RADIOGRAFIA INDUSTRIAL

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

(TECNICAS VOLUMETRICAS)

RADIOGRAFIA INDUSTRIAL

Obtener información sobre la macro estructura interna de un material, pieza o componente.

OBJETIVO

- Detecta defectos internos.

- Existe registro de la inspección

- Se determina forma y tamaño del defecto

- Es independiente de la forma y Dimensiones (relativo) del material.

-Los defectos(señales) pueden ser visibles directamente (fluoroscopia)

- No es necesario acceso a la pieza.

- Buena detectabilidad de defectos en soldadura-.

VENTAJAS

-Limitado por el espesor

-equipos caros

-Personal de alta calificación

-Aplicable con eficiente protección radiológica

DESVENTAJAS

EL PODER DE PENETRACION DE

LA RADIACIONMetro de concreto

PRINCIPIO FISICO

CUERPO OPACO

FUENTE

IONIZANTE

ENERGIA ELECTROMAGNETICA

SENSORD

RADIOGRAFIA INDUSTRIAL

1.Transparencia de los metales opacos a ondas electromagnéticas de energía apropiada

2. Diferencia de absorción de la radiación dependiendo de las condiciones físicas locales (espesor, densidad y

composición.

3.Uso de un transductor que registre y evaluar las diferencias de absorción

Medio que ionice

Medio que registre

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

10-3 0,01

ULTRAVIOLETA

VISIBLEINFRARROJO

1

LONGITUD DE ONDA DECRECIENTE

ESPECTRO

ELECTROMAGNETICO

LONGITUDE DE ONDA , MICRAS

0,110-4

Rayos X

10-510-610-7

Rayos Gamma

-Propagan en línea recta, sin ser desviados por campos eléctricos

o magnéticos.

-Son r.e. por tanto su energía es inversa a su longitud de onda.

-Excitan radiación fluorescente de ciertos compuestos químicos.

-Sensibilizan emulsiones fotográficas.

-Dañan tejidos vivos y no son detectables por nuestros sentidos.

-Atraviesan todos los materiales , incluso opacos sufriendo absorción

o pérdida de energía en función del espesor o densidad del material.

-Las sustancias de bajo peso atómico (agua, sustancias orgánicas,

plástico, madera, etc) atenúan la radiaciones por efecto Compton

produciendo gran proporción de radiación dispersa.

-ionizan gases.

-no tienen carga eléctrica ni masa.

Características de las radiaciones electromagnéticas X o Gamma

ESTRUCTURA DE

LA MATERIA

Protón

Neutrón

λ= c/ν

Variación de la

composición del átomo

ionización

neutrón

ISOTOPO

Principio de los detectores

de radiación RADIOACTIVIDAD

α βγ

INTERACCION DE LA RADIACION

CON LA MATERIA

EFECTO

FOTOELÉCTRICORadiación incidente

de baja energia

< 1 KeV

λ1= c/ν

INTERACCION DE LA RADIACION

CON LA MATERIA

EFECTO

COMPTONRadiación incidente

de media a alta energía

1 KeV

λ1= c/ν λ2 = c/ν

INTERACCION DE LA RADIACION

CON LA MATERIA

Efecto

Producción

de Pares

Radiación incidente

de alta energía

> 1 KeV

λ1= c/ν

ESPECTROS DE RADIACION

I

ελ

I

RAYOS X

RAYOS γ

CONTINUO

DISCRETO

SEGURIDAD RADIOLOGICA

Exposición: cantidad transferida a un punto : ROENGTEN)

1 R=2,58x10-4 C/kg.Coulomb/kg. Tasa de Exposc C/kg.s

C/kg

Dosis absorbida: energía absorbida por el cuerpo expuesto

RAD = 0,01 Gy (Gray)= 1J/kg- Tasa de Dosis absorb. Gy/s

Dosis Equivalente (H): dosis absorbida pro-mediada en un órgano o tejido

H = D Wr

Wr es el factor de ponderación,

REM = 0,01 Sv (Sievert)

Gray

Sievert

EXPOSICION RADIOLOGICA

Exposición: cantidad transferida a un punto : ROENGTEN) 1 R=2,58x10-4 C/kg.Coulomb/kg. Tasa de Exposc C/kg.s

