Cil índ ri cas h uec as.
Algunas piezas cilíndricas huecas que requieren inspección por PM presentan dificultades para su procesamiento debido a su configuración, interferencias de campos de fuga extraños, requerimientos de no contacto con los equipos de magnetización, tiempo total requerido o baja relación L/D.
A continuación de describen técnicas para inspeccionar largas tuberías sin costuras (tubing de pozos de petróleo), tuberías de acero al carbono con soldaduras a tope y longitudinales, y cilindros con un extremo cerrado.
Tuberías de pozos de petróleo:
Son piezas realizadas con aceros de alta tenacidad, con operaciones finales en caliente y tienen extremos especiales para su roscado.
Las discontinuidades mayormente esperadas serán longitudinales en el cuerpo principal y transversales en los extremos. Por esta razón son inspeccionados en su totalidad con magnetización circular (discontinuidades longitudinales), y en sus extremos magnetizados longitudinalmente (discontinuidades transversales). Estas tuberías son normalmente de más de 6 m ( 20ft) de longitud.
Se utiliza un conductor central aislado (Fig. 29 a) para producir la magnetización circular en lugar de pasar corriente a través de la pieza (contactos en los extremos) con lo que podría no alcanzarse el campo requerido. El conductor central también facilita la inspección de la superficie interior en los extremos.
Las partículas magnetizables son aplicadas sobre la superficie exterior y se usa la técnica de magnetismo residual.
Los requerimientos de corriente para este ensayo son de 31 a 39 A/mm (800 a 1000 A/in) de diámetro del tubo.
Para magnetizar los extremos en forma longitudinal se utiliza una bobina (Fig. 29 b), con la técnica de magnetización residual. Así se inspecciona tanto la superficie exterior como la interior.
Fig. 29: Inspección de tuberías. a) Magnetización circular con conductor central, b) Magnetización de los extremos con bobina.
Sol dad ur as en tu berías d e acero al c arbo no :
Un modo confiable de inspección para detectar discontinuidades tanto en la primer pasada de raíz de la soldadura como en la soldadura final, es el uso de la técnica por puntas para tuberías de hasta 75 mm (3 in) de diámetro nominal. Para tuberías con diámetros mayores, se pueden utilizar otras técnicas que consuman menos tiempo.
Las figuras 30 a y b muestran respectivamente los tipos de discontinuidades que pueden encontrarse en la raíz como en la soldadura final.
Fig. 30 : Discontinuidades en soldaduras. a) En la pasada de raíz; b) En la soldadura final
La ubicación de las puntas es muy importante para la confiabilidad de la inspección. La magnetización circular, utilizada para detectar discontinuidades longitudinales, se lleva a cabo colocando las puntas en intervalos a 90° (cuatro posicionamientos) alrededor del tubo como se muestra en la Fig. 30 c.
Fig. 30 c
Para tuberías con un diámetro nominal mayor a 25mm (1 in) , las puntas se deberán espaciar alrededor de la pieza en intervalos de aproximadamente 50mm (2 in) como se muestra en la Fig.. (30 e).
Fig. 30 e
Para detectar discontinuidades orientadas circunferencialmente se deberán colocar las puntas como se indica en la Fig. (30 d). Las puntas se colocan adyacentes y en lados opuestos al cordón de soldadura para asegurar que el flujo atraviese el metal de la soldadura.
Fig. 30 d
Si la distancia circunferencial entre puntas es mayor a 75 mm (3 in) cuando son posicionadas como en la Fig., 30 d deberán ser posicionadas como en Fig. (30 f).
Fig. 30 f:
Para asegurar una magnetización apropiada las áreas inspeccionadas se deberán solapar aproximadamente unos 25 mm (1 in) . Para la aplicación de las partículas se utilizará el método continuo debido a la baja retentividad del acero al carbono.
