UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA

LABORATORIO DE CIENCIA DE LOS MATERIALES 2011-A ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

ENSAYO:N1 RAYOS X

GRUPO:B

FECHA:05/09/11

I.- OBJETIVO:

Diagnostico de soldadura de la placa radiogrfica, interpretacin y localizacin de las diferentes anormalidades que se presentan por una inadecuada unin soldada.

II.- INTRODUCCION:

Antecedentes y marco terico:

El descubrimiento de los rayos X se produjo la noche del viernes 8 de noviembre de 1895 cuandoWilhelm Rntgen, investigando las propiedades de losrayos catdicos, se dio cuenta de la existencia de una nueva fuente de energa hasta entonces desconocida y por ello denominada radiacin X. Por este descubrimiento obtuvo el reconocimiento de la Academia Sueca en el ao 1901, siendo el Primer Premio Nobel de Fsica. Rntgen comprendi inmediatamente la importancia de su descubrimiento para la medicina, que haca posible la exploracin de los cuerpos de una manera hasta ese momento totalmente insospechada. En el transcurso del mes siguiente, aplicando los efectos de los rayos X a una placa fotogrfica, produjo la primera radiografa de la humanidad, la de la mano de su mujer. Las primeras aplicaciones de los rayos x se centraron en el diagnstico, aunque a partir de 1897 se abrir el camino de la aplicacin teraputica, de la mano de Freund, con su intento de tratar el nevus pilosus y su observacin de las depilaciones radiolgicas precursoras de la radiodermitis.

La radiografa es un mtodo de ensayos no destructivos basado en el principio de transmisin o absorcin de radiacin preferencial. Las reas de espesor reducido o de menor densidad transmiten ms, y en consecuencia absorben menos radiacin. La radiacin que pasa a travs del objeto de ensayo formara una pelcula contrastante en una pelcula que recibe la radiacin.

Aplicaciones:

Ensayo Radiogrfico abarca fuentes tales como rayos X y rayos Gamma, as como ms nuevos mtodos tales como radiografa en tiempo real, radiografa computarizada y tomografa computarizada. No solo una solucin puede satisfacer todas las necesidades radiogrficas. La eleccin correcta depende de la aplicacin. Ensayo Radiogrfico se utiliza principalmente para probar nuevas soldaduras y verificar la conformidad, pero tambin se utiliza para detectar la corrosin en plantas.

III.- FUNDAMENTO TEORICO

Proceso radiogrfico contraste

Las reas de alta transmisin de radiacin, o baja absorcin en la pelcula revelada aparecen como reas negras; mientras las reas de baja transmisin, o alta absorcin en las pelculas reveladas aparecen como reas claras

Defectos de las uniones soldadas.

Cavidades y poros: inclusiones gaseosas (esferoidal o alargadas) Inclusiones: materiales extraos slidos (escoria, xidos u otros metales) Falta de penetracin: ranura debido a que el metal acoplado no ha llenado de raz por el metal de aporte Falta de fusin: falta de unin entre el metal de aporte y el metal base y se localiza en la raz, laterales o entre cordones Grietas: son discontinuidades producidas por roturas en el metal (pueden ser longitudinales, transversales o estrelladas)

Clasificacin de defectos.

Inclusiones: pueden ser gaseosas (H2 ;O2) o solidas (elementos extraos a la soldadura Mordeduras: cuando no es uniforme el paso de la soldadura Socavacin: cuando no se selecciona bien el amperaje de acuerdo con el espesor de la plancha y/o el dimetro del electrodo Fisuras Exceso y/o defecto de penetracin Falta y/o exceso de fusin

Clasificacin de Soldaduras (debido a que se producen).

Grupo 1: Soldadura sana - color negro inclusiones gaseosas dispersas. Grupo 2: Soldadura buena color azul inclusiones gaseosas, escorias y mordeduras. Grupo 3: Soldadura regular color verde inclusiones gaseosas, mordeduras y falta de penetracin. Grupo 4: Soldadura mala color marrn inclusiones gaseosas, mordeduras, falta de penetracin y falta de fusin. Grupo 5: Soldadura muy mala color rojo inclusiones gaseosas, mordeduras, falta de penetracin/fusin y grietas

Inspeccin y Control de Calidad

La inspeccin y control de calidad esta dado por un tcnico especializado cuya funcin principal es realizar, testificar, comparar, supervisar y documentar las actividades de inspeccin que afectan la calidad de la soldadura antes, durante y despus de esta.Los organismos de normalizacin, han elaborado y emitido normas y programas aplicables al entrenamiento, calificacin y certificacin del personal dedicado a realizar esta inspeccin.