EXPOSICION RADIOLOGICA

Dosis absorbida: energía absorbida por el cuerpo expuesto RAD = 0,01 Gy (Gray)= 1J/kg- Tasa de Dosis absorb. Gy/s

SEGURIDAD RADIOLOGICA

Dosis Equivalente (H): dosis absorbida pro-mediada en un órgano o tejido

H = D Wr

Wr es el factor de ponderación,

REM = 0,01 Sv (Sievert)

Sievert

EFECTO DE LA RADIACION EN EL CUERPO HUMANO

1. IRRADIACION EXTERNA AL CUERPO HUMANO

Es el mas frecuente, cuando una persona esta en el campo de radiación de una fuente

2. CONTAMINACION DEL AMBIENTE

Ocurre cuando material radiactivo se encuentra en zona donde operan las personas

3. CONTAMINACION DEL CUERPO

Algún material radiactivo entra en contacto con el cuerpo

EFECTOS BIOLOGICOS DE LAS RADIADIONES

DETERMINISTICOS

ESTOCASTICOS

Perdida de la función de un órgano

Función parcial de un órgano

con modificación de su función

transmisión de información

hereditaria incorrecta.

FUNDAMENTOS DE SEGURIDAD RADIOLOGICA

DOSIS MAXIMA PERMISIBLE D = 5 (N-18) rem

CRITERIO EUROPEO5 rem/año

5/50 semanas= 100 mrem

100/40 horas = 2,5 mrem/hora

CRITERIO PERU 20 mSv/año promedio en 5 años

50mSv/en un año,

siempre que no pase 100 mSv/5años

1 rem = 0,01 Sv

FACTORES DE SEGURIDAD RADIOLOGICA

TIEMPO

DISTANCIA

ESPESOR DE CUBIERTA

DE PROTECCION

TASA X TIEMPO = EXPOSICION

D2 x I = CONSTANTE

EXPOSICION A LA DE LA RADIACION

EXPOSICION

Intensidad de

radiaciónTIEMPO

mA, Ci, Rem s,min,hr

DISTANCIA

D2 x I = CONSTANTE

I2 = I1 x (D1 / D2) 2

D2 = DI1 x (I1 / I2)1/ 2

INTENS IDIDAD

Aplicacion…

ESPESOR DE CUBIERTA DE PROTECCION

ABSORCION : I = Io exp ( -µχ)µ=coeficiente de absorción lineal

χ=espesor

Io I

χ

µµ = σ + τ + κ

HVT = T 1/2 = 0,693/ µ

TEN VT = T 1/10 = 2,30,3/ µ

ESPESOR DE CUBIERTA DE PROTECCION

µ = σ + τ + κ

σ

τκ

Io Ix

Io = Ix e -µx

µ x= Coeficiente de absorción lineal depende de :

DENSIDAD ( )

NUMERO ATOMICO (Z)

> DENSIDAD > ABSORCION

> NUMERO ATOMICO > ABSORCION

x

CUANTO MAYOR ES EL:

ESPESOR

DENSIDAD

EL NUMERO ATOMICO

MAYOR ES LA CANTIDAD DE RADIACION ABSORBIDA

1.-

2.- CUANTO MAYOR ES:

LA ENERGIA DE RADIACION INCIDENTE

MENOR ES LA CANTIDAD DE RADIACION

ABSORBIDA

Aplicacion…

DISPERSION INTERNA

RADIACION SECUNDARIA

PELICULA

OBJETOPor fenómenos de:DIFRACCIÓN

REFRACCIÓN

(INTERACCIÓN CON

LA MATERIA)

EFECTO DE LA RADIACION

SECUNDARIA

(EFECTO COMPTON)

RETRODISPERSION

PELICULA

OBJETO

PISO O PARED

MONITOREO DE LA RADIACION

DETECTORES DE RADIACION

DOSIMETROS

CAMARAS DE IONIZACION

DE PELICULA

AREA DE MONITOREO

TIPO DE

FUENTE

TIPO DE

SENSOR

RAYOS X

RAYOS GAMMA (γ)

FLUOROSCOPIARADIOGRAFIA EN TIEMPO REAL

PLACAS

RADIOGRAFICAS

RADIOGRAFIA INDUSTRIAL

RAYOS X

A. CILINDRO DE ALINEACION.

B.FILAMENTO (W)

