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Inspección por arreglo de
fase de acuerdo a ASME
Sección V
Imagination at work.
Vitor Hugo S. Debernardo
Ingeniaría de Aplicaciones
T +55 11 3614 1893
C +55 11 8395 4104
E [email protected]
Introducción
 Introducción a la teoría del ultrasonido
por arreglo de fase;
 Secciones del código ASME;
 Sección V - Pruebas no destructivas;
 Reemplazo de la radiografía por
ultrasonido para inspección de
soldaduras.
Inspección por arreglo de fase de
acuerdo a ASME Sección V
Introducción a la teoría del
ultrasonido por arreglo de fase
Arreglo de fase - Concepto
• Es un método para generar y
recibir las ondas ultrasónicas con
palpadores de múltiples
elementos.
delay
p/r
delay
p/r
delay
p/r
delay
p/r
delay
p/r
delay
p/r
Accionamiento electrónico de un grupo
de elementos por vez, con posterior
desplazamiento electrónico al largo del
palpador.
Linear Array - Electronic Indexing
Arreglo Sectorial
Accionamiento electrónico desfasado
entre los elementos, generando
direccionamiento y focalización.
...
p/r
...
delay
...
Formacion del haz sónico
• Los pulsos son desfasados
(phased) para que se tenga
direccionamiento y focalización de
los haces sónicos.
Arreglo Lineal
Phased Array - Electronic Steering
Phased Array - Electronic Focusing
Arreglo de fase – Tipos de palpadores
Arreglo lineal simple
Arreglo lineal curvo
Arreglo lineal doble
Arreglo circular plano
Arreglo de fase – Accionamiento de los palpadores
Paso
Distancia centro a centro entre los
elementos;
Elevación
Anchura de los elementos;
Palpador Virtual
Cuantidad de elementos que
accionados simultáneamente.
Paso
Campo
Campo
Cercano
Elevación
son
Cristal
Foco
Lejano
Haz Acústico
Ángulo de Divergencia

6
D0
N
Campo Cercano
Campo Lejano
Una ves que se determina el
palpador virtual, las reglas son las
mismas del ultrasonido
convencional.
Arreglo de fase - Tipos de escaneos
Escaneo lineal (E-Scan)
• Accionamiento simultaneo o
desfasado de los elementos;
• Variación de la ubicación del
palpador virtual al largo de los
elementos.
Escaneo Sectorial (S-Scan)
• Accionamiento desfasado de
los elementos;
• Generación de distintos
haces sónicos.
1
2
Arreglo de fase - Calibraciones
Retrasos en la cuña
Cada haz sónico debe tener su
retraso ajustado.
20mm
de los
Amplitudes
Echoamplitude
[dB] ecos
SDH 3mm 
Atenuación sónica en la
cuña
5
Los recorridos sónicos en la cuña
son distintos para cada haz
sónico y la sensibilidad hay que
ser ajustada por haz sónico.
0
-5
-10
Atenuación sónica en el
material
-15
-20
-25
35
45
55
65
Einschallwinkel
Ángulo de
los haces[°]sónicos
Tendencia
Medidas
75
Hay que tener niveles distintos de
ganancia conforme se aumenta el
recorrido sónico.
Arreglo de fase - Imagen
Codificación de las amplitudes
E-Scan
Gráfico S-Scan
E-Scan
S-Scan
Arreglo de fase - Vistas
Gráfico C-Scan
Registro de la amplitud y recorrido sónico del eco más intenso de
cada haz sónico al largo del desplazamiento del palpador
Arreglo de fase - Vistas
Vista del topo
Vista lateral
Vista del fundo
Ventajas del ultrasonido por arreglo de fase
Escaneo electrónico
Inspeccione más rápidamente un cierto volumen, tanto en las soldaduras como en materiales.
Generación de haces sónicos con ángulos específicos
Genere haces sónicos con ángulos que tiene mejor perpendicularidad con las fallas.
Variación de los ángulos de los haces sónicos
Aumente el POD inspeccionando una pieza con haces sónicos de varios ángulos. Inspeccione
zonas donde no hay espacio para el desplazamiento del palpador.