Un ejemplo de una empresa que realiza controles es el de la SGS.

SGS tiene el conocimiento, la experiencia y los recursos necesarios para realizar Ensayos Radiogrficos en todo el mundo usandouna nica en ms de 30 pases.

Ya sea en la fabricacin, manufactura de tubos, tuberas, construccin de plantas industriales, qumicas, plantas petroqumicas, astilleros o industriaoffshore, en las centrales elctricas convencionales y las centrales nucleares - nuestrosServicios de Ensayos No Destructivos proveen garanta de calidad y seguridad del proceso.

Servicios de Radiografa Convencional

SGS suministra una lnea completa de servicios de Ensayos Radiogrficos, incluso: Radiografa de rayos Gamma Radiografa de rayos X Radiografa DigitalRadiografa Computarizada Tomografa Computarizada en 3Dy 2D Re-interpretacin de las pelculas Radiografa por Proximidad Servicio de Consultora Digitalizacin y Archivar de pelculaSGS Servicios Industriales ofrece Ensayo Radiogrfico combinado tambin con otros mtodos de END.

Deteccin de los defectos

Como la revelacin de una soldadura buena en un cordn debe ser blanca cualquier defecto de soldadura ser vista en forma de puntos negros, manchas claras u oscuras segn sea el defecto.

Interpretacin de una radiografaEl inspector interpretara la radiografa segn el resultado de la radiografa, por ejemplo una mancha clara y pequea le indicara una inclusin gaseosa.

IV.- MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR

Tubo de rayos-X

Carcasa protectora: el tubo de rayos X, siempre est montado en una carcasa protectora, formada de plomo, y diseada para controlar los serios peligros que afectaron a la radiologa en sus principios, (exposicin excesiva a la radiacin, descarga elctrica). La carcasa protectora proporciona tambin un soporte mecnico al tubo de rayos X, y lo protege frente al posible dao producido por la manipulacin descuidada. Cuando se producen, los rayos X son emitidos con la misma intensidad en todas las direcciones, pero nosotros solo empleamos los emitidos a travs de una seccin especial del tubo de rayos X, llamada ventana. Los rayos X emitidos a travs de la ventana se conocen como haz til, los restantes que se escapan a travs de la carcasa protectora son, la radiacin de fuga. La carcasa protectora, alrededor de algunos tubos de rayos X, contiene aceite que acta como aislante tcnico y refrigerador. Envoltura de cristal: el de rayos X, es un tipo especial de tubo de vaco, los componentes del tubo se encuentran dentro de una envoltura de cristal. Esta envoltura, que debe de ser fabricada de un vidrio que pueda soportar eltremendo calor generado, mantiene el vaco, lo cual hace posible una produccin ms eficaz de rayos X, y prolonga la vida del tubo. Si estuviera lleno de gas, disminuira el flujo de electrones que van del ctodo al nodo, se produciran menos rayos X y se creara ms calor. La ventana del tubo es de un cristal mas fino que deja filtrar los rayos X. Es un segmento que permite una mxima emisin de rayos X con absorcin mnima por la envoltura de cristal.

Ctodo: parte negativa del tubo de rayos X, tiene dos partes principales: el filamento y la copa de enfoque. Filamento: es una espiral de alambre que emite electrones al ser calentado. Cuando la corriente que atraviesa el filamento es lo suficientemente intensa, de aproximadamente 4 a 5 Ampere o superior, los electrones de la copa externa del filamento entran en ebullicin y son expulsados del filamento, este fenmeno se conoce como emisin termoinica. Los filamentos suelen estar formados por Tungsteno Trico, el Tungsteno proporciona una emisin termoinica mayor que otros metales. Su punto de fusin es de 3410 C, de forma que no es probable que se funda con el calor, adems no se evaporiza, puesto que si lo hiciera el tubo se llenara rpidamente de gas. La adicin de un uno a un dos por ciento de Torio al filamento de Tungsteno, incrementa la eficacia de la emisin de electrones y prolonga la vida del tubo. La copa de enfoque es un refuerzo metlico del filamento, condensa el haz de electrones en un rea pequea del ctodo. La efectividad de la copa de enfoque depende de tres factores: 1- La corriente del filamento que regula la cantidad de rayos X de salida. 2- El tamao del filamento impone el tamao del foco efectivo que se produce en el nodo. Los tubos de rayos X suelen llevar dos filamentos de diferente tamao, que proporcionan dos puntos focales; el punto focal de tamao pequeo se asocia con el filamento menor y se emplea cuando se necesitan imgenes de alta resolucin. El punto focal de tamao grande se asocia con el filamento mayor y se emplea cuando se necesitan tcnicas que produzcan gran cantidad de calor. 3- La situacin de uno u otro suele hacerse con el selector que se encuentra en la consola de control