C. CATODO

D. ANTICATODO (ANODO)

E. FOCO (2-3 mm)

F. FOCO OPTICO

AB

C

E

F

DCu

5 a 450 KV

1 a 12 MV

1 a 30 MV

e-

R-X

GENERACION DE RAYOS X

FOCOCATODO

ANODO

RENDIMIENTO DE LA TRANSFORMACION DE LA ENERCIA CINETICA EN RAYOS X

n = 1.4 x 10-9 x Z x V

e-

R-X

BLANCO

(TARGET)

0,01 AL 10%

RESTO CALOR

VOLTAJE Y AMPERAJE MAXIMOS

TAMANO DEL PUNTO FOCAL Y TIPO DE HAZ

PESO Y DIMENSIONES

CALIDAD E INTENSIDAD DE LA RADIACION

L min = hc

ev

L min = 12.395

V

I

L

Característica de los RAYOS X

λ = h/m∆V

λ = longitud de onda

h = constante de Plank

m = masa del electrón∆V = variación de la velocidad del electrón

I

ε

> i > KV

TABLAS DE EXPOSICION

CORRIENTE

DEL TUBO

ESPESOR DE MATERIAL

KV

FUENTES RADIOACTIVAS

GAMMAGRAFIA

Ir 192γ

α

β

I

tiempo

A = Ao exp ( - λ t) Ao/2 = Ao exp ( - λ t)

t = T/2 = ln2/ λ = 0,693 / λ

VIDA MEDIA

ACTIVIDAD100

30

100 240120 DIAS

20

50

60

70

A = Ao exp ( - λ t)

lnA = ln Ao + ( - λ t)

y = c + mx (Ec. recta)

x= t (tiempo)

y = Actividad actual

y

x

CARACTERISTICAS DE LAS FUENTES RADIACTIVAS ARTIFICIALES

ISOTOPOS DERIVADOS

THULIUM 170 , DERIVADO DEL THULIUM 169

IRIDIO 192, “ “ 192

CESIUM 137, “ “ Cs 136

Cobalto 60, “ “ Co 59

VIDA MEDIA

ENERGIA DE RADIACION

TASA DE DOSIS

ACTIVIDAD ESPECIFICA

Ci/gr

RHM/Ci

MeV

Días, años

CONTENEDORES DE FUENTES

EXPOSICION

RAYOS GAMMA

Ci x MIN

ESPESOR

D

PELICULA RADIOGRAFICA

CAPA PROTECTORA (a)

EMULSION (b)

BASE DE ACETATO (c)

a b c

TAMAÑO DE GRANO

PROCESAMIENTO DE LA PELICULA

IMAGEN INVISIBLE

PRODUCIDA POR LA

EXPOSICION CON R-X o R-γ

IMAGEN VISIBLE

Y PERMANENTE

PROCESAMIENTO DE LA PELICULA

REVELADO

ENGUAJE

FIJADO

LAVADO

T normal : 5 min.

reduce las

sales de plata

expuestas a

plata metálicaDisuelve los granos de

sales no expuestos

T normal : 10-20 min.

1-2 min.

10 - 30 min

LAS AREAS EXPUESTAS A RADIACIÓN

SE TORNAN OSCURAS(POR REDUCCION

DE LA PLATA METALICA A PARTIR DE LAS SALES)

EL GRADO DE ENNEGRECIMIENTO

DEPENDERA DEL NIVEL DE RADIACION

RECIBIDO.

REVELADO

SU FUNCION ES INTERRUMPIR LA ACCION DEL REVELADOR,

EVITANDO UN REVELADO DESIGUAL Y PREVINIENDO LAS MANCHAS EN

LA PELICULA.

SE AGITA DUARANTE MAS O MENOS 40 SEGUNDOS ( 1 MINUTO)

EL BAÑO DE PARADA PUEDE ESTAR COMPUESTO DE AGUA CON ACIDO

ACETICO O ACIDO ACETICO GLACIAL(cuidado)

35 ml en litro de agua.

BAÑO DE PARADA

ACCION DEL

REVELADOR

SU FUNCIONM ES REMOVER LAS SALES (BROMURO) DE PLATA NO

EXPUESTAS A LA RADIACION

ENDURECE LA EMULSION GELATINOSA PERMITIENDO EL

SECADO AL AIRE.

