I. ¿Qué son los ensayos no destructivos?
Ensayos no destructivos es un término general que se refiere a todos los medios técnicos utilizados para detectar defectos o falta de uniformidad en un objeto que se está probando, utilizando las características del sonido, la luz, el magnetismo y la electricidad.
Las pruebas no destructivas se refieren al método de inspeccionar y probar las estructuras internas y superficiales, las condiciones y los defectos de una pieza de prueba, como tipos, cantidades, formas, propiedades, ubicaciones, dimensiones, distribución y cambios, utilizando cambios de calor, sonido. , luz, electricidad, magnetismo, etc. causado por estructuras internas anormales o defectos en los materiales.
Esto se logra sin causar daños ni afectar el desempeño del objeto que se está probando y sin perjudicar su organización interna. Se utilizan métodos físicos o químicos, apoyados en tecnología y equipos modernos.
Los ensayos no destructivos son una herramienta indispensable y eficaz para el desarrollo industrial. Hasta cierto punto, refleja el nivel de desarrollo industrial de un país. Se ha reconocido ampliamente la importancia de los ensayos no destructivos.
II. Métodos de prueba no destructivos.
Métodos de prueba no destructivos comunes: pruebas radiográficas, pruebas ultrasónicas (UT), pruebas de partículas magnéticas (MT), pruebas de líquidos penetrantes (PT) y pruebas de rayos X (RT).
1. Prueba Radiográfica (RT)
1. Principios y características de las pruebas radiográficas (RT)
Las pruebas radiográficas (RT), abreviadas como RT en la industria, son una categoría crucial de pruebas industriales no destructivas.
La principal aplicación de la RT es la detección de defectos macrogeométricos en una pieza. Dependiendo de las diferentes características, la RT se puede dividir en varios métodos, como son la Tomografía Computarizada de rayos X (X-CT), la Radiografía Computarizada (CR) y la Radiografía, entre otras.
En la siguiente figura:
- De izquierda a derecha en la primera fila: Detector de partículas magnéticas estacionario;
- Segundo desde la izquierda en la primera fila: Puerta protectora de la sala de examen radiográfico.
- De izquierda a segunda fila: tubo de rayos X portátil;
- Segundo desde la izquierda en la segunda fila: detector de defectos ultrasónico analógico con pantalla tipo A.
La radiografía, un método de prueba no destructivo, utiliza rayos X producidos por tubos de rayos X o rayos gamma producidos por isótopos radiactivos para penetrar la pieza de trabajo, mientras que la película sirve como medio de registro. Este método es el método de prueba radiográfica más básico y más utilizado, y también es el contenido principal de la formación profesional en RT.
2. Principio 1 de la Radiografía:
Las pruebas radiográficas utilizan esencialmente la energía de ondas electromagnéticas o radiación (rayos X y rayos gamma). Los rayos interactúan con el material durante la penetración, provocando que su intensidad disminuya debido a la absorción y dispersión. El grado de atenuación de la intensidad depende del coeficiente de atenuación del material y del espesor atravesado por los rayos.
3. Principio 2 de la Radiografía:
Si existe un defecto en una parte específica del objeto radiografiado (pieza de trabajo), y el coeficiente de atenuación del material que constituye el defecto es diferente al de la muestra (por ejemplo, en una costura de soldadura, el aire en un defecto de porosidad tiene un coeficiente de atenuación mucho más bajo que el acero), la intensidad del haz transmitido desde esa área local será diferente a la de su entorno.
Colocando la película en una posición adecuada para ser expuesta a los rayos transmitidos, se obtiene un negativo después del procesamiento en un cuarto oscuro.
Después de que los rayos penetran en la pieza de trabajo, debido a las diferentes intensidades de los rayos transmitidos entre las partes defectuosas e intactas, las partes correspondientes de la película tendrán diferentes grados de oscuridad.
Los inspectores radiográficos pueden identificar la ubicación y la naturaleza del defecto observando diferencias en la oscuridad de la película. Los principios básicos descritos anteriormente son similares a los de la toma de radiografías en un hospital.
