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PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN MEDIANTE ULTRASONIDO PHASED ARRAY PARA JUNTAS SOLDADAS A TOPE

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Abril 2017

Autor:

Justidiano Carrasco

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Alfredo Tenorio

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PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN MEDIANTE ULTRASONIDO PHASED ARRAY PARA JUNTAS SOLDADAS A TOPE De acuerdo con: CÓDIGO ASME B31.3 Ed.2012 - TUBERÍAS DE PROCESO (CÓDIGO CASO 181) Código: PMT-INDIV-I-10

Proyecto PMRT2070-25420 Trabajos Electro Mecánicos

ASNT LEVEL III UT: Ing. Alfredo Tenorio Molina ASNT NDT Level III Cert. No. 193571

00

20/03/2017

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Tabla de contenido 1. 2. 3. 3.1 3.2 4. 4.1 4.2 4.3 4.4 5. 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.8.1 5.8.2 5.8.3 6. 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.4.1. 6.4.2. 6.4.3. 6.4.4. 6.4.5. 6.4.6. 6.4.7. 6.4.8. 6.5. 6.5.1.

OBJETIVO............................................................................................................................ 4 ALCANCE............................................................................................................................. 4 REFERENCIAS.................................................................................................................... 4 Información Técnica....................................................................................................... 4 Definiciones y abreviaturas.......................................................................................... 5 RESPONSABILIDADES..................................................................................................... 6 Gerente de Calidad.......................................................................................................... 6 Coordinador de NDT....................................................................................................... 6 Inspector Nivel II.............................................................................................................. 6 Asistente NDT.................................................................................................................... 6 RECURSOS........................................................................................................................... 7 Personal.............................................................................................................................. 7 Instrumento Ultrasónico............................................................................................... 7 Sistema de barridos (Escáner).................................................................................... 8 Transductores y zapatas................................................................................................ 8 Decodificador de distancias. (Encoder)....................................................................9 Software.............................................................................................................................. 9 Bloques de calibración................................................................................................... 9 Verificación del performance de instrumento y sistemas de prueba..........10 Verificación de la linealidad horizontal.................................................................10 Calibración de la linealidad del control de ganancia.........................................11 Verificación del funcionamiento de los transductores de arreglo de fase..12 PROCEDIMIENTO........................................................................................................... 13 Características de la junta.......................................................................................... 13 Técnicas de inspección................................................................................................ 13 Plan de escaneo (Simulación Es Beamtool)..........................................................14 Ajuste de la inspección ultrasónica.........................................................................14 Calibración en velocidad............................................................................................. 15 Calibración Retardo de la zapata (Wedge Delay)................................................15 Calibración de la sensibilidad (Sensitivity)..........................................................16 Calibración Curva TCG (Time Correction Gain)...................................................16 Calibración del encoder.............................................................................................. 17 Configuración de las compuertas de detección...................................................17 Verificación de la calibración.................................................................................... 17 Ajuste de sensibilidad.................................................................................................. 18 Especificación del escaneo......................................................................................... 18 Preparación superficie................................................................................................ 18 distribución será competencia del Cliente.

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6.5.2. 6.5.3. 6.5.4. 6.5.5. 6.6. 6.6.1. 6.7. 6.7.1. 6.7.2. 6.8. 6.8.1 6.8.2 6.8.3 6.8.4 6.8.5 6.8.6 6.9. 6.9.1. 6.9.2. 6.10. 6.11. 6.12. 7. 8. 9. 10. 11.

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Identificación de la soldadura................................................................................... 18 Posición inicial de barrido......................................................................................... 18 Acoplante......................................................................................................................... 19 Temperatura de la superficie de prueba...............................................................19 Escaneo............................................................................................................................. 20 Velocidad de barrido.................................................................................................... 20 Registro y evaluación de las indicaciones.............................................................20 Nivel de evaluación....................................................................................................... 20 Consideraciones de evaluación................................................................................. 20 Dimensionamiento de indicaciones........................................................................21 Medición de longitud.................................................................................................... 21 Medición de la altura.................................................................................................... 21 Medición de profundidad........................................................................................... 22 B31 CASO 181................................................................................................................. 22 Indicaciones dudosas................................................................................................... 24 Indicaciones en el material........................................................................................ 24 Criterio de aceptación.................................................................................................. 24 Criterios de aceptación y rechazo según ASME B31.3 Numeral 344.6.2.....24 Criterios De Aceptación Y Rechazo Según B31 CASO 181................................25 Reportes........................................................................................................................... 26 Almacenamiento y archivo de datos.......................................................................26 Barrido de reparaciones............................................................................................. 27 ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD..........................................................27 SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL.......................................................................27 MEDIO AMBIENTE......................................................................................................... 28 FORMATOS A COMPLEMENTAR.................................................................................28 ANEXOS............................................................................................................................................. 28

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1. OBJETIVO Este procedimiento establece los pasos y condiciones técnicas necesarias para realizar una inspección por ultrasonido Phased Array semiautomático y automático, en juntas soldadas a tope de acuerdo a lo establecido en el código ASME B 31.3 Ed. 2012; con el fin de detectar, caracterizar y dimensionar discontinuidades en las soldaduras y en la zona afectada por el calor, las cuales pudieron haberse generado durante el proceso de fabricación. 2. ALCANCE Este procedimiento es de aplicación para la inspección mediante ultrasonido Phased Array semiautomático y automático en juntas soldadas a tope en tuberías con espesores mayores a 4.5mm y con diámetros mayores a 2”. Los materiales a inspeccionar son el tipo P1, P3, P4, P5A hasta P5C y P15A hasta P15F. En juntas tubo-accesorio (codo, tee, brida, reducción) donde la geometría sea diferente a una junta tubo-tubo y se limite el uso del sistema semiautomático por ambos lados de la soldadura; rastreos manuales podrán ser utilizados en el lado accesorio debiendo escanear y registrar solo por el lado tubo. 3. REFERENCIAS 3.1 Información Técnica        