Enfoque electrónico
Concentre la energía de un haz sónico en un punto específico, aumentando el POD y
mejorando la relación señal/ruido.
Registro permanente
Permite que datos de inspección sean grabados para una posterior revisión y evaluación.
Inspección por arreglo de fase de
acuerdo a ASME Sección V
Secciones del código ASME
Código ASME
La Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME)
estableció en 1911 el comité de Caldera y Recipientes a Presión
para formular las reglas para la construcción de calderas a vapor
y recipientes a presión;
La función del comité es establecer las reglas de seguridad
relacionadas a integridad de equipos a presión;
Las reglas consideran las necesidades de los usuarios,
fabricantes y inspectores;
El objetivo es garantizar cierta protección a la vida, propiedad y
una margen para deterioración en servicio, durante el período de
operación del equipo.
Código ASME
El código contiene requerimientos mandatorios, prohibiciones
específicas y sugerencias no mandatarias para las actividades de
construcción, inspección en servicio y pruebas;
El código no se dedica a todos los aspectos de las actividades y
los aspectos no abordados por el código no deben ser
considerados prohibidos. El código no es un handbook y no
reemplaza educación, experiencia y juzgamiento de la ingeniaría;
Secciones del código ASME
I - Reglas para la construcción
de calderas de potencia;
II – Materiales;
III – Reglas para la
construcción de componentes
para una planta nuclear;
IV – Reglas para la
construcción de calderas de
calentamiento;
V – Pruebas no destructivas;
VI – Reglas recomendadas
para el mantenimiento y
operación de calderas de
calentamiento;
VII – Recomendaciones para el
mantenimiento de calderas de
potencia;
VIII – Reglas para construcción
de recipientes a presión;
IX – Calificación de los
procesos de Soldadura,
Brazaje y Fusión;
X – Recipientes a presión con
refuerzo de fibra de carbono;
XI – Reglas para la inspección
en servicio de componentes de
plantas nucleares;
XII – Reglas para la
construcción y servicio
continuado de tanques de
transporte.
Inspección por arreglo de fase de
acuerdo a ASME Sección V
Sección V - Pruebas no destructivas
Sección V – Pruebas no destructivas
Subsección A – describe los métodos de examine no
destructivos que deben ser utilizados caso
referenciado por otras secciones del código o otros
documentos.
Subsección B – lista los patrones que cubren los
métodos de examine no destructivos que fueron
aceptados como referencia.
Sección V – Articulo 1 – Requerimientos
generales
 Provee una aclaración general sobre la Sección V;
 Aclara para que sirven los requerimientos que exigidos en toda la Sección
V;
 Presenta el diccionario de termos para pruebas no destructivas.
T-120 GENERAL
T-130 EQUIPMENT
T-150 PROCEDURE
T-160 CALIBRATION
T-170 EXAMINATIONS AND INSPECTIONS
T-180 EVALUATION
T-190 RECORDS/DOCUMENTATION
MANDATORY APPENDIX I - GLOSSARY OF TERMS FOR
NONDESTRUCTIVE EXAMINATION
Articulo 4 – Métodos de examine ultrasónico de
soldaduras
Provee las referencias y requerimientos para el examine ultrasónico de
soldaduras, dimensionamiento de indicaciones y comparación con
patrones.
T-410 SCOPE
T-420 GENERAL
T-430 EQUIPMENT
T-440 MISCELLANEOUS REQUIREMENTS
T-450 TECHNIQUES
T-460 CALIBRATION
T-470 EXAMINATION
T-480 EVALUATION
T-490 DOCUMENTATION
T-190 RECORDS/DOCUMENTATION
Apéndice Mandatorio IV
Técnicas de barrido manual, utilizando palpadores lineales, con
desplazamiento transversal del palpador (raster scaning)
IV-410 ESCOPE
Las técnicas cubiertas son: simple (ángulo
fijo), E-scan (ángulo fijo) y S-scan (varios
ángulos)
E-Scan
S-Scan
IV-420 GENERAL
Los requerimientos del Articulo 4 se aplican, excepto si modificados por
esto apéndice.
Apéndice Mandatorio IV
IV-422 WRITTEN PROCEDURE
REQUIREMENTS
IV-422.1 Requirements.