Una indicación en la entalla de la línea de fusión de la soldadura puede ser muestra de una discontinuidad subsuperficial o una indicación no relevante debida al abrupto cambio en el espesor del materia (depresión semejante a una grieta entre la soldadura y el metal base). Sin embargo, una indicación verdadera, como el de una falta de fusión entre el metal base y el metal de aporte, podría mostrarse como un a indicación de partículas bien definido. Esta indicación sería difícil sino imposible de remover por soplado con un espolvoreador mientras que se está aplicando la corriente de magnetización. Si esta indicación en la zona de fusión puede ser soplada con el espolvoreador, la indicación es no relevante.
La corriente es aproximadamente de 3,9 A/mm (100 A/in) de espaciado entre puntas.
C i li n d r o s h u e c o s c e r r ad o s e n u n e x t r e m o :
Carcazas laminadas o cilindros para fluidos forjados cerrados en un extremo, se pueden magnetizar circunferencialmente para detectar discontinuidades longitudinales usando la técnica entre cabezales. Esta técnica, cuando se realiza entre los extremos de la pieza, no es sensible para discontinuidades en la superficie interior.
Como se muestra en la Fig. (31), se puede usar un conductor central (rígido) de tal forma que la parte ciega del cilindro sirva para cerrar el circuito de corriente. Además, a través de la parte abierta es posible la aplicación de partículas húmedas en
la superficie interior para ser inspeccionada directamente.
Para cilindros de paredes finas, las discontinuidades en la superficie interior producen indicaciones de tipo subsuperficial en la cara externa por lo que este método de magnetización es ventajoso cuando el diámetro interior es demasiado pequeño para permitir la visualización interna directa.
Fig. 31
In s p e c c i ón d e f u n d i c i o n e s y f o r j a d o s .
Las fundiciones y forjados pueden ser difíciles de inspeccionar debido a sus tamaños y formas.
Las superficies externas usualmente pueden ser inspeccionadas con puntas aunque en piezas grandes esto puede consumir grandes tiempos de ensayo, y la inspección interior no ser la adecuada.
Equipos que suministren altos amperajes junto a cables flexibles usados con agarraderas de sujeción (como cabezales de contactos), conductores centrales, y cables arrollados a la pieza pueden reducir efectivamente los tiempos de ensayo debido a que se pueden inspeccionar grandes áreas en cada ciclo del proceso.
La Fig. (32) muestra técnicas de contactos directos, arrollamientos del cable, y conductor central aplicados a la inspección de grandes piezas. Los tres circuitos pueden se aplicados uno a uno o si se dispone de un equipo con salida multidireccional se pueden combinar en una sola aplicación.
Generalmente los equipos de alto amperaje son del tipo de CC.
Aquellos de CA y CCMO (corriente de media onda) están limitados a salidas de aproximadamente 5000 a 6000 amperes debido a la impedancia reactiva asociada a sus componentes. Se prefiere la técnica de partículas húmedas para grandes campos, debido a que presentan mejor movilidad, sobre la superficie de la pieza, que las secas..
También permiten una mejor aplicación (cubrimiento ) en grandes áreas y más fáciles de aplicar en superficies internas.
Fig. 32 G an c h o s d e p l u m a s
La inspección de estos componentes como lo requiere la Seguridad Industrial, se focaliza en la detección de fisuras y otras discontinuidades.. Estos ganchos son generalmente inspeccionados por partículas magnetizables por medio de yugos con patas articuladas.
Los equipos suministran: 42/115/220 V, 50/60 Hz de CA y CCMO según los modelos.
Las áreas tensionadas en los ganchos son:
• La parte interior (Zona A) en ambos lados y en la garganta. Fig. 33 zona A. • El área debajo del vástago , (en compresión y en tracción) sobre las cuatro
caras . Fig. (33 zona B).
• El vástago ( en tracción), principalmente en la rosca . Fig.(33 zona C) Los pasos involucrados en la inspección son los siguientes.
Limpieza de aceites y suciedad del gancho.
Magnetización y aplicación de las partículas en las áreas A y B en la Fig. 33 usando un yugo y una CA con un campo paralelo al eje del gancho.
Para ganchos desensamblados, inspeccionar el vástago (zona C) usando yugo y CA con un campo paralelo al eje del gancho.
