evaluación de fundiciones

Inserto sin fundir (Insert) Son accesorios metálicos usados para soportar el corazón dentro de un molde. Usualmente son hechos del mismo material que la fundición y generalmente son consumidos cuando el metal fundido entra en contacto con ellos. Si esto no ocurre, o si solamente una parte del inserto se funde, la condición que resulta se identifica como inserto sin fundir, figura No. 93. Radiográficamente aparece con forma circular con una densidad ligeramente diferente a la del material.

Figura No. 93: Inserto sin fundir (Insert) iv.

Referencias radiográficas de fundición Referencias radiográficas para inspección de piezas de acero Como base para la evaluación de fundiciones se pueden utilizar radiografías estándar de referencia de ASTM, las cuales, se clasifican en función del espesor de la pieza, el tipo de fuente de radiación y/o el nivel de energía empleado: 1.

ASTM E 446 – Radiografías Estándar de Referencia para Fundiciones de Acero de hasta 2” (51 mm) de Espesor. Consiste de tres juegos por separado con 34 placas cada uno como sigue: (1) Rayos “X” de voltaje medio, 250 Kvp nominal. (2) Rayos “X” de 1 Mev e Iridio-192. (3) Rayos “X” de 2 a 4 Mev y Cobalto-60.

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154

Evaluación de fundiciones

2.

ASTM E 186 – Radiografías Estándar de Referencia para Fundiciones de Acero con Espesor Grueso (de 2” a 4-1/2” – 51 a 114 mm). Consiste de tres juegos separados con 28 placas cada uno: Volumen 1: Para rayos “X” de 1 Mev e Iridio-192. Volumen 2: Para rayos “X” de 2 Mev y Cobalto-60. Incluye Cobalto-60 o isótopos con radiación equivalente y rayos “X” de 2 a 4 Mev. Volumen 3: Para rayos “X” de 4 a 30 Mev.

3.

ASTM E 280 – Radiografías Estándar de Referencia para Fundiciones de Acero de Espesor Grueso (4-1/2” a 12” – 114 a 305 mm). Consiste de dos juegos separados con 28 placas cada uno como sigue: (1) Rayos “X” de 2 Mev y Cobalto-60. Incluye Cobalto-60 o isótopos con radiación equivalente y rayos “X” de 2 a 4 Mev. (2) Rayos “X” de 4 a 30 Mev.

Son tres juegos separados de radiografías, los cuales contienen 6 categorías de discontinuidades clasificadas en cinco niveles de severidad y tres o cuatro categorías de discontinuidades sin nivel de severidad, esto último depende del documento de referencia. Las radiografías de referencia son hechas con un nivel de sensibilidad radiográfica de 2–2T, determinada con penetrámetros ASTM y con una densidad de entre 2.0 y 2.25. 1)

Categoría “A”:

Gas y porosidad

2)

Categoría “B”:

Arena e inclusiones de escoria

3)

Categoría “C”:

Contracciones (rechupes), cuatro tipos: CA CB CC CD

4)

Categoría “D”:

Grieta

5)

Categoría “E”:

Desgarre en caliente

6)

Categoría “F”:

Inserto

7)

Categoría “G”:

Moteado (aplicable solo para ASTM E-446)

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155

Evaluación de fundiciones

Procedimiento de Evaluación 1.

La radiografía de producción de la fundición sometida a evaluación debe compararse con las radiografías de referencia de espesor similar al que fue expuesto y con un rango de energía equivalente.

2.

Cuando el nivel de severidad de la discontinuidad en la radiografía de producción es igual o menor que el nivel de severidad en la radiografía específica de referencia, la pieza radiografiada es aceptable. Si la radiografía de producción muestra discontinuidades de mayor severidad que la radiografía de referencia, la pieza radiografiada debe ser rechazada.

3.

Un área del tamaño de la radiografía de referencia debe ser la unidad de área con la cual debe ser evaluada la radiografía de producción, cualquier área que comparta una discontinuidad con una película adyacente debe cumplir los requisitos definidos por el criterio de aceptación. Cuando el área de interés de una radiografía de producción es menor que la unidad de área, tal área de interés debe ser comparada con un área proporcional de la radiografía de referencia.

4.

Cuando en la misma radiografía de producción existen dos o más categorías de discontinuidad, si la discontinuidad predominante es inaceptable, sin considerar la otras categorías de discontinuidades, la pieza de fundición debe ser rechazada hasta que sea reparada en forma satisfactoria.

5.

Cuando en la radiografía existen dos o más categorías de discontinuidad en el límite del nivel máximo de aceptación, como muestra el estándar correspondiente para cada categoría, la pieza de fundición debe ser juzgada inaceptable hasta que sea reparada en forma satisfactoria.

6.

Las radiografías de referencia muestran una variedad de formas de cavidades por contracción. Las radiografías de producción que presenten contracciones deben ser juzgadas con la referencia radiográfica más representativa.

7.

Las radiografías de producción que presenten porosidad, gas o inclusiones deben ser evaluadas por la condición total con respecto al tamaño, número y distribución. El tamaño agregado de discontinuidades no debe exceder la acumulación total en área con respecto a las discontinuidades de la referencia radiográfica. No se intenta que el tamaño máximo de la discontinuidad ilustrada sea el tamaño límite para una discontinuidad en la radiografía de producción, o que el número de discontinuidades mostradas sea el número límite para las radiografías de producción. Se recomienda tener precaución al juzgar una discontinuidad grande contra una colección de discontinuidades pequeñas con base en el tamaño de una sola.

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156

Evaluación de fundiciones

Deben ser considerados en el balance cada uno de los factores como el tamaño, número y distribución. 8.

Las referencias radiográficas no ilustran discontinuidades de tipo gas alargadas o agujeros de gusano (Worm Hole). Cuando ocurra esta condición en las radiografías de producción, deben evaluarse con la referencia radiográfica que sea más representativa. 8.1 Cuando la fuente ha sido colocada en dirección perpendicular a la longitud del poro, la radiografía de producción se debe evaluar con una radiografía de referencia de contracciones. 8.2 Cuando la fuente ha sido colocada hacia el diámetro del poro, la radiografía de producción se debe evaluar con una radiografía de referencia de porosidad.

9.

Un patrón de moteado por difracción puede ocurrir en películas de piezas y secciones donde el tamaño de grano es lo suficientemente grande para ser una fracción apreciable del espesor del material. Si se sospecha moteado por difracción, existen cinco formas para demostrar su presencia. El moteado por difracción depende principalmente de la geometría y orientación de los cristales con respecto a la radiación que incide. Para un espécimen dado, cualquier cambio en la orientación afecta dramáticamente el patrón de difracción. Esto puede lograrse girando ligeramente la pieza, de 1 a 5°, con respecto al haz de radiación, o simplemente desplazando la línea central del haz de radiación a una posición diferente con respecto a la primera exposición. Si es necesario o se desea eliminar el moteado puede incrementarse el Kv, sin embargo, es necesario tener precaución para que el Kv no se eleve a un punto en el cual sea reducida la sensibilidad excesivamente. Si se demuestra que el moteado por difracción está presente en la radiografía, esta condición no debe ser considerada como perjudicial en la evaluación de la radiografía.

10. Desgarres en caliente y grietas mostradas en radiografías de producción en muchas ocasiones podrían parecerse a contracciones de tipo lineal. Cuando existe duda si tales indicaciones son grietas o desgarres en caliente, o contracciones, toda la superficie en el área de interés debe ser esmerilada e inspeccionada por partículas magnéticas o líquidos penetrantes, lo que sea aplicable. Si la discontinuidad no aparece en la superficie, debe considerarse que se trata de contracciones. 11. La densidad radiográfica de las discontinuidades en comparación con la densidad de fondo es una variable dependiente de factores técnicos, por lo que no debe ser usada como criterio para la aceptación o rechazo en comparación con las radiografías de referencia.

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157

Evaluación de fundiciones

Referencias materiales

radiográficas

para

inspección

de

piezas

de

otros

Como base para la evaluación de fundiciones se utilizan radiografías estándar de referencia de ASTM, las cuales se clasifican en función del tipo de material: 1.

ASTM E 155 – Radiografías Estándar de Referencia para Inspección de Fundiciones de Aluminio y Magnesio. Para espesores de 1/4” (6.35 mm) hasta 3/4” (19.1 mm). Consiste de dos juegos por separado como sigue: Volumen I:

Consiste de 13 juegos de placas que cubren discontinuidades en fundiciones de aleaciones de aluminio y 10 juegos de placas que cubren discontinuidades en fundiciones de aleaciones de magnesio.

Volumen II: Consiste de 4 juegos de placas que cubren discontinuidades solamente en fundiciones de aleaciones de magnesio. Además, como ejemplo se incluye una radiografía por cada una de cuatro tipos de discontinuidades discretas. Cada juego contiene 8 grados de severidad para cada discontinuidad. 2.

ASTM E 310 – Radiografías Estándar de Referencia para Fundiciones de Bronce-Estaño. Contiene 4 categorías de discontinuidades clasificadas en cinco niveles de severidad y dos categorías de discontinuidades sin nivel de severidad, como ejemplos.

3.

v.

ASTM E 1320 – Radiografías Estándar de Referencia para Fundiciones de Titanio. Consiste de dos volúmenes separados como sigue: Volumen I:

Aplicable a espesores de pared de hasta 1” (de 0 a 25.4 mm), se consideran 17 categorías de discontinuidades en función del espesor de pared.

Volumen 2:

Aplicable a espesores de pared mayores de 1” hasta 2” (de 25.4 a 50.8 mm), se consideran 8 categorías de discontinuidades en función del espesor de pared.

Evaluación y criterios de aceptación Evaluación Este término define la acción de determinar si las indicaciones discontinuidades detectadas cumplen con un criterio de aceptación.

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de

158

Evaluación de fundiciones

La evaluación puede realizarse comparando la dimensión y la forma de indicaciones con respecto a las indicaciones provenientes de un patrón referencia o de referencias visuales y/o comparando las características de indicaciones contra los requisitos de un criterio de aceptación y rechazo documento que sea aplicable.

las de las del

Todos los que están involucrados en el diseño, fabricación e inspección de un producto deben recordar que el único material homogéneo, libre de discontinuidades, es un cristal sencillo. Se ha definido a un “Material" como: "una colección de defectos, con materiales aceptables (siendo un arreglo afortunado de defectos) y materiales rechazables (siendo un arreglo desafortunado de defectos). El mensaje es claro: sin importar la técnica radiográfica utilizada, nunca puede asegurarse que un material esté totalmente libre de discontinuidades". Discontinuidad Es cualquier interrupción o variación local de la continuidad o configuración física normal de un material o componente. Defecto Es una discontinuidad que excede los criterios de aceptación establecidos, o que podría generar que el material o equipo falle cuando sea puesto en servicio o durante su funcionamiento. Criterios de aceptación y rechazo Los niveles de calidad de los productos se basan en el servicio del componente que está siendo inspeccionado. Los criterios de aceptación son incluidos en algunos documentos con el fin de proporcionar rangos, clases, grados y niveles de calidad que son aceptables. Los documentos que contienen criterios de aceptación y rechazo presentan un método para la calificación de ciertos materiales o productos. Los criterios de aceptación y rechazo para fundiciones deberían basarse en las siguientes consideraciones: el tipo de aleación, el espesor de la sección, la presión (incluyendo la temperatura y el sobrecalentamiento cuando está involucrado vapor), los esfuerzos durante el servicio, la presencia de impacto y vibración, la fatiga, la exposición a radiación penetrante, la accesibilidad para el mantenimiento y reemplazo durante el tiempo de vida esperado, y las peculiaridades de solidificación de la aleación; inclusive, todos estos factores deben ser considerados en el análisis de diseño antes de asignar una clase o grado del producto.

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159

Evaluación de fundiciones

El criterio de aceptación y rechazo establece el tamaño y tipo de una discontinuidad aceptable en un área especifica. Normalmente, el criterio de aceptación tiene un tamaño de discontinuidad arriba del cual el defecto debe ser removido o debe ser removido y reparado, o la pieza debe ser desechada. A continuación se incluye el ejemplo de un criterio de aceptación y rechazo. Especificación API 6A, Especificación de Equipo para Ensamble de Cabeza de Pozo y Árbol de Navidad 7 Control de Calidad 7.5.2.3

PSL 3

7.5.2.3.14 d.

Pruebas no Destructivas Volumétricas

Método-Examen Radiográfico

El examen radiográfico de partes trabajadas en caliente o fundiciones debe realizarse de acuerdo con los métodos especificados en 7.5.2.2.14. e.

Criterio de aceptación

2.

Fundiciones

y

ASTM E 186 – Radiografías Estándar de Referencia para Fundiciones de Acero con Espesor Grueso (de 2” a 4-1/2”)

y

ASTM E 280 – Radiografías Estándar de Referencia para Fundiciones de Acero de Espesor Grueso (4-1/2” a 12”)

y

ASTM E 446 – Radiografías Estándar de Referencia para Fundiciones de Acero de hasta 2” de Espesor

La clasificación del defecto máximo es como sigue: Tipo de Defecto

Clase Máxima del Defecto

A

2

B

2

C

2 (todos los tipos)

D

No aceptable

E

No aceptable

F

No aceptable

G

No aceptable

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160

Evaluación de fundiciones

Práctica Estándar MSS SP-54, Estándar de Calidad para Fundiciones de Acero para Válvulas, Bridas y Conexiones y otros Componentes de Tubería Método de Examen Radiográfico 6.

Estándares de aceptación 6.1 El criterio de aceptación para fundiciones de cuerpos y bonetes (tapa) y partes de los extremos (piezas múltiples de cuerpos de válvula, ejemplo, válvulas de bola) deben estar basados en el espesor de pared como se indica a continuación. 6.1.1 Espesor de pared menor de 2” (51 mm) Las siguientes placas comparativas de ASTM E446 definen las indicaciones aceptables: Categoría

Placas Comparativas Aceptables ASTM E446

Gas

A

A2

Arena

B

B3

Tipo 1

C

CA2

Tipo 2

C

CB3

Tipo 3

C

CC3

Tipo 4

C

CD3

D y E

Ninguna

Insertos

F

Ninguna

Moteado

G

Solo referencia

Tipo de Discontinuidad

Contracción,

Desgarres en caliente y grietas

6.1.2 Espesor de pared de 2” hasta 4 ½” (51 mm hasta 114 mm) Las siguientes placas comparativas de ASTM E186 definen las indicaciones aceptables: Categoría

Placas Comparativas Aceptables ASTM E446

Gas

A

A2

Arena

B

B3

Tipo 1

C

CA2

Tipo 2

C

CB3

Tipo 3

C

CC3

D y E

Ninguna

F

Ninguna

Tipo de Discontinuidad

Contracción,

Desgarres en caliente y grietas Insertos

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161

CAPÍTULO SIETE: EVALUACIÓN DE SOLDADURAS

VII

La calidad de una soldadura puede ser parcialmente determinada visualmente, inclusive, existen requisitos generales de trabajo que son más fácilmente cumplidos porque la soldadura tenga la apariencia correcta. Sin embargo, la razón principal del interés con las soldaduras es porque deben estar completamente sanas o tan sanas como lo demande el uso que se pretende darles. Al determinar los requisitos aplicables al uso que se pretende, cuando algunas discontinuidades puedan estar presentes, la radiografía cuenta con ventajas muy especiales, por ejemplo, el proceso radiográfico proporciona buena información sobre la naturaleza precisa de las discontinuidades. Un proceso de soldadura podría ser considerado como de rutina, aunque pueden ocurrir ciertos eventos inesperados. Aquí, la radiografía puede contribuir de forma significativa proporcionado el registro detallado de la condición interna de una soldadura. La radiografía es útil en el desarrollo de técnicas de soldadura y, además, existen muchos documentos que requieren que la radiografía sea empleada en algún grado en la inspección final. En algunos casos, cuando la soldadura se encuentra oculta en ensambles complejos, la inspección se lleva a cabo durante el ciclo de fabricación del componente. i.

Revisión del método de soldadura La mayoría de los procesos de soldadura consisten en unir dos piezas de metal, de tal forma que puedan satisfacer una especificación, un dibujo o cualquier otro medio en el que se establezca un requisito. En muchas ocasiones, las juntas soldadas son más seguras por la fusión de la soldadura. En la industria, se encuentran disponibles sobre cuarenta procesos de soldadura, entre los que se incluye a la soldadura con arco, con gas, de resistencia, etc. Sin importar el proceso de soldadura, existen tres variables comunes entre ellos: 1.

Una fuente de calor

2.

Una fuente de protección, y

3.

Una fuente de elementos químicos.

El control de estas variables es esencial, ya que, cuando cualquiera de ellas, por cualquier razón, se vuelve inestable, se puede esperar que se presente una variedad de discontinuidades en la soldadura. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

162

Evaluación de soldaduras

Tipos de juntas y preparación Con el objeto de inspeccionar por radiografía una soldadura, lo primero que se debería conocer es su forma y perfil de la sección transversal. La figura No. 94 ilustra las cinco juntas básicas usadas en la industria:

Tope

Esquina

“T”

Solape

Borde

Figura No. 94: Tipos de juntas Las juntas a tope, en esquina y de borde son probablemente las más radiografiadas, y de ellas, el tipo más común de junta radiografiada es la junta a tope. Tipos de ranuras El tipo básico de ensamble soldado es la junta a tope cuadrada, en la cual, las caras con corte cuadrado original se acercan entre sí. Cuando se deja un espacio entre las caras, que es la forma más común del ensamble, al espacio se le conoce como “ranura”. En la figura No. 95, se muestran diferentes tipos de ensambles, con diferentes tipos de ranura que pueden ser usadas en la preparación de una junta a tope con penetración completa. La forma de la ranura sirve para clasificar el juego. Durante la interpretación de la radiografía, conocer el tipo de ranura ayuda a determinar el tipo y localización de las discontinuidades de la soldadura.

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163

Evaluación de soldaduras

Ranura cuadrada sencilla

Ranura con bisel sencillo

Ranura en “V” sencilla

Ranura en “J” sencilla

Ranura en “U” sencilla

Ranura con bisel doble

Ranura en “V” doble

Ranura en “J” doble

Ranura en “U” doble

Figura No. 95: Tipos de ranuras en juntas a tope Las ranuras pueden ser simétricas o asimétricas. En algunos tipos de ranura existen zonas planas en la parte inferior de la junta, conocida como “raíz”; esta configuración es común ya que proporciona estabilidad a la esquina inferior. Además, si la esquina fuera en forma de “V” podría resultar en penetración excesiva. Esta zona pequeña en la raíz actúa como una junta con ranura cuadrada. Cuando se requiere una serie de pasos para completar la junta, el primer paso está involucrado y puede ser muy crítico. El tipo de ranura seleccionada es determinado por el ingeniero de diseño. Algunos de los factores de ingeniería considerados para determinar el diseño son: el espesor de la sección, el esfuerzo requerido, el proceso de soldadura que será usado, el aspecto económico, el nivel de habilidad de los soldadores y la configuración de la parte que será soldada. Por ejemplo: y

Las ranuras cuadradas pueden ser usadas en secciones delgadas o cuando se fabrican costuras largas, como en tubería con soldadura automática.

y

En ocasiones, se utilizan placas de respaldo debido a la localización o porque se suelda con un proceso que no deja una raíz limpia.

y

La forma de la ranura es una necesidad para las juntas en materiales gruesos donde se requiere acceso para mantener el arco y para permitir que el metal sea depositado bajo condiciones controladas.

y

Una ranura en “V” doble es usada en secciones gruesas, para reducir la cantidad de soldadura aplicada y la distorsión.

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164

Evaluación de soldaduras

Nomenclatura de una ranura En la figura No. 96 se ilustran los componentes de una junta preparada para soldar. Todos los códigos, estándares y especificaciones establecen las tolerancias específicas para estos componentes. Estos parámetros son parte del procedimiento de soldadura utilizado y la preparación normalmente es inspeccionada antes de aplicar la soldadura. Esta información debe estar disponible para realizar la inspección radiográfica. A continuación se definen los términos utilizados: Ángulo de ranura:

El ángulo total incluido entre las caras de ranura de los miembros que están siendo unidos.

Ángulo del bisel:

El ángulo formado entre la cara de ranura de un miembro que está siendo unido y un plano perpendicular a la superficie del miembro.

Cara de ranura:

La superficie de un miembro incluida en la ranura.

Cara de raíz:

La cara de ranura adyacente a la raíz de la junta.

Abertura de raíz:

La separación entre los miembros que serán unidos en la raíz de la junta.

Espesor de material:

El espesor del material que está siendo soldado.

Tamaño de la soldadura:

Este símbolo de soldadura describe el tipo de preparación de la junta y el refuerzo, como también el tamaño de la soldadura. Ángulo de la ranura

Tamaño de la soldadura

Ángulo de bisel

Espesor de material

Cara de ranura

Abertura de raíz

Cara de raíz

Figura No. 96: Nomenclatura de una ranura Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

165

Evaluación de soldaduras

Capas de una soldadura En la figura No. 97 se ilustran las diferentes capas de soldadura en una soldadura a tope de penetración completa, y a continuación se definen: Paso de raíz:

El paso inicial de una soldadura que une dos secciones de material.

Paso caliente:

El segundo y en ocasiones el tercer paso de soldadura en una junta. Usado para reforzar el paso de raíz.

Pasos de relleno:

Estos pasos rellenan la mayoría de la junta preparada remanente.

Paso de cubierta:

La capa final y de acabado de la soldadura, algunas veces llamada “cubierta”.

Metal de origen:

Las secciones actuales que están siendo soldadas, algunas veces llamado “material o metal base”. Paso de cubierta o cara

Pasos de relleno

Paso caliente

Metal base

Paso de raíz

Figura No. 97: Capas de una soldadura La figura No. 98 muestra ejemplos de secuencias de soldadura que pueden utilizarse en juntas de dos secciones. El técnico debe estar enterado de la preparación y secuencia de la soldadura, para que realice adecuadamente la interpretación de las discontinuidades por su ubicación.

Figura No. 98: Secuencias de soldadura Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

166

Evaluación de soldaduras

Otras juntas y soldaduras Existen otras juntas de geometría compleja en las que no es tan adecuado aplicar la inspección radiográfica como en las juntas a tope. La junta en “T”, por ejemplo, puede ser ensamblada con una o dos soldaduras de filete, como se ilustra en la figura No. 99(a), que es la soldadura más comúnmente usada con la junta en ”T”. Es usualmente el ensamble más económico ya que no requiere preparación especial. La junta en “T” con soldaduras de filete no es fácil de inspeccionar debido a que no es fácil acomodar el arreglo para radiografiar en forma confiable. Su forma más rudimentaria, una sola soldadura de filete de un solo lado, podría ser un candidato para radiografiar, aunque no puede ser sujeta a métodos refinados de inspección. La razón es que existe una zona en la interfase original de la junta y este espacio se parece mucho a la penetración incompleta. Modelos más refinados de la junta en “T” como los mostrados en la figura No. 99(b) y (c) corresponden a soldaduras preparadas, son algunas opciones disponibles para el diseño, aunque pueden ser usadas otras formas de preparación, como las ilustradas anteriormente. Las soldaduras mostradas pueden ser radiografiadas colocando la película debajo de la placa base. Se puede esperar que juntas como estas soporten cargas dinámicas en servicio, como en puentes.

(a)

(b)

(c)

Figura No. 99: Juntas en “T” En la figura No. 100 se ilustran los componentes de una soldadura de filete. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

167

Evaluación de soldaduras

Pierna o tamaño

Garganta actual

Cara o corona Dedo o punta

Garganta teórica

Raíz

Profundidad de fusión

Garganta efectiva

Figura No. 100: Soldadura de filete A continuación se definen los términos utilizados: Pierna o tamaño:

La distancia desde la cara de fusión al dedo o punta de la soldadura.

Garganta actual:

La distancia más corta entre la raíz de la soldadura a la cara o corona.

Cara o corona:

La superficie expuesta.

Garganta teórica:

La distancia perpendicular desde el inicio de la junta a la hipotenusa del triángulo rectángulo más grande que pueda ser contenido en la sección transversal de la soldadura.

Dedo o punta:

La unión entre la cara de la soldadura y el metal base.