ASME B31.3 (Edición 2012): Tuberías de proceso. ASME SECCIÓN V (Edición 2015): Examen no destructivo, artículos 4. B31 CASO 181-Utilización de criterios alternativos de aceptación de exámenes ultrasónicos en ASME B31.3 ASTM E-2700 -14. Práctica Estándar para Pruebas de soldadura mediante Ultrasonido por Contacto Phased Array. ASTM E-2491: Guía para evaluar las características de performance de instrumentos y sistemas de prueba de ultrasonidos Phased Array. ASNT SNT-TC-1A Practica recomendada, calificación y certificación de personal en Ensayos No Destructivos. ISO 9712 – Non-Destructive Testing – Qualification and Certification of Personnel. GP 03-18-01 Piping Fabrication Shop or Fiel

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3.2 Definiciones y abreviaturas  Ultrasonido: Sonido de frecuencia en el rango de 0.5 - 10 Mhz. no audible por el oído humano.  Phased Array: Arreglo en fases de transductores, típicamente los arreglos incluyen Lineales, anulares, matrices cuadradas (2D), sectoriales y circulares.  OMNISCAN MX2: Equipo para la inspección por ultrasonido Phased Array.  Palpador: Elemento transductor que origina y/o recibe la señal ultrasónica.  Frecuencia: Número de veces que se repite el ciclo de una onda en un segundo.  Zapata: Pieza de plástico unida al palpador y con determinado ángulo de refracción.  Encoder: Dispositivo electromecánico encargado de generar pulsos informáticos de medición de distancias.  ESBeamTool: Software específico para el diseño de planes de escaneo y simulación de leyes focales.  Plan de Escaneo: Configuración de parámetros físicos necesarios para realizar un grupo de leyes focales características y determinar si cumplen teóricamente con las necesidades predefinidas por el operador.  Ley focal: Es el cálculo matemático que determina los requerimientos de la configuración ultrasónica (retardos entre el pulsador y el receptor) para la generación de un haz específico. La cantidad óptima de leyes focales es el balance entre la velocidad de rastreo y la resolución de la imagen.  FSH: Altura Total de Pantalla - Porcentaje de Amplitud (Full Screen Height).  Ganancia: Potencia de la señal ultrasónica medida en dB.  Decibel (dB): Unidad de medida de la intensidad del sonido.  Sensibilidad: Capacidad del haz sónico para distinguir varias indicaciones cercanas a la vez en una sola pantalla.  TCG: Time Corrected Gain. Grafica que corrige la amplitud de reflectores de tamaños iguales a diferentes distancias. Por lo tanto, reflectores de tamaños iguales, tendrán la misma amplitud en la pantalla sin importar la distancia a la que se encuentren desde el punto de salida del haz.  Indicación: Es una reflexión ultrasónica que proviene de un defecto o de la geometría de la soldadura.  Relevante: Indicación que debido a su tamaño y amplitud debe ser evaluada.  Longitud: Es la longitud de la discontinuidad.  Altura: Es la altura vertical de la imperfección, medida por medio de los canales pulso-eco.  Profundidad: Es la profundidad de la imperfección, medida desde el diámetro externo hasta el límite inferior del defecto.  PRF: Frecuencia de Repetición de Pulso (Pulse Repetition Frequency).

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4. RESPONSABILIDADES 4.1 Gerente de Calidad  Es responsabilidad del gerente de calidad verificar el uso de procedimientos aprobados, mantener los registros de calidad de los trabajos de soldadura y hacer seguimiento de los END en concordancia con las especificaciones técnicas del proyecto.  Asegurar y verificar la implementación del Procedimiento de Inspección por Ultrasonido de las Uniones Soldadas.  En coordinación con el Jefe de Producción, planificar los ensayos e inspecciones de END.  Verificar el cumplimiento de las Especificaciones Técnicas y el Procedimiento de Inspección por Ultrasonido de Uniones Soldadas.  Coordinar con el Cliente o su Representante acerca de los controles especificados a realizar durante el desarrollo de las inspecciones por ultrasonidos de uniones soldadas. 4.2 Coordinador de NDT  Proveer los recursos necesarios para la ejecución del Procedimiento de Inspección por Ultrasonido de las Uniones Soldadas.  Verificar el cumplimiento de las Especificaciones Técnicas y el Procedimiento de Inspección por Ultrasonido de Uniones Soldadas.  En coordinación con la Gerencia de Calidad, planificar los ensayos e inspecciones de END.  Coordinar la calibración de equipo y mantener los certificados de calibración. 4.3 Inspector Nivel II  Es responsabilidad del inspector de ensayo no destructivo ejecutar este procedimiento aprobado para su uso en el proyecto.  Preparar y calibrar los equipos e interpretar y evaluar los resultados con respecto a códigos, normas y especificaciones.  Estar familiarizado con el alcance y las limitaciones de los métodos.  Ejercer la responsabilidad asignada y proporcionar asistencia al personal de nivel inferior.  Ejecutar la calibración de verificación, verificación del equipo.  Ser capaz de organizar los ensayos y redactar los informes de resultados. 4.4 Asistente NDT  Debe ser capaz de manipular el escáner con un correcto acoplamiento de los palpadores.  Deberá apoyar en las labores de limpieza, manipulación de la bomba, traslado de equipo, gestionar permisos de trabajo y demás actividades de logística en el proyecto para el desarrollo de las actividades de inspección.