Para ganchos en servicio, inspeccionar el vástago ultrasónicamente.
La Fig.(34) muestra el gancho para 50 KN (6 toneladas) que fue sacado de servicio luego de una inspección con partículas magnetizables. La discontinuidad se identifico como una profundo pliegue de forja. El corte de la pieza en el pliegue mostró una discontinuidad de 19 mm (3/4 in) de profundidad en los 50 mm (2 in) de la sección cuadrada (sección A-A en la Fig. (34). Toda la inspección del gancho se realizo con un campo magnético paralelo al eje del mismo buscando fisuras y otras discontinuidades transversales. Aún cuando el campo era paralelo a la mayor dimensión del defecto (desfavorable), este fue encontrado debido a la profundidad del pliegue que produjo el escape del campo suficiente para atraer las partículas.
Fig. 34:Gancho de 50 kN (6 ton.) mostrando una indicación con PM de un pliegue de forja. La figura de abajo muestra la profundidad del pliegue en la sección
transversal.
E j e d e t r an s m i s i ó n :
Sobre un gran eje de transmisión Fig. (35 a). se realizo la inspección anual de mantenimiento preventivo, detectándose una gran fisura (flechas en Fig.35 b) en el ángulo entre el eje y la brida de acoplamiento previniendo una rotura muy costosa.
Buscando fisuras se inspeccionaron tres áreas: • A lo largo del eje.
• En el ángulo entre el eje y la brida de acoplamiento (zona fisurada, Fig. 35 b)).
En cada filete en la cupla de balanceo (flechas en Fig.(35 a)
La inspección fue llevada a cabo usando un equipo móvil capaz de suministrar hasta 1500 A de salida con CA o CCMO. Puntas de contacto dobles y un cable de 4/0 se usaron para introducir campos magnéticos en el eje. Los filetes en la cupla de balanceo se inspeccionaron con puntas dobles.
Los pasos involucrados en la inspección del eje fueron los siguientes: Limpieza de todas las áreas a ser ensayadas.
Se arrollo el cable alrededor del eje y se aplicó una corriente de 2900 Amper vuelta para inspeccionar fisuras transversales.
Se colocaron las puntas a través del ángulo de la brida de acoplamiento ( Fig. 35b) con un espaciado entre 152 a 203 mm ( 6 a 8 in); se aplicó 500 A de corriente produciendo un campo circular perpendicular al ángulo para detectar discontinuidades paralelas al ángulo.
Se colocaron las puntas a través del ángulo en la brida de balanceo y a través de los filetes en la parte del eje (flechas en Fig. 35 a) con un espaciamiento entre 152 a 203 mm ( 6 a 8 in) aplicando una corriente de 500 A, produciendo un campo circular perpendicular a los filetes para detectar discontinuidades paralelas a los filetes.
Fig. 35:
D i s c o o e n g r a n a j e s o b r e e l e j e. .
Un disco o engranaje montado sobre un gran eje continuo puede ser inspeccionado arrollando un cable sobre el eje de tal manera de formar dos arrollamiento “opuestos” a cada lado del disco o engranaje como se muestra en la Fig. (36). Los dos arrollamientos opuestos producirán un campo magnético radial en cada cara del disco. Este tipo de campo revelará discontinuidades circunferenciales sobre las caras del disco y transversales sobre el eje.
También el eje puede ser usado como conductor central para localizar discontinuidades radiales en el disco y longitudinales en el eje.
En piezas donde el eje se extienda sólo hacia un lado del disco, se puede acoplar un suplemento para simular el eje. El suplemento debería tener aproximadamente el mismo diámetro que el eje.
P i e za s e n f o r m a d e Y
Este tipo de piezas (por ejemplo una biela) (Fig. 37) no deberían ser inspeccionadas entre cabezales de tal forma que con un solo disparo se piense que es suficiente. Esto debido a que es difícil que la corriente se distribuya uniformemente entre los dos extremos (brazos de la Y). Aún produciéndose una distribución uniforme de corriente , la zona de unión entre los brazos, no será magnetizada.