Los requerimientos de la tabla
T-421 y IV-422 deben ser aplicados
IV-422.2 Procedure Qualification.
Los requerimientos de la tabla
T-421 y IV-422 deben ser aplicados
IV-460 CALIBRATION
IV-461 INSTRUMENT LINEARITY
CHECKS
IV-461.2Amplitude Control Linearity
Conforme apéndice mandatorio II
Apéndice Mandatorio IV
IV-462 GENERAL CALIBRATION
REQUIREMENTS
IV-462.7 Focal Law.
Hay que se utilizar la misma ley focal
para calibración y inspección
IV-462.8 Beam Calibration
Proveer mediciones de distancia y
correcciones de amplitud en todo el
recorrido sónico aplicado en el
examine. Compensación para
variaciones en el recorrido sónico de
la cuña y efectos de atenuación en la
cuña.
Apéndice Mandatorio IV
IV-490 DOCUMENTATION
IV-492 EXAMINATION RECORD
Para cada inspección, las informaciones del parágrafo T-492 y las siguientes
deben ser gravadas:
(a) Tipo del palpador, cantidad y tamaño de los elementos, dimensiones del
paso y gap;
(b) Parámetros de la lei focal, ángulo, profundidad de focalización, número de
elementos utilizados, incremento de elementos, rango de ángulos y incremento
de ángulos
(c) Ángulo de la cuña
Apéndice Mandatorio V
Técnicas de barrido lineal, utilizando palpadores lineales, con
desplazamiento lineal del palpador
V-410 SCOPE
Describe los requerimientos para E-scan
(ángulo fijo) y S-Scan (variación de
ángulos), con barrido lineal y registro con
encoder.
V-420 GENERAL
Los requerimientos del Articulo 4 se aplican, excepto si modificados por
esto apéndice
Apéndice Mandatorio V
V-421.1 Requirements.
Los requerimientos de la tabla
T-421 y V-422 deben ser aplicados.
V-421.2 Procedure Qualification.
Los requerimientos de la tabla
T-421 y V-422 deben ser aplicados.
V-460 CALIBRATION
V-461 INSTRUMENT LINEARITY
CHECKS
V-461.2Amplitude Control Linearity
Conforme apéndice mandatorio II
V-462 GENERAL CALIBRATION
REQUIREMENTS
IV-462.7 Focal Law.
Hay que se utilizar la misma ley focal para
calibración y inspección
Apéndice Mandatorio V
V-462.8 Beam Calibration
Proveer mediciones de distancia y
correcciones de amplitud en todo el
recorrido sónico aplicado en el examine.
Compensación para variaciones en el
recorrido sónico de la cuña y efectos de
atenuación en la cuña.
V-467 ENCODER CALIBRATION
Una verificación de la calibración debe
ser hecha en intervalos que no excedan
1 mes, desplazando el encoder por una
distancia mínima de 500 mm. No debe
presentar un error mayor que 1 % de la
distancia desplazada.
Apéndice Mandatorio V
V-422 SCAN PLAN
Debe ser fornecido un plan de
inspección, presentando la ubicación y
desplazamiento del palpador de manera
a proveer una metodología
estandarizada para la inspección.
Adicionalmente a las informaciones de la
tabla V-421, el plan de inspección debe
incluir los ángulos de los haces sónicos y
direcciones con respecto a los ejes de la
soldadura, punto de referencia,
geometría de la soldadura y número de
zonas o áreas de inspección.
Apéndice Mandatorio V
V-470 EXAMINATION
V-471 GENERAL EXAMINATION REQUIREMENTS
V-471.1 Examination Coverage.
(a) El palpador debe ser mantenido a una distancia fija de la soldadura, vía un guía
fijo medio mecánico;
(b) El ángulo del E-Scan o rango de ángulos del S-Scan deben ser apropiados para
la junta a ser evaluada;
(c) La velocidad del barrido debe ser ajustada de forma a no generar pierda de dos
líneas de datos por pulgada (25 mm) inspeccionada o pierdas de líneas adyacentes;
(d) Para E-scan la superposición de los haces debe ser no mínimo de 50% de la
altura de la apertura activa;
(e) Para la técnica de S-scan, el incremento de ángulos debe ser máximo de
1grado;
(f) Cuando se utilizar varios barridos para la inspección, adyacentes barridos deben
tener una superposición mínima de 10% de la altura del apertura o ancho del haz
sónico para S-Scan.