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5. RECURSOS 5.1 Personal El personal asignado para realizar los barridos, la adquisición de datos en campo y su interpretación debe cumplir con los requisitos de entrenamiento formal y experiencia en el método de ultrasonido Industrial Arreglo de Fases Nivel-II de acuerdo a la a práctica recomendada SNT –TC 1A. El personal contará con una formación específica comprobable en el manejo, adquisición y análisis de datos, empleando los equipos y su software asociado a utilizar. 5.2 Instrumento Ultrasónico El equipo que será utilizado para la aplicación de este procedimiento es el OMNISCAN MX2 32:128. o un equipo similar. Este equipo cuenta con las características requeridas como módulos multicanal, software de generación de leyes focales, dispositivos de almacenamiento externo (flash USB), además los datos de adquisición se muestran en tiempo real en la pantalla del equipo, por medio de registros de cada canal (A-Scan, B-Scan, S-Scan y C Scan), permitiendo la presentación simétrica de la cara de fusión y del volumen de cada lado de la soldadura (superior e inferior). El equipo OMNISCAN MX2 cuenta con las siguientes características relevantes:     

Canal de arreglo de fases de 32:128. 2 canales convencionales. Frecuencia de muestreo de datos de 10bit @100MHz. Frecuencia de repetición de pulsos de hasta 10kHz. Digitalización de hasta 8000 puntos de barrido A por canal.

Al término de cada barrido, estos se almacenarán de forma automática en el disco duro, un barrido por cada junta de soldadura. Se debe guardar diariamente un respaldo en una unidad de disco externa de todos los barridos realizados.

Figura No.1. Equipo Omniscan MX2 / Phased Array

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5.3 Sistema de barridos (Escáner) El Sistema de Barrido (Escaner), a utilizar cuenta con elementos para fijación de transductores manteniendo el posicionamiento entre transductores y eje central del cordón de soldadura, con características del modelo HSMT-FLEX del fabricante Olympus o superiores para la inspección de tuberías mayores a 4” y un escáner cobra o similar para tuberías de 2” a 4”, deberá tener incluido el decodificador de distancias (encoder).

Figura No. 2. Escáner referencial para inspección Phased Array 5.4 Transductores y zapatas Los palpadores que se utilizaran deben trabajar con frecuencias en un rango de 1 a 10 Mhz y con diferente número de elementos; además cuentan con zapatas angulares adecuados según el tipo de sensor y la aplicación que se requiera. Para este procedimiento se utilizan palpadores compatibles con la unidad Ultrasónica usada, de 16, 32 o 64 elementos con sus respectivas zapatas. Los Transductores y zapatas referenciales a utilizar en la inspección se describen en la Tabla 1. Lista de Transductores y Tabla 2. Lista de Zapatas.

Tabla 1. Lista de Transductores Fabricante

Modelo

Olympus

5L64A12

Olympus

10L32A10

Olympus

7.5CCEV 35-A15

Técnica

Arreglo de Fases Arreglo de Fases Arreglo de Fases

Dimensiones

Número de Elementos

Frecuencia (MHz)

64x10mm

64

5

23x16mm

32

10

-

16

7.5

Tabla 2. Lista de Zapatas Fabricante

Modelo

Olympus

SA12-N55S -IHC

Olympus

SA10-N55S -IHC

Olympus

Kit zapatas curvas

Técnica

Arreglo de Fases Arreglo de Fases Arreglo de Fases

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Ángulo Refractado

55º Ondas Transversales 55º Ondas Transversales 55º Ondas Transversales

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5.5 Decodificador de distancias. (Encoder) Los dispositivos decodificadores de distancia o “encoder”, deben cumplir las características de conexión necesarias para garantizar la compatibilidad con el equipo de adquisición, los cuales pueden variar en resolución y tipo de soporte. Cada tipo de escáner deberá contar con el encoder apropiado, el cual se debe ajustar al diámetro de la tubería. Se podrá emplear un encoder con la resolución apropiada, para el barrido por secciones de las juntas soldadas. 5.6 Software El software a utilizar es compatible con el paquete Windows-7 y superior para instalación en PC portátil, donde pueden visualizarse los datos recolectados para su dimensionamiento con cursores y compuertas de referencia, soporta la elaboración de reportes y no permite modificación del formato original ni de alteración de datos. Ejemplo: Omni PC- 4.3 del fabricante Olympus. Adicionalmente se contará con una herramienta de simulación ES BeamTool, esta herramienta es un programa de diseño en computador para simulación de inspección por medio de Ultrasonido Phased Array. Esta aplicación permite diseñar y simular fácilmente una inspección y generar la documentación completa acerca de un plan de inspección, permite el cálculo de las leyes focales que garantice el cubrimiento completo del área de inspección mediante la manipulación de algunas variables requeridas durante la calibración del equipo (Ley Focal, Índex offset, etc.). 5.7 Bloques de calibración 5.7.1. Bloque IIW tipo 1 y tipo 2. Estos bloques se utilizan para la verificación del recorrido del sonido, ángulo y punto de salida del haz ultrasónico, además se emplea para la calibración de la velocidad y retardo del sonido en los palpadores.

Figura No.3. Bloque de calibración IIW Tipo 1 y Tipo 2.

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5.7.2. Bloques o patrones de referencia Los Bloques de Referencia para determinar las calibraciones de la técnica Phased Array, se deben fabricar de secciones de la tubería específica del proyecto. Los bloques de referencia para el ajuste de posición y sensibilidad del haz, se deben fabricar de secciones de tubería con las mismas características dimensionales que la que va a ser inspeccionada. El patrón y/o patrones a emplear para las calibraciones de Phased Array deberán ser de las mismas características acústicas, según los recomendados en ASME Secc. V Art 4 (T-434.1.7 Block Curvature). (Ver Anexo 1).

 Materiales con diámetro exterior superiores a 20” (500mm): Para inspecciones en materiales donde el diámetro de la superficie a inspeccionar es mayor que 20” (500 mm), se puede usar un bloque de, esencialmente la misma curvatura, o alternativamente, un bloque básico de calibración (esquema en ASME Sección V, Articulo IV Fig. T 434.2.1.).