Profundidad de fusión:

La distancia a la que penetra la soldadura dentro del metal base.

Raíz:

El punto más profundo en la penetración.

Garganta efectiva:

La distancia mínima, menos cualquier convexidad, entre la raíz de la soldadura a la cara o corona.

Otra junta fundamental es la junta en esquina, la cual, puede ser unida por varios tipos de soldadura. La figura No. 101 muestra una esquina soldada completamente, con una ranura preparada con bisel sencillo. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de soldaduras

Figura No. 101: Junta en esquina Para servicio estático, por ejemplo en edificios que no estén sujetos a cargas variables, puede ser usado un filete sencillo en la esquina interna. Una cuarta junta compleja es la junta de solape. Es normalmente ensamblada con un par de soldaduras de filete como se muestra en la figura No. 102, es una junta natural de filete. No existen puntos para cortar como preparación para cualquier forma de ranura.

Figura No. 102: Junta de solape con doble soldadura de filete Una junta de borde requiere una forma simple de soldadura. Esta junta es ordinariamente asegurada por el fundido de los bordes existentes. Posiciones para soldar Existen seis posiciones para soldar reconocidas. Discontinuidades asociadas con la gravedad, con la fluidez y con la habilidad del soldador pueden ocurrir en al menos cuatro de estas posiciones: plana, horizontal, vertical y sobre cabeza. En la figura No. 103, las soldaduras mostradas están alineadas con el horizonte o en ángulos rectos con él. Actualmente varias posiciones pueden girarse o ajustarse a través de un rango de cerca de 60° y aún así se describen como se identifican en la figura.

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169

Evaluación de soldaduras

(a) Plana 1G

(b) Horizontal 2G

(c) Vertical 3G

(d) Sobre cabeza 4G

Figura No. 103: Posiciones para soldaduras de ranura en placa Las cuatro posiciones son básicas y aplican para soldaduras de ranura y filete. La letra “G”, después del número de posición indica que corresponde a ranura, “Groove” por su nombre en inglés. En el caso de soldaduras de filete la designación de la posición será de forma 1F a la 4F. Las posiciones para soldaduras de ranura en tuberías se muestran en la figura No. 104. Para este caso existe un cierto grado de libertad porque en ocasiones la tubería puede ser rotada.

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170

Evaluación de soldaduras

Las ilustraciones representan modelos tanto para evaluar la habilidad del soldador como para aplicarse durante la fabricación. En el sitio de trabajo, las condiciones pueden ser extremas, lo que puede provocar dificultades para el acceso a juntas o porciones de las juntas, por lo que, si es de difícil acceso para el soldador igual será la dificultad para la inspección radiográfica. Normalmente los estándares en la industria no incluyen requisitos específicos para facilitar la inspección radiográfica o cualquier otra prueba no destructiva. No se puede considerar que la práctica o requisitos de radiografía pueden variar para adaptarse a las varias posiciones. Las soldaduras son diseñadas para soportar cargas estáticas o cíclicas, y la inspección se realiza con base en el servicio de la soldadura, no en la posición en la que fue soldada.

(a) Plana, tubería rotada, 1G

(c) Plana, sin rotar, 5G

(b) Horizontal, sin rotar 2G

(d) Eje a 45°, sin rotar, 6G

Figura No. 104: Posiciones para soldadura en tubería ii.

Técnicas generales en la radiografía de soldaduras Los arreglos para exposición que serán ilustrados y discutidos en esta parte son comúnmente utilizados, y la aplicación de los principios de la inspección permite la radiografía de la mayoría de piezas.

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171

Evaluación de soldaduras

Excepto cuando otra cosa sea especificada, cualquiera de los arreglos puede ser usado con equipo de rayos “X” o rayos “Gama”. Los principios básicos de densidad de la película y el contraste, relacionados con la distancia fuente película, la energía de la fuente y la exposición, aplican a cada uno de los arreglos. Para obtener los mejores resultados al aplicar la inspección radiográfica, debería mostrarse especial atención a lo siguiente: a.

Inclinación. Antes de establecer un arreglo y realizar la exposición de cualquier configuración soldada, el técnico debe conocer la preparación de la junta, el estándar de penetración y las líneas de fusión, con el objeto de ajustar la inclinación de la fuente y el haz de radiación resultante que incida sobre la unión soldada.

b.

Localización del punto focal. La localización del punto focal está relacionada con la posición de la película y la distancia, comúnmente llamada distancia fuente película.

c.

Alineación del haz. El haz que incide es la parte central del haz de radiación. Es el tamaño del punto focal efectivo, proyectado en línea recta hacia el centro del área de interés y paralelo con la línea de fusión de una junta preparada.

d.

Localización de la discontinuidad. En ocasiones, es esencial localizar discontinuidades precisamente, especialmente en piezas con espesores excepcionalmente gruesos, donde la profundidad a la que se encuentra la discontinuidad debe conocerse con el fin de remover una cantidad mínima de material desde el lado más cercano. La localización y remoción correcta de la discontinuidad reduce el tiempo de inspección y fabricación.

e.

Criterios críticos y no críticos. El técnico debería conocer los criterios de esfuerzos de cada pieza antes de realizar cualquier función del proceso radiográfico. Las razones son que él puede decidir cual película le proporciona la más alta o baja sensibilidad, puede determinar la distancia y el ángulo con los que se obtiene la menor distorsión y puede determinar el número de exposiciones necesarias para obtener una cobertura completa de la pieza, con respecto a las zonas afectadas por el calor y la configuración.

Radiografía de placas planas soldadas Las figuras siguientes ilustran muestras soldadas planas, las cuales, son fácilmente radiografiadas y su área crítica aparece claramente definida en su longitud, ancho y espesor. El contraste del objeto es pequeño y el cálculo de la exposición es relativamente simple. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de soldaduras

La figura No. 105 ilustra una soldadura a tope común. Una exposición a un ángulo de 90° será suficiente para esta junta en particular.

90° Ángulo de exposición

Figura No. 105: Soldadura a tope común La figura No. 106 es un ejemplo de una soldadura a tope con ranura en “V” a 45°. En este caso, el haz que incide debería estar alineado para que sea paralelo con la línea de fusión, como también a 90° con respecto al plano horizontal. Para asegurar un grado adecuado de sensibilidad, el técnico podría seleccionar el indicador de calidad de imagen y una calza, para que la imagen del indicador sea una representación verdadera de la sensibilidad para el espesor de la muestra en el área de la soldadura. 45°

Línea de fusión

45°

Línea de fusión

Figura No. 106: Soldadura a tope común Radiografía de juntas soldadas en “T” Las juntas soldadas en “T” presentan mayor dificultad. La raíz de la soldadura es muy adecuada para contener discontinuidades, pero no hay lugar para colocar la película y que se pueda obtener una buena resolución de la imagen de la raíz. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

173

Evaluación de soldaduras

Las figuras a continuación son ejemplos de la alineación correcta e incorrecta del haz sobre una soldadura en “T”. La tendencia normal es colocar el punto focal en la parte media, entre dos ángulos rectos o a 45°, lo cual puede o no ser correcto, como se muestra. La figura No. 107 ilustra un ángulo de inclinación de 15°, que puede ser menor, cuando solamente se requiere que la esquina tenga el 100% de penetración.

15°

100% de penetración en las esquinas

Figura No. 107: Ángulo correcto para junta en “T” La figura No. 108 ilustra el haz muy inclinado por lo que puede caerse en el error de interpretar una penetración incompleta de la esquina.

45°

100% de penetración en las esquinas

Figura No. 108: Ángulo incorrecto para junta en “T” La figura No. 109 ilustra una técnica correcta, con un ángulo de inclinación de 45°. Debido a que la junta requiere el 100% de penetración, debe haber penetración completa igual que para la radiación.

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174

Evaluación de soldaduras

45°

100% de penetración en la junta

Figura No. 109: Ángulo correcto para junta en “T” Radiografía de juntas soldadas en esquina El criterio adecuado, que debería aplicarse para cubrir todas las configuraciones de soldaduras, será mostrarlas de la mejor forma sobre la película. Debido a que el técnico se concentra en el punto focal, la soldadura y la alineación del artículo, en muchas ocasiones olvida la alineación de la junta o el resultado registrado sobre la película. La figura No. 110 muestra la inclinación adecuada de la fuente de radiación, la colocación del artículo y la alineación de la junta.

15°

Área sin fusión en este plano

Figura No. 110: Ángulo correcto para junta en esquina La figura No. 111 ilustra la inclinación adecuada de la fuente de radiación, pero ha sido colocada en tal posición que el área sin fusión aparecerá en la película resultando en una interpretación incorrecta.

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175

Evaluación de soldaduras

15°

Área sin fusión en este plano

Figura No. 111: Ángulo correcto para junta en esquina Pero posición incorrecta La figura No. 112 muestra una junta de penetración al 100%, con un ángulo de inclinación correcto a 45°.

45°

Figura No. 112: Ángulo correcto para junta en esquina y penetración completa Radiografía de pared sencilla en juntas de tubería Esta forma de radiografía siempre debe ser usada cuando sea posible. Las condiciones aplican tanto para objetos planos como para objetos circulares. La figura No. 113 muestra un ejemplo de la aplicación. Los factores relacionados con todas las aplicaciones de pared sencilla son: a.

Todas las piezas circulares deberían ser numeradas en el sentido de las manecillas del reloj, sobre la superficie que se encuentra hacia la fuente. Deberían colocarse números de plomo sobre la superficie que se encuentra hacia la fuente, lo más alejado de la fuente, y al menos a 1/8” de la zona afectada por el calor.

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176

Evaluación de soldaduras

Los números de plomo no deberán aparecer sobrepuestos en el área de interés de la soldadura. La numeración de la pieza circular es como referencia futura. Un buen método para mantener la identificación es mediante un ataque electrolítico a los números o utilizando impresión por estampado, si la especificación lo permite. Cuando son usados, los números de plomo deberán adherirse y fijarse temporalmente a la pieza con cinta adhesiva transparente o de cualquier otra forma. Los números deberán rotarse normalmente conforme cada área es radiografiada y mostrarán una posición inversa con referencia a la placa de identificación y la parte superior del penetrámetro.

Haz primario Distancia fuente-película mínima 36”

Distorsión de la imagen debido al desalineamiento

No excederse de esta área de cobertura

90°

Respaldo de plomo para protección contra radiación posterior

Colocación de la película con traslapes de 1” 1”

Un mínimo de seis exposiciones o más para tubería de circunferencia grande, esferas, tanques, etc.

2-1/2” diámetro interior mínimo

Figura No. 113: Soldadura circunferencial en pared sencilla b.

En el desarrollo de una soldadura circunferencial, para obtener la menor cantidad de distorsión geométrica pueden ser usados los siguientes métodos: (1) Calcular en ambos lados de cada área, en forma visual, los puntos en los cuales se presentan los mayores cambios de la circunferencia. (2) Reducir aproximadamente el 10% de ambos lados para incluir la distorsión.

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177

Evaluación de soldaduras

c.

Otro buen método, para localizar discontinuidades y la orientación del área, es colocando flechas con cinta adhesiva en el centro y en los extremos de cada área. Estas flechas pueden permanecer en la pieza hasta que las películas sean interpretadas, y posteriormente deben ser removidas.

Radiografía de doble pared en juntas de tubería a.

Tubería con diámetro interior de 1-1/4” a 2-1/2”. 1.

En la figura No. 114 se muestran dos penetrámetros, pero solo uno podría ser el requerido por el estándar. El penetrámetro de la parte superior corresponde al 2% de espesor total del material a través del cual pasa el haz de radiación. El penetrámetro de la parte inferior es de utilidad para el técnico al realizar la interpretación, al mostrar el espesor sencillo de pared y el lado en el que se encuentra la fuente de radiación angulada, para esta exposición, tanto la parte superior como la inferior de la soldadura circular aparecerán lado por lado en la película. Los números de plomo y el penetrámetro de la parte superior deberán colocarse en el lado más alejado de la fuente de radiación para que su imagen no aparezca sobrepuesta en el área de la soldadura.

2.

Deberían realizarse dos exposiciones verticales a 90°, sobrepuestas, para mostrar la fusión de la junta y las grietas paralelas a la soldadura. Las exposiciones inclinadas son requeridas para la orientación del área y del defecto, de estas, debería tomarse un mínimo de seis exposiciones alrededor del tubo.

3.

La película debe estar en contacto íntimo, por los principios geométricos, para que las discontinuidades aceptables, de acuerdo con los requisitos del estándar, no sean amplificadas y rechazadas.

4.

La figura No. 115 ilustra un método para exponer más de un ensamble de tubería en una sola exposición. Nótese que las áreas de interés son adyacentes a la película y se encuentran inclinadas para alinearse con el punto focal. Para minimizar la distorsión es mejor utilizar una distancia fuente-película de 48” o más. El término “Umbra” se refiere a la parte central del haz, que corresponde al 80% del diámetro del cono de radiación. El 20% exterior del diámetro del cono de radiación es conocido como “Penumbra”, o “Halo”.

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178

Evaluación de soldaduras

Se requieren 2 penetrámetros 1- Es el 2% del espesor de la pared doble 2- Es el 2% del espesor de la pared sencilla

DFP mínima 36”

1

2

Inclinación necesaria para la orientación del defecto

15°

Película en contacto íntimo

La posición de la fuente de radiación a 90°, para obtener dos vistas sobrepuestas debido a las grietas paralelas a la soldadura.

Mínimo seis vistas alrededor, área de interés adyacente

Soldadura

Tubo girado 90°

Película

Figura No. 114: Doble pared en tubería con diámetro interior mayor de 1-1/4”

DFP de 48” o mayor

El área de interés en línea con el punto focal

Figura No. 115: Exposición múltiple de tubos Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

179

Evaluación de soldaduras

b.

Tubería con diámetro interior menor de 1-1/4”. 1.

La radiografía de doble pared en tubería con diámetro interior menor de 1-1/4” se ilustra en la figura No. 116. Debido a que el diámetro interior es pequeño, las discontinuidades presentes no pueden ser ampliadas a cualquier grado apreciable. La amplificación puede ser determinada tomando como referencia el penetrámetro superior, considerando que la imagen de la discontinuidad haya sido proyectada desde la parte superior del tubo hasta la película.

Este ángulo se determina por el diámetro del tubo, para proyectar la parte superior de la soldadura fuera de la parte inferior Colocación del penetrámetro El 2% del espesor de la pared doble

Imagen superior

Colocación del penetrámetro El 2% del espesor de la pared doble

Imagen inferior

Figura No. 116: Doble pared en tubería con diámetro interior menor de 1-1/4” 2.

Realizando tres exposiciones y obteniendo las imágenes en forma de elipse, se considera como una cobertura suficiente para tubería con estos diámetros.

3.

La colocación del penetrámetro inferior y de los números de plomo es muy importante para esta exposición con el objeto de proporcionar una orientación absoluta.

Radiografía de soldaduras en tanques cerrados En la figura No. 117 se ilustra algunos de los procedimientos para radiografiar tanques cerrados, cuando la fuente de radiación no puede ser colocada por el interior. Las fuentes múltiples representan una sola fuente pero en varias posiciones. La posición de la fuente en uno de los extremos del tanque ilustra que en el otro extremo del tanque puede ser colocada la película y puede cubrirse en una sola exposición. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

180

Evaluación de soldaduras

Si la soldadura circunferencial, en el extremo del tanque, se encontrara sobre la sección transversal al plano, con relación a la posición de la fuente en el otro extremo del tanque, deben tomarse exposiciones adicionales, como se representa por la posición de la fuente en la parte superior izquierda. Los principios geométricos y la distancia mínima de distorsión deben ser mantenidos.

La DFP varía con el diámetro del tanque, pero se debe mantener a un mínimo de 36” 10°-15°

El haz debe ser tan perpendicular como sea posible, pero que la imagen no sea sobrepuesta Si la fuente se coloca en contacto la imagen tendrá muy alta resolución

Cono de radiación

Película

Figura No. 117: Radiografía de tanques cerrados Radiografía de soldaduras en combinación múltiple En la figura No. 118 se ilustra un buen método que puede ser utilizado cuando es difícil ajustar las condiciones, el tiempo de exposición es excesivo o el tipo de material y el espesor son desconocidos. No se recomienda como una práctica estándar debido a que la densidad y la sensibilidad no siempre pueden ser obtenidas dentro de los valores requeridos a través de varias pantallas detrás del primer chasis. Esta aplicación permite obtener un alto grado de latitud en una sola exposición. Esta aplicación puede ser utilizada en soldadura donde existe variación del espesor. Proporciona varios grados de densidad de la película desde la película superior a través de varias películas y pantallas hasta la película inferior.

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de soldaduras

Variación de voltaje, amperaje y tiempo Variación de la distancia (36” mínima) Varios tipos de películas y combinaciones Variación en las pantallas y sin pantallas, y combinaciones Número variado de chasis

Figura No. 118: Radiografía en combinación múltiple Radiografía de soldaduras en secciones hemisféricas Todas las soldaduras o costuras en una sección hemisférica pueden ser radiografiadas con un solo isótopo radiactivo, como se ilustra en la figura No. 119. La fuente se coloca en el centro geométrico de la sección y las películas son colocadas sobre todas las soldaduras. Así, todas las áreas son expuestas a los rayos “Gama” simultáneamente. Este procedimiento ahorra tiempo y es frecuentemente utilizado. Los porta películas cubren todas las áreas marcadas

Soldaduras

Isótopo radiactivo

Figura No. 119: Radiografía en secciones hemisféricas Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de soldaduras

Radiografía panorámica de soldaduras Esta forma de radiografiar es un medio adecuado para la inspección de soldaduras en tubería cuyo diámetro es lo bastante grande para permitir introducir un tubo de rayos “X” o un isótopo radiactivo. La fuente es colocada al centro de la tubería para que el haz de radiación incida sobre la soldadura circunferencial completa. El cálculo del tiempo de exposición se basa en el espesor sencillo de la soldadura. La figura No. 120 ilustra un ejemplo de esta aplicación.

Todas las películas son expuestas simultáneamente

Fuente

Figura No. 120: Radiografía panorámica Radiografía de soldadura en tubería con diámetro grande El procedimiento radiográfico recomendado para la inspección de soldadura en tubería con diámetro grande, que no puede ser inspeccionada por exposiciones elípticas o de pared sencillas, se ilustra en la figura No. 121. En la figura, es evidente que el espesor de la pieza a lo largo del camino “a” es mucho menor que el del camino “b”, el cual es tangencial a la tubería. Por tal razón, es impráctico obtener resultados satisfactorios con una sola exposición, por lo que la soldadura circunferencial es dividida en tres o más segmentos, y cada segmento es radiografiado por separado. El cálculo del tiempo de exposición, el penetrámetro y la selección de la calza están basados en el espesor de doble pared penetrado en el área de interés de cada segmento.

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de soldaduras

Fuente

b 3 a

2

4

1

Película

Figura No. 121: Radiografía de soldadura en tubería grande iii.

Discontinuidades de soldadura y apariencia radiográfica A continuación son mostradas varias referencias para la interpretación de discontinuidades encontradas en soldaduras, estrictamente como representativas, con el propósito de ilustrarlas. Las discontinuidades reales pueden variar en forma, tamaño y severidad. Cabe mencionar que existen algunas discontinuidades que son comunes a muchos procesos de soldadura diferentes y, que también, muchas discontinuidades son únicas a un proceso de soldadura dado. Además, el tamaño, la forma y orientación pueden ser únicas al proceso. 1.

En el paso de raíz

Penetración incompleta Imagen Radiográfica: Aparece como una o dos líneas paralelas, o una franja de mayor densidad que el resto de la imagen, con bordes paralelos muy rectos que puede ser continua o intermitente, localizada al centro de la imagen del ancho de la soldadura (en juntas a tope con ranura en V sencilla), figura No. 122(b). Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de soldaduras

a

b

Figura No. 122: Imagen radiográfica de la penetración incompleta Desalineamiento con penetración incompleta Imagen Radiográfica: Aparece como una sola línea recta continua o intermitente, a lo largo del borde de la imagen del paso de raíz y al centro de un cambio abrupto de densidad, a través de la imagen de la soldadura (junta a tope con ranura en V sencilla), figura No. 123(b).

a

b

Figura No. 123: Imagen radiográfica del desalineamiento con penetración incompleta Concavidad en la raíz Imagen Radiográfica: Aparece como una franja ancha irregular y alargada de alta densidad, con bordes borrosos, localizada al centro de la imagen de la soldadura (junta a tope con ranura en V sencilla), figura No. 124(b).

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de soldaduras

a

b

Figura No. 124: Imagen radiográfica de la concavidad en la raíz Quemada Imagen Radiográfica: Aparece como zonas de mayor densidad que el resto de la imagen, con bordes que pueden ser redondos, elípticos, irregulares, definidos o borrosos, localizadas en el centro de la imagen de la soldadura y de la imagen de penetración excesiva, pueden ser más anchas que el cordón de raíz, figura No. 125(b).

a

b

Figura No. 125: Imagen radiográfica de la quemada Socavado interno Imagen Radiográfica: Aparece como una franja irregular de mayor densidad que el resto de la imagen, puede ser en uno o ambos lados y a lo largo del borde de la imagen del cordón de raíz, figura No. 126(b).

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de soldaduras

a

b

Figura No. 126: Imagen radiográfica del socavado interno Fusión incompleta en el paso de raíz Imagen Radiográfica: Aparece como una línea recta bien definida de mayor densidad que el resto de la imagen, localizada a lo largo del borde de la imagen del cordón de raíz (junta a tope con ranura en V sencilla). Refuerzo excesivo de raíz (penetración excesiva) Imagen Radiográfica: La imagen del cordón de raíz aparece con una densidad menor que el resto de la imagen, se extiende a lo largo de la imagen de la soldadura o en forma de manchas circulares aisladas, figura No. 127(b).

a

b

Figura No. 127: Imagen radiográfica del refuerzo excesivo de raíz 2.

En el paso final

Relleno insuficiente (llenado bajo en la cara o corona baja) Imagen Radiográfica: La imagen de la soldadura aparece con mayor densidad que la imagen del material base soldado, esta imagen se extiende a través del ancho completo de la imagen de la soldadura, figura No. 128(b). Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de soldaduras

a

b

Figura No. 128: Imagen radiográfica del relleno insuficiente Socavado externo Imagen Radiográfica: Aparece como una franja irregular normalmente dentada y de mayor densidad que el resto de la imagen, puede ser en uno o en ambos lados y a lo largo del borde de la imagen de la soldadura, figura No. 129(b).

a

b

Figura No. 129: Imagen radiográfica del socavado externo Desalineamiento (High-Low) Imagen Radiográfica: Aparece como un cambio abrupto de la densidad en el ancho de la imagen de la soldadura, un lado de la imagen de la soldadura es más oscuro que el otro, figura No. 130(b).

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de soldaduras

a

b

Figura No. 130: Imagen radiográfica del desalineamiento Fusión incompleta en los pasos finales o de cubierta Imagen Radiográfica: Aparece como una línea recta definida de mayor densidad que el resto de la imagen, a lo largo del borde de la imagen del paso o pasos finales, o de cubierta. Refuerzo excesivo de cara Imagen Radiográfica: Aparece como una zona de densidad menor, que el resto de la imagen, a través de la imagen de la soldadura, con una transición definida en densidad donde limitan la soldadura y el metal base. 3.