nodo: es el lado positivo del tubo de rayos X, existen dos tipos: estacionarios y rotatorios El nodo tiene tres funciones en el tubo de rayos X: 1- Es un conductor elctrico 2- Proporciona soporte mecnico al blanco. 3- Debe ser un buen conductor trmico, cuando los electrones chocan con el nodo, ms del 99% de su energa cintica se convierte en calor, que debe ser eliminado rpidamente antes de que pueda fundir el nodo. El cobre es el material ms utilizado en el nodo.

Punto focal: es el rea del blanco desde la que se emiten los rayos X. Constituye la fuente de radiacin.

Blanco: es el rea del nodo con la que chocan los electrones procedentes del ctodo. En los tubos de nodo estacionario, el blanco consiste en una pequea placa de tungsteno que se encuentra encastrado en un bloque de cobre. En los tubos de nodo rotatorio, el disco que gira es el blanco, normalmente esta formado por una aleacin de Tungsteno mezclada con Torio, que proporciona una resistencia adicional para soportar el esfuerzo de la rotacin rpida. El Tungsteno es el material elegido para el blanco. Equipo de rayos-X utilizado en la prctica En la figura se observa el dispositivo utilizado para la realizacin de la prctica radiogrfica.

Preparacin de la placa.

Para este ensayo la placa debe estar superficialmente lisa y limpia de restos de soldadura sino podemos interpretar errneamente el resultado de la radiografa.

Realizacin de la placa.

Realizamos una placa con un biselado sobre el cual correr nuestro cordn de soldadura en seccin horizontal de esta

V.- PROCEDIMIENTO Haciendo uso del electrodo Cellocord E60-11 realizamos un biselado en V con una inclinacin de 45 en la placa de 3/8 de espesor. Luego rellenamos el biselado con el electrodo E70-18 mediante un cordn de soldadura. Para el proceso de Rayos X limpiamos antes la placa de impurezas y la alisamos usando un papel lijar. Durante el proceso hacemos uso de un equipo, donde las caractersticas del equipo y del proceso son: Equipo rayos X marca Watson 90kv de radiacin Tiempo de 1s Distancia foco pelcula 80cm Amperaje 5mA Luego la radiografa es analizada interpretando los objetos vistos en ella.

VI.- RESULTADOS

Con el anlisis de nuestra placa radiogrfica obtuvimos como resultado una soldadura sana ya que solo se mostro dispersas inclusiones gaseosas en todo el cordn; y al final de este hubo una mordedura debido a una falla del operario con el electrodoVII.- CONCLUSIONES

La radiacin de un arco elctrico es enormemente perjudicial para la retina y puede producir cataratas. La ropa apropiada para trabajar con soldadura por arco debe ser holgada y cmoda. Puede usarse con la mayora de los materiales. Puede usarse para proporcionar un registro visual permanente del objeto ensayado o un registro digital con la subsiguiente visualizacin en un monitor de computadora. Puede revelar algunas discontinuidades dentro del material. Revela errores de fabricacin y a menudo indica la necesidad de acciones correctivas.

VIII.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

www.thermoequipos.com.ve/pdf/articulo_06.pdf 6:30 04/09/11

http://www.cl.sgs.com/es_cl/radiographic-testing?serviceId=10134079&lobId=25605 6:38 04/09/11

http://es.wikipedia.org/wiki/Radiograf%C3%ADa 06:43 04/09/11

CUESTIONARIO

1.- Analice sus resultados y establezca las causas de los defectos de la soldadura y de la preparacin de la placa

Como resultado del anlisis de la placa radiogrfica obtuvimos una serie de inclusiones gaseosas; las cuales son causadas cuando el electrodo pasa por el cordn y encierra O2 H2 dentro de este.