 Materiales con un diámetro de 20” (500 mm) o menos: para inspecciones en materiales donde el diámetro de la superficie inspeccionada es igual o inferior a 20” (500 mm), se utilizará un bloque curvo. Excepto cuando se indique lo contrario en este artículo, un simple bloque básico de calibración curvo puede ser utilizado para inspecciones con curvatura en el rango de 0.9 a 1.5 veces el diámetro del bloque básico de calibración. Los bloques de calibración curvos se construyen de acuerdo a lo estipulado en ASME Sección V, Articulo IV Fig. T 434.3-1. El espesor que puede ser calibrado en estos bloques es de ±25% del espesor nominal del equipo a inspeccionar como se especifica en ASME Sección V, Articulo IV T-434.3. 5.8 Verificación del performance de instrumento y sistemas de prueba 5.8.1 Verificación de la linealidad horizontal Esta verificación se realiza utilizando el bloque estándar V1, IIW o similar y el transductor de arreglo de fases sin zapata, con ajuste de barrido 0° (presentación de la pantalla A-Scan). La linealidad debe ser evaluada en una escala por lo menos igual a la que será utilizada posteriormente en la inspección. (Ver Anexo 2). 

Método: Se ajusta la velocidad del material de prueba y la lectura en el monitor para leer medio salto en mm. Seleccionar una ley focal lo más céntrica posible. Aumentar el rango para mostrar 10 múltiplos del eco de pared posterior. Con el control de ganancia, posicionar el primer eco a una altura de 80 % del total de la pantalla. Usando las compuertas de medición, determinar la distribución será competencia del Cliente.

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distancia entre cada múltiplo de la pared posterior y registrar el intervalo de los primeros 10 múltiplos. Una linealidad aceptable, requiere que todos los múltiplos de la pared posterior aparezcan dentro de tolerancia, medida desde la línea de tiempo base, en relación con su posición teórica; por ejemplo, para un rango de 250 mm, todos los intervalos deben caer dentro de +/- 5 mm, y para un rango de 300 mm dentro de +/- 6 mm. 

Tolerancia: Serán toleradas desviaciones de la linealidad horizontal de hasta +/- 2 % Tabla 3. Tolerancias para verificación Linealidad Horizontal



Múltiplo

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Espesor Desviación

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

±2%

±2%

±2%

±2%

±2%

±2%

±2%

±2%

±2%

±2%

Periodicidad: La verificación de la linealidad horizontal se debe realizar cada tres meses por el Nivel I o Nivel II.

5.8.2 Calibración de la linealidad del control de ganancia Esta calibración se realiza utilizando el bloque patrón V1, IIW o similar y el transductor de arreglo de fase sin zapata, con ajuste de barrido a 0° (presentación de la pantalla tipo A-Scan). Esta calibración verifica al mismo tiempo dos características que afectan la linealidad vertical, la linealidad del amplificador y la linealidad del control de ganancia. 

Método: Posicionar el transductor en el bloque para obtener el eco del barreno de 1.5 mm del bloque V1 o IIW. Ajustar la señal con el control de ganancia para que aparezca con una amplitud de 80 % del total de la pantalla. Anotar la ganancia que fue necesaria. Aumentar 2 dB la ganancia anterior. La señal debe aparecer con amplitud de 101% de escala. Regresar a la ganancia original, y disminuir 6 dB. La señal debe aparecer a 40 % de altura total de la pantalla. Disminuir sucesivamente la ganancia de 6 en 6 dB, y confirmar que la señal disminuye a 20, 10 y 5 % respectivamente.



Tolerancia: La tolerancia se debe tomar de acuerdo a la tabla siguiente:

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Tabla 4. Tolerancias para verificación del control de ganancia (Linealidad Vertical).



Ganancia (dB)

Altura teórica de la Pantalla (%)

+2 0 -6 -12 -18 -24

101 80 40 20 10 5

Limite Aceptable No menos de 95% Referencia 37% a 43% 17% a 23% 8% a 12% Visible, abajo de 8%

Periodicidad: Esta verificación de linealidad vertical debe ser cada tres meses y podrá realizarlo el Nivel I o Nivel II.

5.8.3 Verificación del funcionamiento de los transductores de arreglo de fase Esta verificación se usa para determinar si todos los elementos (cristales) del transductor de arreglo de fases están activos. 

Método: Ajustar una configuración con las características descritas en la tabla siguiente: Tabla 5. Configuración para la Verificación de los Elementos Activos Tipo de Barrido Lineal

N° de Ángulo Elementos 1

0O

Paso de Elementos 1

Primer Elemento 1

Último Elemento

Zapata

Número máximo de elementos del transductor

Sin Zapata

Después que se ha realizado la configuración, conecte al equipo el transductor de arreglo de fase que será utilizado en la inspección. Usando el transductor sin zapata, colocar el transductor sobre el espesor de 25mm del bloque de calibración V1 o IIW, ajuste configuraciones del equipo de tal forma que obtenga una respuesta de espesor de 80 % con cada elemento del transductor. 

Tolerancia: Será aceptable, sin comprometer la calibración, que el 10 % de los elementos de la misma ley focal estén inactivos, siempre que no sean adyacentes.



Periodicidad: La verificación será hecha cada tres meses por el Nivel I o Nivel II.

6. PROCEDIMIENTO 6.1. Características de la junta Las especificaciones técnicas y geometría de las juntas que serán distribución será competencia del Cliente.

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inspeccionadas deben ser facilitadas por el cliente. (Ver Anexo 3) Se deben conocer los siguientes datos:     

Material Base. Diámetro de la tubería. Espesor nominal de la junta. Diseño del bisel de la junta. Proceso de soldadura.

