SECRETARIA DE COMERCIO Y

FOMENTO INDUSTRIAL

NORMA OFICIAL MEXICANA

NOM-B-465 -1988

"INSPECCIN ULTRASONICA POR EL METODO D E CONTACTO PULSO-ECO-HAZ RECTO

ULTRASONIC; PULSE-ECHO-STRAIGHT-BEAM EXAMINATION BY THE CONTACT METHOD

P R E F A C I O En la elaboracin de esta norma participaron las siguientes empresas e instituciones: ATLAX, S.A. DE C.V. CAMARA NACIOAL DE LA INDUSTRIA DEL HIERRO Y DEL ACERO. DINA CAMIONES, S.A. DE C.V. FERROCARRILES NACIONALES DE MEXICO. INDUSTR IAS C.H, S.A. DE C.V. INSTITUTO TECNOLOGICO REGIONAL DE SALTILLO. PERITOS EN RADIOGRAFIA Y SOLDADURA, S.A. DE C.V. TUBACERO, S.A. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO.

INDICE DEL CONTENIDO 1 OBJETIVO Y CAMBIO DE APLICACIN 1 2 REFERENCIAS 1 3 SIGNIFICADO Y USO 1 4 APARATOS 2 5 CALIBRACION DEL EQUIPO 4 6 PROCEDIMIENTO 5 7 REGISTRO DE LOS RESULTADOS 8 ' 8 INTERPRETACION DE LOS R ESULTADOS 8 9 BIBLIOGRAFIA 8

NOM-B-465-1988

"INSPECCION ULTRASONICA POR EL METODO DE CONTCTO PULSO-ECO-HAZ RECTO"

ULTRASONIC- PULSE-ECHO STRAIGHT BEAM - EXAMINATION BY THE CONTACT METHOD

1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION. 1.1 Esta Norma Oficial Mexicana establece el mtodo de inspeccin ultrasnica de materiales por el .mtodo de pulso-eco, empleando un haz recto de ondas longitudinales, por contacto directo de la unidad rastreadora con el material que est inspeccionndose. 1.2 Esta norma debe aplicarse para desarrollar un procedimiento de inspeccin acordado entre fabricante y comprador. 1.3 Este mtodo puede incluir equipo, materiales y operaciones peligrosas. Esta norma no proporciona todos los requisitos de seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad de quien use este mtodo, consultar y establecer las reglas apropiadas de seguridad, as como determinar las limitaciones de aplicabilidad antes del uso. 2 REFERENCIAS. Esta norma se complementa con las siguientes Normas Oficiales Mexicanas vigentes: NOM-B-49 Definiciones de los trminos empleados en los mtodos de inspeccin ultrasnica". NOM-B-261 "Mtodo de inspeccin ultrasnica en planchas de acero 3 SIGNIFICADO Y USO. 3.1 Se aplica una serie de pulsos elctricos, al elemento piezoelctrico (transductor) el cual convierte estos pulsos a energa en forma de ondas pulsadas con una frecuencia nominal. Este transductor es montado en un contenedor de tal manera que pueda transmitir las ondas dentro del material a travs de una superficie preparada adecuadamente y un acoplante. La unidad rastreadora consta de ensamble del transductor, contenedor, superficie de trabajo y conector elctrico.

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3.2 El pulso de energa es transmitido dentro de la pieza de prueba, viajando en una direccin normal a la superficie de contacto, y es reflejado posteriormente a la unidad rastreadora por las discontinuidades o lmites de interfases que estn paralelas o cercanamente paralelas a la superficie de contacto. Estos ecos regresan a la unidad rastreadora, donde son convertidos de energ a mecnica a elctrica y son amplificados por un receptor. Los ecos amplificados (seales) se presentan normalmente en la pantalla de un tubo de rayos catdicos (TRC), en un barrido tipo "A'. Dado que todo el pulso de energa pasa dentro del siste ma de resolucin, puede indicarse a lo largo de la lnea horizontal base del "TRC por deflexiones verticales correspondientes a las amplitudes de los ecos de cada interfase, incluyendo aquellas que provienen de las discontinuidades. Ajustando los controles de barrido (intervalo), la seal en la pantalla puede ampliarse o reducirse para obtener una relacin determinada entre las seales del "TRC" y el material que esta inspeccionndose, desde los cuales se originan las seales. As, una distancia a escala de una discontinuidad y su seal en la pantalla es una relacin verdadera. Comparando las amplitudes de la seal de una discontinuidad en la pantalla con las de un patrn de referencia, puede determinarse su localizacin y estimarse el tamao de la discontinuidad. Las discontinuidades que tengan dimensiones que excedan el tamao del haz de sonido tambin pueden estimarse4 determinando la cantidad de movimiento de la unidad rastreadora sobre la superficie de inspeccin, donde se mantenga la seal de una discontinuidad. NOTA 1.- Cuando se determine el tamao de las discontinuidades por cualquiera de

estos dos mtodos, solamente se determina el rea de la discontinuidad, la cual refleja la energ a a la unidad rastreadora.