Discontinuidades internas

Inclusión de escoria Imagen Radiográfica: Aparece como manchas de mayor densidad que el resto de la imagen, pueden ser de forma irregular y ligeramente alargadas, agrupadas o aisladas, y pueden estar localizadas en cualquier parte a través de la imagen de la soldadura, figura No. 131(b).

a

b

Figura No. 131: Imagen radiográfica de la inclusión de escoria Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

189

Evaluación de soldaduras

Línea de escoria Imagen Radiográfica: Aparecen como líneas rectas alargadas, de mayor densidad que el resto de la imagen, son de ancho y forma irregular, continuas o intermitentes, sencillas o paralelas, ligeramente curvas y pueden variar en densidad, se orientan en dirección longitudinal a la imagen de la soldadura, figura No. 132(b).

a

b

Figura No. 132: Imagen radiográfica de la línea de escoria Fusión incompleta Imagen Radiográfica: Aparecen como líneas rectas alargadas (lo que las hace diferentes a las líneas de escoria), pueden ser paralelas o sencillas, de mayor densidad que el resto de la imagen de la soldadura y en ocasiones con puntos dispersos a lo largo de las líneas, orientadas a lo largo de la imagen de la soldadura y no aparecen en el centro de ella, figura No. 133(b).

a

b

Figura No. 133: Imagen radiográfica de la fusión incompleta

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190

Evaluación de soldaduras

Inclusión de tungsteno Imagen Radiográfica: Como el tungsteno es un material más denso que el acero, produce mucha mayor atenuación de la radiación, por lo que aparece como manchas de mucho menor densidad, de forma irregular, agrupadas o aisladas, localizadas en cualquier parte a través de la imagen de la soldadura, figura No. 134(b).

a

b

Figura No. 134: Imagen radiográfica de la inclusión de tungsteno Grietas Imagen Radiográfica: Aparecen como líneas de mayor densidad que el resto de la imagen de la soldadura, intermitentes, anchas o finas, y pueden ser rectas, retorcidas, onduladas o en zigzag, y pueden estar localizadas en cualquier parte de la imagen de la soldadura o del metal base adyacente, figura No. 135(b) y 136(b).

a

b

Figura No. 135: Imagen radiográfica de grieta longitudinal

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Evaluación de soldaduras

a

b

Figura No. 136: Imagen radiográfica de grieta transversal Porosidad Imagen Radiográfica: En general, aparece como puntos redondeados o ligeramente alargados muy densos de diversos tamaños, con contornos bien definidos y localizados en cualquier parte de la imagen de la soldadura o a lo largo de la imagen del cordón de raíz, figura No. 137b, 138b y 139(b).

a

b

Figura No. 137: Imagen radiográfica de porosidad dispersa

a

b

Figura No. 138: Imagen radiográfica de grieta transversal Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

192

Evaluación de soldaduras

a

b

Figura No. 138: Imagen radiográfica de porosidad lineal o alineada iv.

Referencias radiográficas de soldadura Las referencias radiográficas pueden ser usadas como un medio para establecer los tipos y niveles de severidad de discontinuidades que son detectadas por la inspección radiográfica de soldaduras de fusión en acero. ASTM cuenta con radiografías estándar de referencia, el documento E390 (Referencias Radiográficas Estándar para Soldaduras de Fusión de Acero), que contiene discontinuidades típicas con varios niveles de severidad en diferentes espesores de material. Son tres volúmenes separados de radiografías de referencia basados en siete espesores nominales de soldadura como sigue: Volumen I – Juego de 16 placas (8-1/2 por 11 pulgadas) que cubren material base de hasta e incluyendo 1/4” (6.4 mm) de espesor. Volumen II – Juego de 29 placas (8-1/2 por 11 pulgadas) que cubren material base mayor a 1/4” hasta e incluyendo 3” (6.4 a 76 mm) de espesor. Volumen III – Juego de 32 placas (8-1/2 por 11 pulgadas) que cubren material base mayor a 3” hasta e incluyendo 8” (76 a 203 mm) de espesor. Cada volumen contiene ilustraciones de discontinuidades representativas calificadas y sin calificar, aplicables a siete rangos de espesores. Cada uno de los tipos de discontinuidades calificadas tiene cinco niveles de severidad, del 1 al 5 en orden creciente de severidad. Las discontinuidades sin calificar son incluidas con el propósito de información. Estas referencias radiográficas pueden ser usadas para establecer, por acuerdo entre comprador y vendedor, los límites de los tipos y niveles de severidad de discontinuidades detectadas por la inspección radiográfica.

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Evaluación de soldaduras

Las radiografías de referencia son hechas con un nivel de calidad radiográfica de al menos 2–2T, con una densidad de entre 2.0 y 2.25. Estas radiografías de referencia ilustran los siguientes discontinuidades para cada uno de los espesores de material base: 1.

Porosidad dispersa

2.

Porosidad dispersa fina

3.

Porosidad dispersa burda

4.

Porosidad agrupada

5.

Porosidad lineal o alineada

6.

Inclusiones de escoria

7.

Inclusiones de tungsteno

8.

Penetración incompleta

9.

Fusión incompleta

tipos

de

10. Porosidad tipo tubería o alargada 11. Quemada 12. Descolgamientos 13. Grieta longitudinal 14. Grieta transversal 15. Grieta cráter 16. Socavado Aplicación de las referencias radiográficas 1.

Las referencias radiográficas calificadas pueden ser usadas en su totalidad o en partes, como sea aplicable a los requisitos particulares.

2.

Debe establecerse la longitud de la soldadura que aplique al estándar seleccionado. Estas longitudes designadas no deben contener cualquier discontinuidad cuya severidad exceda aquella en la referencia.

3.

Cuando en la radiografía de producción el nivel de severidad de la discontinuidad es igual o menor que el nivel de severidad en la radiografía estándar seleccionada, la soldadura debe ser juzgada como radiográficamente aceptable. Cuando la radiografía de producción muestra discontinuidades de mayor severidad que la radiografía estándar seleccionada, la soldadura debe ser radiográficamente rechazada y debe ser reparada de acuerdo con arreglos contractuales.

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de soldaduras

4.

Si en la misma radiografía de producción existe más de un tipo de discontinuidad, el tipo que predomine debe gobernar la aceptación a menos que la severidad representada por la combinación de tipos de discontinuidades es tal que hace inaceptable la condición total para la aplicación que se intenta.

5.

Cuando en la misma radiografía de producción existen dos o más tipos de discontinuidad en una extensión igual al máximo aceptable para dos de estos tipos, la soldadura debe ser juzgada inaceptable, con la reparación por soldadura hecha de acuerdo con arreglos contractuales.

6.

Donde la imagen de referencia consiste de una colección de discontinuidades, como en el caso de la porosidad, por ejemplo, la aceptación puede estar basada en el tamaño agregado de las discontinuidades presentes en las radiografías de referencia y del objeto radiografiado, el tamaño máximo de defecto presente, el espaciamiento entre discontinuidades, o una combinación de estos u otros criterios. Este criterio puede ser determinado basándose en la aplicación particular o la parte bajo consideración y puede ser especificado por acuerdo entre el comprador y vendedor.

7.

Cuando es permitida la reparación por soldadura, la reparación es necesaria solo en la extensión que lleve la calidad de la soldadura dentro de las referencias aceptables.

En la selección de las radiografías de referencia, se intento obtener un incremento progresivo de severidad, en grados, para cada tipo de discontinuidad. No implica que el mismo número de designación de grado represente una severidad equivalente para todos los tipos de discontinuidades. Para aplicar el criterio de aceptación, cada tipo de discontinuidad debe ser considerado individualmente, y debe ser asignado un grado apropiado (severidad) aplicable al tipo de discontinuidad. Las referencias radiográficas pueden ser usadas como un medio para establecer los tipos y niveles de severidad de discontinuidades que son detectadas por la inspección radiográfica de soldaduras de fusión en acero. v.

Evaluación y criterios de aceptación Se puede decir que la inspección radiográfica de uniones soldadas cumple con dos funciones principales: y

En primer lugar, mediante la inspección serán reveladas a la vista las discontinuidades, cuya severidad determinará si podrá aceptarse o deberá rechazarse el trabajo efectuado.

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Evaluación de soldaduras

y

En segundo lugar, revelar la calidad, y en cierta forma lo adecuado, de la unión soldada.

Entonces, se puede considerar que el punto de vista más sobresaliente de un criterio radiográfico de aceptación y rechazo, es el hecho que la inspección radiográfica se emplea para mantener un nivel de ausencia de defectos en la soldadura, que es posible alcanzar con una buena técnica de soldadura, lo que ha demostrado no dará lugar a ninguna falla de la unión soldada en las condiciones de servicio a que se ha de encontrar sometida. Algunas discontinuidades, por su tamaño y naturaleza, pueden ser admitidas en una zona de una pieza que no se encuentre sometida a tensiones y pueden no ser admisibles en otra zona más crítica de la misma pieza. Los límites de aceptación y rechazo son asociados con el tipo de producto involucrado, aquellos productos considerados o juzgados como más críticos tendrán requisitos más estrictos. Un criterio de aceptación normalmente se expresa en grados y números, ocasionalmente, con una presentación gráfica como soporte para estimar la extensión de la porosidad. En la práctica, normalmente las grietas, la fusión incompleta y la penetración incompleta no son admitidas en una soldadura de alta calidad por ninguno de los criterios de aceptación y rechazo en vigor, en cambio, las opiniones sobre el grado de aceptación de la porosidad y de las inclusiones de escoria, sobre todo en cuanto se refiere a su tamaño y frecuencia en los límites de aceptación, son de lo más variadas. Lo anterior se debe a la influencia que tienen las diferentes discontinuidades que se pueden encontrar en la unión soldada. Por ejemplo, la presencia de cavidades, porosidad y, en general, de cualquier tipo de discontinuidad con una forma redondeada tiene poca importancia. Aunque siempre es posible que ese tipo de discontinuidades degenere en grietas cuando el producto es puesto en servicio. También, la severidad de una discontinuidad aumenta con su proximidad a la superficie. Esto se debe a que la concentración de tensiones aumenta, a que el tiempo requerido para que alcance o se abra a la superficie cuando el componente se somete a cargas variables es menor, y a que, una vez abierto, se encuentra expuesto y sometido al medio ambiente. Aunque, en ciertos casos, algunas discontinuidades permanecen estáticas, incluso cuando existe un medio ambiente corrosivo o cuando existe la posibilidad de fatiga. Pero, con discontinuidades superficiales o internas con aristas vivas, situadas en planos perpendiculares a la máxima tensión de tracción, siempre existe la posibilidad de crecimiento, por lo que pueden llegar a convertirse en grietas profundas que puedan ocasionar una rotura frágil. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de soldaduras

Cuando se incluyen cartas de porosidad, también existe un límite absoluto basado en el área total y los diámetros individuales. A continuación se incluyen algunos ejemplos de criterios de aceptación y rechazo. Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas, Sección IX (ASME BPV CODE SECTION IX) QW-191 Examen Radiográfico QW-191.1 El examen radiográfico en QW-142 para soldadores y en QW-143 para operadores de maquinas soldadoras debe cumplir los requisitos del Artículo 2, Sección V. El estándar de aceptación de QW-191.2 debe ser cumplido. QW-191.2

Criterio de aceptación radiográfico

QW-191.2.1 Terminología

Indicaciones lineales . Grietas, fusión incompleta, penetración inadecuada y escoria que son representadas sobre la radiografía como lineales, en las cuales la longitud es mayor que tres veces su ancho.

Indicaciones redondas . Porosidad e inclusiones tales como escoria o tungsteno

que son representadas sobre la radiografía como indicaciones redondas con una longitud igual o menor que tres veces su ancho. Estas indicaciones pueden ser circulares, elípticas de forma irregular; pueden tener cola y pueden variar en densidad. QW-191.2.2 Estándares de aceptación. El soldador y el operador de máquinas soldadoras que pruebe su habilidad por medio de radiografía en una probeta de soldadura, deben ser juzgados como inaceptables cuando la radiografía muestre cualquier imperfección que exceda los límites especificados a continuación.

(a) Indicaciones lineales (1) Cualquier tipo de grieta o zona de fusión o penetración incompleta; (2) Cualquier inclusión de escoria alargada la cual tenga una longitud mayor que: (a) 1/8” para t hasta 3/8”, inclusive (b) 1/3t para t mayor de 3/8” hasta 2-1/4”, inclusive (c)

3/4” para t mayor de 2-1/4”

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Evaluación de soldaduras

(3) Cualquier grupo de inclusiones de escoria alineadas que tengan una longitud agregada mayor que t en una longitud de 12t, excepto cuando la distancia entre imperfecciones sucesivas exceda de 6L, donde L es la longitud de la imperfección más larga del grupo.

(b) Indicaciones redondas (1) La dimensión máxima permitida para indicaciones redondas debe ser el 20% de t o 1/8”, cualquiera que sea menor. (2) Para soldaduras en materiales menores a 1/8” de espesor, el número máximo de indicaciones redondas aceptables no debe exceder de 12 en 6” de longitud de soldadura. Un número proporcionalmente menor de indicaciones redondas debe ser permitido en soldaduras menores de 6 pulgadas de longitud. (3) Para soldaduras en materiales de 1/8” o mayores de espesor, las cartas del Apéndice I representan los tipos máximos aceptables de indicaciones redondas, ilustradas en configuraciones típicas agrupadas, mezcladas y dispersas al azar. Las indicaciones redondas menores a 1/32” de diámetro máximo no deben ser consideradas para la aceptación radiográfica de pruebas de soldadores y operadores de soldadura en estos rangos de espesores de material. Apéndice I Cartas de Indicaciones Redondas (ver QW-191.2)

Cantidad y tamaño típico permitido en 6” de longitud de soldadura para espesores de 1/8” a 1/4”

Cantidad y tamaño típico permitido en 6” de longitud de soldadura para espesores por arriba de 1/4” hasta 1/2”

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Evaluación de soldaduras

Cantidad y tamaño típico permitido en 6”de longitud de soldadura para espesores por arriba de 1/2” hasta 1”

Cantidad y tamaño típico permitido en 6” de longitud de soldadura para espesores por arriba de 1”

Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas Sección VIII División 1 (ASME BPV CODE SECTION VIII, DIVISION 1) UW-51 Examen Radiográfico y Radioscópico de Juntas Soldadas (b) Indicaciones mostradas en las radiografías de soldaduras y caracterizadas como imperfecciones son inaceptables bajo las siguientes condiciones y deben ser reparadas: (1) Cualquier indicación caracterizada como grieta o zona de fusión o penetración incompleta; (2) Cualquier otra indicación alargada en la radiografía la cual tenga una longitud mayor que: (a) 1/4" para t hasta 3/4"; (b) 1/3 t para t desde 3/4" a 2 1/4"; (c)

3/4" para t mayor de 2 1/4".

t = es el espesor de la soldadura, excluyendo cualquier refuerzo

permitido. Para soldaduras a tope que unen dos miembros que tienen diferentes espesores " t " es el espesor del miembro más delgado. Si la soldadura de penetración completa incluye una soldadura de filete el espesor de la garganta del filete deberá ser incluido en " t ".

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Evaluación de soldaduras

(3) Cualquier grupo de indicaciones alineadas que tenga una longitud agregada mayor de t en una longitud de 12 t , excepto cuando la distancia entre imperfecciones sucesivas exceda de 6 L , donde L es la longitud de la imperfección más larga del grupo. (4) Indicaciones redondas que excedan lo especificado en el estándar de aceptación incluido en el Apéndice 4. Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas Sección VIII División 1 (ASME BPV CODE SECTION VIII, DIVISION 1) Apéndice 4 Cartas de Indicaciones Redondas Estándar de Aceptación para Indicaciones Redondas en Soldaduras Determinadas Radiográficamente 4-1 Aplicabilidad de estos estándares. Estos estándares son aplicables a materiales ferríticos, austeníticos y no ferrosos. 4-2 Terminología para la evaluación de soldaduras.

(a) Indicaciones redondas . Indicaciones cuya longitud máxima es igual o menor a tres veces su ancho son definidas como indicaciones redondas. Estas indicaciones pueden ser de forma circular, elíptica, cónica o irregular y pueden tener cola. Cuando se evalúa el tamaño de una indicación, la cola debe ser incluida. La indicación puede provenir de cualquier imperfección en la soldadura tal como porosidad, escoria o tungsteno.

(b) Indicaciones alineadas . Una secuencia de cuatro o más indicaciones

redondas debe ser considerada como alineada cuando toquen una línea paralela al eje de la soldadura trazada entre los centros de las indicaciones localizadas en los extremos.

(c) Espesor t . “ t ” es el espesor de la unión soldada, excluyendo cualquier refuerzo permitido. En soldaduras a tope que unen dos miembros que tienen diferentes espesores, “ t ” es el espesor del miembro más delgado. Si la soldadura de penetración completa incluye una soldadura de filete, el espesor de la garganta debe incluirse en “t ”.

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Evaluación de soldaduras

4-3 Criterio de aceptación.

(a) Densidad de la imagen . La densidad de la imagen de la indicación puede variar y no es considerada como criterio para la aceptación o rechazo.

(b) Indicaciones relevantes . (Ver tabla 4-1 para ejemplos) Solamente aquellas indicaciones redondeadas que excedan dimensiones deben ser consideradas relevantes:

las

siguientes

1/10 de t para t menor de 1/8 de pulgada, 1/64 de pulgada para t desde 1/8 de pulgada hasta 1/4 de pulgada, inclusive, 1/32 de pulgada para t mayor de 1/4 de pulgada hasta 2 pulgadas, inclusive, 1/16 de pulgada para t mayor de 2 pulgadas.

(c) Tamaño Máximo de Indicaciones Redondas . (Ver tabla 4-1 para

ejemplos) El tamaño máximo permisible de cualquier indicación redondeada debe ser de 1/4 t o 5/32 de pulgada, lo que sea menor; excepto para indicaciones aisladas separadas por 1 pulgada o más de una indicación adyacente, en cuyo caso, deben ser mayores de 1/3 de t o 1/4 de pulgada, lo que sea menor. Para t mayor de 2 pulgadas, el tamaño máximo permisible de una indicación aislada debe ser de 3/8 de pulgada.

(d) Indicaciones Redondas alineadas . Indicaciones redondas alineadas son aceptables cuando la suma de diámetros sea menor que t en una longitud de 12 t . Ver la tabla 4-1. La longitud de grupos de

indicaciones redondeadas alineadas y el espaciamiento entre grupos de indicaciones debe cumplir los requisitos de la figura 4-2.

(e) Espaciamiento .

La distancia entre indicaciones redondeadas adyacentes no es un factor para determinar la aceptación o rechazo, excepto como sea requerido para indicaciones aisladas o grupos de indicaciones alineadas.

(f)

Cartas

de

indicaciones

redondas .

Las indicaciones redondas caracterizadas como imperfecciones no deben exceder a las mostradas en las cartas. Las cartas de las figuras 4-3 a la 4-8 ilustran varios tipos de indicaciones redondas mezcladas, dispersas al azar y agrupadas, para diferentes espesores mayores de 1/8 de pulgada.

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Evaluación de soldaduras

Estas cartas representan los límites de concentración máxima aceptable para indicaciones redondeadas. Las cartas para cada rango de espesores representan radiografías de 6” a escala completa y no deben ser alargadas o reducidas. La distribución mostrada no es necesariamente el patrón que puede aparecer en la radiografía, pero son típicas de la concentración y tamaño de indicaciones permitidas.

(g) Espesor de soldadura t menor de 1/8 de pulgada . Para “ t ” menor de

1/8 de pulgada el número máximo de indicaciones redondeadas no debe exceder de 12 en 6 pulgadas de longitud de soldadura. Un número proporcionalmente menor de indicaciones debe ser permitido en soldaduras menores de 6 pulgadas de longitud.

(h) Indicaciones

agrupadas . Las ilustraciones para indicaciones agrupadas muestran hasta cuatro veces tantas indicaciones en un área local, como se muestra en las ilustraciones para indicaciones al azar. La longitud de un grupo aceptable no debe exceder al menor de 1” o 2 t . Donde más de un grupo está presente, la suma de la longitud de los grupos no debe exceder de 1” en 6” de longitud de soldadura. Tabla 4-1 1

Espesor “t”

Dimensión Máxima de Indicación Redonda Aceptable, Pulgadas

Dimensión Máxima de Indicación No Relevante

Pulgadas

Al Azar

Aislada

Pulgadas

Menos de 1/8 1/8 3/16 1/4

1/4 t 0.031 0.047 0.063

1/3 t 0.042 0.063 0.083

1/10 t 0.015 0.015 0.015

5/16 3/8 7/16 1/2

0.078 0.091 0.109 0.125

0.104 0.125 0.146 0.168

0.031 0.031 0.031 0.031

9/16 5/8 11/16

0.142 0.156 0.156

0.188 0.210 0.230

0.031 0.031 0.031

3/4 a 2, inclusive Mayor a 2

0.156 0.156

0.250 0.375

0.031 0.063

NOTA: (1) Esta Tabla contiene solamente ejemplos.

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

3L: donde L es la longitud del

L = 1/4” para t menor de 3/4” L = 1/3t para t de 3/4” hasta 2-1/4” L = 3/4" para t mayor de 2-1/4”

FIGURA 4-2 GRUPOS DE INDICACIONES REDONDAS ALINEADAS

grupo adyacente más largo de los evaluados

Espacio Mínimo entre Grupos

Longitud Máxima del grupo

La suma de la longitud de los grupos debe ser menor que t en una longitud de 12 t

FIGURA 4-1 INDICACIONES REDONDEADAS ALINEADAS

La suma de L1 a Lx debe ser menor que t en una longitud de 12 t

Evaluación de soldaduras

203

Evaluación de soldaduras

INDICACIONES REDONDAS AL AZAR Concentración típica y dimensión permitida en 6 pulgadas de longitud de cualquier soldadura

INDICACIÓN AISLADA Dimensión máxima por Tabla 4-1

AGRUPADA

Figura 4-3 Cartas para “ t ” igual a 1/8” y hasta 1/4", inclusive El criterio se complementa con las figuras siguientes, que incluyen las cartas que corresponden a un rango específico de espesores: 1.

Figura 4-4 Cartas para “ t ” mayor de 1/4” y hasta 3/8", inclusive

2.

Figura 4-5 Cartas para “ t ” mayor de 3/8” y hasta 3/4", inclusive

3.

Figura 4-6 Cartas para “ t ” mayor de 3/4” y hasta 2", inclusive

4.

Figura 4-7 Cartas para “ t ” mayor de 2” y hasta 4", inclusive

5.