4. Características de la radiografía
(1) Ámbito de aplicación
La radiografía es adecuada para juntas a tope de diversos métodos de soldadura por fusión (soldadura por arco, soldadura con protección de gas, soldadura con escoria, soldadura con gas, etc.), también puede inspeccionar piezas de acero fundido y, en circunstancias especiales, puede usarse para inspeccionar soldaduras de esquinas u otros. Piezas estructurales especiales.
(2) Ventajas de la radiografía
a) Visualización directa de defectos: la radiografía utiliza una película como medio de registro; la naturaleza, cantidad, tamaño y ubicación de los defectos se pueden determinar con precisión observando la película.
b) Fácil detección de defectos que causan diferencias locales de espesor: Tiene una alta tasa de detección de defectos como porosidad e inclusión de escoria.
c) La radiografía puede detectar dimensiones de longitud y anchura del orden de milímetros y submilimetros, o incluso menos, y prácticamente no existe un límite inferior de espesor de detección.
d) Casi aplicable a todos los materiales, puede conseguir buenos resultados en metales como acero, titanio, cobre y aluminio. Este método no requiere formas rígidas, la rugosidad de la superficie de la muestra y el tamaño de grano del material no la afecta.
(3) Limitaciones de la radiografía
a) La tasa de detección de defectos similares a grietas se ve afectada por el ángulo radiográfico y no puede detectar defectos de capa delgada perpendiculares a la dirección de la radiación, como la delaminación en placas de acero.
b) El límite superior de detección está limitado por el poder de penetración de los rayos; por ejemplo, una máquina de rayos X de 420 kv puede penetrar un espesor máximo de acero de aproximadamente 80 mm, y los rayos gamma de un isótopo radiactivo de cobalto-60 ( Co60) puede penetrar un espesor máximo de acero de aproximadamente 150 mm. Para piezas más gruesas, se requiere equipo especial: aceleradores, que pueden penetrar espesores superiores a 400 mm.
c) Generalmente no es adecuado para probar placas de acero, tubos de acero, piezas forjadas y rara vez se usa para inspeccionar juntas en soldadura fuerte, soldadura por fricción y otros métodos de soldadura.
d) La radiografía tiene costos de prueba más altos y una velocidad de prueba más lenta.
e) La radiación es perjudicial para el cuerpo humano, son necesarias medidas de protección.
2. Pruebas ultrasónicas (UT)
Las pruebas ultrasónicas (UT), comúnmente abreviadas como UT, son la tecnología más utilizada, más aplicada y de rápido desarrollo en el campo de las pruebas no destructivas.
Tiene múltiples propósitos en el control de calidad durante la fabricación del producto, la inspección de materias primas y la mejora de procesos. También es una herramienta indispensable en el mantenimiento de equipos.
La prueba ultrasónica (UT) es un método de prueba no destructivo ampliamente utilizado en diversas industrias.
Cuando una onda ultrasónica ingresa a un objeto y encuentra un defecto, una parte de la onda se refleja.
Al analizar la onda reflejada mediante un transmisor y un receptor, el defecto se puede medir con precisión. Se puede visualizar la ubicación y el tamaño del defecto interno y se puede determinar el espesor del material.
1. Aplicaciones de pruebas ultrasónicas
Las principales aplicaciones de las pruebas ultrasónicas son la detección de defectos macroscópicos dentro de las piezas de trabajo y la medición del espesor del material.
2. Clasificación de inspección ultrasónica
Las pruebas ultrasónicas se pueden clasificar en varios métodos según diferentes características:
(1) Clasificación por principio: método de reflexión del pulso ultrasónico, difracción del tiempo de vuelo (TOFD), etc.
(2) Clasificación por modo de visualización: Pantalla tipo A, Pantalla de imagen ultrasónica (Imagen de escaneo B, C, D, P, Imagen de matriz de control dual, etc.).
3. Principio de las pruebas ultrasónicas.
Las pruebas ultrasónicas dependen esencialmente de la interacción entre las ondas ultrasónicas y los materiales: reflexión, refracción y difracción.
(1) ¿Qué es una onda ultrasónica?
Nos referimos a las ondas mecánicas que pueden causar sensación auditiva como ondas sonoras, con frecuencias entre 20 y 20 000 Hz. Las ondas mecánicas con frecuencias superiores a 20 000 Hz se conocen como ondas ultrasónicas, que son inaudibles para los humanos. Para la inspección de metales como el acero, normalmente utilizamos ondas ultrasónicas con frecuencias que oscilan entre 0,5 y 10 MHz. (1MHz=10^6Hz)
(2) ¿Cómo se emiten y reciben las ondas ultrasónicas?