Una pieza con esta forma deberá ser inspeccionada entre cabezales pero en tres etapas o, en caso de que se disponga de algún equipo con doble cabezal y un suministro de corriente especial d e forma de asegurar la magnetización total.
Fig. 37 In s p e c c i ó n d e u n c a b a l l et e p a r a m o t o r :
La figura 38 muestra un solo elemento del caballete completo. La inspección puede realizarse por magnetización circular utilizando pinzas o por medio de yugo magnético.
El contacto en la posición D es permanente. El otro se traslada de A a B y C inspeccionándose las soldaduras a cada intervalo
Alternativamente, el yugo cubriría cada área mientras se aplica el líquido de inspección.
FIG. 38
In s p e c c i ón d e s o l d a d u r a s :
Muchos defectos de soldadura son abiertos a la superficie y fácilmente detectables por partículas magnetizables ya sea con la técnica de puntas o con yugo. Para la detección de discontinuidades subsuperficiales como por ejemplo inclusiones de escorias, huecos (porosidad) y penetración inadecuada en la raíz, la magnetización
con puntas es la mejor cuando se usa con CCMO y partículas secas. Los yugos , usando CA, CC o CCMO, son apropiados para detectar discontinuidades superficiales en soldaduras.
El posicionamiento de un yugo con respecto a la dirección de la discontinuidad buscada es diferente al usado con puntas. Debido al campo longitudinal entre los polos de un yugo, los polos deben ser colocados en lados opuestos del cordón de soldadura para localizar fisuras paralelas al cordón., y adyacente al mismo para localizar fisuras transversales. Las puntas serán colocadas adyacentes al cordón para detectar fisuras paralelas y sobre los lados opuestos del cordón para las fisuras transversales.
Algunas veces la aplicación de las puntas en forma manual puede ser difícil o cansador. Para ello las puntas pueden tener contactos magnéticos o pinzas que las mantienen magnéticamente durante la inspección. La puntas son mantenidas firmemente a la pieza a través de un electroimán. Ambas puntas pueden tener este sistema o una de ellas estar sostenida magnéticamente y la otra manejarse manualmente.
Hay un tipo de soldadura en la cual el uso de CCMO da indicaciones no relevantes, y son aquellas juntas en T soldadas en uno o en ambas caras y para las cuales no esta especificada una penetración completa y en las cuales es permisible una raíz abierta (casi siempre presente).
Cuando se usan puntas y CCMO, la raíz abierta muy probablemente se detectará en la superficie de la soldadura.
Esta indicación no relevante se puede eliminar utilizando CA en lugar de CCMO. Un caso en el que se encontraron estas indicaciones no relevantes ocurrió en soldaduras en T entre seis tubos y una placa de una geometría complicada. Fig.( 39).
Fig. 39
Las soldaduras fueron realizadas desde el lado exterior de los tubos solamente. Ensayos de líquidos penetrante y radiografía revelaron que la integridad de la soldadura era buena. Investigaciones revelaron que la profundidad de penetración del campo producido por CC fue suficiente para revelar la junta a lo largo de la pared
interior del cilindro. La inspección con CA (menor penetración) eliminó estas indicaciones
La detectabilidad de discontinuidades subsuperficiales en soldaduras a tope entre placas relativamente delgadas frecuentemente puede ser mejorada posicionando un yugo con CC sobre el lado opuesto al cordón de soldadura Fig. (40). Las partículas magnetizables se aplican a lo largo del cordón de soldadura. El mejoramiento se alcanza debido a la ausencia de escapes del campo extraños que normalmente emergen de los polos del yugo.
Fig. 40
In s p e c c i ón d e P a l a n q u i l l a s
Una palanquilla es la última etapa de semiterminación entre el lingote y la forma final.
Los palanquillas de acero son rectangulares o cuadradas y con un rango de sección transversal entre 2600 a 32.000 mm2 ( 4 a 49 in2 ) . La inspección por PM requiere grandes equipos para manejar los palanquillas de 50 a 180 mm de ancho y 2,4 a 12 m de largo.