Figura 4-4 Cartas para “ t ” mayor de 4” Código para Estructuras Soldadas de Acero ANSI/AWS D1.1 (STRUCTURAL WELDING CODE – STEEL ANSI/AWS D1.1) Parte C – Criterios de Aceptación

6.12 Inspección Radiográfica Las soldaduras que por prueba radiográfica muestren que no cumplen los requisitos de la Parte C, o del criterio de aceptación alternativo de 6.8, deben ser reparadas de acuerdo con 5.26. Las discontinuidades que no sean grietas deben ser evaluadas con base en que sean identificadas como alargadas o redondas. Sin importar el tipo de discontinuidad, una discontinuidad alargada es una en la cual su longitud excede tres veces su ancho. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

204

Evaluación de soldaduras

Una discontinuidad redonda es una en la cual su longitud es igual o menor a tres veces su ancho y puede ser redonda o irregular y puede tener cola. 6.12.1 Criterio de Aceptación Estáticamente Cargadas.

para

Conexiones

no

Tubulares

6.12.1.1 Discontinuidades. Las soldaduras que son sujetas a prueba radiográfica, además de la inspección visual, no deben tener grietas y deben ser inaceptables si la prueba radiográfica muestra cualquier discontinuidad que exceda las limitaciones siguientes. (E = tamaño de la soldadura) (1) Discontinuidades alargadas que excedan el tamaño máximo de la Figura 6.1. (2) Discontinuidades más cercanas entre ellas que el claro mínimo permitido en la Figura 6.1. (3) Discontinuidades redondas mayores que un tamaño máximo de E/3, que no exceda de 1/4” (6 mm). Sin embargo, cuando el espesor es mayor a 2” (50 mm), la máxima indicación redonda puede ser de 3/8” (10 mm). El claro mínimo entre este tipo de discontinuidad, con una dimensión mayor o igual a 3/32” (2 mm), hasta una discontinuidad aceptable alargada o redondeada o hasta un extremo o fin de una intersección de soldadura, debe ser tres veces la dimensión mayor de la discontinuidad más larga que está siendo considerada. (4) Discontinuidades aisladas tales como un grupo de indicaciones redondas, cuya suma de sus dimensiones mayores exceda el tamaño máximo para una sola discontinuidad permitida en la Figura 6.1. El claro mínimo hasta otra discontinuidad agrupada, una alargada, redondeada o hasta un extremo o un fin de una intersección de soldadura, debe ser tres veces la dimensión mayor de la discontinuidad más larga que está siendo considerada. (5) La suma de discontinuidades individuales, en las que cada una tengan una dimensión mayor de menos de 3/32” (2 mm), no debe exceder de 2E/3 o 3/8” (10 mm), lo que sea menor, dentro de cualquier pulgada lineal (25.4 mm) de soldadura. Este requisito es independiente de los párrafos anteriores (1), (2) y (3). (6) Discontinuidades en línea o alineadas, donde la suma de las dimensiones mayores exceda E en cualquier longitud de 6E. Cuando la longitud de la soldadura que está siendo examinada es menor que 6E, la suma permisible de las dimensiones mayores debe ser proporcionalmente menor. 6.12.1.2 Ilustración de Requisitos. La Figura 6.2 y la Figura 6.3 ilustran la aplicación de los requisitos dados en 6.12.1.1. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

205

Evaluación de soldaduras

6.12.2 Criterio de Aceptación para Conexiones no Tubulares Cíclicamente Cargadas. Las soldaduras que son sujetas a prueba radiográfica, además de la inspección visual, no deben tener grietas y deben ser inaceptables si la prueba radiográfica muestra cualquiera de los tipos de discontinuidades listadas en 6.12.2.1, 6.12.2.2, 6.12.2.3 o 6.12.2.4. 6.12.2.1 Soldaduras sujetas a Esfuerzos de Tensión. Para soldaduras sujetas a esfuerzos de tensión bajo cualquier condición de carga, la dimensión mayor de cualquier porosidad o discontinuidad del tipo de fusión, que tenga 1/16” (1.6 mm) o mayor en su dimensión más grande, no debe exceder el tamaño B, indicado en la Figura 6.4 para el tamaño de soldadura involucrado. La distancia desde cualquier porosidad o discontinuidad del tipo de fusión, descrita anteriormente, a otra discontinuidad similar, a un extremo, dedo o raíz de cualquier intersección de soldadura alma-patín no debe ser menor que el claro mínimo permitido C, indicado en la Figura 6.4, para el tamaño de discontinuidad bajo examen. 6.12.2.2 Soldaduras sujetas a Esfuerzos de Compresión. Para soldaduras sujetas a esfuerzos de compresión, solo y específicamente indicadas como tales en los dibujos de diseño, la dimensión mayor de porosidad o una discontinuidad del tipo de fusión, que tenga 1/8” (3 mm) o mayor en su dimensión más grande, no debe exceder el tamaño B, ni el espacio entre discontinuidades adyacentes debe ser menor que el claro mínimo permitido en C, indicado en la Figura 6.5 para el tamaño de discontinuidad bajo examen. 6.12.2.3 Discontinuidades menores de 1/16”. Independientemente de los requisitos de 6.12.2.1 y 6.12.2.2, las discontinuidades que tengan una dimensión mayor de menos de 1/16” (1.6 mm) deben ser inaceptables si la suma de su dimensiones mayores excede de 3/8” (10 mm) en cualquier pulgada lineal (25.4 mm) de soldadura. 6.12.2.4 Limitaciones. Las limitaciones establecidas por la Figura 6.4 y 6.5 para soldaduras de 1-1/2” (38 mm), deben aplicarse a todos los tamaños de soldaduras mayores a 1-1/2” de espesor. 6.12.2.5 Anexo V Ilustración. El Anexo V ilustra la aplicación de los requisitos establecidos en 6.12.2.1. 6.12.3 Criterio de Aceptación para Conexiones Tubulares. 6.12.3.1 Discontinuidades. Las soldaduras que son sujetas a prueba radiográfica, además de la inspección visual, no deben tener grietas y deben ser inaceptables si la prueba radiográfica muestra cualquier discontinuidad que exceda las limitaciones siguientes. (E = tamaño de la soldadura) Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

206

Evaluación de soldaduras

(1) Discontinuidades alargadas que excedan el tamaño máximo de la Figura 6.6. (2) Discontinuidades más cercanas que el claro mínimo permitido en la Figura 6.6. (3) En la intersección de una soldadura con otra soldadura o con un extremo libre (por ejemplo, un extremo más allá del cual no existe extensión del material), las discontinuidades consideradas como aceptables deben ser: (a) Conforme a las limitaciones de la Figura 6,6 para cada soldadura individual (b) Conforme a las limitaciones de la soldadura interceptada de la Figura 6.6 para el Caso I o II, como sea aplicable. (4) Discontinuidades aisladas tales como un grupo de indicaciones redondas, cuya suma de sus dimensiones mayores exceda el tamaño máximo para una sola discontinuidad permitida en la Figura 6.6. El claro mínimo hasta otro grupo, o hasta una discontinuidad alargada, o redondeada o hasta un extremo o un fin de una soldadura interceptada, debe ser tres veces la dimensión mayor de la discontinuidad más larga que está siendo considerada. (5) La suma de discontinuidades individuales, en las que cada una tengan una dimensión mayor de menos de 3/32” (2 mm), no debe exceder de 2E/3 o 3/8” (10 mm), lo que sea menor, dentro de cualquier pulgada lineal (25.4 mm) de soldadura. Este requisito es independiente de los párrafos anteriores (1), (2) y (3). (6) Discontinuidades en línea o alineadas, donde la suma de las dimensiones mayores exceda E en cualquier longitud de 6E. Cuando la longitud de la soldadura que está siendo examinada es menor que 6E, la suma permisible de las dimensiones mayores debe ser proporcionalmente menor. 6.12.3.2 Ilustración. Las Figuras 6.2 y 6.3 ilustran la aplicación de los requisitos dados en 6.12.3.1.

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

207

A – Tamaño de soldadura o garganta efectiva, E, en pulgadas

Evaluación de soldaduras

A – Tamaño de soldadura o garganta efectiva, E, en milímetros

1-1/8 o mayor

3/4 Máximo

1. Para determinar el tamaño máximo de discontinuidad permitida en cualquier junta o tamaño de soldadura, proyecte una línea horizontal hasta B. 2. Para determinar el claro mínimo permitido entre extremos de discontinuidades de cualquier tamaño, proyecte B 1/2 verticalmente hasta C.

1 7/8 3/4 5/8

5/8

3/8

1/2

1/4

3/8 1/4

3/32

1/8 0

B – Tamaño máximo de discontinuidades, en pulgadas (B = 2/3E)

1/8

1/4

1/2

3/4 1 1-1/4 1-1/2 Valor de C en pulgadas

1-3/4

29 o mayor

22 19

2-1/4

19 Máximo

1. Para determinar el tamaño máximo de discontinuidad permitida en cualquier junta o tamaño de soldadura, proyecte una línea horizontal hasta B. 2. Para determinar el claro mínimo permitido entre extremos de discontinuidades de cualquier tamaño, proyecte B 13 verticalmente hasta C.

25

2

16

16

10

13

6

10 6

2

3 0

6

B – Tamaño máximo de discontinuidades, en pulgadas (B = 2/3E)

3

13

19 25 32 38 Valor de C en milímetros

44

50

57

C – Claro mínimo medido a lo largo del eje longitudinal de la soldadura, entre los extremos de porosidad o discontinuidades del tipo de fusión (Gobierna la más larga de las discontinuidades adyacentes), o hasta un extremo o un fin de una intersección de soldadura.

Figura 6.1 – Requisitos de Calidad para Discontinuidades Alargadas cuando son Determinadas por Radiografía para Estructuras No Tubulares Estáticamente Cargadas en (Ver 6.12.1.1)

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

208

Evaluación de soldaduras

T, pulgadas (mm)

0.083” (2 mm)

0.042” (1 mm) cada una

0.083” (2 mm) TOTAL

0.083” (2 mm) TOTAL

0.167” (4 mm)

0.083” (2 mm) cada una

0.167” (4 mm) TOTAL

0.167” (4 mm) TOTAL

0.250” (6 mm)

0.125” (3 mm) cada una

0.250” (6 mm) TOTAL

0.250” (6 mm) TOTAL

0.333” (9 mm)

0.167” (4 mm) cada una

0.333” (9 mm) TOTAL

0.333” (9 mm) TOTAL

0.500” (13 mm)

0.250” (6 mm) cada una

0.375” (10 mm) TOTAL

0.375” (10 mm) TOTAL

(1) ALARGADA

(3) REDONDA

(4) AGRUPADA

(5)* DISPERSA AL AZAR

1/8 (3.2)

1/4 (6.4)

3/8 (9.5)

1/2 (12.7)

3/4 (19.0)

*(5) *(5)

INDEPENDIENTE DE (1) Y (3) TAMBIÉN PUEDE SER EN COMBINACIÓN CON ALGO PARECIDO A (1) O (3), AUNQUE NO SEAN COMO LOS QUE SE MUESTRAN

Figura 6.2 – Imágenes Radiográficas Máximas Aceptables de Acuerdo con 6.12.3.1 (Ver 6.12.1.2 y 6.12.3.2) FIN DE LA JUNTA

X3

X2

X3

X1

X4

2-1/4” (57 mm)

3/4” (19 mm)

2-1/4” (57 mm)

3/4” (19 mm)

2-1/4” (57 mm)

X5

C

NOTAS: 1. C-Claro mínimo permitido entre extremos de discontinuidades de 3/32” (2 mm) o más largas. Gobierna la más larga de las discontinuidades adyacentes. 2. X1-La discontinuidad alargada más larga permisible para junta con espesor de 1-1/8” (29 mm) (Figura 6.6). 3. X2-Discontinuidades múltiples con una longitud permitida en la Figura 6.6 pueden ser manejadas como una sola discontinuidad. 4. X3-X4-Discontinuidades de tipo redondas menores que 3/32” (2 mm). 5. X5-Discontinuidades de tipo redondas en un grupo. De tal forma que el grupo tenga un máximo de 3/4" (19 mm) para todos los poros en el grupo, deben ser tratados como requiere el mismo claro de una discontinuidad alargada de 3/4" de la Figura 6.6. Interpretación: Las discontinuidades redondas y alargadas son aceptables como se muestra. Todas estando dentro de los límites de tamaño y claro mínimo permitido entre discontinuidades o del extremo de la junta.

Figura 6.3 – Para Radiografías de Juntas Tubulares de 1-1/8” (29 mm) y Mayores, Discontinuidades Aceptables Típicas al azar (Ver 6.12.1.2 y 6.12.3.2) Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

209

A – Tamaño de soldaduras de ranura o tamaño de soldaduras de filete, en milímetros

A – Tamaño de soldaduras de ranura o tamaño de soldaduras de filete, en pulgadas

Evaluación de soldaduras

1/2

1-1/2

1. Para determinar el tamaño máximo de discontinuidad permitida en cualquier junta o tamaño de soldadura, proyecte una línea horizontal hasta B. 2. Para determinar el claro mínimo permitido entre extremos de discontinuidades de cualquier tamaño, proyecte B verticalmente hasta C.

1-1/4 1

7/16 3/8 5/16

1/4

3/4

3/16

1/2

1/8 1/16

1/4 0

B – Dimensión de discontinuidades, en pulgadas

0

1/2

1

1-1/2 2 2-1/2 3 Valor de C en pulgadas

3-1/2

4-1/2 13

38 1. Para determinar el tamaño máximo de discontinuidad permitida en cualquier junta o tamaño de soldadura, proyecte una línea horizontal hasta B. 2. Para determinar el claro mínimo permitido entre extremos de discontinuidades de cualquier tamaño, 6 proyecte B verticalmente hasta C.

32 25 19

5

13

3

11 10 8

B – Dimensión de discontinuidades, en ilí t

1.6

6 0

4

0

13

25

38 50 65 75 Valor de C en milímetros

90

100

115

C – Claro mínimo medido a lo largo del eje longitudinal de la soldadura, entre los extremos de porosidad o discontinuidades del tipo de fusión. (Gobierna la más larga de las discontinuidades adyacentes) Nota: Las discontinuidades adyacentes, separadas por un espacio menor que el espacio mínimo requerido por la Figura 6.4, deben medirse como una longitud igual a la suma de la longitud total de las discontinuidades más la longitud de los espacios entre ellas, y evaluadas como una sola discontinuidad.

Figura 6.4 – Requisitos de Calidad para Discontinuidades que Ocurren en Soldaduras sometidas a Tensión No Tubulares (Limitaciones de porosidad y discontinuidades del tipo de fusión)

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

210

A – Tamaño de soldaduras de ranura o tamaño de soldaduras de filete, en milímetros

A – Tamaño de soldaduras de ranura o tamaño de soldaduras de filete, en pulgadas

Evaluación de soldaduras

3/4

1-1/2

1. Para determinar el tamaño máximo de discontinuidad permitida en cualquier junta o tamaño de soldadura, proyecte una línea horizontal hasta B. 2. Para determinar el claro mínimo permitido entre extremos de discontinuidades de cualquier tamaño, proyecte B verticalmente hasta C.

1-1/4 1

11/16 5/8 9/16

1/2

3/4

3/8

1/2

1/4 1/8

1/4 0

B – Dimensión de discontinuidades, en pulgadas

* 0

1/2

1

1-1/2 2 2-1/2 3 Valor de C en pulgadas

3-1/2

4

4-1/2 19

38 1. Para determinar el tamaño máximo de discontinuidad permitida en cualquier junta o tamaño de soldadura, proyecte una línea horizontal hasta B. 2. Para determinar el claro mínimo permitido entre extremos de discontinuidades de cualquier tamaño, proyecte B verticalmente hasta C. 13

32 25 19

10

13

6

17 16 14

B – Dimensión de discontinuidades, en ilí t

3

6 * 0

0

13

25

38 50 65 75 Valor de C en milímetros

90

100

115

C – Claro mínimo medido a lo largo del eje longitudinal de la soldadura, entre los extremos de porosidad o discontinuidades del tipo de fusión. (Gobierna la más larga de las discontinuidades adyacentes) * El tamaño máximo de una discontinuidad localizada dentro de esta distancia, desde un extremo de la placa, debe ser de 1/8” (3mm), pero una discontinuidad de 1/8” debe encontrarse a 1/4” (6mm) o más allá del extremo. La suma de las discontinuidades menores a 1/8” de tamaño y localizadas dentro de esta distancia desde el extremo no debe exceder de 3/16” (5mm). Las discontinuidades desde 1/16” (1.6mm) y menores a 1/8” no son restringidas en otras posiciones a menos que se encuentren separadas por menos de 2L (siendo L la longitud de la discontinuidad más grande); en tal caso, las discontinuidades deben medirse como una longitud igual a la longitud total de las discontinuidades y el espacio que las separa, y evaluadas como se indica en la Figura 6.5.

Figura 6.5 – Requisitos de Calidad para Discontinuidades que Ocurren en Soldaduras sometidas a Compresión No Tubulares (Limitaciones de porosidad y discontinuidades del tipo de fusión) Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

211

Evaluación de soldaduras

Soldadura de Tubería e Instalaciones Relacionadas API Estándar 1104 (WELDING OF PIPELINES AND RELATED FACILITIES API STANDARD 1104) 9 Estándares de Aceptación para Pruebas No Destructivas 9.1 General Los estándares de aceptación presentados en esta sección aplican a imperfecciones localizadas por los métodos de prueba de radiografía, partículas magnéticas, líquidos penetrantes y ultrasonido. También pueden ser aplicados a la inspección visual. Las pruebas no destructivas no pueden ser usadas para seleccionar soldaduras que son sujetas a pruebas destructivas, de acuerdo con 8.1. 9.2 Derechos de Rechazo Todos los métodos de pruebas no destructivas están limitados a la información que puede ser derivada de las indicaciones que ellos producen. Por lo tanto, la compañía puede rechazar cualquier soldadura que aparente cumplir con estos estándares de aceptación si, en su opinión, la profundidad de una imperfección puede ser en detrimento de la soldadura. 9.3 Prueba Radiográfica Nota: Todas las densidades referidas desde 9.3.1 hasta 9.3.13 se basan en imágenes negativas. 9.3.1 Penetración Inadecuada Sin Desalineamiento La penetración inadecuada sin desalineamiento (IP) está definida como el llenado incompleto de la raíz de la soldadura. Esta condición se muestra esquemáticamente en la Figura 13. La IP debe ser considerada como un defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. La longitud de una indicación individual de IP excede de 1” (25 mm). b. La longitud agregada de indicaciones de IP en cualquier longitud continua de 12” (300 mm) de soldadura excede de 1” (25 mm). c. La longitud agregada de indicaciones de IP excede el 8% de la longitud de la soldadura en cualquier soldadura menor de 12” (300 mm) de longitud. Nota: Una o ambas caras de raíz pueden llenarse inadecuadamente en la superficie interna

Llenado incompleto en la raíz

Figura 13-Penetración Inadecuada Sin Desalineamiento (IP) Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

212

Evaluación de soldaduras

9.3.2 Penetración Inadecuada Debido a Desalineamiento (High-Low) La penetración inadecuada debido a desalineamiento (IPD) está definida como la condición que existe cuando uno de los extremos de la raíz queda expuesto (o sin unir) debido a que el tubo adyacente o conexión de la junta se encuentran desalineados. Esta condición se muestra esquemáticamente en la Figura 14. La IPD debe ser considerada como un defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. La longitud de una indicación individual de IPD excede de 2” (50 mm). b. La longitud agregada de indicaciones de IPD en cualquier longitud continua de 12” (300 mm) de soldadura excede de 3” (75 mm). 9.3.3 Penetración Inadecuada en el Cruce La penetración inadecuada en el cruce (ICP), está definida como una imperfección subsuperficial entre el primer paso hacia la parte interna y el primer paso hacia el lado externo, que es causada por una penetración inadecuada en las caras verticales de la preparación. Esta condición se muestra esquemáticamente en la Figura 15. La IPC debe ser considerada como un defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. La longitud de una indicación individual de ICP excede de 2” (50 mm). b. La longitud agregada de indicaciones de ICP en cualquier longitud continua de 12” (300 mm) de soldadura excede de 2” (50 mm). 9.3.4 Fusión Incompleta La fusión incompleta (IF) está definida como una imperfección superficial entre el metal de soldadura y el material base que está abierto a la superficie. Esta condición se muestra esquemáticamente en la Figura 16. La IF debe ser considerada como un defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. La longitud de una indicación individual de IF excede de 1” (25 mm). b. La longitud agregada de indicaciones de IF en cualquier longitud continua de 12” (300 mm) de soldadura excede de 1” (25 mm). c. La longitud agregada de indicaciones de IF excede el 8% de la longitud de la soldadura en cualquier soldadura menor de 12” (300 mm) de longitud.

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

213

Evaluación de soldaduras

9.3.5 Fusión Incompleta Debido a Traslape en Frío La fusión incompleta debido a traslape en frío (IFD) está definida como una imperfección entre dos cordones de soldadura adyacentes o entre el metal de soldadura y el metal base que no está abierto a la superficie. Esta condición se muestra esquemáticamente en la Figura 17. La IFD debe ser considerada como un defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. La longitud de una indicación individual de IFD excede de 2” (50 mm). b. La longitud agregada de indicaciones de IFD en cualquier longitud continua de 12” (300 mm) de soldadura excede de 2” (50 mm). c. La longitud agregada de indicaciones de IFD excede el 8% de la longitud de la soldadura. 9.3.6 Concavidad Interna La concavidad interna (IC) está definida en 3.2.7 y se muestra esquemáticamente en la Figura 18. Cualquier longitud de concavidad interna es aceptable, con tal que la densidad de la imagen radiográfica de la concavidad interna no exceda la densidad del material base adyacente más delgado. Para áreas que excedan la densidad del material base adyacente más delgado, es aplicable el criterio para la quemada a través (ver 9.3.7). 9.3.7 Quemada a Través 9.3.7.1 Una quemada a través (BT) está definida como una porción del cordón de raíz donde la penetración excesiva a causado que el charco de soldadura se pase hacia dentro de la soldadura. 9.3.7.2 Para tubería con diámetro exterior mayor que o igual a 2.375” (60.3 mm), una BT debe ser considerada como un defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. La dimensión máxima excede de 1/4” (6 mm) y la densidad de la imagen de la BT excede la densidad del material base adyacente más delgado. b. La dimensión máxima excede el más delgado de los espesores nominales de pared unidos, y la densidad de la imagen de la BT excede la densidad del material base adyacente más delgado. c. La suma de las dimensiones máximas de BT separadas, cuyas densidades de sus imágenes excedan la densidad del material base adyacente más delgado, exceda de 1/2” (13 mm) en cualquier longitud continua de 12” (300 mm) de soldadura o de la longitud total de la soldadura, cualquiera que sea menor. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

214

Evaluación de soldaduras

9.3.7.3 Para tubería con diámetro exterior menor que 2.375” (60.3 mm), una BT debe ser considerada como un defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. La dimensión máxima excede de 1/4” (6 mm) y la densidad de la imagen de la BT excede la densidad del material base adyacente más delgado. b. La dimensión máxima excede el más delgado de los espesores nominales de pared unidos, y la densidad de la imagen de la BT excede la densidad del material base adyacente más delgado. c. Si está presente más de una BT de cualquier tamaño y la densidad de más de una de las imágenes excede la densidad del material base adyacente más delgado. 9.3.8 Inclusiones de Escoria 9.3.8.1 Una inclusión de escoria está definida como un sólido no metálico atrapado en el metal de soldadura o entre el metal de soldadura y el metal base. Las inclusiones de escoria alargadas (ESI)-por ejemplo, líneas continuas o interrumpidas de escoria-son normalmente encontradas en la zona de fusión. Inclusiones de escoria aisladas (ISI) son de formas irregulares y pueden estar localizadas en cualquier parte de la soldadura. Para propósitos de evaluación, cuando se mide el tamaño de la indicación radiográfica de la inclusión, la dimensión máxima de la indicación debe ser considerada como su longitud. 9.3.8.2 Para tubería con diámetro exterior mayor que o igual a 2.375” (60.3 mm), las inclusiones de escoria deben ser consideradas como un defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. La longitud de una indicación de ESI excede de 2” (50 mm). Nota: Las indicaciones de ESI paralelas y separadas por aproximadamente el ancho del cordón de raíz deben ser consideradas como una sola indicación a menos que el ancho de cualquiera de ellas exceda 1/32” (0.8 mm). En ese caso, deben ser consideradas como indicaciones separadas. b. La longitud agregada de indicaciones de ESI en cualquier longitud continua de 12” (300 mm) de soldadura excede de 2” (50 mm). c. El ancho de una indicación de ESI excede de 1/16” (1.6 mm). d. La longitud agregada de indicaciones de ISI en cualquier longitud continua de 12” (300 mm) de soldadura excede de 1/2” (13 mm). e. El ancho de una indicación de ISI excede de 1/8” (3 mm). Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

215

Evaluación de soldaduras

f. Más de cuatro indicaciones de ISI con un ancho máximo de 1/8” (3 mm) que estén presentes en cualquier longitud continua de 12” (300 mm) de soldadura. g. La longitud agregada de indicaciones de ESI e ISI excede el 8% de la longitud de la soldadura. 9.3.8.3 Para tubería con diámetro exterior menor que 2.375” (60.3 mm), las inclusiones de escoria deben ser consideradas como un defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. La longitud de una indicación de ESI excede de tres veces el más delgado de los espesores nominales de pared unidos. Nota: Las indicaciones de ESI paralelas y separadas por aproximadamente el ancho del cordón de raíz deben ser consideradas como una sola indicación a menos que el ancho de cualquiera de ellas exceda 1/32” (0.8 mm). En ese caso, deben ser consideradas como indicaciones separadas. b. El ancho de una indicación de ESI excede de 1/16” (1.6 mm). c. La longitud agregada de indicaciones de ISI excede dos veces el más delgado de los espesores nominales de pared unidos y el ancho excede un medio del más delgado de los espesores nominales de pared unidos. d. La longitud agregada de indicaciones de ESI e ISI excede el 8% de la longitud de la soldadura. 9.3.9 Porosidad 9.3.9.1 La porosidad está definida como gas atrapado por la solidificación del metal de soldadura antes que el gas alcance la superficie del charco de metal fundido y escape. La porosidad generalmente es esférica pero puede ser alargada o de forma irregular, tal como porosidad tubular (agujero de gusano). Cuando se mide el tamaño de la indicación radiográfica producida por un poro, a la dimensión máxima de la indicación deben aplicarse los criterios proporcionados desde 9.3.9.2 hasta 9.3.9.4. 9.3.9.2 La porosidad individual o dispersa (P) debe ser considerada como un defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. El tamaño de un poro individual excede de 1/8” (3 mm). b. El tamaño de un poro individual excede el 25% del más delgado de los espesores nominales de pared unidos. c. La distribución la porosidad dispersa excede la concentración permitida en las Figuras 19 o 20. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