El componente principal de la sonda de prueba ultrasónica es un cristal piezoeléctrico, que tiene el efecto piezoeléctrico: bajo tensión alterna de compresión y tracción, el cristal puede producir un campo eléctrico alterno.
Cuando un pulso eléctrico de alta frecuencia excita el cristal piezoeléctrico, desencadena el efecto piezoeléctrico inverso, convirtiendo la energía eléctrica en energía acústica (energía mecánica).
La sonda emite de forma intermitente ondas ultrasónicas en forma de pulsos, conocidas como ondas de pulso. Cuando la sonda recibe ondas ultrasónicas, desencadena el efecto piezoeléctrico directo, convirtiendo la energía acústica nuevamente en energía eléctrica.
La sonda convencional utilizada en pruebas ultrasónicas generalmente consta de un cristal piezoeléctrico, un bloque amortiguador, un conector, un cable, una película protectora y una carcasa. Generalmente se divide en dos categorías: sonda recta y sonda en ángulo. Este último suele incluir una cuña para inclinar el cristal en un determinado ángulo respecto a la superficie incidente.
La siguiente imagen es un diagrama estructural de una sonda angular típica.
La siguiente imagen es una imagen física de una sonda en ángulo:
El modelo de sonda es 2.5P812 K2.5, sus parámetros son:
a) 2,5 representa la frecuencia f: 2,5MHz;
b) P indica que el material cristalino es cerámica de titanato de circonato de plomo, que tiene las ventajas de una buena estabilidad de temperatura, excelentes propiedades eléctricas, fácil fabricación y bajo costo;
c) 812 indica que el tamaño del cristal rectangular es: 8 mm*12 mm;
d) K2.5 indica: la tangente del ángulo de refracción de la sonda en ángulo es 2,5, es decir, tan(68,2°)=2,5, y su ángulo de refracción es 68,2°.
Principio de funcionamiento del método de reflexión de pulso ultrasónico de pantalla tipo A
La onda de pulso generada por la fuente de sonido ingresa a la pieza de trabajo y la onda ultrasónica se propaga hacia la pieza de trabajo en una dirección y velocidad determinadas. Al encontrar una interfaz con diferentes impedancias acústicas en ambos lados (generalmente por alguna discontinuidad en el material, como grietas, poros, inclusiones, etc.), una parte de la onda sonora se refleja.
El equipo de prueba recibe y muestra: La amplitud y posición de la onda sonora se analizan para evaluar si existe un defecto o el tamaño y ubicación del defecto existente.
Características del método de reflexión de pulso ultrasónico de pantalla tipo A
Ámbito de aplicación
Es aplicable a diversas piezas fabricadas con metales, no metales y materiales compuestos.
a) Inspección de materias primas y componentes: placas de acero, forjas de acero, placas de aluminio y aleaciones de aluminio, placas de titanio y aleaciones de titanio, placas compuestas, tubos de acero sin costura, etc.
b) Inspección de juntas de soldadura a tope: juntas a tope de acero (incluidas soldaduras en ángulo de asiento de tubería, juntas de soldadura en forma de T, soportes y piezas estructurales), juntas a tope de aluminio y aleaciones de aluminio.
La siguiente imagen es una junta a tope de acero: junta de soldadura en forma de T.
Ventajas del método de reflexión del pulso ultrasónico con pantalla tipo A
a) Fuerte capacidad de penetración, capaz de detectar defectos internos en piezas con una amplia gama de espesores. Para materiales metálicos, puede inspeccionar tubos y placas de paredes delgadas con un espesor de 1 a 2 mm, así como piezas forjadas de acero de varios metros de largo.
b) Localización precisa del defecto.
c) Alta tasa de detección de defectos de tipo área.
d) Alta sensibilidad, capaz de detectar defectos muy pequeños en el interior de la pieza. La sensibilidad teórica de las pruebas ultrasónicas es aproximadamente la mitad de la longitud de onda ultrasónica. Para piezas de acero inspeccionadas con una sonda ultrasónica angular de frecuencia de 2,5 MHz, la sensibilidad es de aproximadamente 0,65 mm.
e) Bajo costo de inspección, alta velocidad, equipo portátil, inofensivo para los humanos y el medio ambiente, conveniente para uso en el sitio.