Figura No.4. Ejemplo de diseño de Junta - Según WPS. 6.2. Técnicas de inspección Las soldaduras se deberán inspeccionar de acuerdo a las configuraciones de diseño de bisel de junta la cual deberá ser proporcionada al operador antes de iniciar las inspecciones de juntas soldadas con el objetivo de elaborar el plan de escaneo apropiado. La inspección se realizará utilizando las técnicas phased array (barridos sectoriales y/o lineales) y garanticen una cobertura del volumen completo de la soldadura así como la Zona Afectada por el Calor (HAZ). En Junta tubo - accesorio: Se empleará técnica phased array con configuración lineal o sectorial con un palpador por un solo lado y cuando sea posible se usará escaneos manuales.

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Figura No.5. Sistema referencial de inspección Phased Array. 6.3. Plan de escaneo (Simulación Es Beamtool) Con el diseño de junta y las dimensiones de la unión soldada se debe realizar la simulación mediante el software especializado Es BeamTool, en el cual se configura el rango de los ángulos a utilizar y la ubicación de los transductores al eje de la soldadura. (Ver Anexo 4). 6.4. Ajuste de la inspección ultrasónica Con los datos recolectados de ES BeamTool, se configura en el Omniscan:  Configuración de la ley focal: Esta configuración se basa en los datos arrojados por la simulación del ES BeamTool. En este paso se introduce en el equipo los datos arrojados por el programa: Angulo máximo, ángulo mínimo, paso entre ángulos, índex Offset, que permite al equipo configurar el haz sónico que se debe utilizar para una junta soldada específica. El ajuste de la inspección ultrasónica para el empleo de la técnica con Arreglo de Fases en el OmniScan consta de varios pasos, estos pasos son asistidos por una serie de asistentes (wizards) en el software del omniscan. En la práctica cada paso detallado es dado por:     

Calibración de velocidad. Calibración del retardo de la zapata. Calibración en sensibilidad. TCG/DAC (Time-corrected-gain) Calibración de enoder.

6.4.1. Calibración en velocidad. Para la calibración de velocidad se pueden utilizar los bloques IIW tipo 1 o tipo 2, colocando el palpador con la zapata angular en cualquier ángulo y ubicar las señales de las distancias (radios de curvatura) del bloque sobre las divisiones de la línea base seleccionadas en la escala apropiada para las distancias a ensayar de acuerdo a la soldadura y el espesor, para los cuales se toma como referencia los nodos I y II del recorrido del haz de las distancias de los radios de acuerdo al bloque IIW (tipo 2: 100mm y 200mm), o introduciendo la velocidad del material.

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Figura No.6. Esquema mostrando el block IIW Tipo 2.

6.4.2. Calibración Retardo de la zapata (Wedge Delay). La calibración del retardo de la zapata permite definir la cara de la zapata en contacto con la pieza bajo ensayo y establecer la posición cero de la zona de entrada de la señal en la pieza para todas las leyes focales. Esta calibración se realiza por medio de un reflector de referencia a una distancia conocida sobre el bloque IIW, haciendo que la señal del reflector coincida con la amplitud para todos los elementos de la ley focal configurada. Esta calibración se puede realizar empleando un reflector como el radio de curvatura del bloque IIW tipo 1 o tipo 2, también se puede emplear el agujero de Ø1.5mm del bloque IIW tipo 2 o tipo 2, en cualquiera de estos casos es importante que el rango de calibración de la línea base se ajuste al recorrido de la onda hasta llegar al reflector en todas las leyes focales en el equipo. Para este propósito el palpador es desplazado hacia adelante y hacia atrás sobre el reflector (SDH o Radio) para construir una envolvente hasta las señales del reflector de referencia arriban a un tiempo constante. Para zapatas curvas se usara el notch de sensibilidad.

Figura No.7. Esquema referencial de calibración del retardo de la zapata.

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6.4.3. Calibración de la sensibilidad (Sensitivity). En esta etapa se normaliza la ganancia de todas las leyes focales para que produzcan una señal de similar amplitud para el reflector de referencia. Esta calibración se realiza por medio del primer reflector del bloque de referencia. Desplazar el palpador hacia adelante y hacia atrás a lo largo del primer reflector del bloque que se utilizara para trazar la curva TCG para crear la envolvente de todas las leyes focales. Cuando la envolvente se encuentre dentro de +/- 5% tomando como referencia el 80% de la altura de la pantalla deberá aceptarse la calibración.

Figura No.8. Trazado de la envolvente para el ajuste en sensibilidad. 6.4.4. Calibración Curva TCG (Time Correction Gain). La calibración de las curvas TCG, se realizaran por medio del mismo bloque que se realizó la sensibilidad. Para la elaboración de la curva se debe tomar mínimo dos puntos de referencia a diferentes distancias (Entalla interior y exterior del bloque de referencia). La calibración de la curva se realizará ubicando el palpador sobre el reflector más cercano y se lleva hasta el 80% de la altura completa de la pantalla, con esa ganancia de referencia se ubican los demás puntos y se traza la curva. El resultado de la calibración de la curva TCG debe estar dentro de 2dB del nivel de referencia.

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Figura No.9. Trazado de la curva TCG. 6.4.5. Calibración del encoder Cada decodificador de distancias debe tener grabado físicamente los pasos por unidad de distancia ya sea en pulgadas o en milímetros. Este valor deberá ser ingresado en el equipo. Se deberá comprobar en una distancia mínima de 20” (500 mm), con una cinta métrica y compararse con la distancia de escaneo registrada por el equipo. La diferencia de la distancia no debe variar en más del 1%. En caso de que esta no coincida deberá llevarse a cabo el procedimiento de calibración proporcionado por el asistente del equipo en cuestión. 6.4.6. Configuración de las compuertas de detección. La compuerta de cada barrido sectorial deberá cubrir la zona del volumen de la soldadura más la zona afectada por el calor que le corresponda de acuerdo a su configuración. El umbral de la compuerta se debe colocar al 20%. 6.4.7. Verificación de la calibración. La verificación de la calibración se realizará mediante el bloque de referencia. El nivel II deberá de verificar la calibración al inicio de cada jornada de trabajo y al final de cada jornada. Se debe realizar una nueva calibración si:  Al verificar la calibración si esta difiere en más de 20% o ±2dB de su amplitud en comparación con la calibración anterior. 