216

Evaluación de soldaduras

Llenado incompleto en un lado de la raíz

Figura 14-Penetración Inadecuada Debido a Desalineamiento (IPD)

Figura 15-Penetración Inadecuada en el Cruce (ICP)

Existe ausencia de ligadura; La imperfección está conectada con la superficie

Figura 16-Fusión Incompleta en el Cordón de Raíz o en la Cubierta de la Junta (IF)

Traslape en frío entre un cordón de soldadura y el material base

Traslape en frío entre cordones adyacentes

Figura 17- Fusión Incompleta Debido a Traslape en Frío (IFD) El cordón de raíz funde ambas superficies, pero el centro del paso de raíz queda ligeramente por arriba de la superficie interna de la tubería

Figura 18-Concavidad Interna (IC)

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

217

Evaluación de soldaduras

9.3.9.3 La porosidad agrupada (CP) que ocurre en cualquier paso excepto en el paso final debe cumplir con el criterio de 9.3.9.2. La CP que ocurre en el paso final debe ser considerada como un defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. El diámetro del grupo excede de 1/2” (13 mm). b. La longitud agregada de CP en cualquier longitud continua de 12” (300 mm) de soldadura excede de 1/2” (13 mm). c. Un poro individual dentro de un grupo excede de 1/16” (2 mm) de tamaño. 9.3.9.4 La porosidad lineal (hollow bead) (HB) está definida como porosidad alargada lineal o alineada que ocurre en el paso de raíz. La HB debe ser considerada como un defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. La longitud de una indicación individual de HB excede de 1/2” (13 mm). b. La longitud agregada de indicaciones de HB en cualquier longitud continua de 12” (300 mm) de soldadura excede de 2” (50 mm). c. Indicaciones individuales de HB, cada una mayor de 1/4” (6 mm) de longitud, si están separadas por menos de 2” (50 mm). d. La longitud agregada de todas las indicaciones de HB excede el 8% de la longitud de la soldadura. 9.3.10 Grietas Las grietas (C) deben ser consideradas como defectos sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. Las grietas, de cualquier tamaño o localización dentro de la soldadura, que no sean grietas superficiales en cráter o grietas de estrella. b. Las grietas superficiales en cráter o grietas de estrella con una longitud que exceda 5/32”” (4 mm) de longitud. Nota: Las grietas superficiales en cráter o grietas de estrella se localizan en el punto en el que se interrumpe o detiene el cordón de soldadura y son el resultado de las contracciones del metal soldado durante la solidificación. 9.3.11 Socavado El socavado está definido como una ranura fundida dentro del metal base en el dedo o raíz de la soldadura que queda sin llenar por el metal de soldadura. Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

218

Evaluación de soldaduras

El socavado adyacente a los pasos de cubierta (EU) o al paso de raíz (IU) deben ser considerado como defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: La longitud agregada de las indicaciones de EU e IU, en cualquier combinación, en cualquier longitud continua de 12” (300 mm) de soldadura excede de 2” (50 mm). La longitud agregada de indicaciones de EU e IU, en cualquier combinación, excede un sexto de la longitud de la soldadura. Nota: Ver 9.7 para el estándar de aceptación para el socavado cuando se emplean mediciones visuales o mecánicas. 9.3.12 Acumulación de Imperfecciones Excluyendo la penetración incompleta debido a desalineamiento y el socavado, cualquier acumulación de imperfecciones (AI) debe ser considerada como defecto sí existe cualquiera de las condiciones siguientes: a. La longitud agregada de indicaciones en cualquier longitud continua de 12” (300 mm) de soldadura excede de 2” (50 mm). b. La longitud agregada de indicaciones excede el 8% de la longitud de la soldadura. 9.3.13 Imperfecciones en la Tubería o en Conexiones Las imperfecciones en la tubería o en conexiones detectadas por la inspección radiografía deben ser reportadas a la compañía. Su disposición debe ser como se ordene por la compañía.

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219

CAPÍTULO OCHO: DOCUMENTOS PARA LA INSPECCIÓN RADIOGRÁFICA

VIII

Las pruebas no destructivas pueden ser diseñadas y especificadas para validar aplicaciones individuales, esto significa que pueden ser específicas para resolver un problema. Para ello, cada prueba no destructiva debe estar basada en el total entendimiento de la naturaleza y función de la pieza que está siendo inspeccionada y las condiciones de su servicio. Estos fundamentos son trasladados a la experiencia básica y los conocimientos que un técnico debería poseer. Con base en lo anterior, deben ser preparados procedimientos radiográficos específicos, utilizados tanto para la producción como para la interpretación de la imagen radiográfica resultante. Estos procedimientos son elaborados de acuerdo con normas, códigos o especificaciones aplicables, como sea requerido por el contrato. El técnico en ensayos no destructivos calificado, debe estar completamente familiarizado con los requisitos, el manejo y la interpretación de códigos, normas y especificaciones aplicables, con el fin de asegurar la calidad de la imagen y el producto. La aplicación de la inspección radiográfica en un componente que esté regulado o que sea crítico, está cubierta por múltiples documentos, por lo que, cada inspección puede estar gobernada por uno o más procedimientos elaborados y estructurados para cumplir con reglas o criterios de esos documentos. El técnico debe ser capaz de elaborar procedimientos escritos e interpretar los resultados de la inspección con base en los requisitos tomados de los documentos aplicables al producto o material inspeccionado. Para cumplir con el objetivo y requisitos de los documentos, el personal debe ser capaz de entender el punto de vista que dirige lo establecido en ellos, y de asegurar que quién realiza actividades de inspección radiográfica, documentada en procedimientos, cumple con la variedad de documentos aplicables. i.

Códigos, normas y especificaciones Existe un gran número de organizaciones responsables de la edición y revisión de estos documentos, por mencionar algunos: ASME (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos), AWS (Sociedad Americana de Soldadura), API (Instituto Americano del Petróleo), etc. La forma en la cual los requisitos se encuentran establecidos en los códigos o normas varía de documento a documento.

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Documentos para la inspección radiográfica

Códigos Es un documento que define los requisitos técnicos de prueba, materiales, procesos de fabricación, inspección y servicio; es una colección de estándares y especificaciones relacionadas, con los que debe cumplir una línea en particular de partes, componentes o equipo. Ejemplos de estos documentos: y

ANSI / ASME Boiler and Pressure Vessel Code (Código para Recipientes a Presión y Calderas de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos);

y

ANSI / AWS D 1.1 Structural Welding Code – Steel (Código para Soldadura en Estructuras de Acero de la Sociedad Americana de Soldadura);

y

ANSI / ASME B31. Code for Pressure Piping (Código para Tubería a Presión de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos);

y

ANSI / API 570 Piping Inspection Code (Código para Inspección de Tubería del Instituto Americano del Petróleo);

Los códigos se aplican o se siguen de forma obligatoria solo cuando se establece en un contrato de compra-venta, o en la fabricación de una parte, componente o equipo. Los Códigos no se combinan o sustituyen entre sí. Los códigos americanos que llevan las siglas ANSI son documentos normativos nacionales oficiales en los EE.UU. A continuación, se menciona la estructura general del Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas. Este documento está subdividido en dos secciones: 1.

Clases específicas de componentes (recipientes a presión y calderas), y

2.

Tecnología de soporte (soldadura, pruebas no destructivas y materiales).

Ya que el Código contempla varios niveles de componentes críticos, los criterios de aceptación, requisitos de personal y la definición de lo que debe ser inspeccionado se reserva para algunas Secciones, determinadas por la referencia específica del producto, por ejemplo: y

La Sección III (para construcciones nucleares nuevas),

y

La Sección VIII (para la construcción de recipientes a presión nuevos), y

y

La Sección XI (para inspección en servicio de instalaciones nucleares).

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Documentos para la inspección radiográfica

Todas las secciones definen el criterio de aceptación y la certificación del personal, completamente por separado de la Sección V. Como parte del Código, se establecen reglas y requisitos de pruebas no destructivas en la Sección V, que tiene aplicación similar a documentos de ASTM y en ocasiones utiliza algunos de ellos como base técnica para las actividades de inspección. Normas o Estándares Es una especificación publicada, método de prueba, clasificación o práctica que ha sido preparada por un cuerpo editor. Para satisfacer las necesidades de un contrato, un estándar o parte de uno puede funcionar como una especificación. Son documentos que establecen y definen reglas: y

Para adquirir, comprar, dimensionar o juzgar un servicio, material, parte, componente o producto;

y

Definiciones, símbolos, clasificaciones.

Ejemplos de estos documentos: y

Normas ASTM (Sociedad Americana para Pruebas y Materiales),

y

Normas Internacionales Normalización),

y

Normas Mexicanas (NOM),

y

Normas Alemanas DIN,

y

Normas Americanas ANSI (Instituto Americano de Estándares Nacionales),

ISO

(Organización

Internacional

de

Las normas ASTM relacionadas con las pruebas no destructivas hacen énfasis de la forma en la cual deben realizarse las actividades de inspección, pero dejan el criterio de aceptación para que sea decidido entre el comprador y el vendedor del servicio de acuerdo con el producto. Especificación Es un documento que establece, con cierto detalle, el juego de requisitos asociados con un método. La fuente de una especificación es normalmente el comprador del producto o servicio. Describen, definen y establecen: y

De forma detallada un servicio, material o producto;

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222

Documentos para la inspección radiográfica

y

Propiedades físicas o químicas de un material;

y

La forma de realizar pruebas, inspecciones, etc., y tolerancias aplicables para la aceptación o rechazo;

y

Como realizar la compra de un servicio o material.

En lugar de un documento técnico complejo, el comprador elige un documento particular que cubre adecuadamente el método particular. Tienen condiciones que deben ser establecidas por el comprador o que pueden ser aplicadas por el vendedor a su consideración. Ejemplos de estos documentos: y

Especificaciones particulares de los clientes.

y

Especificaciones API,

y

Especificaciones ASTM.

Las normas y especificaciones solo son obligatorias por mutuo acuerdo entre comprador y vendedor. Algunos documentos que consideran la aplicación de la inspección por radiografía son: y

Código ASME, Sección V, Artículo 2 - Examen Radiográfico.

y

Código AWS D1.1, Sección 6. Inspección, Parte E Inspección Radiográfica.

y

ASTM Volumen 03.03, E-94 Guía Estándar para la Prueba Radiográfica.

y

ASTM Volumen 03.03, E-142 Método Estándar para Controlar la Calidad de la Prueba Radiográfica.

y

ASTM Volumen 03.03, E-747 Práctica Estándar para el Diseño, Fabricación y Clasificación de Grupos de Materiales de Indicadores de Calidad de Imagen de Alambre (ICI) utilizados para Radiología.

y

ASTM Volumen 03.03, E-999 Guía Estándar para el Control de la Calidad del Procesado de la Película Radiográfica Industrial.

y

ASTM Volumen 03.03, E-1000 Guía Estándar para Radioscopia.

y

ASTM Volumen 03.03, E-1025 Práctica Estándar para el Diseño, Fabricación y Clasificación de Grupos de Materiales de Indicadores de Calidad de Imagen de Tipo Agujeros (ICI) utilizados para Radiología.

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Documentos para la inspección radiográfica

ii.

y

ASTM Volumen 03.03, E-1030 Método de Prueba Estándar para el Examen Radiográfico de Fundiciones Metálicas.

y

ASTM Volumen 03.03, E-1032 Método de Prueba Estándar para el Examen Radiográfico de Soldaduras.

y

ASTM Volumen 03.03, E-1416 Método de Prueba Estándar para el Examen Radioscópico de Soldaduras.

y

ASTM Volumen 03.03, E-1734 Radioscópico de Fundiciones.

y

API Estándar 1104, Soldadura en Líneas de Conducción y Equipo Relacionado, 11 Procedimientos para Pruebas no Destructivas, 11.1 Métodos de la Prueba Radiográfica.

Práctica

Estándar

para

el

Examen

Procedimientos de inspección Un Procedimiento de Inspección es una secuencia ordenada de acciones que describen como debe ser aplicada una técnica específica. Es un documento escrito que define los parámetros técnicos, requisitos de equipos y accesorios, así como los criterios de aceptación y rechazo que son aplicables a materiales, partes, componentes o equipos, de acuerdo con lo establecido en códigos, normas y especificaciones. El alcance de un procedimiento es intentado para cubrir componentes complejos o críticos o un grupo de artículos semejantes. A continuación se mencionan algunos beneficios que aporta el uso de los procedimientos de inspección: y

Apego a los documentos aplicables

y

Se mantiene homogénea la técnica de inspección

y

El criterio de aceptación y rechazo es homogéneo

y

Se mantiene un inspeccionados

y

Se obtiene resultados repetitivos

y

Evita discrepancias entre el fabricante y el comprador en la inspección de recepción de materiales, cuando el comprador está enterado y ha autorizado la aplicación del procedimiento.

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nivel

de

calidad

constante

de

los

productos

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Documentos para la inspección radiográfica

Antes de elaborar un procedimiento de inspección deberían considerarse varios aspectos preliminares importantes, como los siguientes: y

Obtener las especificaciones del cliente, si se requirieran, o se debería definir los documentos aplicables de mutuo acuerdo

y

Verificar el alcance de las especificaciones del cliente y aclarar dudas de los requisitos

y

Verificar notas técnicas de: planos, especificaciones, dibujos y del pedido

y

Determinar los equipos y accesorios necesarios

y

Definir los niveles de calidad requeridos

y

Considerar el programa de fabricación, para determinar los puntos críticos de la inspección como: las áreas a inspeccionar, la etapa del proceso de fabricación o mantenimiento en la que se debe realizar la inspección, etc.

y

Seleccionar y preparar las muestras para la calificación del procedimiento.

El procedimiento debería contener cada aspecto que el técnico necesita saber para inspeccionar piezas como se requiera, por lo cual debe detallar al menos lo siguiente:

iii.

y

Tipo de material, formas, tamaños y rango de espesores para los cuales es específicamente aplicable el procedimiento

y

Isótopo utilizado o voltaje máximo de rayos “X”

y

Tamaño máximo de la fuente

y

Marca de la película radiográfica y designación

y

Pantallas intensificadoras utilizadas

Reporte de resultados Los procedimientos de inspección normalmente hacen referencia a un formato de reporte de los resultados de la inspección. Cuando se reportan y documentan los resultados de las inspecciones radiográficas, se debe incluir la información completa y exacta de la inspección realizada, con el objeto de hacerla reproducible.

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Documentos para la inspección radiográfica

Lo anterior se debe a que pueden existir revisiones por parte del cliente o por alguna agencia (durante auditorias, monitoreos, etc.). Esas revisiones pueden ocurrir mucho tiempo después de haber realizado la inspección y la aceptación por el cliente. Entonces, la falta de información y documentación puede resultar en retrasos costosos, al tratar de resolver la aparente o sospechosa presencia de indicaciones. La información necesaria para minimizar confusiones durante la revisión de un reporte de resultados debe incluir, pero no está limitada, a lo s requisitos establecidos en los documentos aplicables, códigos, normas o especificaciones. iv.

Dibujo del arreglo radiográfico o mapa de identificación radiográfica y técnica de inspección para fundiciones (RSS-Radiographic Standard Shooting Sketch) El dibujo del arreglo radiográfico (RSS) proporciona la información relacionada con la inspección de una pieza fundida. El RSS se diseña para estandarizar las metodologías radiográficas asociadas con la inspección de fundiciones; también puede proporcionar un medio de acuerdo entre el comprador y el vendedor. El uso de un RSS es ventajoso debido a las muchas configuraciones asociadas con piezas fundidas y las variaciones correspondientes en las técnicas para la inspección de una en particular. El RSS proporciona un mapa de las marcas de localización colocadas, las direcciones de la fuente y el arreglo de la película, y las instrucciones para todos los otros parámetros asociados con la radiografía de una pieza fundida. Toda esta información sirve para proporcionar el método más eficiente para controlar la calidad y la consistencia de los resultados radiográficos. Los RSS normalmente consisten de una hoja de la técnica o instrucciones de inspección y el dibujo o dibujos de la fundición; la hoja de la técnica o instrucciones específica el equipo radiográfico, materiales y los parámetros técnicos para cada una de las ubicaciones; el dibujo o dibujos ilustran la localización, orientación y los arreglos de la fuente y la película para cada localización. El RSS no podría considerarse como el medio más efectivo para el control de la técnica para todas las actividades de la inspección radiográfica, en cualquier caso, debería emplearse algún medio para la estandarización de la técnica.

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Documentos para la inspección radiográfica

v.

Documentación de los detalles de la técnica radiográfica En el párrafo T-290 del Artículo 2, Sección V del Código para Recipientes a Presión y Calderas, se establece como requisito el tener que preparar y documentar los detalles de la técnica radiográfica. Establece que como mínimo debe proporcionarse la siguiente información: a.

La identificación, por ejemplo, el número de contrato o de orden de trabajo y el número de colada (si es aplicable)

b.

El mapa dimensional (si es utilizado), de la colocación de las marcas de localización

c.

El número de radiografías (exposiciones)

d.

Voltaje de los rayos “X” o el tipo de isótopo utilizado

e.

Tamaño del punto focal de la máquina de rayos “X” o el tamaño físico de la fuente si es isótopo

f.

Tipo y espesor del material base, espesor de la soldadura, espesor del refuerzo de la soldadura, como sea aplicable

g.

La distancia fuente-objeto mínima

h.

La distancia máxima desde el lado de la fuente del objeto a la película

i.

Fabricante de la película y el tipo o designación del fabricante

j.

Número de películas en cada uno de los porta-películas

k.

Exposición sencilla o de doble pared

l.

Vista sencilla o de doble pared

Este documento también requiere que sea preparada una forma para la revisión de las radiografías, la cual debe proporcionar la información mínima siguiente: a.

Una lista de la localización de cada una las radiografías

b.

Los detalles de la técnica radiográfica

c.

La evaluación y disposición de los materiales o de las soldaduras inspeccionadas

d.

La identificación (nombre) del representante del fabricante quien realiza la aceptación final de las radiografías

e.

Fecha en la que el fabricante realizó la evaluación

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Documentos para la inspección radiográfica

vi.

Ejemplo de documentos A continuación, se incluye la traducción (sin valor técnico) de un documento de uso común, el Artículo 2 de la Sección V del Código ASME para Recipientes a Presión y Calderas; así como, un procedimiento típico de inspección por radiografía industrial, como ejemplos.

Código de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) para Recipientes a Presión y Calderas

Sección V

Edición 2007

Artículo 2

Inspección Radiográfica

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Documentos para la inspección radiográfica

ASME Sección V, Artículo 2 EXAMEN RADIOGRÁFICO T-210

ALCANCE

El método radiográfico descrito en este Artículo para el examen de materiales, incluyendo fundiciones y soldaduras, debe ser usado junto con el Artículo 1, Requisitos Generales. Las definiciones de los términos usados en este Artículo se encuentran en el Apéndice Obligatorio V de este Artículo. Ciertos productos específicos, técnicas específicas y requisitos de aplicaciones específicas, también están incluidos en otros Apéndices Obligatorios de este Artículo, como se indica en la tabla del contenido. Estos requisitos adicionales también deben ser cumplidos cuando un Apéndice es aplicable al examen radiográfico o radioscópico que está siendo conducido.

T-220

REQUISITOS GENERALES

T-221

Requisitos del Procedimiento

T-221.1 Procedimiento Escrito. El examen radiográfico debe realizarse de acuerdo con un procedimiento escrito. Cada procedimiento debe incluir, al menos, la siguiente información, como sea aplicable: (a) tipo de material y rango de espesores (b) isótopo o voltaje máximo de rayos X usado (c) distancia fuente-objeto (D en T-274.1) (d) distancia desde el lado de la fuente del objeto a la película (d en T-274.1) (e) tamaño de la fuente (F en T-274.1) (f) marca y designación de la película (g) pantallas utilizadas T-221.2 Demostración del Procedimiento. Demostrar que se cumple con los requisitos de densidad y de la imagen del indicador de calidad de imagen (ICI), establecidos en el procedimiento escrito, en las radiografías de producción o en radiografías de la técnica, se debe considerar como evidencia satisfactoria del cumplimiento con ese procedimiento. T-222

T-222.2 Soldaduras. Las ondulaciones o irregularidades superficiales de la soldadura, tanto en el lado interno (donde sea accesible) como en el externo, deben ser removidas por cualquier proceso adecuado a un grado tal que la imagen radiográfica resultante, debido a cualquier irregularidad de la superficie, no pueda enmascarar o pueda ser confundida con la imagen de cualquier discontinuidad. La superficie terminada de todas las juntas soldadas a tope, puede ser esmerilada a ras con el material base o puede tener coronas razonablemente uniformes, con refuerzos que no excedan lo especificado en la Sección de referencia del Código. T-223

Radiación Dispersa Posterior

Un símbolo (letra) “B” de plomo, con dimensiones mínimas de 1/2” (13 mm) de altura y 1/16” (1.5 mm) de espesor, debe ser colocado en la parte posterior de cada uno de los porta-películas durante cada exposición, para determinar si la radiación dispersa posterior está exponiendo la película. T-224

Sistema de Identificación

Debe ser usado un sistema para producir una identificación permanente en la radiografía, que pueda ser rastreado con el contrato, componente, soldadura o cordón de soldadura, o números de parte, como sea apropiado. Además, deben ser plenamente y permanentemente incluidos en la radiografía el logotipo o nombre del fabricante y la fecha de la radiografía. Este sistema de identificación no requiere necesariamente, que la información aparezca como una imagen radiográfica. En cualquier caso, esta información no debe obstruir el área de interés. T-225

Monitoreando las Limitaciones Densidad de las Radiografías

de

Debe ser usado un densitómetro o una película de comparación de pasos para juzgar la densidad de la película.

Preparación de la Superficie

T-222.1 Materiales Incluyendo Fundiciones. Las superficies deben satisfacer los requisitos de la especificación de material que sea aplicable o de la Sección de referencia del Código, con un acondicionado especial, si es necesario, por cualquier proceso adecuado a un grado tal que la imagen radiográfica resultante, debido a cualquier irregularidad de la superficie, no pueda enmascarar o pueda ser confundida con la imagen de cualquier discontinuidad.

T-226

Extensión de la Inspección

La extensión del examen radiográfico debe ser como lo especifique la Sección de referencia del Código.

T-230

EQUIPO Y MATERIALES

T-231

Película

T-231.1 Selección. Las radiografías deben hacerse usando película radiográfica industrial.