Limitaciones del método de reflexión de pulso ultrasónico de pantalla tipo A
a) Son necesarios más estudios para calificar y cuantificar con precisión los defectos en las piezas.
b) Es difícil realizar pruebas ultrasónicas en piezas con formas complejas o formas externas irregulares.
c) La posición, orientación y forma del defecto tienen un cierto impacto en los resultados de la prueba.
d) El material y el tamaño del grano de la pieza afectan en gran medida la prueba.
e) Los resultados de la prueba no son intuitivos y no hay un registro testigo directo de los resultados de la prueba.
4. Ventajas de las pruebas ultrasónicas:
- Tiene una alta capacidad de penetración; por ejemplo, puede detectar eficazmente acero a una profundidad de más de 1 metro.
- Tiene alta sensibilidad para detectar defectos planos como grietas y capas intermedias, y puede medir la profundidad y el tamaño relativo de los defectos.
- El equipo es portátil, seguro de operar y fácil de usar para inspección automática.
5. Desventajas:
Inspeccionar una pieza de trabajo de forma compleja es un desafío, especialmente cuando la superficie que se inspecciona requiere un cierto grado de acabado. Para garantizar un acoplamiento acústico completo, se debe utilizar un agente de acoplamiento para llenar el espacio entre la sonda y la superficie que se está inspeccionando.
3. Prueba de partículas magnéticas (MT)
Para empezar, comprendamos el principio detrás de las pruebas con partículas magnéticas.
Cuando se magnetizan materiales y piezas de trabajo ferromagnéticos, la presencia de discontinuidad hace que las líneas de fuerza magnéticas sobre y cerca de la superficie de la pieza de trabajo se distorsionen localmente, creando un campo de fuga magnético. Este campo atrae partículas magnéticas que se aplican a la superficie de la pieza, lo que da como resultado marcas magnéticas visibles que revelan la posición, la forma y el tamaño de cualquier discontinuidad cuando se observa con una iluminación adecuada.
La prueba de partículas magnéticas (MPT), comúnmente abreviada como MT por los expertos de la industria, es un método de prueba no destructivo bien establecido. Encuentra una amplia aplicación en diversos campos, como el aeroespacial, armamento, construcción naval, ferrocarriles, automoción, petróleo y gas, industria química, recipientes a presión para calderas y tuberías a presión.
La principal aplicación de las pruebas con partículas magnéticas es detectar defectos geométricos macroscópicos en la superficie y cerca de la superficie de piezas ferromagnéticas, como porosidad superficial y grietas.
1. Métodos de inspección de partículas magnéticas.
Según las diferentes características, las pruebas de partículas magnéticas se pueden dividir en varios métodos:
(1) Según el tiempo de aplicación de las partículas magnéticas, se puede dividir en: Método Continuo y Método Residual.
a) Método Continuo: Aplicación de polvo magnético mientras se magnetiza la pieza.
b) Método residual: Primero se magnetiza la pieza y luego de detener la magnetización se utiliza el magnetismo residual de la pieza, seguido de la aplicación de polvo magnético.
(2) Según los materiales de visualización, se puede dividir en: método fluorescente y método no fluorescente.
a) Método Fluorescente: Uso de polvo magnético fluorescente para observar trazas magnéticas bajo una lámpara de luz negra.
b) Método no fluorescente: utiliza polvo magnético negro o rojo común para observar rastros magnéticos en condiciones normales de iluminación.
(3) Según el portador de polvo magnético, se puede dividir en: método húmedo y método seco.
a) Método húmedo: el portador de polvo magnético es líquido (aceite o agua).
b) Método Seco: Se aplica directamente en forma de polvo seco sobre la pieza, este método sólo se utiliza en circunstancias especiales.