El amperaje de ensayo debería ser de 1200 a 4000 A. Las discontinuidades mostradas en la Fig. 49 podrían aparecer como indicaciones fluorescentes brillantes bajo luz U.V.
Fisuras: en palanquillas aparecen como roturas verticales profundas o separaciones en la superficie del acero.
Las fisuras que muestra la (Fig. 41 a) se producen al principio del proceso, usualmente como el resultado de la elongación primaria con rodillos de un lingote que contiene fisuras transversales.
Las fisuras longitudinales (Fig..41b) aparecen como líneas relativamente rectas en la dirección de rolado. Ellas son de una longitud de 0,3 m (1ft) o mayores y pueden estar solas o en pequeños grupos.
Costuras: son discontinuidades que aparecen como ligeras líneas en la superficie del acero.
Costuras normales: (Fig. 41 c) son similares a fisuras longitudinales pero producen una indicación más suave (no tan intensa). Las costuras son normalmente muy cerradas de tal forma que no pueden ser detectadas visualmente sin la ayuda del método de P.M.
Hay un número grande de posibles orígenes de las costuras, algunas mecánicas y algunas metalúrgicas.
Costuras cepilladas (Brush seams) (Fig. 41 d) Son grupos de costuras de pequeñas longitudes (<102 mm o 4 in) que aparecen como si hubieran sido pintadas o cepilladas sobre la superficie. Estos defectos son generalmente el resultado de la remoción de metal de la superficie por corte (scarfing) o descascarado de las capas de óxidos (scaling) exponiendo huecos o porosidad subsuperficial.
La profundidad puede ser de 0,13 a 7,6 mm (0,005 A 0,3 in) y pueden aparecer en algunas zonas o en la totalidad de la superficie de la palanquilla.
Pliegues: (Fig. 41 e) son discontinuidades longitudinales de severidad variable, causadas por la formación de salientes o extensiones del metal durante el rolado en caliente y el subsiguiente plegado.
Los pliegues usualmente aparecen en ángulos rectos a la superficie. Frecuentemente, se producen en los lados opuestos y se expanden en toda la longitud de la palanquilla
Solapado en frió (scabs): (Fig. 41 f ) aparecen como material extraño al metal, parcialmente soldado a la superficie.
Los mayores orígenes son las salpicaduras del metal contra las paredes del molde durante su vaciado que, luego de enfriado se liga al lingote y a imperfecciones en la unión con el molde.
In s p e c c i ón d e e s l a b o n e s d e c a d en a s s o l d a d a s :
Es muy común la inspección por P.M. en mantenimiento de reparación, mantenimiento preventivo y en programas de seguridad.
El procedimiento siguiente para la inspección de eslabón de cadenas soldadas es un método probado y apropiado en programas de seguridad en los cuales se requieren inspecciones periódicas.
En este procedimiento, el campo longitudinal, transversal a las soldaduras, detectará discontinuidades en ellas y en los mismos eslabones. Se aplica el método continuo, húmedo con partículas fluorescentes y luz UV.
La cadena se mantiene suspendida de un gancho de una pluma o grúa y se eleva a través de una bobina de magnetización. Las partículas son aplicadas sobre la cadena por debajo de la bobina.
Por encima de la bobina esta la lámpara de luz ultravioleta para la observación de las indicaciones.
La cadena se inspecciona por secciones utilizando los siguientes pasos: 1. Eliminar aceites o grasas de toda la cadena.
2. Encender la corriente de la bobina.
3. Aplicar partículas húmedas fluorescentes a cada sección mientras la misma es magnetizada.
4. apagar la corriente de magnetización después de la aplicación de las partículas y mientras la sección en inspección está en el campo magnético de la bobina.
5. Inspeccionar la sección bajo la luz U.V. en búsqueda de discontinuidades transversales en las soldaduras y en los eslabones.
6. Continuar moviendo la cadena hacia arriba hasta que todas las secciones hayan sido pasadas a través de la bobina y sido inspeccionadas.