Después de una falla del equipo.



Al haber cambio de inspector.



Cuando se realice un nuevo ajuste.

 Con cualquier cambio de zapatas, palpadores, bloque de calibración o acoplante en el palpador/zapata. distribución será competencia del Cliente.

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En caso de que la calibración sea diferente a la anterior, fuera de las tolerancias dadas, los palpadores y el acoplamiento debe ser revisado. 6.4.8. Ajuste de sensibilidad Sensibilidad de referencia La sensibilidad se debe establecer como la respuesta maximizada del reflector seleccionado con una respuesta llevada al 80% de la altura de la pantalla; esta sensibilidad queda establecida como la Sensibilidad de Referencia. Sensibilidad de barrido La sensibilidad de barrido deberá ser la equivalente a la de referencia más 6 dB. 6.5. Especificación del escaneo 6.5.1. Preparación superficie Las superficies de barrido de la tubería a ser inspeccionada, deben estar libres de óxido, sedimento, grasa, pinturas, irregularidades, salpicaduras, rugosidades o cualquier otro material que impida o interfiera en el libre movimiento del sensor, o impida la transmisión de la onda ultrasónica. Una extensión preferiblemente no menor de 200mm a cada lado del cordón de soldadura deberá deben ser pulidas, cuando el material base o la superficie irregular de la soldadura interfiera con el examen, éstos deberán ser preparados nuevamente, para permitir el examen. Barridos con Haz recto convencional o con arreglos lineales deberán ser realizados en la zona de escaneo para determinar el correcto desempeño de los arreglos angulares. 6.5.2. Identificación de la soldadura Se usará una identificación numérica de la soldadura que sea aceptable para el cliente, y será usada por el equipo de inspección de Phased Array para identificar las juntas inspeccionadas. 6.5.3. Posición inicial de barrido La posición inicial de barrido se debe indicar en el tubo usando un marcador permanente. El punto cero estará ubicado en horario de 12:00 Hrs. Este horario técnico estará regido por el sentido de flujo y el sentido positivo del barrido será empleando la regla de la mano derecha, donde el dedo pulgar indica el sentido del flujo y los demás dedos indican el sentido positivo del barrido. Para soldaduras con eje circunferencial desalineado que no pueda mantenerse uniformemente la distancia de centro de soldadura a la ubicación de los palpadores puede realizarse inspecciones por secciones. Se podrá realizar barridos (scaneo) en cuatro tramos, la cual será la distribución distribución será competencia del Cliente.

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equitativa en 4 partes iguales en la periferia de la tubería la cual se denominaran por tramos de (0-3), (3-6), (6-9) y (9-12), como también se podrá realizar el barrido en un solo tramo completo la cual tendrá inicio en la posición 0 (cero) y final en el mismo. Para los casos en los que se deba hacer la inspección por secciones, se debe garantizar un traslape no menor al 10% de la longitud de los barridos o el ancho del palpador, lo que sea mayor.

Figura No.10. Sentido de flujo que debe considerarse para los barridos. 6.5.4. Acoplante Se debe asegurar un acople acústico, mediante la irrigación con agua o glicerina. El mismo acoplante debe usarse para los las calibración e inspecciones. El acople entre los palpadores y la superficie de la tubería se logra con mangueras embebidas en el palpador (irrigación). Siempre que sea posible y dependiendo de la curvatura del elemento a inspeccionar, mantener los Carbides de las zapatas aproximadamente a 0.5mm a fin de asegurar la irrigación de la superficie inferior de la zapata. Las superficies de inspección y calibración se pueden humedecer previamente, usando un atomizador o una esponja, con un agente humectante añadido para mejorar el flujo del acoplante acústico. En caso de utilizar algún otro acoplante, todas las calibraciones se deben implementar nuevamente, demostrando la mismas (o mejores) condiciones de desempeño. 6.5.5. Temperatura de la superficie de prueba El sistema de inspección podrá trabajar en un rango de temperaturas comprendido entre 0 y 60°C. En caso que la temperatura de la superficie supere este límite deberá esperarse a que la temperatura no afecte la seguridad del personal y para poder continuar con el ensayo debe considerarse que el paso de agua a través y bajo las zapatas (cuñas) con suficiente flujo normalmente es adecuado para mantener la tolerancia de temperatura requerida siempre y cuando no se afecte las propiedades físicas del material. La temperatura del bloque de calibración básico debe estar dentro del rango de distribución será competencia del Cliente.

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±14°C de la temperatura del componente. 6.6. Escaneo El escaneo se realiza partiendo de un punto de inicio (0) sobre la soldadura y realizando el movimiento del palpador paralelo al cordón y a una distancia fija desde el eje axial con registro de posición o Encoder (dispositivo de medición de distancia), logrando que todos los puntos del escaneo queden registrados en el equipo. 6.6.1. Velocidad de barrido La velocidad de barrido deberá permitir adquirir todos los datos correspondientes. El sistema de barrido se desplazará manualmente y durante la inspección se visualizará el proceso de adquisición de datos en una vista tipo Scan-C o B. En desplazamientos del escanner en forma semiautomática (manual), la velocidad de barrido no deberá superar los límites establecidos por el equipo (Acquisicion Rate) definidos en la Frecuencia de Repetición de Pulsos (PRF) según el plan de barrido, la velocidad de barrido en ningún caso deberá superar los 150mm/seg. 6.7. Registro y evaluación de las indicaciones Se verifica si existen discontinuidades y se procederá a la evaluación de acuerdo a los códigos de referencia. 