COMPUESTO POR:

1.- TIEMPO DE AJUSTE O TIEMPO DE EFINICIÓN (CLEARING TIME9:

..TIEMPO DE SISOLUCIÓN DE COLOR AMARILLO BLAMQUECINO SOBRE

LA PLACA..

2.- TIEMPO ADICIONAL PARA REMOSION DE LAS SALES NO

EXPUESTAS Y AL MISMO TIEMPO DE ENDURECIMIENTO DE LA GELATINA.

FIJADO

SU FUNCION ES REMOVER EL FIJADOR DE LA EMULSION

INTERRUMPIR LA ACCION DEL REVELADOR,

EVITANDO UN REVELADO DESIGUAL Y PREVINIENDO LAS MANCHAS EN

LA PELICULA.

SE AGITA DUARANTE MAS O MENOS 40 SEGNDOS ( 1 MINUTO)

EL BAÑO DE PARADA PUEDE ESTAR COMPUESTO DE AGUA CON ACIDO

ACETICO O ACIDO ACETICO GLACIAL(cuuidado)

35 ml en litro de agua.

LAVADO DE LA PELICULA

FACTORES GEOMETRICOS

F

do

t

objeto

Ug Ug

Ug = F .t / do

DISTANCIA FOCO-PELÍCULA

PENUMBRA

GEOMETRICA

ASME Sec V

Espesor del material Penumbra máxima

Hasta 51 mm 0,5 mm

51<t<76 mm 0,76 mm

76<y<102 1,0 mm

>102 1,8 mm

DFP = do + t

DFP = (Ft / Ug) + t

FACTORES DE EXPOSICION

RAYOS X

Ley de reciprocidad

I x t = constante

I x t = EXPOSICIÓN

mA min

mm

mA.minCTE = I1 x t1

I2 x t2

I3 x t3

DENSIDAD Y CONTRASTE

DENSIDAD: grado de ennegrecimiento D = log Io / I

DENSIDAD OPACIDAD TRASMITANCIA

log (Io/It) Io/It It/Io

0 1 1,00

0,3 2 0,50

0,6 4 0,25

1,0 10 0,10

2,0 100 0,01

3,0 1000 0,001

4,0 10 000 0,0001

CONTRASTE

D2 - D1

Definicion

D2

D1

Distancia

Densidad Contraste

Tipo de film

Geometria del objeto

Condicion de exposición

DENSITOMETROS

Referencia

de calibración

Control

FACTORES DE EXPOSICION

RAYOS X

Ley de reciprocidad

I x t = constante

I x t = EXPOSICIÓN

mA min

mm

mA.minCte = I1 x t1

I2 x t2

I3 x t3

Ley de la Inversa al cuadrado

I x D2 = constante I1 / I2 = D22 / D1

2

Ley de la Inversa al cuadrado(min)1 /(min)2 = D12 / D2

2

(mA)1 /(mA)2 = D12 / D2

2

E2 / E1 = D22 / D1

2

USO DE LA CARTA DE EXPOSICION

A

C

B

EA, KV1

EB, KV2

EC, KV3

= D

Dt = D

E / D2 =Eo /Do2

E = Eo ( D/Do)2

EXPOSICION SIMULTANEA DE DIFERENTES

ESPESORES- LATITUD RADIOGRAFICA

Densidad 3,0

1,5

KV

e1 e2

Exposición

mA.min

espesor

CURVA SENSITOMETRICA

DENSIDAD

D=2

D=1

1,91 2,18 LOG RELAT EXP

antilog (2,18-1,91)

antilog.(0,27)= 1,86

E1 x 1,86 = E2

E2 D=2,0

OBJETO

RADIACION SECUNDARIA

RADIACION PRIMARIA

ELECTRONES

(*)PANTALLAS REFORZADORAS

INTERACCION CON LA MATERIA

PANTALLAS REFORZADORAS

(INTENSIFICADORAS)

HAZ PRIMARIO

1. INTENSIFICAN LA ACCION DE LA RADIACION

2. ABSORVEN LA RADIACION DISPERSA

3. INTENSIFICAN EL HAZ PRIMARIO MAS QUE LA

RADIACION DISPERSA

PANTALLAS DE PLOMO

- TIEMPO DE EXPOSICION PODRA SER 2 A 3 VECES MENOR PARA RADIACIONES MAYORES A 120 KV.