3.3 Puede obtenerse la siguiente informacin del mtodo de pulso-eco -haz recto: 3.3.1 Tamao aparente de la discontinuidad (ver nota 2), por comparacin de las amplitudes de la seal de la pieza de prueba y las amplitudes obtenidas de un patrn de referencia. 3.3.2 Distancia desde la superficie a la discontinuidad, por calibracin de la escala horizontal de la pantalla "TRC". 3.3.3 Las propiedades del material, son indicadas por la atenuacin relativa del sonido o cambios de velocidad en comparaciones iguales. 3.3.4 Lo extenso de la unin y la falta de ella (o fusin y falta de fusin) entre dos materiales conductores de ultrasonido, si lo permiten la geometra y materiales. NOTA 2.- El trmino "aparente" es enfatizado, dado que el tamao real depende de la orientacin, composicin y geometra de la discontinuidad y las limitaciones del equipo. 4 APARATOS 4.1 Un aparato ultrasnico completo debe incluir lo siguiente: 4.1.1 Instrumentacin. El instrumento ultrasnico debe ser capaz de generar, recibir y amplificar pulsos elctricos de alta frecuencia a los niveles de frecue ncia y energa requeridos para efectuar una adecuada inspeccin y proporcionar lecturas confiables

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4.1.2 Unidades rastreadoras. Las unidades rastreadoras deben ser capaces de transmitir y recibir ultrasonido, en el material de prueba a los niveles de frecuencia y energ a requeridos para la deteccin de discontinuidades. Los tamaos de las unidades rastreadoras tpicas van desde 3.2 a 28.6 mm en dimetro, disponindose de tama os ms pequeos y ms grandes para aplicaciones especficas. Las unidades rastreadoras pueden montarse en zapatas especiales para aplicaciones apropiadas. Pueden utilizarse unidades rastreadoras especiales conteniendo un transmisor y un receptor, con elementos piezoelctricos separados para proporcionar alg n grado de resolucin mejorada cerca de la superficie de prueba. 4.1.3 Acoplante. Se requiere de un acoplante, usualmente un lquido o semilquido, entre la cara de la unidad rastreadora y la superficie de prueba para permitir o mejorar la transmisin del ultrasonido desde la unidad rastreadora dentro del material bajo prueba. Los acoplantes tpicos son agua, gel de celulosa, aceite y grasa. Pueden usarse inhibidores de corrosin o agentes humectantes. Los acoplantes deben seleccionarse de aqu llos que no afecten al producto o al proceso. El acoplante usado en la calibracin debe emplearse para la inspeccin. Durante la ejecucin de un examen ultrasnico de contacto, la capa de acoplante entre la unidad rastreadora y el material que va a inspeccionarse, debe mantenerse de manera que el rea de co ntacto sea constante mientras se tiene un espesor adecuado de acoplante. La falta de acoplante reduce el rea de contacto efectivo, y el exceso de ste puede reducir la cantidad de energa transmitida entre la unidad rastreadora y la pieza que est inspeccionndose. Las variaciones de acoplante resultan como variaciones sensitivas en la inspeccin. 4.1.3.1 El acoplante debe seleccionarse de forma que la viscosidad sea apropiada para el acabado superficial del material que va a inspeccionarse. La inspeccin en superficies rugosas requiere generalmente un acoplante de alta viscosidad. La temperatura de la superficie de los materiales puede cambiar la viscosidad del acoplante. Corno ejemplo, en el caso de aceites y grasas, ver tabla 1. 4.1.3.2 A elevadas temperaturas, como condiciones de seguridad, pueden usarse materiales acoplantes resistentes al calor tales como aceites de silicn, geles o grasas. Por otra parte, puede ser necesario en el contacto intermedio de la unidad rastreadora con la superficie, un enfriamiento auxiliar para evitar cambios de temperatura que afecten las caracteristicas de la onda ultrasnica de la unidad rastreadora. Para altas te mperaturas, peden requerirse ciertos acoplantes basados en sales inorgnicas o materiales orgnicos termoplsticos, materiales que se dilatan altas temperaturas, y unidades rastreadoras que no se daen a estas temperaturas. Cuando se necesita un acoplamiento constante sobre reas grandes, como una inspecc in automtica, o cuando se muestran cambios en superfic ies rugosas, el empleo de acoplantes tales como lquidos de acoplamiento abierto proporcionan una mejor inspeccin. En tales casos, la unidad rastreadora no hace contacto con la superficie de prueba, sino que est separada del campo por una distancia de aproximadamente0.5 mm del acoplante.