Para espesores de pared inferiores a 25 mm según ASME B31.3. Ed. 2012.



Para espesores de pared mayor o iguales a 25 mm según Caso Código 181ASME B31.3.

6.7.1. Nivel de evaluación La evaluación será ejecutada con respecto al nivel referencial primario (se deberán quitar los 6dB adicionados para el escaneo). Todos los reflectores que produzcan una respuesta más grande que el 20% del nivel de referencia serán investigados. 6.7.2. Consideraciones de evaluación Se evaluarán todas las indicaciones obtenidas que rebasen el 20% de altura de referencia de la curva TCG visible en la presentación de resultados y se determinará si son provocadas por la geometría de la soldadura o por discontinuidades. Los siguientes párrafos describen la metodología usada para evaluar imperfecciones en soldaduras circunferenciales de tubería.

a) Indicaciones geométricas como las originadas por el refuerzo, geometría distribución será competencia del Cliente.

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en la raíz, presentación y variaciones en la estructura metalúrgica de materiales no necesitan ser dimensionadas, caracterizadas ni comparadas contra los criterios de aceptación. Los siguientes pasos deben tomarse en cuenta para clasificar una indicación como geométrica: 

Interpretar el área donde está contenido el reflector de acuerdo al procedimiento de inspección.



Medir y verificar las coordenadas del reflector. Preparar la visualización de la sección transversal donde se muestra la posición del reflector como discontinuidades que están entre la raíz y la presentación de la junta.



Revisar los parámetros de preparación de la soldadura.

b) Sólo indicaciones consideradas discontinuidades serán evaluadas. 6.8. Dimensionamiento de indicaciones 6.8.1 Medición de longitud La longitud de la imperfección se mide con la técnica de la caída de 6dB en la vista C-scan, consistente en la dinámica del eco, es decir, ubicamos la mayor amplitud del eco de la indicación, y buscando hacia la derecha e izquierda de la indicación hasta reducir la amplitud a la mitad. Ver figura No.11.

Figura No.11. Medición de la longitud de una indicación. 6.8.2 Medición de la altura. La medición de altura en el canal de Arreglo de Fases se realizara con los cursores de medición en el Barrido Sectorial y auxiliándose de la imagen de Barrido A, tomando como referencia la señal difractada de los extremos de la discontinuidad. En el caso que se pueda determinar que la discontinuidad está conectada al ID o al OD, entonces se tomaran estos como referencia contra la señal de máxima amplitud de la discontinuidad para determinar la altura. distribución será competencia del Cliente.

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En caso que la discontinuidad no esté conectada al OD o ID ni genere difracción de los extremos entonces se realizará la medición usando la técnica de caída de 3dB a los extremos de la indicación en el S Scan. Ver figura No.12.

Figura No.12. Medición de la altura de una indicación. 6.8.3 Medición de profundidad La profundidad de la imperfección se mide utilizando los cursores de medición de los canales de Arreglo de fases. La profundidad es el límite más inferior de la discontinuidad que sea detectado en la zona de inspección. Ver figura No.13.

Figura No.13. Medición de la profundidad 6.8.4



B31 CASO 181 Indicaciones individuales

Las dimensiones de la o las fallas deberán ser determinadas por un rectángulo que contenga totalmente el área de la o las fallas. Deberá tomarse como referencia la figura No.14.

a) La longitud “l” deberá ser trazada en sentido circunferencial, es decir, en dirección longitudinal de la soldadura.

b) La longitud “h” deberá ser trazada orientada con respecto al espesor del tubo. c) Las fallas deberán ser caracterizadas como superficiales o subsuperficiales.

d) Una indicación sub-superficial es considerada superficial si la separación distribución será competencia del Cliente.

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“S” de la indicación desde la superficie más cercana es igual o menor que la mitad de su dimensión a través del espesor.



Defectos múltiples

a) Discontinuidades que estén orientadas primariamente en planos paralelos deberán ser consideradas que yacen en un plano simple si la distancia entre los planos adyacentes es igual o menor que 0.5” (13mm) o 0.5 (t) lo que sea menor. b) Si el espacio entre dos fallas alineadas a lo largo del eje de soldadura es menor que la altura de la falla más alta, las dos fallas serán consideradas como una falla individual. c) Si el espacio entre dos fallas alineadas en dirección a través del espesor es menor que la altura de la falla más alta, las dos fallas serán consideradas como una falla individual.

Figura No.14. Determinación de los valores de defectos.

6.8.5 Indicaciones dudosas Cuando se tengan indicaciones dudosas que por geometría, tipo de arreglo de junta, condiciones de inspección u otro motivo justificable no sea factible la aplicación adecuada de este procedimiento podrán recomendarse otros métodos complementarios de Pruebas No Destructivas. Estos métodos además distribución será competencia del Cliente.

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de la Inspección Visual, podrían ser Radiografía, Líquidos Penetrantes o Partículas Magnéticas. 6.8.6 Indicaciones en el material Deberán ser investigadas, reportadas y evaluadas en coordinación con el cliente para su disposición. 6.9. Criterio de aceptación Para espesores de pared inferiores a 25 mm (1,0 pulg.), La Los criterios establecidos en el párr. 344.6.2 de B31.3. Para espesores de pared mayores o iguales a 25 mm (1,0 pulg.) se aplicarán los criterios de aceptación según la (Tabla 1 o Tabla 2) del CASO 181-B31.3, excepto que la longitud de defecto (l) no debe exceder de 4t, Independientemente de la altura del defecto (h) o del ratio calculado. 

Para ambos casos no se aceptaran fisuras.