Por ejemplo, la inspección con partículas magnéticas de soldaduras de recipientes a presión generalmente emplearía: método húmedo + método no fluorescente + método continuo. Esto significa que dispersaremos el polvo magnético negro o rojo en un portador de agua o aceite (es decir, suspensión magnética) en condiciones normales de iluminación y aplicaremos la suspensión magnética mientras magnetizamos la soldadura, observando la formación de trazas magnéticas simultáneamente.
A continuación se muestra una aplicación típica del método húmedo + método no fluorescente + método continuo en la inspección de partículas magnéticas. El proceso implica la magnetización a través de una máquina de yugo magnético cruzado, combinada con polvo magnético negro.
El siguiente diagrama ilustra la detección de defectos de grietas mediante inspección con partículas magnéticas en la soldadura a tope circunferencial de un tanque esférico. Las huellas magnéticas son grandes y claras.
La siguiente imagen muestra un tubo soldado a tope. Las huellas magnéticas no son tan evidentes como en la imagen anterior. ¿Todavía puedes identificarlos?
2. Principio de inspección por partículas magnéticas
La inspección de partículas magnéticas utiliza esencialmente cambios en el magnetismo del material.
Cuando se magnetiza una pieza ferromagnética, si el material de la pieza es continuo y uniforme, las líneas de inducción magnética de la pieza quedarán confinadas en gran medida dentro de la pieza, sin que casi ninguna línea de inducción magnética salga o entre en la pieza desde la superficie inspeccionada, lo que resulta en ningún campo magnético de fuga significativa. Como se muestra abajo:
(1) Sin campo magnético de fuga
Cuando hay discontinuidades en la superficie de la pieza que corta las líneas de fuerza magnética, debido a la baja conductividad magnética y la alta resistencia magnética de las piezas discontinuas, las líneas de inducción magnética cambiarán sus trayectorias.
La mayor parte del flujo magnético de trayectoria alterada pasará a través de la pieza de trabajo desde la parte inferior de la discontinuidad de la resistencia magnética.
Cuando la intensidad de inducción magnética de la pieza de trabajo es relativamente alta, la parte inferior de la pieza de trabajo en la discontinuidad no puede aceptar más flujo magnético, o cuando el tamaño de la discontinuidad es grande, parte del flujo magnético escapará de la discontinuidad y cruzará la parte superior de la discontinuidad. antes de volver a entrar en la pieza de trabajo.
Esta fuga de flujo magnético hará que las partes a ambos lados de la discontinuidad se polaricen, formando el llamado campo magnético de fuga. Como se muestra abajo:
(2) Campo magnético de fuga existente
Principio básico de la inspección por partículas magnéticas: después de la magnetización de la pieza de trabajo, si hay discontinuidades (como grietas) en la superficie y cerca de la superficie de la pieza de trabajo, se formará un campo magnético de fuga (es decir, un campo magnético de fuga) en la superficie de la pieza de trabajo. piezas discontinuas.
Al atraer y reunir las partículas magnéticas aplicadas durante el proceso de inspección a través del campo magnético de la fuga, eventualmente se forman rastros magnéticos, que pueden proporcionar una visualización de la ubicación, la forma y el tamaño del defecto.
3. Características de la inspección de partículas magnéticas
(1) Ámbito de aplicación
La inspección por partículas magnéticas se puede utilizar para inspeccionar materias primas y productos semiacabados como láminas, perfiles, tubos y piezas forjadas. También se puede utilizar para la inspección final y durante el proceso de piezas de acero forjado, piezas soldadas y piezas de acero fundido durante la fabricación. Además, se puede utilizar para la inspección en servicio de máquinas importantes, recipientes a presión, tanques de almacenamiento de petróleo y otras instalaciones industriales.
(2) Ventajas de la inspección de partículas magnéticas
a) Proporciona una visualización intuitiva de la forma, ubicación, tamaño y gravedad del defecto y puede determinar aproximadamente la naturaleza del defecto.
b) Tiene alta sensibilidad. Las huellas magnéticas formadas por la acumulación de partículas magnéticas en los defectos tienen un efecto amplificador. Puede detectar un ancho mínimo de defecto de aproximadamente 0,1 μm y descubrir microfisuras de aproximadamente 10 μm de profundidad.
c) Tiene buena adaptabilidad, es casi ilimitado en cuanto al tamaño y la forma de la pieza de prueba y, mediante la adopción integral de varios métodos de magnetización, se pueden detectar defectos en todas las direcciones de la pieza.
d) La velocidad de inspección es rápida, el proceso es simple, la operación es conveniente, la eficiencia es alta y el costo es bajo.