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El lquido fluye a trav s de la unidad ras treadora llenando la abertura. El lquido proporciona el acoplamiento y tiene la ventaja de enfriar la unidad rastreadora si la inspeccin se efecta en una superficie caliente. 4.1.3.4 Un medio alternativo de contacto directo es proporcionado por la un idad rastreadora de rueda. La unidad rastreadora se monta al ngulo requerido en el eje estacionario, el cual mueve una llanta flexible llena de lquido. Un contacto mnimo del acoplante proporciona la transmisin ultrasnica hacia adentro de la superficie bajo prueba, dado que el material de la llanta elstica est en contacto conforme se acerca a la superficie. 4.1.4 Patrones de referencia. La pieza que se obtiene en la produccin, puede ser un patrn adecuado, usndose la altura del eco do la pared posterior como referencia. Para una informacin ms cuantitativa, pueden usarse para calibracin reflectores maquinados (discontinuidades) o cartas representativas de la relacin distancia-amplitud de reflectores de un tamao conocido para una unidad rastreadora y material en particular. Estos reflectores pueden tener forma de agujeros de fondo plano, agujeros barrenados lateralmente o ranuras. El acabado superficial del patrn de referencia debe ser similar al acabado superficial de la pieza de produccin (o corregirlo; ver inciso 5.3). El material del patrn de referencia y el material de prueba deben ser acsticamente similares -(en velocidad y atenuacin). El patrn de referencia seleccionado debe emplearlo el inspector como base para la comparacin de seales. 5 CALIBRACION DEL EQUIPO. 5.1 Si va a obtenerse informacin cuantitativa, deben verificarse la linealidad vertical, horizontal o ambas, conforme a la NO M-B-261, o por otro procedimiento aprobado por el fabricante y el comprador. El estab lecimiento de una linealidad aceptable puede ser por acuerdo entre fabricante y comprador. 5.2 Antes de la inspeccin, calibrar el sistema conforme a la norma del producto. 5.3 Cuando los acabados superficiales del patrn de referencia y la pieza de prueba no son los mismos, o cuando exista una diferencia acstica entre ellos, debe hacerse una correccin de la atenuacin para compensar la diferencia. La correccin de la atenuacin se logra notando la diferencia entre las seales recibidas desde el mismo reflector de referencia (que es reflexin de pared posterior) en la calibracin bsica del patrn (referencia) y en el material de prueba, corrigiendo para esta diferencia. 5.4. Debe reconocerse que el efecto del campo cercano puede causar incons istencias en la sensibilidad cuando se estn rastreando heterogeneidades ms pequeas que el dimetro del haz efectivo. Pueden considerarse adecuadas unidades rastreadoras de lneas de retardo u otros medios, como la inspeccin por ambos lados de la pieza cuando la aplicacin requiere un rastreo ms severo. Cuando el examen se efecta en el campo lejano, se recomienda compensar la atenuacin acstica del material de prueba con respecto a algn patrn de referencia.