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Documentos para la inspección radiográfica

TABLA T-233.1 DESIGNACIÓN DEL ICI DE TIPO AGUJEROS, ESPESOR Y DIÁMETROS DE LOS AGUJEROS Designación del ICI

Espesor del ICI Pulgadas (mm)

5 7 10 12 15 17 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 100 120 140 160 200 240 280

0.005 (0.13) 0.0075 (0.19) 0.010 (0.25) 0.0125 (0.32) 0.015 (0.38) 0.0175 (0.44) 0.020 (0.51) 0.025 (0.64) 0.030 (0.76) 0.035 (0.89) 0.040 (1.02) 0.045 (1.14) 0.050 (1.27) 0.060 (1.52) 0.070 (1.78) 0.080 (2.03) 0.100 (2.54) 0.120 (3.05) 0.140 (3.56) 0.160 (4.06) 0.200 (5.08) 0.240 (6.10) 0.280 (7.11)

Diámetro del Agujero 1T Pulgadas (mm) 0.010 (0.25) 0.010 (0.25) 0.010 (0.25) 0.0125 (0.32) 0.015 (0.38) 0.0175 (0.44) 0.020 (0.51) 0.025 (0.64) 0.030 (0.76) 0.035 (0.89) 0.040 (1.02) 0.045 (1.14) 0.050 (1.27) 0.060 (1.52) 0.070 (1.78) 0.080 (2.03) 0.100 (2.54) 0.120 (3.05) 0.140 (3.56) 0.160 (4.06) 0.200 (5.08) 0.240 (6.10) 0.280 (7.11)

T-231.2 Procesado. La Guía Estándar para Controlar la Calidad del Procesado de la Película Radiográfica Industrial, SE-999, o los párrafos del 23 al 26 de la Guía Estándar para el Examen Radiográfico SE94, deben ser usados como una guía para el procesado de la película. T-232

Pantallas Intensificadoras

Pueden ser utilizadas pantallas intensificadoras cuando se realice el examen radiográfico, de acuerdo con este Artículo. T-233

Diseño del Indicador de Calidad de Imagen (ICI)

Diámetro del Agujero 2T Pulgadas (mm)

Diámetro del Agujero 4T Pulgadas (mm)

0.020 (0.51) 0.020 (0.51) 0.020 (0.51) 0.025 (0.64) 0.030 (0.76) 0.035 (0.89) 0.040 (1.02) 0.050 (1.27) 0.060 (1.52) 0.070 (1.78) 0.080 (2.03) 0.090 (2.29) 0.100 (2.54) 0.120 (3.05) 0.140 (3.56) 0.160 (4.06) 0.200 (5.08) 0.240 (6.10) 0.280 (7.11) 0.320 (8.13) 0.400 (10.16) 0.480 (12.19) 0.560 (14.22)

0.040 (1.02) 0.040 (1.02) 0.040 (1.02) 0.050 (1.27) 0.060 (1.52) 0.070 (1.78) 0.080 (2.03) 0.100 (2.54) 0.120 (3.05) 0.140 (3.56) 0.160 (4.06) 0.180 (4.57) 0.200 (5.08) 0.240 (6.10) 0.280 (7.11) 0.320 (8.13) 0.400 (10.16) 0.480 (12.19) 0.560 (14.22) 0.640 (16.26) ··· ··· ···

TABLA T-233.2 DESIGNACIÓN DE ICI DE ALAMBRES, DIÁMETROS DE ALAMBRES E IDENTIFICACIÓN Juego A Diámetro Alambre 0.0032 0.004 0.005 0.0063 0.008 0.010

(mm) (0.08) (0.1) (0.13) (0.16) (0.2) (0.25)

Juego B Número Alambre 1 2 3 4 5 6

Diámetro Alambre 0.010 0.013 0.016 0.020 0.025 0.032

Número Alambre 11 12 13 14 15 16

Diámetro Alambre 0.100 0.126 0.160 0.200 0.205 0.302

Juego C

T-233.1 Diseño Estándar del ICI. Los ICI deben ser del tipo de agujeros o del tipo de alambres. Los ICI del tipo de agujeros deben ser fabricados e identificados de acuerdo con los requisitos o alternativas permitidas en SE-1025. Los ICI del tipo de alambres deben ser fabricados e identificados de acuerdo con los requisitos o alternativas permitidas en SE-747, excepto que el número o número de identificación del alambre más largo puede ser omitido. Los ICI estándar de ASME deben consistir de los mencionados en la Tabla T-233.1 para el tipo de agujeros y los mencionados en la Tabla T-233.2 para el tipo de alambres.

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

Diámetro Alambre 0.032 0.040 0.050 0.063 0.080 0.100

(mm) (0.81) (1.02) (1.27) (1.60) (2.03) (2.54)

(mm) (0.25) (0.33) (0.41) (0.51) (0.64) (0.81)

Número Alambre 6 7 8 9 10 11

Juego D (mm) (2.54) (3.20) (4.06) (5.08) (6.35) (8.13)

Número Alambre 16 17 18 19 20 21

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Documentos para la inspección radiográfica

T-233.2 Diseño Alterno del ICI. Los ICI diseñados y fabricados de acuerdo con otros estándares nacionales o internacionales, pueden ser usados, siempre y cuando se cumplan los requisitos de los párrafos (a) o (b) a continuación y los requisitos de material de T-276.1. (a) Para ICI del Tipo de Agujeros. La Sensibilidad Equivalente calculada del ICI, de acuerdo con SE-1025, Apéndice X1, es igual o mejor que la estándar requerida para el ICI del tipo de agujeros. (b) Para ICI del Tipo de Alambres. El diámetro del alambre esencial del ICI de alambres alterno, es igual o menor que el alambre esencial estándar del ICI requerido. T-234

Instalaciones para la Observación de las Radiografías

Las instalaciones para la observación de las radiografías deben proporcionar una iluminación de fondo tenue, de una intensidad que no ocasione problemas de reflejos, sombras o resplandor sobre la radiografía, que interfieran con el proceso de interpretación. El equipo usado para observar radiografías y para efectuar la interpretación, debe proporcionar una fuente de luz variable, suficiente para hacer visible, dentro del rango de densidad especificado, el agujero esencial del ICI o el alambre designado. Las condiciones de observación deben ser tales que la luz desde los bordes externos de la radiografía o proveniente de las porciones de baja densidad de la radiografía no interfiera con la interpretación.

T-260

CALIBRACIÓN

T-261 Tamaño de la Fuente T-261.1 Verificación del Tamaño de la Fuente. Las publicaciones del fabricante o del proveedor del equipo, tales como manuales técnicos, curvas de decaimiento o testimonios escritos que documenten el tamaño real o máximo de la fuente o punto focal, deben ser aceptables como verificación del tamaño de la fuente. T-261.2 Determinación del Tamaño de la Fuente. Cuando las publicaciones del fabricante o del proveedor del equipo no estén disponibles, el tamaño de la fuente puede ser determinado como sigue: (a) Máquinas de Rayos X. Para máquinas de rayos X que operen a 500 kV y menos, el tamaño del punto focal puede ser determinado mediante el método del agujero pasado1, o de acuerdo con el Método Estándar de Prueba para la Medición del Punto Focal de Tubos de Rayos X por la Imagen del barreno Pasado. 1

Nondestructive Testing Handbook, Volumen I, Primera Edición, páginas 14.32-14.33, “Medición del Tamaño del Punto Focal”. También páginas 20-21 de Radiography in Modern Industry, Cuarta Edición.

la Determinación del Tamaño del Punto Focal de Fuentes Radiográficas Industriales de Iridio 192. T-262

Densitómetro y Película Comparación de Pasos

de

T-262.1 Densitómetros. Los densitómetros deben ser calibrados al menos cada 90 días durante su uso, como sigue: (a) Debe ser usado un estándar nacional de tipo tableta de pasos o una película de calibración de pasos, que tenga seguimiento con un estándar nacional de tipo tableta de pasos, y que cuente con al menos 5 pasos, con densidades desde por lo menos 1.0 y hasta 4.0. La película de calibración de pasos debe haber sido verificada dentro del último año, por comparación contra un estándar nacional de tipo tableta de pasos, a menos que, antes del primer uso, se mantuvo en el paquete sellado original a prueba de luz y agua, como fue suministrada por el fabricante. La película de calibración escalonada puede ser usada, sin que requiera verificación, durante un año, a partir del momento que es abierta, con tal que se encuentre dentro del tiempo de vida establecido por el fabricante. (b) Deben seguirse las instrucciones para la operación del densitómetro, proporcionadas por el fabricante. (c) Deben leerse los pasos de densidad cercanos a 1.0, 2.0, 3.0 y 4.0 sobre el estándar nacional de tipo tableta de pasos o la película de calibración de pasos. (d) El densitómetro es aceptable si las lecturas de densidad no varían por más de ±0.05 unidades de densidad con respecto a la densidad actual establecida en el estándar nacional de tipo tableta de pasos o la película de calibración de pasos. T-262.2 Películas de Comparación de Pasos. Las películas de comparación de pasos deben ser verificadas antes del primer uso, a menos que sea realizado por el fabricante, como sigue: (a) La densidad de los pasos, en una película de comparación escalonada, debe ser verificada por un densitómetro calibrado. (b) La película de comparación escalonada es aceptable si las lecturas de densidad no varían por más de ±0.1 unidades de densidad con respecto a la densidad establecida en la película de comparación de pasos. T-262.3

Verificación Periódica

(a) Densitómetros. Las verificaciones periódicas de la calibración deben ser realizadas como se describe en T-262.1, al inicio de cada turno de trabajo, después de 8 horas continuas de uso, o después de un cambio de abertura, lo que sea primero. (b) Película de Comparación de Pasos. Las verificaciones deben ser realizadas anualmente de acuerdo con T-262.2.

(b) Fuentes de Iridio 192. Para fuentes de Ir-192, el tamaño de la fuente puede ser determinado de acuerdo con ASTM SE-1114-86, Método Estándar de Prueba para Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

231

Documentos para la inspección radiográfica

T-262.4

Documentación

(a) Densitómetros. Las calibraciones requeridas del densitómetro, de acuerdo con T-262.1, deben ser documentadas, pero las lecturas actuales de cada paso no tienen que ser registradas. Las verificaciones periódicas del densitómetro, requeridas por T-262.3(a), no tienen que ser documentadas. (b) Películas de Calibración de Pasos. Las verificaciones de la película de calibración de pasos, requeridas por T-262.1(a), deben ser documentadas, pero las lecturas actuales de cada paso no tienen que ser registradas. (c) Películas de Comparación de Pasos. Las verificaciones de la película de comparación de pasos, requeridas por T-262.2 y T-262.3(b), deben ser documentadas, pero las lecturas actuales de cada paso no tienen que ser registradas.

T-270

EXAMEN

T-271

Técnica Radiográfica2

(1) Para soldaduras, el haz de radiación puede ser desplazado del plano de la soldadura, hasta un ángulo suficiente para separar las imágenes de las porciones de la soldadura, del lado de la fuente y del lado de la película, de tal manera que no exista traslape de las áreas que serán interpretadas. Cuando es requerida una cobertura completa, deben ser hechas un mínimo de dos exposiciones, tomadas a 90° una de otra para cada junta. (2) Como una alternativa, la soldadura puede ser radiografiada con el haz de radiación colocado de tal manera que las imágenes de ambas paredes queden sobrepuestas. Cuando es requerida una cobertura completa, deben ser hechas un mínimo de tres exposiciones, tomadas a 60° o 120° una de otra para cada junta. (3) Se deben hacer exposiciones adicionales si la cobertura radiográfica requerida no puede ser obtenida usando el número mínimo de exposiciones indicadas en (b)(1) y (b)(2). T-272

Energía de la Radiación

Siempre que sea práctico, para radiografiar debe ser usada una técnica de exposición de pared sencilla. Cuando no sea práctico utilizar una técnica de pared sencilla, debe ser usada una técnica de doble pared. Se debe hacer un número adecuado de exposiciones para demostrar que ha sido obtenida la cobertura requerida.

La energía de la radiación empleada, para cualquier técnica radiográfica, debe cumplir los requisitos de densidad y de imagen del ICI de este Artículo.

T-271.1 Técnica de Pared Sencilla. En la técnica de pared sencilla, la radiación pasa solamente a través de una de las paredes de la soldadura (material), la cual es observada en la radiografía para su aceptación.

La dirección del haz central de radiación debería ser centrada sobre el área de interés, siempre que sea práctico.

T-271.2 Técnica de Doble Pared. Cuando no es práctico usar una técnica de pared sencilla, una de las siguientes técnicas de doble pared debe ser usada. (a) Vista de Pared Sencilla. Para materiales y para soldaduras en componentes, puede ser usada una técnica en la cual la radiación pasa a través de dos paredes y solamente la soldadura (material) en la pared del lado de la película es observada en la radiografía para su aceptación. Cuando se requiere una cobertura completa de soldaduras circunferenciales (materiales), se debe hacer un mínimo de tres exposiciones, tomadas a 120 grados una de otra. (b) Vista de Doble Pared. Para materiales y para soldaduras en componentes de 3½ pulgadas (89 mm) o menores en diámetro exterior nominal, puede ser usada una técnica en la cual la radiación pasa a través de dos paredes y la soldadura (material) en ambas paredes es observada en la misma radiografía para su aceptación. Para vista de doble pared, debe ser usado un solo ICI del lado de la fuente. Se debería ejercer mucho cuidado para asegurar que la indefinición geométrica requerida no es excedida. Si los requisitos de la indefinición geométrica no pueden ser cumplidos, entonces debe ser usada la vista de pared sencilla.

T-274 Indefinición Geométrica T-274.1 Determinación de la Indefinición Geométrica. La indefinición geométrica de la radiografía debe ser determinada de acuerdo con:

2

En el Apéndice no Obligatorio A, del Artículo 2, se ilustran dibujos que muestran la colocación sugerida de la fuente, la película y el ICI para tubería o tubos soldados.

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

T-273

Dirección de la Radiación

Ug = Fd/D Donde: Ug = indefinición geométrica F = tamaño de la fuente: la dimensión máxima proyectada de la fuente de radiación (o punto focal efectivo) en el plano perpendicular a la distancia D desde la soldadura u objeto que está siendo radiografiado D = distancia desde la fuente de radiación a la soldadura u objeto que está siendo radiografiado d = distancia desde el lado de la fuente de la soldadura u objeto que está siendo radiografiado a la película D y d deben ser determinados a aproximadamente el centro del área de interés. NOTA: Alternativamente, puede ser usado un nomograma como el mostrado en la Guía Estándar para el Examen Radiográfico SE-94.

232

Documentos para la inspección radiográfica

T-274.2 Limitaciones de Indefinición Geométrica. Los valores máximos recomendados para la indefinición son los siguientes: Espesor del Material, pulgadas (mm)

Ug Máximo, Pulgadas (mm)

Menor de 2 (50)

0.020 (0.51)

Desde 2 hasta 3 (50-75)

0.030 (0.76)

Mayor de 3 y hasta 4 (75100)

0.040 (1.02) 0.070 (1.78)

Mayor de 4 (100) NOTA: El espesor de material es el espesor en el cual está basado el ICI.

T-275

fuente o el lado de la película cuando se radiografíen componentes curvos o esféricos cuyo lado cóncavo está hacia la fuente y la distancia “fuente a material” es igual al radio interno del componente. T-275.2 Vista de Doble Pared. Para vista de doble pared, al menos una marca de localización debe ser colocada adyacente a la soldadura (o sobre el material en el área de interés) para cada radiografía. T-275.3 Mapeo de la Colocación de las Marcas de Localización. Cuando la inaccesibilidad u otras limitaciones impidan la colocación de las marcas, como se estipula en T-275.1 y T-275.2, un mapa con dimensiones de la colocación real de las marcas debe acompañar las radiografías para mostrar que ha sido obtenida la cobertura completa.

Marcas de Localización

Las marcas de localización (ver Figura T-275), las cuales deben aparecer como imágenes radiográficas en la película, deben ser colocadas sobre la pieza, no sobre el porta-películas / chasis. Sus localizaciones deben ser marcadas permanentemente sobre la superficie de la pieza que está siendo radiografiada cuando sea permitido, o sobre un mapa, de tal manera que el área de interés en la radiografía pueda ser rastreada exactamente en su localización sobre la pieza, durante el periodo de retención requerido de la radiografía. También, sobre la radiografía se debe proporcionar evidencia que ha sido obtenida la cobertura requerida de la región que está siendo examinada. Las marcas de localización deben ser colocadas como sigue. T-275.1 Vista de Pared Sencilla (a) Marcas del Lado de la Fuente. Las marcas de localización deben ser colocadas sobre el lado de la fuente cuando sea radiografiado lo siguiente: (1) componentes planos o juntas longitudinales en componentes cilíndricos o cónicos; (2) componentes curvos o esféricos cuyo lado cóncavo está hacia la fuente y cuando la distancia “fuente a material” es menor que el radio interno del componente; (3) componentes curvos o esféricos cuyo lado convexo está hacia la fuente. (b) Marcas del Lado de la Película (1) Las marcas de localización deben ser colocadas sobre el lado de la película cuando se radiografíen componentes curvos o esféricos cuyo lado cóncavo está hacia la fuente y cuando la distancia “fuente a material” es mayor que el radio interno. (2) Como una alternativa a la colocación del lado de la fuente en T-275.1(a)(1), las marcas de localización pueden ser colocadas sobre el lado de la película cuando la radiografía muestre una cobertura más allá de las marcas de localización en la extensión demostrada en la Fig. T-275, dibujo (e), y cuando esta alternativa es documentada de acuerdo con T-291.

T-276 Selección del ICI T-276.1 Material. Los ICI deben ser seleccionados del mismo grupo o grado de aleación de material como se identifica en SE-1025, o SE-747, como sea aplicable, de un grupo o grado de aleación de material con menor absorción de la radiación que el material que está siendo radiografiado. T-276.2 Tamaño. El ICI de agujeros designado o el alambre esencial debe ser como se especifica en la Tabla T-276. Un ICI de tipo agujeros más delgado o más grueso puede ser un sustituto para cualquier sección de espesor enlistada en la Tabla T-276, siempre que sea mantenida la sensibilidad equivalente del ICI. Ver T283.2. (a) Soldaduras Con Refuerzos. El espesor en el cual está basado el ICI es el espesor nominal de pared sencilla más el refuerzo estimado de la soldadura que no exceda el máximo permitido por la Sección de referencia del Código. Los anillos o placas de respaldo no deben ser considerados como parte del espesor en la selección del ICI. No se requiere la medición del refuerzo real de la soldadura. (b) Soldaduras Sin Refuerzos. El espesor en el cual está basado el ICI es el espesor nominal de pared sencilla. Los anillos o placas de respaldo no deben ser considerados como parte del espesor de la soldadura en la selección del ICI. T-276.3 Juntas Soldadas de Materiales Disímiles (Diferentes) o Soldaduras Con Metal de Aporte Disímil. Cuando el metal de soldadura es de un grupo o grado de aleación el cual tiene una atenuación de la radiación que difiere del material base, la selección del material del ICI debe basarse en el metal de la soldadura y debe estar de acuerdo con T-276.1. Cuando los límites de densidad de T-282.2 no pueden cumplirse con un ICI, y las áreas excepcionales de densidad se encuentran en la interfase del metal de soldadura y el metal base, la selección del material para ICI adicionales debe basarse en el material base y debe ser de acuerdo con T-276.1.

(c) Marcas en Cualquier Lado. Las marcas de localización pueden ser colocadas sobre el lado de la Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

233

Documentos para la inspección radiográfica

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

234

Documentos para la inspección radiográfica

T-277

Uso del ICI para Monitorear el Examen Radiográfico

T-277.1 Colocación de los ICI (a) ICI(s) del Lado de la Fuente. El (Los) ICI(s) debe(n) ser colocado(s) en el lado de la fuente de la parte que está siendo examinada, excepto para la condición descrita en T-277.1(b). Cuando, debido a la configuración o tamaño de la parte o soldadura, no es práctico colocar el (los) ICI(s) sobre la parte o soldadura, el (los) ICI(s) puede(n) ser colocado(s) sobre un bloque por separado. Los bloques separados deben ser fabricados del mismo material o que sea radiográficamente similar (como se define en SE-1025) y pueden ser usados para facilitar la colocación del ICI. No existen restricciones en los espesores de los bloques separados, siempre que se cumplan los requisitos de tolerancia de densidad del ICI / área de interés del párrafo T-282.2. (1) El ICI en el lado de la fuente del bloque separado, no debe estar colocado más cerca de la película que el lado de la fuente de la parte que está siendo radiografiada. (2) El bloque separado debe ser colocado tan cerca como sea posible de la parte que está siendo radiografiada. (3) Cuando son usados ICI del tipo de agujeros, las dimensiones del bloque deben exceder las dimensiones del ICI de tal manera que el perfil de al menos tres lados de la imagen del ICI deben ser visibles en la radiografía. (b) ICI(s) de Lado de la Película. Donde la inaccesibilidad impida colocar el(los) ICI(s) con la mano en el lado de la fuente, el(los) ICI(s) debe(n) colocarse en el lado de la película en contacto con la parte que está siendo examinada. Se debe colocar una letra “F” de plomo adyacente a o sobre el(los) ICI(s), pero no debe enmascarar el agujero esencial, donde se utilicen ICI del tipo de agujeros. (c) Colocación del ICI para Soldaduras – ICI del tipo de Agujeros. El(los) ICI(s) puede(n) ser colocado(s) adyacente(s) a o sobre la soldadura. El(los) número(s) de identificación y, cuando sea utilizada, la letra “F” de plomo, no deben estar en el área de interés, excepto cuando la configuración geométrica lo hace impráctico. (d) Colocación del ICI para Soldaduras – ICI de Alambres. El(los) ICI(s) debe(n) ser colocado(s) sobre la soldadura, de tal forma que la longitud de los alambres sea perpendicular a la longitud de la soldadura. Los números de identificación y, cuando sea utilizada, la letra “F” de plomo, no deben estar en el área de interés, excepto cuando la configuración geométrica lo hace impráctico. (e) Colocación del ICI para Materiales que no sean Soldaduras. El(los) ICI(s) con el(los) número(s) de identificación, y, cuando sea utilizada, la letra “F” de plomo, pueden ser colocados en el área de interés.

(a) ICIs Múltiples. Si los requisitos de T-282 se cumplen usando más de un ICI, uno debe ser representativo del área de interés más clara y el otro del área de interés más oscura; las densidades que se encuentren entre éstas en la radiografía, se deben considerar como que tienen una densidad aceptable. (b) Casos Especiales3 (1) Para componentes cilíndricos donde la fuente es colocada en el eje del componente, para una exposición sencilla, se requieren al menos tres ICIs, espaciados aproximadamente 120 grados, bajo las siguientes condiciones: (a) Cuando la circunferencia completa se radiografía utilizando uno o más porta-películas, o; (b) Cuando una sección o secciones de la circunferencia, donde la distancia entre los extremos de las secciones más externas del arco es de 240 grados o más, son radiografiadas utilizando uno o más portapelículas. Pueden ser requeridas películas en posiciones adicionales para obtener el espaciamiento necesario de los ICIs. (2) Para componentes cilíndricos donde la fuente es colocada en el eje del componente para una exposición sencilla, se requieren al menos tres ICIs, con uno colocado en cada uno de los extremos del arco de la circunferencia radiografiada y uno aproximadamente en el centro del arco, bajo las siguientes condiciones: (a) Cuando una sección de la circunferencia, siendo su longitud mayor de 120 grados y menor de 240 grados, es radiografiada utilizando un solo portapelículas, o; (b) Cuando una sección o secciones de la circunferencia, donde la distancia entre los extremos de las secciones más externas del arco es menor de 240 grados, es radiografiada utilizando más de un portapelículas. (3) Para los párrafos (1) y (2) anteriores, donde son radiografiadas secciones de soldaduras longitudinales, que están unidas a una soldadura circunferencial, simultáneamente con la soldadura circunferencial, debe ser colocado un ICI adicional en cada una de las soldaduras longitudinales en el extremo de la sección más remota de la junta con la soldadura circunferencial que está siendo radiografiada. (4) Para componentes esféricos donde la fuente es colocada en el centro del componente para una exposición sencilla, se requieren al menos tres ICIs espaciados aproximadamente 120 grados, bajo las siguientes condiciones: (a) Cuando una circunferencia completa se radiografía utilizando uno o más porta-películas, o;

3

T-277.2 Número de ICI(s). Donde uno o más porta-películas son utilizados para una exposición, debe aparecer al menos la imagen de un ICI en cada una de las radiografías, excepto como se delinea en el párrafo (b) siguiente: Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

Referirse al Apéndice No obligatorio D para guías adicionales.