(3) Limitaciones de la inspección de partículas magnéticas
a) Solo se puede utilizar para inspeccionar materiales ferromagnéticos como acero al carbono y acero de aleación estructural, y no se puede utilizar para inspeccionar materiales no ferromagnéticos como magnesio, aluminio, cobre, titanio y acero inoxidable austenítico.
b) Solo se puede utilizar para detectar defectos superficiales y cercanos a la superficie y no puede detectar defectos enterrados demasiado profundamente. La profundidad enterrada de los defectos subterráneos detectables generalmente no excede de 1 a 2 mm.
c) Es difícil determinar cuantitativamente la profundidad de enterramiento del defecto y la altura del defecto mismo.
d) El método de inspección visual se usa comúnmente para verificar defectos. Juzgar e interpretar las huellas magnéticas requiere experiencia técnica y calidad.
Puede resultar complicado identificar arañazos superficiales en la superficie, agujeros profundos enterrados y delaminación y pliegues en un ángulo de menos de 20° con respecto a la superficie de la pieza.
4. Prueba de penetración (PT)
Las pruebas de penetración (PT), uno de los primeros métodos de pruebas no destructivas (END) en la industria, se utilizan ampliamente en diversos campos de la industria moderna debido a su simplicidad y facilidad de operación.
1. Aplicaciones de pruebas de penetración
Se utiliza para inspeccionar defectos de apertura de superficies, como grietas superficiales, en piezas metálicas (acero, aleación de aluminio, aleación de magnesio, aleación de cobre, aleación resistente al calor, etc.) y no metálicas (plástico, cerámica, etc.). .
Durante la fabricación y el funcionamiento de productos industriales pueden aparecer grietas superficiales de varios micrómetros de ancho. Los estudios en mecánica de fracturas han demostrado que, en condiciones de trabajo adversas, estas pequeñas grietas pueden ser fuentes de fallas en el equipo.
2. Métodos de prueba de penetración
Según las diferentes características, las pruebas de penetración se pueden dividir en varios métodos diferentes:
Por materiales de visualización, se puede dividir en métodos fluorescentes y no fluorescentes. La primera se llama “Prueba de Penetrante Fluorescente” y la segunda se llama “Prueba de Penetrante de Color”.
Un diagrama esquemático típico de defectos en las pruebas de penetración de fluorescentes.
Las microfisuras invisibles a simple vista se vuelven especialmente visibles como una fluorescencia de color verde amarillento bajo la irradiación de una lámpara UV después de la prueba de penetración fluorescente, como se muestra en el siguiente diagrama:
3. Principio de las pruebas de penetración
El ensayo de penetrantes utiliza fundamentalmente la energía superficial de los líquidos.
Cuando un líquido entra en contacto con una interfaz sólida, ocurre uno de los tres fenómenos siguientes, donde θ denota el ángulo de contacto, como se ilustra a continuación:
(a) θ=0°, humectación completa;
(b) θ<90°, humectación parcial;
(c) θ>90°, sin humectación.
Para un líquido dado, cuanto menor es la tensión superficial, menos trabajo se requiere para superar esta fuerza a medida que el líquido se extiende a través de la interfaz, lo que resulta en una mejor humectación.
—La tensión superficial es la tensión que actúa a lo largo de la superficie de cualquier línea límite causada por fuerzas moleculares desequilibradas en la capa superficial del líquido.
Fenómeno del cabello:
Esto se observa cuando un líquido moja un tubo capilar o un objeto con pequeños espacios y el líquido fluye a lo largo de estos pequeños espacios.
Si un líquido puede mojar un tubo capilar, el líquido sube por el tubo. Cuanto menor sea el diámetro interno de la tubería, mayor será el nivel del agua en su interior. Por ejemplo, el agua sube dentro de un tubo capilar de vidrio, de forma similar al agua que penetra en el capilar.
Si un líquido no puede mojar un tubo capilar, el nivel del líquido disminuye en el tubo. Por ejemplo, el mercurio (Hg) dentro de un tubo capilar de vidrio hace que baje el nivel del líquido.