Apéndice Mandatorio V
V-470 EXAMINATION
V-471 GENERAL EXAMINATION REQUIREMENTS
V-471.6 Recording
Datos de A-scan deben ser grabados, de forma no comprimida y sin influencia de
compuertas, con una taza de digitalización de 5 veces la frecuencia del palpador
utilizado. El incremento de grabación debe ser de:
(a) 0.04 pulgadas (1 mm) para materiales con espesor < 3 pulgadas (75 mm);
(b) 0.08 pulgadas (2 mm) para materiales con espesor ≥ 3 pulgadas (75 mm) .
V-471.7 Reflectors Transverse to the Weld Seam.
Como una alternativa a la exploración en línea, un examen manual con haces
sónicos angulares puede ser realizado para la detección de reflectores transversales
al eje de la soldadura.
Apéndice Mandatorio V
V-490 DOCUMENTATION
V-492 EXAMINATION RECORD
Para cada inspección, las informaciones del parágrafo T-492 y las siguientes deben
ser gravadas:
(a) Tipo del palpador, cantidad y tamaño de los elementos, dimensiones del paso y
gap;
(b) Parámetros de la ley focal, ángulo, profundidad de focalización, número de
elementos utilizados, incremento de elementos, rango de ángulos y incremento de
ángulos
(c) Ángulo natural refractado de la cuña
(d) Plan de exploración
Los datos de A-scan grabados necesitan ser retenidos
solamente hasta que la evaluación final de las fallas sean echas.
Apéndice Mandatorio VII – Requisitos de Examen Ultrasónico para un
Criterio de Aceptación Basado en la Mano de Obra ( Workmanship)
VII-410 SCOPE
Describe los requisitos para realización de examen ultrasónico
automático o semiautomático cuyo criterio de aceptación es basado en la
mano de obra (workmanship).
VII-420 GENERAL
Los requerimientos del Articulo 4 se aplican, excepto si modificados por
esto apéndice
VII-421 WRITTEN PROCEDURE
REQUIREMENTS
VII-421.3 Written Procedure and Procedure
Qualification.
Los requisitos de la Tabla T-421 y Tabla VII421 deben ser aplicados.
Apéndice Mandatorio VII – Requisitos de Examen Ultrasónico para un
Criterio de Aceptación Basado en la Mano de Obra ( Workmanship)
VII-430 EQUIPMENT
VII-431 INSTRUMENT REQUIREMENTS
La inspección ultrasónica debe ser hecha utilizando un sistema automático o
semiautomático, con adquisición y análisis de los datos basada en computadora.
La inspección para detección de reflectores transversales puede ser hecha
manualmente conforme T-472.1.3, a no ser que la Sección de referencia del código
especifique que debe ser hecha por el sistema automático o semiautomático.
VII-480 EVALUATION
VII-485 EVALUATION.
La evaluación final de las fallas deben ser hechas después que se ajuste los
parámetros de presentación (contraste, brillo, etc.)
Apéndice Mandatorio VII – Requisitos de Examen Ultrasónico para un
Criterio de Aceptación Basado en la Mano de Obra ( Workmanship)
VII-486 SUPPLEMENTAL MANUAL TECHNIQUES
Fallas detectadas durante la exploración automática o semiautomática poden ser
evaluadas, caso aplicable, por una técnica manual suplementar
VII-487 EVALUATION BY MANUFACTURER
El fabricante es responsable por la revisión, interpretación, evaluación y aceptación
de los datos de la exploración, para garantizar que contempla los requisitos del
Articulo 4, este Apéndice y la sección del código.
VII-490 DOCUMENTATION
VII-492 EXAMINATION RECORD
Las informaciones del parágrafo T-490 y las siguientes deben ser
grabadas.
