UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL ESTADO DE ZACATECASMANTENIMIENTO INDUSTRIAL

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

QUINTA UNIDAD ULTRASONIDO

MAESTRO: ING. JULIAN RAMIREZ CARRILLO

ALUMNO: ELOY ENCARNACIN REYNA ZAMARRN

GRUPO: 10 A

GUADALUPE, ZACATECAS A 19 DE NOVIEMBRE DEL 2013.

I. Introduccin.Los ultrasonidos son ondas acsticas de idntica naturaleza que las ondas snicas, diferencindose de stas en que su campo de frecuencias se encuentra en la zona audible. Este mtodo es uno de los principales mtodos de ensayos nodestructivos, para el control de la calidad y evaluacin de materiales en la industria de hoy en da.Su aplicacin permite conocer la integridad del material en su espesor y detectar discontinuidades internas que no son visibles en la superficie de la soldadura. Adems de la determinacin de diferencias en la estructura del material y sus propiedades fsicas.OBJETIVO

Aplicar el ensayo de ultrasonido a una tubera para detectar si sta ha sufrido una disminucin de su espesor e identificar las causas.

Tcnica a utilizar.Utilizar la tcnica de ultrasonido de contacto directo mediante el mtodo de Haz Angular, mtodo de impulso y eco, tcnica de trayectoria de zig-zag. Esta tcnica transmite ondas con un ngulo de refraccin determinado con respecto a la superficie de exploracin.Todos los equipos que trabajen con la tcnica de contacto requieren de un acoplante en forma de pelcula fina, debido a que el aire atenuara la mayora de la energa ultrasnica.Este mtodo de contacto se adapta perfectamente a la geometra de la tubera y adems es mucho ms prctico.Materiales y equipos a ser utilizados.Equipo Ultrasnico con generador de seales de 2.25 MHZ con un elemento de Lucita de 6 mm*6 mm (1/4in * 1/4in) como mnimo. Se recomienda los siguientes equipos entre otros:Krautkramer 6 MHZ, modelo USL-32.Krautkramer 2.2 MHZ, modelo USN-52.

Krautkramer 6 MHZ, modelo USL-32.

Palpadores de incidencia angular, especficamente de emisin 60. Acoplante: solucin acuosa como aceite, vaselina, etc. dependiendo del equipo y del ngulo de emisin a utilizar. Trapos de limpieza.Preparacin de la superficie.Se recomienda aplicar una limpieza manual en toda el rea de la soldadura y sus alrededores, con el propsito de eliminar todo rastro de suciedad presente en la misma y dejarla completamente seca. Se calibrar el equipo a una frecuencia nominal de 4 MHZ.

Procedimiento. Una vez limpia la superficie se proceder a la aplicacin del acoplante a utilizar. Si el haz ultrasnico es suficientemente divergente, se cubre la altura o espesor de la unin sin necesidad de desplazar el palpador con movimiento de vaivn entre las distancias d y d/2 como se muestra en la figura 2.1 Si la muestra es gruesa y el haz estrecho, una vez orientado el palpador con un ngulo recto con la unin soldada, habr que desplazarlo de acuerdo a la figura 2.2. Siguiendo un movimiento de vaivn, entre las distancias mencionadas d y d/2, a fin de explorar la seccin entera de la unin, y un poco ms para tener en cuenta el ancho del cordn. Para mayor seguridad, se recomienda repetir el ensayo desde el otro lado de la unin (direccin 2), ya que algunas heterogeneidades se detectan mejor en una direccin que en la otra.

FIGURA 2.2 UNIONES SOLDADAS. INCIDENCIA ANGULAR. METODO DE IMPULSO ECO.

Conviene combinar el movimiento de vaivn entre d y d/2, con una ligera rotacin del palpador a un lado y a otro de su direccin perpendicular a la unin, a fin de detectar con ngulos ms favorables las heterogeneidades inclinadas. Para detectar grietas transversales, se aplican dos palpadores como (1) y (2) de la figura 2.2 (c), conectados en paralelo.Morfologa de la heterogeneidad.Interpretacin de las indicaciones.La presentacin de los resultados es del tipo AScan en la cual la altura de los ecos de indicacin o picos, representan la intensidad del haz ultrasnico reflejado. La lnea base horizontal indica el tiempo o la distancia de recorrido, mientras que verticalmente se observa la amplitud de la seal.La forma de la indicacin del eco, puede proporcionar alguna informacin acerca de la morfologa de la heterogeneidad. Si la indicacin del eco alcanza una altura total con pocos escalones (nodos de alta frecuencia), normalmente suele proceder de un reflector plano irradiado en direccin prxima a la perpendicularidad en dicho plano, figura 2.3(a).Por el contrario si la heterogeneidad no es plana o es irregular o, siendo plana o rugosa no se irradia perpendicularmente, la elevacin de la indicacin del eco suele ser ms gradual resultando, pues, ms ancha, Figura 2.3 (b).