Principio básico de las pruebas de penetración:
Debido al fenómeno capilar, cuando las personas aplican un penetrante que contiene tintes fluorescentes o coloreados a la superficie de una pieza de prueba, el penetrante penetra muchos pequeños defectos abiertos en la superficie (las aberturas pequeñas son similares a los capilares, y el penetrante penetra los defectos pequeños es similar al fenómeno de humectación). Después de retirar el exceso de penetrante adherido a la superficie de la pieza de prueba y secar, se aplican los reveladores. Bajo acción capilar, el penetrante de los defectos se reabsorbe en la superficie de la pieza de prueba, creando una visualización amplificada de los defectos. Luego se puede utilizar la inspección visual para observar la forma, el tamaño y la distribución de los defectos.
4. Características de las pruebas de penetración.
- Formularios
Las pruebas de penetración se pueden aplicar para detectar defectos superficiales en una variedad de materiales metálicos y no metálicos, tanto magnéticos como no magnéticos. Con excepción de los materiales porosos, que son difíciles o imposibles de probar, este método se puede utilizar en prácticamente cualquier material para identificar defectos superficiales y producir resultados satisfactorios.
- Ventajas de las pruebas de penetración
(a) No está limitado por las propiedades magnéticas, la forma, el tamaño, la composición estructural, la composición química o la orientación del defecto de la pieza que se está probando. Una sola operación puede detectar defectos en todas direcciones.
(b) La operación es simple y el equipo es sencillo.
(c) La visualización de defectos es intuitiva y muy sensible.
- Limitaciones de las pruebas de penetración
(a) Sólo puede detectar defectos superficiales en los materiales. Para defectos ocultos en materiales, las pruebas de penetración son impotentes. Cabe señalar que debido a la dificultad de interpretar imágenes de defectos en materiales porosos, las pruebas de penetración no son adecuadas para defectos superficiales en estos materiales.
(b) Los componentes penetrantes pueden ser corrosivos para la pieza de prueba, por lo que es necesario un control estricto de elementos traza como azufre y sodio.
(c) Los disolventes orgánicos utilizados en los penetrantes son volátiles y los tintes industriales pueden ser tóxicos, lo que requiere medidas de protección contra la inhalación.
5. Prueba de rayos X
Las pruebas radiográficas se utilizan porque los rayos X son absorbidos de manera diferente por diferentes sustancias y espesores, lo que da como resultado intensidades variables de los rayos X que atraviesan el objeto irradiado.
Cuando la película negativa se coloca en el lado opuesto del objeto irradiado, se generan los gráficos correspondientes debido a las diferentes intensidades de los rayos X.
Basándose en las imágenes resultantes, el evaluador de la película puede determinar si hay defectos dentro del objeto y la naturaleza de esos defectos.
Aplicabilidad y limitaciones de las pruebas radiográficas:
- Es sensible para detectar defectos volumétricos y facilita la caracterización de defectos.
- Las radiografías son fáciles de retener y rastrear.
- Proporcionan una visualización visual de la forma y el tipo de defectos.
- Sin embargo, este método tiene limitaciones, ya que no puede determinar la profundidad de los defectos enterrados y tiene un espesor de detección limitado. Además, los negativos requieren un lavado especial, que es perjudicial para el cuerpo humano y puede resultar caro.
6. Prueba de corrientes de Foucault (ET)
Las pruebas de corrientes de Foucault (ET) ocupan una posición importante en el campo de los ensayos no destructivos (END). Desempeña un papel cada vez más importante en diversos sectores, como el aeroespacial, la metalurgia, la maquinaria, la energía eléctrica, la industria química y la energía nuclear.
1. Aplicaciones de prueba de corrientes parásitas
Este método se utiliza para detectar defectos geométricos macroscópicos en la superficie y cerca de la superficie de materiales metálicos conductores, así como para medir el espesor del recubrimiento.