(a) Plan de exploración;
(b) Escáner y sus accesorios;
(c) Datos de indicación [ejemplo: posición en la soldadura, largo y
categorización (grieta, falta de fusión, falta de penetración, inclusión)]
(d) La imagen del procesamiento final;
(e) Datos de las indicaciones detectadas con la técnica manual
Apéndice Mandatorio VIII – Requisitos de Examen Ultrasónico
para un Criterio de Aceptación Basado en la Mecánica de la
Fractura
VIII-410 SCOPE
Describe los requisitos para realización de examen ultrasónico
automático o semiautomático cuyo criterio de aceptación es basado en la
mecánica de la fractura
VIII-420 GENERAL
Los requerimientos del Articulo 4 se aplican, excepto si modificados por
esto apéndice
VIII-421 WRITTEN PROCEDURE
REQUIREMENTS
VIII-421.2 Procedure Qualification.
Calificación del procedimiento es necesario.
VIII-421.2 Procedure Qualification. VIII-421.2
Written Procedure and Procedure
Qualification.
Los requisitos de la Tabla T-421 y Tabla VIII421 deben ser aplicados.
Apéndice Mandatorio VIII – Requisitos de Examen Ultrasónico
para un Criterio de Aceptación Basado en la Mecánica de la
Fractura
VIII-430 EQUIPMENT
VIII-431 INSTRUMENT REQUIREMENTS
La inspección ultrasónica debe ser hecha utilizando un sistema automático o
semiautomático, con adquisición y análisis de los datos basada en computadora.
La inspección para detección de reflectores transversales puede ser hecha
manualmente conforme T-472.1.3, a no ser que la Sección de referencia del código
especifique que debe ser hecha por el sistema automático o semiautomático.
VIII-470 EXAMINATION
VIII-471 GENERAL EXAMINATION
REQUIREMENTS
VIII-471.1 Examination Coverage.
El volumen a ser inspeccionado debe ser igual al informado en el plan
de inspección.
VIII-471.3 Rate of Search Unit Movement.
La taza de actualización debe ser igual a la taza calificada.
VIII-471.4 Scanning Sensitivity Level.
El nivel de sensibilidad del barrido no pode ser inferior al nivel calificado.
Apéndice Mandatorio VIII – Requisitos de Examen Ultrasónico
para un Criterio de Aceptación Basado en la Mecánica de la
Fractura
VIII-480 EVALUATION
VIII-486 SIZE AND CATEGORY
VIII-486.1 Size.
El dimensionamiento de la falla debe ser determinada por el
rectángulo que contiene totalmente la área de la falla.
(a) El largo de la falla debe ser la dimensión del rectángulo que es
paralela a la superficie interna.
(b) La altura de la falla debe ser la dimensión del rectángulo que es
perpendicular a la superficie interna.
VIII-486.2 Category.
Las fallas deben ser categorizadas como superficial o sub-superficial,
basado en la distancia de separación en relación a la superficie más
cercana del componente.
(a) Superficial - Si el espacio es igual o inferior a mitad o menos de la
altura de la falla.
(b) Sub-superficial – Si el espacio es mayor que mitad de la altura de
la falla.
Apéndice Mandatorio VIII – Requisitos de Examen Ultrasónico
para un Criterio de Aceptación Basado en la Mecánica de la
Fractura
VIII-487 SUPPLEMENTAL MANUAL TECHNIQUES
Fallas detectadas durante la exploración automática o semiautomática poden ser
evaluadas, caso aplicable, por una técnica manual suplementar
VIII-488 EVALUATION BY MANUFACTURER
El fabricante es responsable por la revisión, interpretación, evaluación y aceptación
de los datos de la exploración, para garantizar que contempla los requisitos del
Articulo 4, este Apéndice y la sección del código.
VIII-490 DOCUMENTATION
VIII-492 EXAMINATION RECORD
Las informaciones del parágrafo T-490 y las siguientes deben ser
grabadas.