6.9.1. Criterios de aceptación y rechazo según ASME B31.3 Numeral 344.6.2 Una discontinuidad tipo lineal es inaceptable si la amplitud de la indicación excede el nivel de referencia y su longitud supera: 

6 mm (1⁄4 in.) Para Tw ≤ 19 mm (3⁄4 in.)



Tw/3 Para 19 mm < Tw ≤ 57 mm (21⁄4 in.)



19 mm Para Tw > 57 mm

Donde tw es el espesor de la pared de la tubería.

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6.9.2. Criterios De Aceptación Y Rechazo Según B31 CASO 181

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6.10. Reportes En el reporte se registrarán todos los datos descriptivos de los elementos inspeccionados, sus posibles defectos y características de los mismos, así como también su evaluación de aceptados o rechazados. Además contendrá información acerca del equipamiento, blocks de calibración empleados para la inspección (Ver Anexo 5). Se presentará un reporte que incluirá la siguiente información, como mínimo: 

Número del Reporte.



Número del Procedimiento.



Norma de Proyecto.



Temperatura de la Pieza.



Tipo de Escáner.



Identificación del Bloque de Calibración.



Acoplante.



Modelo y Número de Serie del Equipo.



Modelo y Número de Serie de los Palpadores PA



Frecuencia de los Palpadores PA



Modelo de las Zapatas PA



Versión del Software.



Identificación del Archivo.



Velocidad Ultrasónica del Material.



Condición Superficial.



Posición Inicial de la indicación en Relación el Punto Cero.



Diseño y Número de Proyecto.



Fecha.



Número de la Soldadura.



Diámetro Nominal.



Espesor.



Número de indicaciones (si se presentan), posicionadas a lo largo de la circunferencia, registrando su longitud, profundidad y altura.



Aceptable / Rechazada.



Imágenes de Barridos C, S, A.

6.11.

Almacenamiento y archivo de datos Los reportes entregados tendrán una copia en formato PDF y los archivos de datos recolectados por el equipo empleado, en formato original, sin ningún procesamiento digital. distribución será competencia del Cliente.

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Estos datos podrán ser vistos con el software relacionado al equipo empleado para la inspección, ejm: OMNI-PC, mostrando cualquier vista existente: ASCAN, B-SCAN, C-SCAN, D-SCAN. 6.12. Barrido de reparaciones El ensayo de reparación de las soldaduras se llevará a cabo siguiendo todas las instrucciones de este procedimiento utilizando la misma configuración de la inspección original. Se deberá configurar en el equipo las posiciones reales de la inspección en relación a la circunferencia del tubo. El ensayo se realizará en la extensión de la reparación, además de 50 mm para cada extremo de la zona reparada. El escaneo comenzará con los palpadores de Arreglo de Fases 50 mm antes del inicio de zona reparada y terminará con el último par de palpadores del escaner 50 mm después de lo final de la zona reparada. 7. ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD     

8.

Verificar el cumplimiento del presente procedimiento y los formatos de registro que ellos requieren. Verificar que los equipos cuenten con certificado de calibración vigente. Realizar las inspecciones programadas de acuerdo al plan de puntos de inspección. Realizar y controlar los protocolos generados de acuerdo al plan de puntos de inspección. Asegurar que los registros de control ensayos y pruebas son firmados por las partes en campo, más analizar los controles, ensayos y pruebas.

SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL El encargado procederá a confeccionar el Análisis de Riesgo, en donde se especificará paso a paso la secuencia de los trabajos a realizarse, identificación de los peligros, riesgos asociados y finalmente las medidas de control a tomarse en forma efectiva. Todo el personal deberá conocer las rutas de evacuación, flujograma de comunicación en situaciones de emergencia. El personal que realizará las labores deberán contar con equipos de protección personal, tales como casco, gafas de seguridad, protector auditivo, guantes de cuero, ropa de trabajo adecuada, zapatos de seguridad, botas de jebe con punta de acero en caso de climas adversos. Previo al inicio de la inspección, el terreno o área de trabajo será acondicionado para los trabajos propios de este procedimiento, para garantizar el cuidado de las personas. Se deberá despejar previamente el área de circulación de obstáculos que pudiesen entorpecer la tarea.

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9. MEDIO AMBIENTE Efectuar una inspección al entorno de la zona de trabajo, a fin de establecer las medidas de control para minimizar el efecto del ruido, deshechos, etc. que se produzcan durante la realización del trabajo. Los residuos generados en función de esta actividad serán dispuestos en los contenedores Residuos Sólidos de acuerdo a la codificación de colores de los cilindros y estos deben ser segregados. 10. FORMATOS A COMPLEMENTAR 

Informe de verificación de equipo.(PMT-INDIV-F-10)



Registro de Inspección por Ultrasonido. (PMT-INDIV-F-11)

11. ANEXOS 

Anexo N° 1: Block de referencia



Anexo N° 2: Informe de verificación de equipo. (PMT-INDIV-F-10)



Anexo N° 3: Lista de materiales a inspeccionar



Anexo N° 4: Planes de Inspección referenciales para juntas a tope



Anexo N° 5: Registro de Inspección por ultrasonido. (PMT-INDIV-F-11)

ANEXO N° 1: Block de referencia distribución será competencia del Cliente.

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Block de referencia para no tubulares

Block de referencia para tuberías distribución será competencia del Cliente.

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ANEXO N° 2: Formato de verificación de equipo distribución será competencia del Cliente.

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ANEXO N° 3: lista de materiales a inspeccionar

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ANEXO N° 4: Planes de inspección referenciales para juntas a tope Plan de inspección referencial para juntas tubo - tubo 9.52 mm

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Plan de inspección referencial para juntas tubo - tubo 32 mm

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Planes de inspección referenciales para juntas tubo - accesorio 9.52 mm

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ANEXO N° 5: Formato de reporte de inspección

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