235

Documentos para la inspección radiográfica

TABLA T-276 SELECCIÓN DEL ICI ICI Lado de la Fuente Rango de Espesores Nominales de Pared Sencilla del Material

Pulgadas

mm

Designación del Tipo de Agujeros

Alambre Esencial en Tipo Alambres

Lado de la Película

Designación del Tipo de Agujeros

Alambre Esencial en Tipo Alambres

Hasta 0.25, inclusive

Hasta 6.4, inclusive

12

5

10

4

Mayor de 0.25 hasta 0.375

Mayor de 6.4 hasta 9.5

15

6

12

5

Mayor de 0.375 hasta 0.50

Mayor de 9.5 hasta 12.7

17

7

15

6

Mayor de 0.50 hasta 0.75

Mayor de 12.7 hasta 19

20

8

17

7

Mayor de 0.75 hasta 1.00

Mayor de 19 hasta 25.4

25

9

20

8

Mayor de 1.00 hasta 1.50

Mayor de 25.4 hasta 38.1

30

10

25

9

Mayor de 1.50 hasta 2.00

Mayor de 38.1 hasta 50.8

35

11

30

10

Mayor de 2.00 hasta 2.50

Mayor de 50.8 hasta 63.5

40

12

35

11

Mayor de 2.50 hasta 4.00

Mayor de 63.5 hasta 101.6

50

13

40

12

Mayor de 4.00 hasta 6.00

Mayor de 101.6 hasta 152.4

60

14

50

13

Mayor de 6.00 hasta 8.00

Mayor de 152.4 hasta 203.2

80

16

60

14

Mayor de 8.00 hasta 10.00

Mayor de 203.2 hasta 254.0

100

17

80

16

Mayor de 10.00 hasta 12.00

Mayor de 254.0 hasta 304.8

120

18

100

17

Mayor de 12.00 hasta 16.00

Mayor de 304.8 hasta 406.4

160

20

120

18

Mayor de 16.00 hasta 20.00

Mayor de 406.4 hasta 508.0

200

21

160

20

(b) Cuando una sección o secciones de una circunferencia, donde la distancia entre los extremos de las secciones más externas del arco es de 240 grados o más, son radiografiadas utilizando uno o más portapelículas. Pueden ser requeridas películas en posiciones adicionales para obtener el espaciamiento necesario de los ICIs. (5) Para componentes esféricos, donde la fuente es colocada en el centro del componente, para una exposición sencilla, se requieren al menos tres ICIs, con uno colocado en cada uno de los extremos del arco radiografiado, de la circunferencia radiografiada, y uno aproximadamente en el centro del arco, bajo las siguientes condiciones: (a) Cuando una sección de una circunferencia, siendo su longitud mayor de 120 grados y menor de 240 grados, es radiografiada utilizando un solo porta-películas, o; (b) Cuando una sección o secciones de una circunferencia, donde la distancia entre los extremos de las secciones más externas del arco es menor de 240 grados, es radiografiada utilizando más de un portapelículas. (6) Para los párrafos (4) y (5) anteriores, donde son radiografiadas otras soldaduras simultáneamente con la soldadura circunferencial, debe ser colocado un ICI adicional en cada una de las otras soldaduras.

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

(7) Para segmentos de un componente plano o curvo (por ejemplo, elipsoidal, toriesférico, toricónico, elíptico, etc.), donde la fuente es colocada perpendicular al centro de una longitud de soldadura, para una exposición sencilla, cuando se utilizan más de tres porta-películas, se requieren al menos tres ICIs, con uno colocado en cada uno de los extremos del arco radiografiado y uno aproximadamente en el centro del arco. (8) Cuando es radiografiado un arreglo de componentes en círculo, se debe mostrar al menos un ICI en la imagen de cada uno de los componentes. (9) Para mantener la continuidad de los registros que involucran exposiciones subsecuentes, se deben retener todas las radiografías que exhiban los ICIs que califiquen las técnicas permitidas de acuerdo con los párrafos anteriores del (1) al (7). T-277.3 Calzas Debajo de los ICIs del Tipo de Agujeros. Para soldaduras, una calza de material radiográficamente similar al metal de soldadura debe ser colocada entre la parte y el ICI, si es necesario, de tal manera que la densidad radiográfica a través del área de interés no sea mayor que menos 15% (más clara) que la densidad radiográfica a través del ICI. Las dimensiones de la calza deben exceder las dimensiones del ICI, de tal forma que sean visibles en la radiografía el contorno de al menos tres lados de la imagen del ICI.

236

Documentos para la inspección radiográfica

T-280

Evaluación

T-281

Calidad de las Radiografías

Todas las radiografías deben estar libres de marcas mecánicas, químicas u otros artefactos, en una extensión tal que no enmascaren y no se confundan con la imagen de cualquier discontinuidad en el área de interés del objeto que está siendo radiografiado. Tales artefactos incluyen, pero no están limitados a: (a) Velo; (b) Defectos de procesado tales como rayas, marcas de agua o manchas químicas; (c) Rayones, marcas de dedos, dobleces, polvo, marcas de estática, manchas o desgarres; (d) Indicaciones falsas debido a pantallas defectuosas. T-282

Densidad Radiográfica

T-282.1 Limitaciones de Densidad. La densidad transmitida de la película, a través de la imagen radiográfica del cuerpo del ICI de tipo agujeros apropiado o adyacente al alambre designado del ICI de alambres y en el área de interés, debe ser mínimo de 1.8 para vista de película sencilla para radiografías hechas con equipos de rayos X y mínimo de 2.0 para radiografías hechas con fuentes de rayos gama. Para vista compuesta de exposiciones con película múltiple, cada una de las películas del juego compuesto debe tener una densidad mínima de 1.3. La densidad máxima debe ser de 4.0 para vista sencilla o compuesta. Una tolerancia de densidad de 0.05 es permitida para variaciones entre lecturas del densitómetro. T-282.2 Variaciones de Densidad (a) Generalidades. Si la densidad de la radiografía en cualquier lugar a través del área de interés varía por más de menos 15% o más 30% de la densidad a través del cuerpo del ICI de tipo agujeros o adyacente al alambre designado de un ICI de alambres, dentro de los rangos permitidos de densidad mínima / máxima especificados en T-282.1, entonces debe ser usado un ICI adicional para cada área o áreas excepcionales y la radiografía debe ser retomada. Cuando se calculen las variaciones permitidas en densidad, los cálculos pueden ser redondeados al 0.1 dentro del rango especificado en T-282.1. (b) Con Calzas. Cuando se usen calzas con ICIs del tipo de agujeros, las restricciones de densidad de más 30% del párrafo previo (a) pueden ser excedidas, y los requisitos de densidad mínima del párrafo T-282.1 no aplican para el ICI, siempre que sean cumplidos los requisitos de sensibilidad del párrafo T-283.1. T-283 Sensibilidad del ICI T-283.1 Sensibilidad Requerida. La radiografía debe ser efectuada con una técnica de suficiente sensibilidad para mostrar la imagen del ICI de tipo agujeros y el agujero 2T, o el alambre esencial de un ICI de alambres. Las radiografías también deben mostrar los números y letras de identificación del ICI. Si la imagen del ICI de tipo agujeros designado y del agujero 2T, o el alambre esencial, no sen mostrados en Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

cualquiera de las películas en una técnica de película múltiple, pero son mostrados en la vista de película compuesta, la interpretación se debe permitir solamente para la vista de película compuesta. T-283.2 Sensibilidad Equivalente del ICI de Tipo Agujeros. Un ICI de tipo agujeros más delgado o más grueso puede ser sustituto del ICI requerido, siempre que sea obtenida una sensibilidad equivalente o mejor del ICI, que como se establece en la Tabla T283, y se cumple con todos los otros requisitos de la radiografía. La sensibilidad equivalente del ICI es mostrada en cualquier renglón de la Tabla T-283, la cual contiene el ICI y el agujero requeridos. Una mejor sensibilidad es mostrada en cualquier renglón de la Tabla T-283, y corresponde a la que está arriba del renglón de sensibilidad equivalente. Si el ICI y el agujero requeridos no están representados en la Tabla T-283, el siguiente ICI más delgado de la Tabla T-283, puede ser usado para establecer la sensibilidad equivalente del ICI. T-284

Radiación Dispersa Posterior Excesiva

Si una imagen clara de la letra “B”, como se describe en T-223, aparece sobre un fondo más oscuro en la radiografía, la protección contra la radiación dispersa posterior es insuficiente y la radiografía debe ser considerada inaceptable. Una imagen oscura de la letra “B” sobre un fondo más claro, no es causa de rechazo. T-285

Evaluación por el Fabricante

El Fabricante debe ser el responsable para la revisión, interpretación, evaluación y aceptación de las radiografías completas, para asegurar que cumplen con los requisitos del Artículo 2 y la Sección de referencia del Código. Como una ayuda para la revisión y evaluación, la documentación de la técnica radiográfica requerida en T-291, debe ser completada antes de la evaluación. El formato para la revisión de radiografías, requerido en T-292, debe ser completado durante la evaluación. La documentación de los detalles de la técnica radiográfica y el formato para la revisión de radiografías, deben acompañar a las radiografías. La aceptación debe completarse antes de presentar al inspector las radiografías y la documentación que las acompañe.

T-290

Documentación

T-291

Documentación de los Detalles de la Técnica Radiográfica

El Fabricante debe preparar y documentar los detalles de la técnica radiográfica. Como mínimo, debe proporcionarse la siguiente información:

237

Documentos para la inspección radiográfica

TABLA T-283 SENSIBILIDAD EQUIVALENTE DEL ICI DE TIPO AGUJEROS Designación del agujero 2T 10 12 15 17 20 25 30 35 40 50 60 80 100 120 160 200

Designaciones Equivalentes Agujero 1T Agujero 4T 15 17 20 25 30 35 40 50 60 70 80 120 140 160 240 280

5 7 10 12 15 17 20 25 30 35 40 60 70 80 120 140

(a) La identificación, como se requiere en T-224 (b) El mapa dimensional (si es utilizado), de la colocación de las marcas de localización de acuerdo con T-275.3 (c) El número de radiografías (exposiciones) (d) Voltaje de los rayos “X” o el tipo de isótopo utilizado

(e) Tamaño de la fuente (F en T-274.1) Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

(f) Tipo y espesor del material base, espesor de la soldadura, espesor del refuerzo de la soldadura, como sea aplicable (g) La distancia fuente-objeto (D en T-274.1) (h) La distancia desde el lado de la fuente del objeto a la película (d en T-274.1) (i) Fabricante de la película y el tipo o designación del Fabricante (j) Número de películas en cada uno de los portapelículas (k) Exposición de pared sencilla o de doble pared (l) Vista de pared sencilla o de doble pared T-292

Formato para Radiografías

la

Revisión

de

las

El Fabricante debe preparar un formato para la revisión de las Radiografías. Como mínimo, debe proporcionarse la siguiente información: (a) Una lista de la localización de cada una de las radiografías (b) La información requerida en T-291, por inclusión o por referencia (c) La evaluación y disposición del material o materiales, o de la(s) soldadura(s) examinada(s) (d) La identificación (nombre) del representante del Fabricante quien realiza la aceptación final de las radiografías (e) Fecha en la que el Fabricante realizó la evaluación

238

Documentos para la inspección radiográfica

Procedimiento para la Inspección por Radiografía Industrial de Uniones Soldadas

Procedimiento No. LLOG-RT-001

Revisión Original

De Acuerdo con ASTM E 94 Standard Practice for Radiographic Testing (ASTM E 94, ED. 1993. Práctica Estándar para la Inspección Radiográfica)

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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OBJETIVO Establecer los parámetros necesarios para la inspección radiográfica de uniones soldadas.

NOMBRE

TITULO

FIRMA

FECHA

ELABORADO POR: REVISADO Y APROBADO POR:

CONTROL DE REVISIONES REVISIÓN

FECHA DE VIGENCIA

RESPONSABLE DE LA REVISION

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1.0

OBJETIVO. Establecer un procedimiento para la inspección radiográfica de uniones soldadas.

2.0

ALCANCE.

2.1

Este procedimiento describe los métodos para la inspección radiográfica de uniones soldadas a tope con penetración completa, cuando sea requerido por los documentos del cliente o la orden de servicio, lo que sea aplicable.

2.2

Es aplicable para la inspección de cualquier tipo de material (acero, aleaciones de cobre, níquel, etc.), en componentes de cualquier configuración geométrica y espesores de pared de hasta 3”.

2.3

Es aplicable para la inspección radiográfica utilizando fuentes de Iridio 192.

3.0

RESPONSABILIDADES.

3.1

Es responsabilidad del personal técnico de pruebas no destructivas de LLOG, S.A. de C.V. nivel I, realizar inspecciones de acuerdo con los requisitos de éste procedimiento.

3.2

Es responsabilidad del personal técnico de pruebas no destructivas de LLOG, S.A. de C.V. nivel II ó nivel III, realizar inspecciones, interpretar, evaluar y reportar los resultados, de acuerdo con los requisitos de éste procedimiento.

3.3

Es responsabilidad del Gerente de Aseguramiento de la Calidad de LLOG, S.A. de C.V. del control y actualización de éste procedimiento.

3.4

Es responsabilidad del personal técnico nivel III de pruebas no destructivas de LLOG, S.A. de C.V. la revisión y aprobación de éste procedimiento.

4.0

REQUISITOS DE PERSONAL.

4.1

El personal que realice las inspecciones, interprete, evalúe y elabore el reporte de resultados, debe estar calificado y certificado como nivel I, II o III en el método de inspección por radiografía industrial de acuerdo con el procedimiento No. LLOG-CC-001.

5.0

NORMAS Y DOCUMENTOS DE REFERENCIA. Este procedimiento se apega a los siguientes documentos:

5.1

ASTM E 94, ED. 1993. Standard Practice for Radiographic Testing (ASTM E 94, ED. 1993. Práctica Estándar para la Inspección Radiográfica).

5.2

ASTM E 142, ED. 1992. Standard Method for Controlling Quality of Radiographic Testing (ASTM E 142, ED. 1992. Método Estándar para Controlar la Calidad de la Inspección Radiográfica.

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5.3

ASTM E 747, Ed. 1997. Standard Practice for Design, Manufacture and Material Grouping Classification of Wire Image Quality Indicators (IQI) Used for Radiology (ASTM E 747, ED. 1997. Práctica Estándar para el Diseño, Fabricación y Clasificación en Grupos de Materiales de Indicadores de Calidad de Imagen de Alambre (ICI) Utilizados en Radiología).

5.4

ASTM E 1025, Ed. 1998. Standard Practice for Design, Manufacture and Material Grouping Classification of Hole-Type Image Quality Indicators (IQI) Used for Radiology (ASTM E 1025, ED. 1998. Práctica Estándar para el Diseño, Fabricación y Clasificación en Grupos de Materiales de Indicadores de Calidad de Imagen de Tipo Agujeros (ICI) Utilizados en Radiología).

6.0

REQUISITOS GENERALES.

6.1

Preparación de la superficie.

6.1.1

Materiales. Las superficies deberán satisfacer los requisitos de las especificaciones de material que sean aplicables, con acondicionamiento adicional, si es necesario, al grado en que las irregularidades de las superficies no encubran las discontinuidades o se confundan con estas.

6.1.2

Soldaduras. Todas las uniones soldadas deberán ser preparadas como sigue: Las soldaduras onduladas o irregularidades de la superficie de la soldadura en uno o ambos lados (donde sea accesible) deben ser removidas por cualquier proceso aceptable al grado en que la imagen radiográfica resultante debida a cualquier irregularidad no pueda encubrir, o sea confundida con la imagen de cualquier discontinuidad.

6.1.3

Todas las uniones soldadas y piezas a ser examinadas por radiografía deberán estar libres de salpicaduras, manchas de aceite, etc., que puedan interferir con la inspección radiográfica o hacerla difícil.

6.2

Densidad de la radiografía.

6.2.1

La densidad de la película a través de la imagen radiográfica del cuerpo del penetrámetro de agujeros apropiado o adyacente al alambre designado del penetrámetro de alambres, y el área de interés, deberá ser como mínimo de 2.0. Para vista compuesta con exposiciones de película múltiple, cada película deberá tener una densidad mínima de 1.3. La densidad máxima debe ser de 4.0 para cualquier vista, simple o compuesta.

6.2.2

Un densitómetro debe ser usado para verificar los requisitos de densidad de la película. Una tolerancia de densidad de 0.05 es permitida para variaciones entre lecturas del densitómetro.

6.2.3

Una película calibrada de comparación escalonada que pueda ser rastreada a una norma nacional deberá ser usada para verificar la calibración del densitómetro.

6.2.4

La calibración del densitómetro deberá efectuarse cada tres meses; sin embargo, se debe efectuar una verificación ligera de la calibración al menos, una vez cada día de uso, antes de usarlo.

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6.3

Pantallas intensificadoras.

6.3.1

Cuando se realice la inspección con Cobalto 60, se usarán pantallas intensificadoras de plomo de 0.010'' de espesor (en el frente)

6.3.2

Cuando se realice la inspección con Iridio 192, se usarán pantallas intensificadoras de plomo de 0.005” (en el frente) y de 0.005” o 0.010'' de espesor de plomo en el reverso para proteger de la radiación dispersa. Se puede utilizar respaldo de plomo de mayor espesor para la protección contra la radiación posterior dispersa si ésta no es suficiente, de acuerdo con el párrafo 6.5.1.

6.3.3

No se deben usar pantallas fluorescentes.

6.4

Película.

6.4.1

Se emplearán películas radiográficas de las marcas Kodak (AA, AX5, T ó M); Agfa (D4, D7 ó D8).

6.4.2

Se pueden utilizar películas de marcas y tipos diferentes a las indicadas en el párrafo 6.4.1, siempre que la calidad y sensibilidad radiográfica que se obtenga sea equivalente.

6.5

Radiación dispersa.

6.5.1

Se efectuarán una prueba para determinar si existe la protección adecuada contra la radiación dispersa en, por lo menos, una de las radiografías de cada producto que es inspeccionado.

6.5.2

Una letra "B" de plomo de 1/2" (de altura) x 1/16" (de espesor), debe colocarse en la parte posterior del porta-película. Si aparece una imagen clara de la letra "B" en un fondo oscuro de la radiografía, la protección de la radiación posterior es insuficiente y la radiografía deberá ser considerada inaceptable. Una imagen obscura de la letra "B" en un fondo claro no es causa de rechazo.

6.6

Penumbra geométrica.

6.6.1

La distancia fuente-película necesaria para reducir la indefinición geométrica a un valor mínimo depende de la película o combinaciones de pantallas-película, tamaño del punto focal y distancia objeto-película.

6.6.2

Para calcular la penumbra geométrica (Ug) se utiliza la siguiente fórmula: Ug = (F) (d) do Donde: Ug = Penumbra geométrica (pulgadas) F = Tamaño de la fuente (pulgadas) do = Distancia desde la fuente de radiación a la soldadura u objeto radiografiado (pulgadas). d = Distancia desde el lado de la fuente de la soldadura u objeto radiografiado a la película (pulgadas).

6.6.3

El fabricante de la fuente deberá documentar el tamaño máximo de la fuente por escrito. No se deberán usar fuentes cuyo tamaño máximo exceda a 0.300".

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6.6.3.1 Cuando el tamaño de la fuente esté dado en dos dimensiones, la siguiente corrección deberá ser hecha para obtener el valor de F del párrafo 6.6.2. F = (a2 + b2)1/2 Donde: a y b son las dimensiones dadas por el fabricante. 6.6.4

La aceptación final de las radiografías debe estar basada en la habilidad para mostrar la imagen del penetrámetro prescrito y el agujero o alambre especificado. Con el fín de que el nivel de calidad requerido sea conseguido, cualquier distancia fuente-película será satisfactoria.

7.0

ETAPAS Y ÁREAS DE EXAMEN.

7.1

Soldaduras de fabricación.

7.1.1

El 100% de todas las soldaduras a tope con penetración completa deben ser inspeccionadas después de todas las operaciones de soldadura, tratamiento térmico posterior a la soldadura y maquinados que sean aplicables.

7.2

Soldaduras de Reparación.

7.2.1

Todas las soldaduras de reparación deben ser inspeccionadas, después de todas las operaciones de soldadura y tratamiento térmico posterior a la soldadura que sean aplicables.

7.3

El área de interés en el examen radiográfico de soldadura y soldaduras de reparación deberán incluir 0.5" de metal base adyacente a todos los lados de la soldadura.

7.4

Probetas para Calificación de Soldador u Operador de Maquinas Soldadoras.

7.4.1

El 100% de todas las soldaduras para calificación de soldador u operador de maquinas soldadoras deben ser inspeccionadas después de todas las operaciones de soldadura y tratamiento térmico posterior a la soldadura que sean aplicables.

7.4.2

Adicionalmente, todas las inspecciones deben incluir un mínimo de 0.5" de material base adyacente a ambos lados de la soldadura.

8.0

DESARROLLO DE LA INSPECCIÓN.

8.1

Identificación de la radiografía.

8.1.1

Todas las radiografías deberán ser identificadas por medio de un impresor automático o por las imágenes radiográficas obtenidas mediante el empleo de números y letras de plomo de un tamaño adecuado colocadas sobre el porta-películas o sobre la superficie de la pieza a inspeccionar con cinta adhesiva. Esta identificación no deberá estar colocada en el área de interés de la radiografía. La identificación debe incluir permanentemente lo siguiente: a) Nombre, símbolo o logotipo de NOMBRE DE LA COMPAÑIA. b) Fecha de la inspección. c) Código o número de parte de la pieza inspeccionada.

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d) e) f) g)

Descripción o identificación de la pieza inspeccionada. Número de serie o consecutivo (por código o número de parte) de la pieza inspeccionada. Número o posición de la película. Una letra "R" en caso de inspeccionar zonas reparadas, seguida de un número indicando el número de reparación inspeccionada.

8.2

Marcas de localización.

8.2.1

Las marcas de localización (Puntos de referencia) deben aparecer como imágenes radiográficas en la película y deben ser colocadas sobre la pieza, no sobre el porta-películas, además de estar clara y permanentemente marcado el lugar de localización sobre la pieza o en un mapa o dibujo, de manera que se permita rastrear el área de interés en la radiografía para asegurar su localización sobre la pieza.

8.2.2

Las marcas de localización deben ser colocadas del lado de la fuente o de la película, como sea práctico. El Anexo B muestra esquemas para las marcas de localización como guía.

8.2.3

Debe ser colocado un número suficiente de marcas de localización para proporcionar la evidencia, sobre la radiografía, que se ha obtenido la cobertura requerida de la pieza que está siendo inspeccionada, y que sea evidente el traslape.

8.3

Colocación de la película.

8.3.1

La película (una o más por exposición) se colocará adyacente a la parte que va a ser radiografiada, del lado opuesto al lado de la fuente de radiación.

8.3.2

La película debe estar en contacto estrecho con el material, a fin de evitar la deformación de la imagen radiográfica.

8.4

Indicadores de Calidad de Imagen (Penetrámetros).

8.4.1

Se deberán utilizar indicadores de calidad de imagen (penetrámetros) de tipo agujeros (rectangulares) o de alambres.

8.4.2

Los indicadores de calidad de imagen (penetrámetros) deben ser seleccionados del mismo grupo de aleaciones de un material o grado, o de un grupo de aleaciones de un material o grado con menor absorción, que el material que está siendo radiografiado.

8.4.3

Los indicadores de calidad de imagen (penetrámetros) de tipo agujeros (rectangulares) utilizados, deben estar en la lista de la Tabla No.1.

8.4.4

Los indicadores de calidad de imagen (penetrámetros) de alambres constan de un juego de alambres colocados de acuerdo con el incremento del diámetro de los alambres.

8.4.4.1 Los indicadores de calidad de imagen (penetrámetros) de alambres utilizados deben estar en la lista de la Tabla No. 2.

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Tabla No.1-Designación de Indicadores de Calidad de Imagen (Penetrámetros) de Tipo Agujeros (Rectangulares), Espesor y Diámetros de los Agujeros, Pulgadas Designación del Indicador

Espesor del Indicador

Diámetro del Agujero 1T

Diámetro del Agujero 2T

Diámetro del Agujero 4T

5 7 10 12 15 17 20 25 30 35 40 45 50 60 80 100 120 160 200

0.005 0.0075 0.010 0.0125 0.015 0.0175 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050 0.060 0.080 0.100 0.120 0.160 0.200

0.010 0.010 0.010 0.0125 0.015 0.0175 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050 0.060 0.080 0.100 0.120 0.160 0.200

0.020 0.020 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.050 0.060 0.070 0.080 0.090 0.100 0.120 0.160 0.200 0.240 0.320 0.400

0.040 0.040 0.040 0.050 0.060 0.070 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180 0.200 0.240 0.320 0.400 0.480 0.540 -----

Tabla No.2-Designación de Indicadores de Calidad de Imagen (Penetrámetros) de Alambres y Diámetros de los Alambres, Pulgadas (mm) Juego A 0.0032 0.004 0.005 0.0063 0.008 0.010

(0.08) (0.1) (0.13) (0.16) (0.2) (0.25)

Juego B 0.010 0.013 0.016 0.020 0.025 0.032

(0.25) (0.33) (0.4) (0.51) (0.64) (0.81)

Juego C 0.032 0.040 0.050 0.063 0.080 0.100

(0.81) (1.02) (1.27) (1.6) (2.03) (2.5)

Juego D 0.100 0.126 0.160 0.200 0.250 0.320

(2.5) (3.2) (4.06) (5.1) (6.4) (8)

8.5

Selección del Indicador de Calidad de Imagen (Penetrámetro).