(a) Plan de exploración;
(b) Escáner y sus accesorios;
(c) Datos de indicación [ejemplo: posición en la soldadura, largo y
categorización (grieta, falta de fusión, falta de penetración, inclusión)]
(d) La imagen del procesamiento final;
(e) Datos de las indicaciones detectadas con la técnica manual
Inspección por arreglo de fase de
acuerdo a ASME Sección V
Reemplazo de la radiografía por
ultrasonido para inspección de
soldaduras
Reemplazo de la radiografía conforme sección
VIII
Sección VIII –
División 1 - UW51 RADIOGRAPHIC
EXAMINATION OF
WELDED JOINTS
(4)
Sección VIII – División
2 - 7.5.5
ULTRASONIC
EXAMINATION USED
IN LIEU OF
RADIOGRAPHIC
EXAMINATION
Sección V – Artículo 4 Mandatory Appendix
VIII - ULTRASONIC
EXAMINATION
REQUIREMENTS FOR
A FRACTURE
MECHANICS BASED
ACCEPTANCE
CRITERIA
UW-51 RADIOGRAPHIC EXAMINATION OF
WELDED JOINTS
(4) Como alternativa a los requerimientos de examine
radiográfico, todas las soldaduras en materiales con
espesores con 6 mm (1/4 pulgada) o mayores pueden ser
examinadas utilizando el método ultrasónico, conforme
requerimientos del parágrafo 7.5.5 de Sección VIII,
División2.
Criterio de aceptación Sección VIII – Division 2
- 7.5.5.3 Flaw
Evaluation and
Acceptance Criteria.
Reemplazo de la radiografía conforme sección
VIII
Sección VIII –
División 1 - UW51 RADIOGRAPHIC
EXAMINATION OF
WELDED JOINTS
(4)
Sección VIII – División
2 - 7.5.5
ULTRASONIC
EXAMINATION USED
IN LIEU OF
RADIOGRAPHIC
EXAMINATION
Sección V – Artículo 4 Mandatory Appendix
VIII - ULTRASONIC
EXAMINATION
REQUIREMENTS FOR
A FRACTURE
MECHANICS BASED
ACCEPTANCE
CRITERIA
Criterio de aceptación Sección VIII – Division 2
- 7.5.5.3 Flaw
Evaluation and
Acceptance Criteria.
7.5.5 ULTRASONIC EXAMINATION USED IN LIEU OF RADIOGRAPHIC
EXAMINATION
7.5.5.1 Cuando reemplazando los requerimientos de examine radiográfico del
parágrafo 7.5.3, el xamine ultrasónico automático o semiautomático puede ser
aplicado, vía procedimiento escrito en conformidad con los requerimientos de la
Sección V, Articulo 4, Apéndice Mandatorio VIII.
Reemplazo de la radiografía conforme sección
VIII
Sección V – Artículo 4 Sección VIII –
División 1 - UW51 RADIOGRAPHIC
EXAMINATION OF
WELDED JOINTS
(4)
Sección VIII – División
2 - 7.5.5
ULTRASONIC
EXAMINATION USED
IN LIEU OF
RADIOGRAPHIC
EXAMINATION
Mandatory Appendix
VIII - ULTRASONIC
EXAMINATION
REQUIREMENTS FOR
A FRACTURE
MECHANICS BASED
ACCEPTANCE
CRITERIA
Criterio de aceptación Sección VIII – Division 2
- 7.5.5.3 Flaw
Evaluation and
Acceptance Criteria.
7.5.5.3 Flaw Evaluation and Acceptance Criteria.
Fallas deben ser evaluadas para aceptación utilizando los criterios de aceptación de
las tablas 7.8, 7.9, 7.10 o 7.11.
Reemplazo de la radiografía conforme sección
VIII
Ventajas del reemplazo de RT por UT
 Es un método más seguro (sin radiación);
 No genera contaminación al medio ambiente (sin
químicos);
 Es más productivo;
 No necesita procesamiento;
 Presenta mayor POD.
Ventajas del reemplazo de RT por UT
 Sección I - Reglas para la construcción de calderas de
potencia;
 Sección VIII - Reglas para construcción de recipientes a
presión (antiguo Code Case 2235);
 ASME B31.1 - Tubería de alimentación (tubería de
presión);
 Sección III - Reglas para la construcción de
componentes de instalaciones nucleares (Code Case N659);
 Sección XI - Reglas para la inspección de servicio de los