PELICULA

HAZ PRIMARIO

EFECTO DE LAS PANTALLAS INTENSIFICADORAS DE PLOMO

PANTALLAS DE PLOMO

- ELIMINA LA RETRODISPERSION

PELICULA

PERDIDAD DEL CONTRASTE CON LA DENSIDAD DE LA PELICULA

DENSIDAD CONTRASTE, COMO PORCENTAJE

DE LA PELICULA DE LA DENSIDAD 3,0

3,0 100

2,0 71

1,5 54

1,0 35

PANTALLAS INTENSIFICADORAS DE METAL

RADIACION MATERIAL DE PANTALLA PANTALLA LA PANTALLA ANTERIOR POSTERIOR

(mm) (mm)

120 KV PLOMO NINGUNA 0,1 MÍNIMO120-150 KV “ 0,025-0,05 0,1 “250- 400 KV “ 0,05-0,15 0,1 “

1 MV “ 1,5 - 2,0 1,0 MÍNIMO

5-10 MV COBRE 1,5 -2,0 1,5-2,0 “

15 - 31 MV TANTALIO 1,0-1,5 NINGUNA

Ir 192 PLOMO 0,05 - 0,15 0,15 Mínimo

Cs 137 PLOMO 0,05 - 0,15 0,15 “

Co 60 COBRE 0,5 - 2,0 0,25-1,0 “

ACERO

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN

LA NORMAS DE APLICACION

1

2

COMO SE EJECUTAN ?

QUE SE EVALUA?

JRS

EL ENSAYO RADIOGRAFICO EN EL CODIGO DE SOLDADURA ESTRUCTURAL DE ACERO

ANSI/AWS D1.1.1-98

Sección 6. Inspección

PARTE E - ENSAYO RADIOGRAFICO

COMO

SE

HACE?

QUE

SE

EVALUA?PARTE C - CRITERIO DE ACEPTACION

Sub-Sección. 6.12

RX - en ANSI/AWS D1.1

PARTE EENSAYO RADIOGRAFICO6.16.- RX. DE SOLDADURAS VISELADAS EN JUNTA A TOPE

PROCEDIMIENTOS Y

NORMAS

ASTM E 94ASTM E 142ASTM E 747ASTM E 1032

(*) VARIACIONES DE CUALQUIER CARACTERISTICA ESTABLECIDA EN LAS NORMAS, ES FUNCION DEL ACUERDO ENTRE PARTES INVOLUCRADAS.

RX - en ANSI/AWS D1.1

6.17 PROCEDIMIENTOS RADIOGRAFICOS

6.17.4 PELICULA RADIOGRAFICA......se describen en ASTM E94. Las pantallas de plomo se describen en ASTM E 94.

6.17.51. PENUMBRA GEOMETRICA...debe cumplir la limitación del código ASME for BOILER AND PRESSURES VESSEL,Sec V , Art 2.

6.17.5.2 DISTANCIA FOCO-PELÍCULA...No deberá ser menor que la longitud de película expuesta..

6.17.6. FUENTES DE RADIACION. Rayos X hasta 600KV y fuentes de Iridio... Cobalto 60 solo cuando se exceda los 2,5” (63,6 mm) de espesor.

6.17.7 SELECCIÓN Y UBICACIÓN DE LOS ICI. Ver tabla 1.

6.17.8.1 LONGITUD DE PELICULA... La película tendrá un largo que de por lo menos 1/2” (13mm) de película después de la proyección de la soldadura.

6.17.9 ANCHO DE LA PELICULA......

6.17.11. LIMITES DE DENSIDAD : ...en el área de interés será de mínimo 1,8 para R-X y 2,0 para Rayos Gamma, para doble exposición la mínima será 2,6. Cada una deberá tener mínimo 1,3. La máxima densidad para cualquier caso es 4,0.