8.5.1

Los indicadores de calidad de imagen (penetrámetros) deben ser seleccionados para obtener una sensibilidad radiográfica mínima equivalente al 2% (equivalente al 2-2T para indicadores de calidad de imagen tipo agujeros).

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8.5.2

Para la selección de indicadores de calidad de imagen (penetrámetros) de alambres, la Tabla No. 3 proporciona una lista de varios indicadores tipo agujeros y el diámetro del alambre que corresponde a la sensibilidad equivalente con el agujero 1T, 2T y 4T en el indicador. Tamaño Equivalente de Alambre, Correspondiente a los Agujeros 1T, 2T y 4T en Varios Indicadores de Calidad de Imagen Tipo Agujeros (Rectangulares) Espesor de la Placa, pulg. (mm)

Número de Identificación

0.005 (0.13) 0.010 (0.25) 0.012 (0.30) 0.015 (0.38) 0.017 (0.43) 0.020 (0.51) 0.025 (0.64) 0.030 (0.76) 0.035 (0.89) 0.040 (1.02) 0.050 (1.27) 0.060 (1.52) 0.080 (2.03) 0.100 (2.5) 0.120 (3.05) 0.160 (4.06) 0.200 (5.08)

5 10 12 15 17 20 25 30 35 40 50 60 80 100 120 160 200

Diámetro de Alambre con Sensibilidad Equivalente, pulg. (mm) 1T

2T

4T

0.004 (0.10) 0.005 (0.13) 0.0065 (0.16) 0.0076 (0.19) 0.010 (0.25) 0.013 (0.33) 0.016 (0.41) 0.020 (0.51) 0.025 (0.63) 0.032 (0.81) 0.040 (1.02) 0.063 (1.57) 0.080 (2.03) 0.100 (2.54) 0.160 (4.06) 0.200 (5.08)

0.0038 (0.09) 0.006 (0.15) 0.008 (0.20) 0.010 (0.25) 0.012 (0.28) 0.015 (0.38) 0.020 (0.51) 0.025 (0.63) 0.032 (0.81) 0.040 (1.02) 0.050 (1.27) 0.063 (1.57) 0.100 (2.54) 0.126 (3.20) 0.160 (4.06) 0.250 (6.35) 0.320 (8.13)

0.006 (0.15) 0.010 (0.25) 0.012 (0.28) 0.016 (0.41) 0.020 (0.51) 0.025 (0.63) 0.032 (0.81) 0.040 (1.02) 0.050 (1.27) 0.063 (1.57) 0.080 (2.03) 0.100 (2.54) 0.160 (4.06) 0.200 (5.08) 0.250 (6.35)

8.5.2.1 Para el cálculo y selección de otras equivalencias, se debe utilizar la siguiente ecuación: F3 d3 l = T2 H2 (π/4) Donde: F d l T H

= = = = =

Factor de forma para el alambre, 0.79 Diámetro del alambre, pulgadas (mm) Longitud efectiva del alambre, 0.3 pulgadas (7.6 mm) Espesor del penetrámetro rectangular, pulgadas (mm) Diámetro del agujero, pulgadas (mm)

8.5.3

Para soldaduras con refuerzo. La selección del penetrámetro se basa en el espesor nominal de la pared sencilla más el refuerzo estimado de la soldadura. Anillos o láminas de respaldo no deben ser considerados como parte del espesor en la selección del penetrámetro.

8.5.4

Para soldaduras sin refuerzo. La selección del penetrámetro se basa en el espesor nominal de la pared sencilla, Anillos o láminas de respaldo no deben ser considerados como parte del espesor en la selección del penetrámetro.

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8.5.5

Para exposiciones de doble pared y técnica de doble vista, el indicador de calidad de imagen empleado debe basarse en el espesor de doble pared nominal de la pieza.

8.5.6

Para exposiciones de doble pared y técnica de vista de pared sencilla, el indicador de calidad de imagen empleado debe basarse en el espesor de pared sencilla nominal de la pieza.

8.5.7

Puede usarse un indicador de calidad de imagen más pequeño, siempre que se proporcione la sensibilidad equivalente y todos los demás requisitos son cumplidos.

8.6

Colocación del Indicador de Calidad de Imagen (Penetrámetro).

8.6.1

Indicador de calidad de imagen del lado de la fuente. Los indicadores de calidad de imagen deben ser colocados del lado de la fuente en la sección que va a ser inspeccionada, de tal forma que el plano del indicador sea normal al haz de radiación.

8.6.1.1 Cuando la configuración o el tamaño evitan colocar el (los) indicador (es) sobre la pieza o soldadura, el (los) indicador (es) debe (n) ser colocado (s) sobre un bloque de un material que sea radiográficamente similar al que está siendo inspeccionado. 8.6.1.1.1

El bloque debe tener el mismo espesor que la pieza sujeta a inspección.

8.6.1.1.2

El bloque debe ser colocado lo más cerca que sea posible del material inspeccionado.

8.6.1.1.3 Las dimensiones del bloque deben exceder las dimensiones del indicador de calidad de imagen de tal manera que, el contorno de por lo menos tres de los lados de la imagen del indicador deben ser visibles en la radiografía. 8.6.2

Cuando se utilicen indicadores de calidad de imagen tipo agujeros (rectangulares), se deben colocar sobre el metal base, aproximadamente a 1/4” de la orilla de la soldadura. Cuando la corona o refuerzo de la soldadura o anillos de respaldo no sean removidos, se debe emplear una lámina del mismo tipo de material al del metal base y deberá ser colocada bajo el indicador de calidad de imagen. Las láminas deben ser de dimensiones mayores a las del indicador de calidad de imagen, por lo menos 1/8” en al menos tres lados.

8.6.3

Cuando se utilicen indicadores de calidad de imagen tipo alambres, deben colocarse sobre soldadura de tal manera que los alambres estén colocados perpendiculares al eje de soldadura. El número de identificación del indicador no debe estar en el área de interés. Si refuerzo interfiere con la visibilidad de los alambres, es aceptable colocar el indicador sobre metal base, siempre que se coloque un respaldo del mismo tipo de material equivalente espesor del refuerzo.

8.6.4

Cuando se examinen partes de doble pared, tales como tuberías o ductos, con una fuente de radiación colocada por la parte exterior de la tubería, el indicador de calidad de imagen deberá ser colocado en la parte exterior lo más cercano a la soldadura y del lado de la fuente de radiación.

8.6.5

Indicador de calidad de imagen del lado de la película.

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la la el el al

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8.6.5.1 En casos donde la colocación del indicador de calidad de imagen del lado de la fuente no se pueda realizar con el alcance de la mano, el indicador debe ser colocado del lado de la película en contacto con la pieza que está siendo inspeccionada. 8.6.5.2 Cuando se use un indicador de calidad de imagen del lado de la película, se deberá colocar una letra "F" de plomo del tamaño del número de identificación del indicador, adyacente al indicador o sobre él, sin obstruir el agujero o el alambre esencial. 8.6.5.3 La técnica radiográfica debe demostrarse colocando el indicador de calidad de imagen aplicable en el lado de la fuente y colocando juegos de indicadores, con diámetros de agujeros o de alambres que sean mayores y menores que el indicador aplicable del lado de la película, en una sección similar. Si el agujero o el alambre del indicador de calidad de imagen en el lado de la fuente indica la sensibilidad requerida, la imagen del agujero o del alambre más pequeño visible, colocado del lado de la película, debe utilizarse para determinar el agujero o el alambre del indicador que será utilizado en las radiografías de la producción. 8.6.5.4 Cuando se radiografíen piezas de doble pared en las que solamente se observará la porción de material cercana a la película, la técnica radiográfica debe demostrarse colocando el indicador de calidad de imagen aplicable en el interior del lado de la fuente y colocando juegos de indicadores, con diámetros de agujeros o de alambres que sean mayores y menores que el indicador aplicable del lado de la película, en una sección similar. Si el agujero o el alambre del indicador en el interior indica la sensibilidad requerida, la imagen del agujero o del alambre más pequeño visible, colocado del lado de la película, debe utilizarse para determinar el agujero o el alambre del indicador que será utilizado en las radiografías de la producción. 8.6.5.5 Cuando la configuración geométrica de la pieza a inspeccionar hace impráctica la colocación de la letra ''F'' fuera del área de interés, se permite colocar la letra sobre ella. 8.6.6

En la inspección de objetos irregulares, el indicador de calidad de imagen deberá ser colocado en la parte de la pieza más alejada de la película.

8.6.7

Número de indicadores de calidad de imagen.

8.6.7.1 Para componentes donde se utilizan uno o más porta-películas para una exposición, por lo menos la imagen de un indicador de calidad de imagen debe aparecer en cada una de las radiografías, excepto cuando se presenta lo indicado en 8.6.7.2 y 8.6.7.3. 8.6.7.2 Para componentes cilíndricos, donde la fuente es colocada en el eje del objeto y uno o más porta-películas son utilizados para una exposición simultánea de la circunferencia completa, por lo menos tres indicadores de calidad de imagen deben ser colocados separados a aproximadamente 120º. En secciones donde se radiografían simultáneamente soldaduras longitudinales y una soldadura circunferencial, se debe colocar un indicador de calidad de imagen adicional en cada una de las secciones más alejadas de la soldadura longitudinal con respecto a la soldadura circunferencial.

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8.6.7.3 Para componentes esféricos, donde la fuente es colocada en el centro del recipiente y uno o más porta-películas son utilizados para una exposición simultánea de la circunferencia completa, por lo menos tres penetrámetros deben ser colocados separados a aproximadamente 120º. Para otras soldaduras radiografiadas simultáneamente, se debe colocar un penetrámetro adicional en cada una de las otras soldaduras. 8.6.7.4 Cuando se radiografían objetos arreglados de tal manera que forman un círculo, la imagen de cada objeto debe mostrar, por lo menos, un indicador de calidad de imagen. 8.6.7.5 Para componentes en los que existe cambio de espesor de pared y desalineamiento de pared, y no es posible el uso de dos indicadores de calidad de imagen, en tal caso el uso de un solo indicador es aceptable. Donde se use un solo indicador de calidad de imagen, el agujero o el alambre del indicador debe basarse en el espesor más delgado que está siendo radiografiado y debe colocarse sobre la sección de pared gruesa. 8.7

Variación en la densidad.

8.7.1

Un indicador de calidad de imagen cubrirá un área de interés en que la densidad radiográfica no varíe más de -15% a +30% de la densidad en la imagen del cuerpo del indicador de calidad de imagen tipo agujeros (rectangulares) o adyacente al alambre del indicador de calidad de imagen de alambres designado, dentro del rango de densidades permitidas indicadas en 6.2.1 o 6.2.2. Cuando no es posible cumplir con lo anterior se debe utilizar un indicador de calidad de imagen adicional para cada área o áreas que no cumplan con lo establecido.

8.7.2

Cuando se utiliza el respaldo bajo el indicador de calidad de imagen en la inspección de uniones soldadas, no se requiere cumplir con el límite de +30% siempre que se obtenga la sensibilidad radiográfica requerida y que la densidad no exceda de 4.0. Se deberá usar por lo menos un indicador de calidad de imagen por radiografía, con exposiciones simultáneas en una pieza, excepto cuando se tiene lo indicado en 8.6.7.1.

8.7.3

Cuando la densidad en una película varía más de -15% a +30%, con respecto a la densidad en la zona del indicador de calidad de imagen, dos indicadores usados de la siguiente forma serán satisfactorios: Si uno de los indicadores muestra una sensibilidad aceptable y su densidad cubre la mayor parte de la radiografía y el segundo indicador muestra una sensibilidad aceptable y su densidad cubre la menor parte de la radiografía, estos dos indicadores sirven para la calificación de la radiografía.

8.8

Técnica radiográfica.

8.8.1

Siempre que sea práctico se deben radiografiar espesores de pared sencilla y vista de pared sencilla; de otra forma, se usará la técnica de doble pared y vista de pared sencilla.

8.8.2

Técnica de pared sencilla. En la técnica de pared sencilla, la radiación pasa solamente a través de una pared del material o de la soldadura.

8.8.3

Técnica de doble pared. Cuando no es práctico aplicar la técnica de pared sencilla, se debe aplicar una de las siguientes técnicas:

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PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCIÓN POR RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL

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8.8.3.1 Vista de pared sencilla. Para soldaduras en componentes, cuando la radiación pasa a través de las dos paredes del componente y solamente la soldadura en el lado de la película es vista. Se requieren por lo menos tres exposiciones separadas 120º. 8.8.3.2 Vista de doble pared. Para soldaduras en componentes, cuando la radiación pasa a través de las dos paredes del componente con diámetro nominal exterior de 3 1/2" o menor, se debe emplear la técnica de doble pared y vista de doble pared. Solamente para materiales y soldaduras de tuberías con diámetros nominales exteriores de 3 1/2" o menores puede ser empleada la vista de doble pared. 8.8.3.3 Cuando el haz de radiación es inclinado suficientemente para separar las imágenes de las porciones del lado de la fuente y del lado de la película sin traslapar las áreas a ser interpretadas, se deben de tomar un mínimo de dos exposiciones a 90º una de otra. Para vista de doble pared, se debe usar un indicador de calidad de imagen del lado de la fuente. 8.8.3.4 Cuando la imagen de las dos paredes se superponen, por lo menos tres exposiciones deben ser efectuadas con una separación de 60º una de otra. Para vista de doble pared, se debe usar un indicador de calidad de imagen del lado de la fuente. 8.9

Cálculo del tiempo de exposición.

8.9.1

Se puede emplear una regla de cálculo o una gráfica de exposición para determinar el tiempo de exposición adecuado.

8.10

Almacenamiento de las películas radiográficas vírgenes.

8.10.1 Las películas vírgenes, deben almacenarse de tal forma que estén protegidas de los efectos de las luz, presión o calor excesivos, humedad, vapores y de radiaciones ionizantes que puedan dañarlas. 8.10.2 Las películas vírgenes deben manejarse bajo condiciones apropiadas de la luz de seguridad. 8.11

Procesado.

8.11.1 Es importante tener el máximo cuidado en la forma de procesar la película radiográfica con el fin de obtener un revelado correcto, el procesado debe efectuarse de acuerdo con las recomendaciones del fabricante de la película y los líquidos reveladores. 8.12

Visualización de las radiografías.

8.12.1 Las radiografías serán examinadas con un iluminador de intensidad variable. La intensidad de la luz debe ser tal, que no provoque problemas de reflexión de la luz sobre la superficie de la película. Se deberá emplear máscaras para eliminar los excesos de iluminación en las áreas de inspección. 8.13

Aceptación final de las radiografías.

8.13.1 La aceptación final de las radiografías debe hacerse en base a las siguientes condiciones:

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8.13.1.1 Que todas las radiografías estén libres de daños mecánicos o químicos que puedan enmascarar o ser confundidos con la imagen cualquier discontinuidad en el área de interés de la radiografía. 8.13.1.2

Que la densidad en el área de interés cumpla con 6.2.1 o 6.2.1, y 8.7.

8.13.1.3 Que se obtenga la sensibilidad radiográfica requerida juzgada a través de la observación de la imagen del penetrámetro claramente definido así como la observación del alambre requerido bien definido. 8.13.1.4 Que la protección contra la radiación dispersa posterior sea adecuada mediante la comprobación de la indicación de la letra "B" de acuerdo con 6.5. 8.13.1.5 8.14

Que la penumbra geométrica cumpla con los requisitos del párrafo 6.6.

Almacenamiento de la película procesada.

8.14.1 Las radiografías deben almacenarse con el mismo cuidado que se establece para los registros importantes. 8.14.2 Los sobres que contengan las radiografías deben abrirse por un extremo y no por el centro, el cierre se efectuará con adhesivos no higroscópicos. 8.14.3 Los sobres que contengan las radiografías deben tener la misma identificación que el reporte radiográfico y ambos deben ser archivados de tal forma que estén protegidos contra daños, deterioro, robo o pérdida. 9.0

EVALUACIÓN DE INDICACIONES.

9.1

Las radiografías deberán cumplir con los criterios de aceptación establecidos en 10.0, el que sea aplicable.

9.2

Las indicaciones mostradas en las radiografías y caracterizadas como imperfecciones deben ser evaluadas en los términos establecidos en 10.0.

9.3

Terminología para la evaluación de soldaduras.

9.3.1

Indicaciones redondas. Indicaciones cuya longitud máxima es igual o menor a tres veces su ancho. Estas indicaciones pueden ser de forma circular, elíptica, cónica o irregular y pueden tener cola. Cuando se evalúa el tamaño de una indicación, la cola debe ser incluida. La indicación puede provenir de cualquier imperfección en la soldadura.

9.3 2

Indicaciones alineadas. Una secuencia de cuatro o más indicaciones redondas deben ser consideradas como alineadas cuando toquen una línea paralela trazada entre los centros de las indicaciones localizadas en los extremos.

9.3.3

Indicaciones redondas relevantes. Solamente aquellas indicaciones redondas que excedan las siguientes dimensiones deben ser consideradas relevantes: 1/10 de t para t menor de 1/8 de pulgada, 1/64 de pulgada para t desde 1/8 de pulgada hasta 1/4 de pulgada, inclusive,

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1/32 de pulgada para t mayor de 1/4 de pulgada hasta 2 pulgadas, inclusive, 1/16 de pulgada para t mayor de 2 pulgadas. 9.3.4

Espesor t. “t ” es el espesor de la unión soldada, excluyendo cualquier refuerzo permitido. En soldaduras a tope que unen dos miembros que tienen diferentes espesores, “t ” es el espesor del miembro más delgado. Si la soldadura de penetración completa incluye una soldadura de filete, el espesor de la garganta debe ser incluido en “t ”.

10.0

CRITERIO DE ACEPTACIÓN.

10.1

Soldaduras de Fabricación.

10.1.1 Deberán ser aplicados los criterios de aceptación aplicables a los componentes y productos inspeccionados requeridos por los documentos del cliente o la orden de servicio, lo que sea aplicable. 10.2

Soldaduras de Reparación.

10.2.1 Se deben aplicar los mismos criterios de aceptación utilizados en la inspección del metal base o metal soldado, en el caso de la reparación de una soldadura. 10.3

Probetas para Calificación de Soldador u Operador de Máquinas Soldadoras.

10.3.1 Deberán ser aplicados los criterios de aceptación aplicables a los componentes y productos inspeccionados requeridos por los documentos del cliente o la orden de servicio, lo que sea aplicable. 11.0

REPORTE DE INSPECCIÓN.

11.1

La localización de las indicaciones será documentada en un croquis, aproximadamente, a escala de la zona o pieza inspeccionada, la localización será efectuada tomando un eje de referencia. Esta localización se hará con un croquis dentro del formato de reporte o en un croquis anexo al reporte.

11.2

Por cada inspección, el Nivel II o III elaborará un reporte de inspección utilizando la forma correspondiente, a la cual se le anexará cualquier documentación, información o dibujo necesario que permita el seguimiento del reporte al componente o zona del componente. Se deberá emitir una hoja de datos técnicos cuando el cliente lo requiera.

12.0

ANEXOS.

12.1

ANEXO A:

“ESQUEMAS PARA MARCAS DE LOCALIZACIÓN”.

12.2

FORMATO:

"REPORTE DE INSPECCIÓN RADIOGRÁFICA".

12.3

FORMATO:

"MAPA DE IDENTIFICACIÓN Y TÉCNICA RADIOGRÁFICA".

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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PROCEDIMIENTO

T I T U L O:

PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCIÓN POR RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL

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REVISIÓN

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ORIGINAL

ANEXO A-Esquemas para Marcas de Localización

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

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OG

EL PRIMER NOMBRE EN PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS

SA de CV

REPORTE DE INSPECCIÓN POR RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL 1.-INFORMACIÓN GENERAL REPORTE No.: CLIENTE:

FECHA:

HOJA:

DE

OBRA:

2.-DATOS DE LA PIEZA DESCRIPCION DE LA PIEZA: DIMENSIONES: No. DE PARTE: PROCESO DE FABRICACIÓN: ACABADO SUPERFICIAL: ZONA INSPECCIONADA:

TIPO DE MATERIAL: No. DE SERIE:

3.-INFORMACION SOBRE LA INSPECCION. PROCEDIMIENTO No.: CRITERIO DE ACEPTACIÓN:

REVISION:

NORMA:

4.-RESULTADOS DE LA INSPECCIÓN IDENTIFICACIÓN

PEL. No.

RECH OK RECH

DISCONTINUIDAD O DEFECTO

OBSERVACIONES O LOCALIZACIÓN

5.-CLAVES DE DISCONTINUIDADES O DEFECTOS FUNDICIONES

UNIONES SOLDADAS

A: GAS O POROSIDAD

D: DESGARRE EN CALIENTE

P: POROSIDAD

GL: GRIETA LONGITUDINAL

FF: FALTA DE FUSIÓN

B: INCLUSIÓN DE ARENA

E: GRIETA

IE: INCLUSIÓN DE ESCORIA

GT: GRIETA TRANSVERSAL

S: SOCAVADO

C: CONTRACCIÓN

F: INSERTO SIN FUNDIR

LE: LÍNEA DE ESCORIA

FP: FALTA DE PENETRACIÓN

O: OTROS

ELABORO:

NIVEL

APROBO:

SNT-TC-1A

FECHA:

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

NIVEL FECHA:

CLIENTE:

SNT-TC-1A

NOMBRE: FECHA:

255

OG

EL PRIMER NOMBRE EN PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS

SA de CV

TÉCNICA DE INSPECCIÓN RADIOGRÁFICA Y MAPA DE IDENTIFICACIÓN 1.-INFORMACIÓN GENERAL REPORTE No.: CLIENTE:

FECHA:

HOJA:

DE

OBRA:

2.-DATOS DE LA PIEZA DESCRIPCION DE LA PIEZA: DIMENSIONES: No. DE PARTE:

TIPO DE MATERIAL: No. DE SERIE:

3.-PARÁMETROS RADIOGRÁFICOS PELÍCULA FUENTE O EQUIPO DE RAYOS X EXPOSICIÓN (Ci / MAM) TAMAÑO DEL PUNTO FOCAL ESPESOR RADIOGRAFIADO ESPESOR FINAL (FUNDICIONES) DISTANCIA FUENTE-PELÍCULA Ug INDICADOR DE CALIDAD DE IMAGEN (ICI) TIPO DE PELÍCULA (MARCA Y DESIGNACIÓN) TAMAÑO DE LA PELÍCULA NÚMERO DE PELÍCULAS ESPESOR DE PANTALLAS (FRENTE / POSTERIOR) MÉTODO RADIOGRÁFICO ( * ) NIVEL DE CALIDAD O SENSIBILIDAD RADIOGRÁFICA EQUIVALENTE DENSIDAD RADIOGRÁFICA NIVEL DE SEVERIDA (FUNDICIONES) ( * ) SÍMBOLO DEL MÉTODO RADIOGRÁFICO

OBSERVACIONES.

SS: TÉCNICA DE PARED SENSILLA Y VISTA DE PARED SENCILLA DS: TÉCNICA DE DOBLE PARED Y VISTA DE PARED SENCILLA DD: TÉCNICA DE DOBLE PARED Y VISTA DE DOBLE PARED

ELABORO:

NIVEL

APROBO:

SNT-TC-1A

FECHA:

Radiografía Industrial Nivel II Llog, S.A. de C.V.

NIVEL FECHA:

CLIENTE:

SNT-TC-1A

NOMBRE: FECHA:

256