2. Métodos de prueba de corrientes de Foucault
Según las diferentes características, las pruebas de corrientes parásitas se pueden dividir en varios métodos:
1) Clasificación por forma de bobina de prueba:
a) Tipo externo: la muestra de prueba se coloca dentro de la bobina para prueba, adecuada para detectar defectos en la pared exterior de tubos, varillas y cables.
b) Tipo interno: El ensayo se realiza en el interior del tubo, específicamente para inspeccionar defectos en la pared interior de tubos de paredes gruesas o agujeros perforados.
c) Tipo de sonda: Colocada en la superficie de la muestra para prueba, adecuada no solo para placas, varillas y tubos de gran diámetro de forma simple, sino también para piezas mecánicas de forma compleja.
2) Clasificación por estructura de bobina de prueba:
a) Método absoluto: La bobina está formada por una única bobina.
b) Método diferencial: Consta de dos bobinas conectadas de manera opuesta.
c) Método de autocomparación: se enrollan varias bobinas alrededor de un solo marco.
d) Método de comparación estándar: envuelto alrededor de dos marcos, una bobina contiene una muestra estándar y la otra se utiliza para pruebas reales.
3) Clasificación por conexión eléctrica de la bobina de prueba:
a) Método de autoinducción: la bobina de prueba utiliza un solo devanado para excitación y detección.
b) Método de inducción mutua: el devanado de excitación y el devanado de detección están separados.
c) Tipo de parámetro: La bobina en sí es un componente del circuito.
3. Principio de prueba de corrientes de Foucault:
La esencia de las pruebas de corrientes parásitas es el uso del principio de inducción electromagnética.
Independientemente de la causa, cualquier cambio en el flujo magnético que pasa por el circuito cerrado generará una corriente en el circuito. Este fenómeno de excitar una corriente debido a cambios en el flujo magnético en el bucle se llama inducción electromagnética, y la corriente producida en el bucle se llama corriente inducida.
El circuito contiene dos bobinas acopladas entre sí. Si se aplica corriente alterna a la bobina primaria, se genera una corriente inducida en la bobina secundaria bajo la acción de la inducción electromagnética. Por otro lado, la corriente inducida afectará la relación entre la corriente y el voltaje en la bobina primaria, como se muestra en la siguiente figura.
4. Características de la prueba de corrientes de Foucault:
- Rango de aplicación:
a) Inspección de Procesos y Pruebas del Producto Final: Control de calidad durante el proceso de fabricación, o eliminación de productos terminados defectuosos.
b) Inspección en servicio: Inspección periódica de componentes mecánicos y tubos de intercambio de calor, etc.
c) Otras Aplicaciones: Medición de espesores de láminas y revestimientos metálicos, clasificación de materiales y medición de conductividad eléctrica, etc.
- Ventajas de las pruebas de corrientes parásitas:
a) La inspección no requiere contacto con la pieza o agente de acoplamiento y puede realizarse a altas temperaturas. Mientras tanto, la sonda se puede extender a áreas remotas para su inspección, inspeccionando de manera efectiva áreas estrechas y paredes profundas de la pieza de trabajo.
b) Tiene alta sensibilidad para detectar defectos superficiales y cercanos a la superficie.
c) Es fácil lograr una inspección automatizada eficiente y de alta velocidad de tubos, varillas y alambres. Los resultados de la inspección pueden procesarse digitalmente y luego almacenarse, reproducirse y procesarse los datos.
- Limitaciones de las pruebas de corrientes de Foucault:
a) Sólo es aplicable a la inspección de materiales metálicos conductores o materiales no metálicos que puedan inducir corrientes parásitas.
b) Solo es adecuado para detectar defectos superficiales y cercanos a la superficie de la pieza de trabajo y no puede detectar defectos internos profundos de la pieza de trabajo.
c) Hay muchos factores que afectan el efecto de las corrientes parásitas. Actualmente, la identificación cualitativa y cuantitativa de defectos sigue siendo relativamente desafiante.
Concluyendo
En resumen, la detección de defectos por ultrasonido y rayos X son eficaces para detectar defectos internos. Las ondas ultrasónicas son adecuadas para piezas con formas regulares superiores a 5 mm. Sin embargo, los rayos X no pueden localizar la profundidad de los defectos e implican radiación.
Las pruebas de partículas magnéticas y penetrantes son útiles para detectar defectos superficiales en las piezas probadas. La inspección por partículas magnéticas se limita a detectar materiales magnéticos, mientras que la inspección por líquidos penetrantes solo es adecuada para detectar defectos de apertura de superficies.