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Esta compensacin puede ob tenerse con reflectores de referencia a diferentes distancias, electrnicamente, con curvas de atenuacin dibujadas. En la superficie del "TRC", o con graficas para relacionar la distancia-amplitud de reflectores conocidos. Para efectuar una inspeccin ptima, debe hacerse la compensacin para ambos efectos del campo cercano-lejano. 5.5 A menos que otra cosa se especifique, el pulso inicial, y como mnimo el de una reflexin de la pared posterior, deben aparecer en la pantalla del "TRC", mientras se examinan discontinuidades en materiales que tengan superficies paraleles. El nmero total de reflexiones de pared posterior depende del equipo, geometr a, tipo de material, informacin deseada o la que seleccione el operador. La reduccin de la reflexin de pared posterior durante el rastreo es indicativa de un incremento de atenuacin o dispers in del sonido por discontinuidades siempre y cuando la superficie rugosa frontal, posterior y el paralelismo de la pieza de prueba sean aproximadamente iguales a las del patrn. Para superficies no paralelas, el tiempo de trayectoria de la pantalla del 'TRC" debe calibrarse con patrones de referencia para incluir el mximo espesor que est inspeccionndose en el material de prueba. 5.6 Para inspecciones de unin / sin unin (fusin / falta de fusin), debe usarse un patrn de referencia similar al material de prueba que est inspeccionndose, conteniendo las reas representativas con unin (fusin) y sin unin (falta de fusin), si el material y geometra lo permiten. 5.7 La calibracin con respecto a patrones de referencia debe verificarse peridicamente para asegurar que el sistema de calibracin ultrasnico no ha cambiado. Como mnimo, la calibracin debe verificarse cada vez que haya un cambio de operadores, cuando se cambie la unidad rastreadora, cuando se instalen nuevas bateras, cuando la operacin del equipo es cambiada de una fuente de energa a otra, o cuando se sospeche de una operacin inapropiada. 6 PROCEDIMIENTO. C.1 Cuando se efecta la inspeccin ultrasnica para la deteccin o determinacin del tamao de discontinuidades, o ambos, pueden detectarse reflectores no perpendiculares al haz ultrasnico por amplitudes reducidas, con una distorsin envolvente dependiendo del rea del reflector, la cual puede ser curva o plana, lisa o rugosa, tal vez con facetas reflectoras. Las caractersticas del reflector tambin pueden causar rpidos cambios; en la profundidad aparente conforme la unidad rastreadora se aproxime o se aleje de la indicacin de amplitud baja. Otro de los efectos de estos reflectores es la prdida de reflexin de pared posterior, la cual ocurre cuando la d iscontinuidad est directamente entre la unidad rastreadora y la superficie posterior. Los reflectores detectables debido a cualquier fenmeno extrao no pueden ser determinados solamente con la amplitud de la seal, sino que requiere correcciones especiales para la unidad rastreadora y caractersticas del defecto.

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6.2 Inspeccin de la superficie La superficie debe ser uniforme, libre de xido, pintura, y de discontinuidades como cavidades o rugosidad, salpicaduras de soldadura, suciedad, u otra materia extraa que afecten los resultados de la inspeccin. La pintura adherida, el xido o el recubrimiento, no necesariamente requieren removerse para la inspeccin, si estos presentan caractersticas de atenuacin uniforme. La superficie de prueba debe adecuarse para permitir la inspeccin ultrasnica a la sensibilidad espec ificada. Si se requiere, la superficie puede esmerilarse, limpiarse con chorro de arena, cepillarse, rasparse o prepararse para inspeccionarla. Pueden probarse superficies curvas, ya sea cncavas o convexas; sin embargo, el sistema de calibracin debe compensarse para el cambio efectivo en el rea de transmisin de la unidad rastreadora, entre el patrn de referencia y el del material de prueba. Si es posible, el patrn de referencia debe tener la misma geometra que la del material de prueba que est inspeccionndose. 6.3 Unidad rastreadora. Seleccionar un tamao y frecuencia adecuado de la unidad rastreadora, despus de considerar las caractersticas acsticas y geometra del material de prueba, el tamao mnimo y tipo de discontinuidad a ser detectada. A mayor frecuencia, mayor capacidad de resolucin, pero menor poder de penetracin, por el contrario, a menor frecuencia menor la capacidad de resolucin y mayor poder de penetracin. Los factores que limitan el empleo de altas frecuencias son el equipo y propiedades del material. La limitacin del empleo de bajas frecuencias es la p rdida en el nivel de sensibilidad para la inspeccin. Existen varios tipos de unidades rastreadoras de haz recto que proporcionan ventajas para aplicaciones especficas. Lo anterior debe tomarse en cuenta al elegir el tama o, tipo y frecuencia de la unidad rastreadora. Cuando se emplean materiales retardadores en la unidad rastreadora, la calibracin y la temperatura de la superficie de inspeccin deben ser aproximadamente de 14 C para evitar atenuaciones grandes y diferencias de velocidad. NOTA 3 Deben usarse el dimetro ms grande y la mayor frecuencia de la unidad

rastreadora para obtener los resultados deseados -de la mxima resolucin y una buena direccin del haz.

6.4 Rastreo. El rastreo puede ser continuo o intermitente, dependiendo de la geometra, aplicacin y requisitos del material de prueba que va a inspeccionarse. Para rastreos continuos, el ajuste de la unidad rastreadora debe ser adecuado para proporcionar un 100% de cobertura, a sensibilidades de inspeccin uniforme del rea que va a probarse. Ajustar la velocidad de rastreo o velocidad de repeticin del instru mento o ambos, para permitir la deteccin de las discontinuidades ms pequeas indicadas en la norma particular y para permitir el funcionamiento de los d ispositivos d e registro y sealamiento del aparato. 6.4.1 Rastreo manual. Mantener la unidad rastreadora en la mano y moverla sobre la superficie del material de prueba.