RX - en ANSI/AWS D1.1

6.18 REQUISITOS SUPLEMENTARIOS DEL ENSAYO RADIOGRAFICO PARA CONEXIONES TUBULARES

6.18.1 SOLDADURAS A TOPE CIRCUNFERENCIALES.

6.18.1.1. EXPOSICIÓN UNA PARED UNA IMAGEN...Fig.. 6.16.

6.18.1.2 EXPOSICION DOBLE PARED UNA IMAGEN...Fig.. 6.17.. Se requiere un mínimo de tres exposiciones para cubrir toda la circunferencia. El ICI puede ser ubicado al lado de la película.

6.18.1.3 EXPOSICION DOBLE PARED DOBE IMAGEN. Para tuberías de diámetro 3 1/2” (89 mm) o menos. Un mínimo de dos exposiciones se requieren... Fig.. 6.18.., también se pueden tomar por superposición de las dos soldaduras donde se requerirá un mínimo de tres exposiciones 60° una de otra. El ICI deberá ser ubicado al lado de la fuente.

RX - en ANSI/AWS D1.1

6.19 EXAMEN ,REPORTE Y DISPOSICION DE LAS RADIOGRAFIAS

6.19.1. EQUIPO PROVISTO POR EL CONTRATISTA.......deberá proveer un equipo (negatoscopio) con intensidad variable y conveniente para el examen de la Radiografías. Tendrá capacidad suficiente para iluminar apropiadamente placas radiográfícas con una Densidad de 4,0

6.19.2 REPORTE....

6.19.3 RETENCION DE REGISTROS. Un jJuego completo de las radiografías, incluidas las inaceptables previas a cualquier reparación se entregaran al contratante.

La obligación de retención de las Radiografías cesa:

A) En la entrega del juego completo al contratante.

B) Un año completo después de la conclusión del trabajo del contratista, previo aviso por escrito al contratante.

RX - en ANSI / API STANDARD 650

SECCION 6 - METODOS DE INPECCION DE JUNTAS

6.1 METODO RADIOGRAFICO

6.1.2 NUMERO Y UBICACIÓN DE LAS RADIOGRAFIAS

6.1.3 TECNICA...DE ACUERDO ACODIGO ASME PARA CALDEROS Y RECIPIENTES A PRESION SecciónV Artículo 2.

RX - en ANSI / API STANDARD 650

SECCION 6 - METODOS DE INPECCION DE JUNTAS

6.1.5 ESTANDAR DE RADIOGRAFIA ......Las soldaduras se juzgarán como aceptables o no por los estándares del PARRAFO UW 51(B) DE LA Sección VIII del Código ASME...

RX - en ASME B31.3 PROCESS PIPING

CAPITULO VI - INSPECCION, EXAMEN Y ENSAYOS

344.5 EXAMEN RADIOGRAFICO

344.5.1 METODO...Serán realizadas de acuerdo con la sección V . Artículo 2.....

344.5.2 EXTENCION DEL EXAMEN RADIOGRAFICO..........A. 100% Radiografía.B.Random.C.Puntual

COMO SE HACE?

RX - en ASME B31.3 PROCESS PIPING

CAPITULO VI - INSPECCION, EXAMEN Y ENSAYOS

341.3.2 CRITERIO DE ACEPTACIONEl criterio de aceptación será establecido en el diseño de ingeniería y cumplirá por lo menos los requisitos aplicables en el párrafo 344.6.2 para ultrasonido y cualquiera de las demás partes del código.a). La Tabla 341.3.2 muestra los limites para imperfecciones de soldadura típicas.

QUE SE EVALUA ?

RX - en ASME BOILER & PRESSURE

VESSEL

SECCION V - ARTICULO 2 EXAMEN RADIOGRAFICO

344.5 EXAMEN RADIOGRAFICO

344.5.1 METODO...Serán realizadas de acuerdo con la sección V . Artículo 2.....

344.5.2 EXTENCION DEL EXAMEN RADIOGRAFICO..........A. 100% Radiografía.B.Random.C.Puntual

COMO SE HACE?

Discontinuidades

Grupo 3

INCLUSIONES SOLIDAS

SERIE 300

ENSAMBLE - 1T

0 1 2 3 4 5

POROSIDAD

PUCP - EXSA ASTM

6

POROSIDADPOROSIDAD

AGRUPADA

POROSIDAD

AISLADA

POROSIDAD

ENSAMBLE - 1T

0 1 2 3 4 5

FISURAS

PUCP - EXSA ASTM

6