2.- Donde aplicara este tipo de ensayos y en que parte del proceso?

Se aplicara a engranajes, placas de acero con cordn de soldadura en X, V longitudinales.

3.- Que tipo de proteccin de seguridad a la persona se utiliza para hacer este tipo de ensayos?

La radiacin de un arco elctrico es enormemente perjudicial para la retina y puede producir cataratas, prdida parcial de visin, o incluso ceguera. Los ojos y la cara del soldador deben estar protegidos con un casco de soldar homologado equipado con un visor filtrante de grado apropiado.

La ropa apropiada para trabajar con soldadura por arco debe ser holgada y cmoda, resistente a la temperatura y al fuego. Debe estar en buenas condiciones, sin agujeros ni remiendos y limpia de grasas y aceites. Las camisas deben tener mangas largas, y los pantalones deben ser largos, acompaados con zapatos o botas aislantes que cubran.

Tambin deben evitarse por encima de todo las descargas elctricas, que pueden ser mortales. Para ello, el equipo deber estar convenientemente aislado (cables, tenazas, porta electrodos deben ir recubiertos de aislante), as como seco y libre de grasas y aceite.

4.- Hasta que profundidad se pueden localizar estas anormalidades mediante este ensayo?

Este ensayo entrega un registro permanente de la imagen obtenida, ofreciendo la posibilidad de observar ensambles internos y la observacin de piezas de espesor menores a los 100 mm.

5.- Sugerencias adicionales.

Hay que recomendar que se analicen los incisos siguientes:

Consideraciones de seguridad:

Los procesos de ensayo radiogrfico requieren fuentes de rayos X y gamma que generan grandes cantidades de radiacin. Las radiaciones pueden causar daos a las clulas de los tejidos vivos, por eso es esencial que el personal est adecuadamente consciente y protegido. El personal de garanta de calidad debe estar continuamente consciente del riesgo de radiacin y atento a las normas de seguridad. Existen medidores especialmente diseados que tienen la capacidad de detectar las radiaciones X y gamma. Los medidores de radiaciones, llamados detectores son instrumentos cruciales porque las radiaciones no pueden detectarse por la vista, el sonido, el tacto, el olor o el gusto. Es obligatoria la estricta observancia de las regulaciones de seguridad Estatales. Muchas jurisdicciones requieren certificaciones particulares para asegurase que los tcnicos tengan acabados conocimientos de las regulaciones de seguridad.

Ventajas del ensayo radiogrficoLas ventajas del ensayo radiogrfico incluyen lo siguiente:1. Puede usarse con la mayora de los materiales. 2. Puede usarse para proporcionar un registro visual permanente del objeto ensayado o un registro digital con la subsiguiente visualizacin en un monitor de computadora. 3. Puede revelar algunas discontinuidades dentro del material. 4. Revela errores de fabricacin y a menudo indica la necesidad de acciones correctivas. Limitaciones del ensayo radiogrficoLas limitaciones de la radiografa incluyen consideraciones fsicas y econmicas. 1. Deben seguirse siempre los procedimientos de seguridad para las radiaciones. 2. La accesibilidad puede estar limitada. El operador debe tener acceso a ambos lados del objeto a ensayar. 3. Las discontinuidades que no son paralelas con el haz de radiacin son difciles de localizar. 4. La radiografa es un mtodo caro de ensayo. 5. Es un mtodo de ensayo que consume mucho tiempo. Despus de tomar la radiografa, el film debe ser procesado, secado e interpretado. 6. Algunas discontinuidades superficiales pueden ser difciles, si no imposible, de detectar. Objetivos del ensayoEl objetivo del ensayo radiogrfico es asegurar la confiabilidad del producto. Esto puede lograrse sobre la base de los siguientes factores.1. La radiografa permite al tcnico ver la calidad interna del objeto ensayado o evidencia la configuracin interna de los componentes. 2. Revela la naturaleza del objeto ensayado sin perjudicar la utilidad del material 3. Revela discontinuidades estructurales, fallas mecnicas y errores de montaje.La realizacin del ensayo radiogrfico es slo una parte del procedimiento. Los resultados del ensayo deben ser interpretados de acuerdo con normas de aceptacin, y luego el objeto ensayado es aceptado o rechazado.

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