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6.4.2 Rastreo automtico La unidad rastreadora es mantenida por un dispositivo adecuado, ya sea que, el material de prueba se mueva o se mantenga estacionario, mientras la unidad rastreadora se mueva mecnicamente a largo de alguna trayectoria predeterminada. Para rastreos automatizados, el monitor debe acoplarse entre la unidad rastreadora y el material de prueba, ya sea electrnica o visualmente, para asegurar una sensibilidad de inspeccin apropiada. 6.5 Durante la evaluacin de las indicaciones, mantener las mismas sensibilidades relativas entre el patrn de referencia y el material de prueba. Efectuar la evaluacin de las indicaciones ultrasnicas despus de que las respuestas de reflexin provenientes de las discontinuidades sean maximizadas por la manipulacin de la unidad rastreadora. Delimitar los extremos de la discontinuidad ms grande que el haz de sonido. Un mtodo recomendado para delimitar, en la superficie del material de prueba, el tamao aparente (esto es, la superficie de reflexi n registrada por la unidad rastreadora) de discontinuidades ms grandes que la unidad rastreadora es por el mtodo de media amplitud. Colocar la unidad rastreadora sobre la discontinuidad a la mxima seal de respuesta y moverla en una direccin hasta que la seal caiga rpidamente a la lnea base en el TRC. Posteriormente, regresar la unidad rastreadora a la posicin en donde la seal fue la mitad de la amplitud, tenindose el punto donde la indicacin cae rpidamente en la lnea base. En este punto, el centro de la unidad rastreadora, debe coincidir aproximadamente con la orilla de la discontinuidad. Repetir este procedimiento como sea necesario en otras direcciones para delinear las discontinuidades en la superficie. Pueden usa rse unidades rastreadoras de distintas frecuencias y tamaos para delinear y obtener una mayor exactitud. Deben considerarse especialmente las discontinuidades cuando la amplitud de la seal cae a la mitad de la mxima amplitud o menor, y permanezca al nivel ms bajo sobre toda la distancia (por ejemplo, ms de la mitad del dimetro de la unidad rastreadora ). NOTA.- Para superficies redondas, debe considerarse la geometra cuando se

emplea este mtodo. 7 Registro de los datos de inspeccin 7.1 La siguiente informacin debe registrarse co mo mnimo para futuras referencias en el momento de cada inspecc in. 7.1.1 Nmero de identificacin de la pieza. 7.1.2 Nombre del operador y nivel (s i est certificado). 7.1.3 Descripcin del instrumento, marca, modelo y nmero de serie. 7.1.4 Arreglo del aparato: acoplante, tipo y longitud del cable, rastreo manual/automtico. 7.1.5 Descripc in de la unidad rastreadora: tipo, tamao, frecuencia, zapatas especiales. 7.1.6 Patrones de referencia (y datos de calibracin requeridos para una inspeccin

posterior. 71.7 Informacin de la indicacin como se especifique en la norma aplicable del producto

o resultados de la inspeccin (nmero, clasificacin y localizacin de las discontinuidades). Para inspecciones de unin/sin unin (fusin/falta de fusin) debe informarse lo extenso de la unin (fusin) o sin unin ( falta de fusin) 8 INTERPRETACIO N DE LOS RESULTADOS. La interpretacin de los resultados de la inspeccin, as como su registro, deben ser por acuerdo entre fabricante y comprador. Deben rechazarse todas las discontinuidades que tengan seales que excedan el nivel establecido por la norma del producto, el plano u orden del comprador, a menos que maquinndose la pieza desaparezcan las discontinuidades rechazables del material de prueba. 9 INFORME. 9.1 El informe debe incluir la informacin acordada entre fabricante y comprador. Tabla 1.- Viscosidad sugerida - Acoplantes de aceite . Promedio aproximado de la -rugosidad superficial (mm,)

Viscosidad equivalente del acoplante, grado del aceite de motor

0.1 - 2.5 1.3 - 3.1 2.5 - 10.2 6.4 - 17.8 Mayor de 18

SAE 10 SAE 20 SAE 30 SAE 40 grasa

NOTA Esta tabla solamente es una gua y no se aplica para exclu ir el empleo de un

acoplante en particular que se encuen tre adecuado para usarse en una superficie especfica.

10 BIBLI0GRAFlA. ASTM-E-114 -85 "Ultrasonic pulse -echo straight-beam examination by the contact method". Mxico, D. F., a 16 de jun de 1988 LA DIRECTRORA GENERAL DE NORMAS LIC. CONSUELO SAEZ PUEYO