Fig. 2.3Influencia de la morfologa de la heterogeneidad sobre la forma de la indicacin del ecoA continuacin se presentan unas figuras, en las cuales se dan unos criterios generales aplicables a los ensayos con palpadores angulares, que pueden ayudar a clasificar la heterogeneidad dentro de alguna de las tres formas simples.

Plana (Fig. 2.4) Cilndrica (Fig. 2.5) Esfrica (Fig. 2.6)

Antecedentes

Despus de soldar la tubera pero antes de bajar la tubera en la zanja, si un inspector encontraba una embolladura, comunicaba la necesidad de una inspeccin superficial aTechint. Luego un inspector contratista hacia esta inspeccin con ultrasonido pulso eco para confirmar que el sitio de dao fsico todava tena el espesor dentro de la norma.

Adems de confirmar el espesor de tubo en los alrededores del dao fsico, el Sr. Salazar a titulo personal tomaba mediciones circunferenciales con ultrasonido en los extremos descubiertos (sin revestimiento tricapa) de estos tubos para confirmar el espesor del tubo.

Estas pruebas se realizaron en el poliducto entre Km. 6 y Km. 40 en la zona de selva, zona de Rumichaka al Km. 400, entre otros. Por medio de estas mediciones el Sr. Salazar se enter de una corrosin acelerada en muchos de estos tubos.

Medicin de espesor - ultrasonido

Las tuberas estn sujetas a corrosin, es decir a la prdida de material que va disminuyendo el espesor de la pared y que puede llegar a condiciones criticas. El espesor mnimo admisible de una tubera lo determina las normas API y el ASME segn la aplicacin y dependiendo de las caractersticas fsicas y de los procedimientos de construccin.

La medicin ultrasnica para determinar el espesor real de la tubera se hizo mediante la tcnica pulso-eco de contacto directo utilizando transductores de 0,375 (9,525 mm) de dimetro con frecuencias centrales de 5 MHz, adems de glicerina como medio acoplante. Los resultados mostraron una variacin insignificante de la velocidad ultrasnica.

Precisin del equipo 0,02 mm Temperatura superficial - 10 + 50 C Nuestra inspeccin consista en realizar la medicin de espesores por ultrasonido en las paredes de la tubera de acuerdo a las especificaciones y recomendaciones del

Cdigo

ASME Seccin VIII, Divisin 1 y 2, y el Procedimiento Interno de Techint.

Se toma un muestreo de puntos de medicin en el dimetro exterior del tubo, se consideraba de 4 a 5 puntos de la zona daada en cada punto se tomaba 3 mediciones y se hacia el promedio para luego promediar con los dems puntos. Siendo esta una referencia de medicin codificada en la que se reportaban los espesores mximo y mnimo.

La suma de estas 3 mediciones (total 15) se dividan entre 5 y este era el espesor realEncontrado 3 mediciones.

DESARROLLOSe ha obtenido una probeta de la tubera para hacerle la prueba de ultrasonido y determinar su espesor. En la siguiente imagen se muestra la probeta: Ahora bien se tomaron las medidas de espesor de la probeta y se obtuvo la siguiente informacin.

INFORME DE MEDICIN DE ESPESORES DE TUBERAS

Con las caractersticas tcnicas originales la tubera y los valores actuales encontrados se determinarn la velocidad de corrosin. Con los parmetros anteriores y espesores mnimos calculados y recomendados por el Cdigo, se determinar su vida til.

Los espesores nominales de la tubera utilizada

Nota: La mayora de la tubera siempre viene con un espesor extra, encima del espesor nominal, de 0.3 a 0.4milmetros.

Mediciones de Espesores en Campo

Se hacan nicamente para dos formas establecidas por el procedimiento de Techint:

1) Por Accidente Fsico de la Tubera.

Estos accidentes fsico eran producidos por los vehculos que transitaban por el derecho de va (Pay-Car y Seibos) originado abolladuras, o hundimiento de las tuberas

2) Por salto de Arco

Esto era ocasionado no intencionalmente por la antorcha del soldador, originando en el metal base del tubo una especie de quemon que originaba ser reparado manualmente con un limaron y despus ser medido por medio ultrasnico. En todos estos casos si el material base (tubo) se encontraba muy daado y sobrepasaba el limite del 10% menos del espesor nominal este era cambiado o nicamente era cortado en el rea daada ASME B31.8 y Procedimiento Techint.

Adems a ttulo personal:

3) hice algunas mediciones en todas las circunferencia de las tuberas esto lo hice en un porcentaje de unos 90-100 tubos de dimetro de 14 18 y 24.Estas mediciones no eran reportadas ya que estas no estaban estipuladas hacerlas en el procedimiento de Techint, he podido constatar que gran parte de estas mostraban una corrosin acelerada en la pared del tubo y que en algunos casos estas medicionesestaban fuera del lmite del espesor nominal debido a su corrosin interna.

Grado de corrosin anual segn norma ASME

El grado mximo de corrosin anual estipulado en la norma ASME es de 0.134 mm. Por ao. Esto quiere decir que toda tubera bien protegida nicamente sufrira una corrosin anual de 0.0134 o menos. La tubera que inspeccion el Sr. Salazar en el campo a ttulo personal con equipo ultrasonido, de un total de alrededor de 100 tubos, aproximadamente 50 por ciento tenan un grado de corrosin mayor al grado de corrosin esperada, un mximo de 0.134 mm. en tubera nueva.

Estas tuberas que fueron expuestas a la intemperie y diversos cambios climticos, y sin proteccin en los extremos, y ms an con un posible lapso largo entre la fecha defabricacin y la fecha de instalacin, contaban con un grado de corrosin acelerada.CONCLUSIONES

Con los datos obtenidos mediante las pruebas realizadas, se puede comprobar que la tcnica de ultrasonido por inmersin para lneas de tuberas submarinas, es una tcnica confiable en la evaluacin de medicin de prdida de espesores a nivel externo.

Se encontr tambin que el ensayo ultrasnico es uno de los mtodos ms rpidos, fciles y seguros de aplicar, debido a que posee una gran exactitud en el momento de la evaluacin de las condiciones de tuberas.

Se encuentra que la repetitividad y confiabilidad de los ensayos no destructivos dependen en gran medida de los conocimientos y de la habilidad de los operadores que la realizan, de all, nace la importancia de la calificacin del personal bajo alguno de los dos programas internacionales que existen (ASNT o la ISO), ya que de ello depende el xito de cualquier prueba no destructiva que se lleve a cabo, con el fin de asegurar resultados consistentes y aumente la confiabilidad de las mediciones.

En base al planteamiento del procedimiento de inspeccin por ultrasonido, se verifica la importancia de su empleo en el momento de las inspecciones, debido a que es de gran ayuda para la obtencin de resultados reproducibles, de igual manera evitando errores que podran generarse debido al cambio del operador, modificacin o avera del equipo, influencias del clima, parmetros operaciones, condiciones de las piezas a inspeccionar entre otros.

El control calidad juega un papel muy importante en los materiales, debido a que se puede realizar mediante ensayos no destructivos, con los cuales se pueden detectar defectologia superficial, Subsuperficial e interna, por lo que el ultrasonido se destaca por tener ventajas tales como: que no necesita la destruccin del elemento a inspeccionar, la inspeccin puede realizarse en sitio, los equipos son portables y los resultados se conocen inmediatamente.

REFERENCIAS

AMERICAN SOCIETY FOR NODESTRUCTIVE TESTING. Recommended Practice N SNT-TC-1A. Non Destructive Testing. ASTN SNT-TC-1A-2011. 2) AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIAL. Standard Practice for Ultrasonic Pulse-Echo Straight-Beam Contact Testing. ASTM; 2010. ASTM E 114-10. 3) AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIAL. Standard Practice for Ultrasonic Testing of Metal Pipe and Tubing. ASTM; 2009. ASTM E 213-09 4) AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIAL. Standard Practice for Evaluating Performance Characteristics of Ultrasonic Pulse-Echo Testing Instruments and Systems without the Use of Electronic Measurement Instruments. ASTM; 2011 . ASTM E 317-11. 5) AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIAL. Standard Practice for Measuring Thickness by Manual Ultrasonic Pulse-Echo Contact Method.ASTM; 2010, ASMT E 797-10. 6) AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIAL. Standard Practice for Detection and Evaluation of Discontinuities by the Immersed Pulse-Echo Ultrasonic Method Using Longitudinal Waves. ASTM; 2011. 10 p. ASTM E 1001-11. 7) Ballesteros, A, J.L, Acevedo, Tecnologas de Ensayos No Destructivos aplicados en ambientes marinos. Corporacin Mexicana de Investigacin de Materiales, 2010.