AO DE LA DIVERSIFICACIN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIN

E.A.P "INGENIERA MECNICA"

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS LIQUIDOS PENETRANTES

PROFESOR: Ing. Nelver J. Escalante Espinoza

ASIGNATURA: CALCULO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS I

CICLO: VII

ALUMNOS: Castaeda Lllanos Jose Chavez Huingo Mariano Quincho Cabrera Wilmer Seminario Salazar Cesar

NVO. CHIMBOTE PER2015

INTRODUCCIN

La soldadura, sigue siendo uno de los procesos tecnolgicos de mayor aplicacin en la unin de una gran cantidad de acero de refuerzo estructural en la construccin de elementos, tales como: trabes o columnas de concreto u hormign. Los Ensayos No Destructivos son herramientas de control de calidad o proceso que permite diagnosticar preventivamente las condiciones de un equipamiento, deterioro de un componente o su mal funcionamiento, anlisis de piezas recin fabricadas o reparadas. El ensayo por lquidos penetrantes es un ensayo no destructivo que se emplea para detectar e indicar discontinuidades abiertas a la superficie en materiales slidos no porosos. El principio en el cual se basa esta tcnica no destructiva es la capacidad de que un lquido pueda penetrar por capilaridad y ser retenido en las discontinuidades abiertas a la superficie como pueden ser fisuras y poros. La penetracin por capilaridad es la propiedad que tiene algunos fluidos y que modifica los efectos de algunos principios fundamentales de la fsica, como pueden ser la ley de la gravedad y los vasos comunicantes. Ello se debe a la propiedad denominada tensin superficial, la cual origina una cohesin entre las molculas superficiales de los lquidos, capaz de resistir una determinada tensin. En esta prctica vamos a realizar este ensayo no destructivo lquidos penetrantes para poder visualizar con mayor claridad los defectos presentes en el cordn de soldadura; y de esta manera tener un conocimiento de cmo se realiza este tipo de ensayo y cules son sus ventajas en la industria.

PRACTICA N 01:ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS LIQUIDOS PENETRANTESI. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Establecer las condiciones necesarias para la realizacin del Ensayo de lquidos penetrantes, para deteccin y evaluacin de discontinuidades abiertas a la superficie, en superficies no porosas, segn los requerimientos del ASME BPV SECTION VIII Divisin 1.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Mediante una probeta, analizar visualmente las principales caractersticas de la probeta y los defectos que tiene el cordn de soldadura.

Mediante una probeta e usando los lquidos penetrantes, analizar los principales defectos del cordn de soldadura y dar as las posibles soluciones para superar estos defectos.

II. MARCO TEORICO

ENSAYO NO DESTRUCTIVO LQUIDOS PENETRANTES.

El ensayo por lquidos penetrantes es un mtodo no destructivo que permite la deteccin de discontinuidades en materiales slidos. Este mtodo est basado en la penetracin de un lquido dentro de las fisuras y esto ocurre debido al fenmeno de la capilaridad que es la propiedad de penetracin de un lquido en lugares extremamente pequeos debido a sus caractersticas fsico-qumicas, tal como la tensin superficial de este lquido mencionado.

Una vez dentro de la fisura se provoca la absorcin de este lquido hacia la superficie del material a travs del uso de un agente absorbente denominado revelador.

En comparacin con otros mtodos de ensayo no destructivo (Radiografa, Ultrasonidos, etc.) la aplicacin prctica del ensayo por lquidos penetrantes, en general, es menos compleja y no requiere el empleo de equipos complicados o costosos. Pero no hay que cometer el error de pensar por esto que su ejecucin se pueda realizar de forma menos cuidadosa.

CARACTERSTICAS DE LOS LQUIDOS PENETRANTES.

El penetrante ideal debe reunir lo siguiente: Habilidad para penetrar orificios y aberturas muy pequeas y estrechas. Habilidad de permanecer en aberturas amplias. Habilidad de mantener color o la fluorescencia. Habilidad de extenderse en capas muy finas. Resistencia a la evaporacin. De fcil remocin de la superficie. De difcil eliminacin una vez dentro de la discontinuidad. De fcil absorcin de la discontinuidad. Atoxico. Inoloro. No corrosivo. Antiinflamable. Estable bajo condiciones de almacenamiento.

PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS PENETRANTES

El principio en el cual se basa esta tcnica no destructiva es en la capacidad de que el lquido pueda penetrar (por capilaridad, no por gravedad) y ser retenido en las discontinuidades como fisuras y poros abiertos a la superficie. Las principales caractersticas fsicas a considerar son:

Viscosidad: Propiedad de los lquidos de oponerse al flujo, debido a la friccin molecular o interna, y como efecto combinado de la adhesin y la cohesin. Depende de la temperatura y composicin de la mezcla. La viscosidad determina la velocidad de penetracin. Adhesin: Fuerza de atraccin entre molculas de sustancias diferentes. Cohesin: Fuerza que mantiene a las molculas de un lquido a distancias cercanas unas de otras. Humectabilidad: Propiedad de los lquidos de mojar la superficie de un slido. Afecta las caractersticas de penetrabilidad y sangrado del penetrante. Es controlada por el ngulo de contacto y la tensin superficial. ngulo de contacto (q): Corresponde al ngulo de contacto en la interface lquidoslido. Se considera que cualquier combinacin penetrantematerial que produzca un ngulo de contacto de 5 o menor producir resultados satisfactorios durante una inspeccin. Tensin superficial: El trabajo que un lquido debe realizar para llevar molculas en nmero suficiente hasta su superficie, para crear una nueva unidad de superficie. Es la fuerza que se opone a la deformacin de una gota de un lquido. Gravedad especfica: Comparacin entre la densidad de un penetrante y la densidad del agua destilada a 4 C. El penetrante debe tener una gravedad especfica menor que 1 para asegurar que el agua no flote por arriba del penetrante. Volatilidad: Propiedad de los lquidos de convertirse en vapor, definida por la presin de vapor y el punto de ebullicin de un lquido. Flamabilidad: Capacidad de algunos lquidos de producir flama, de incendiarse. Se relaciona principalmente con el punto de inflamacin (flashpoint), que corresponde a la temperatura ms baja a la cual un lquido desprende vapores sobre su superficie, suficientes para producir la combustin. Especificaciones requieren una temperatura mnima del punto de inflamacin de 51.6 C (125 F), y los fabricantes consideran 57.2 C (135 F) como la temperatura mnima. Actividad qumica: Penetrantes que contienen cloro, flor o azufre son frecuentemente restringidos para usarse en aceros austenticos, aleaciones de titanio y aceros con alto contenido de nquel. Esto se debe a que esos elementos son qumicamente muy activos y se pueden combinar y reaccionar fcilmente con otras sustancias, lo cual puede producir fragilidad del material y agrietamiento. El contenido residual de estos elementos est restringido al 1% en peso (de acuerdo a ASTM E-165).

CLASIFICACIN DE LOS LQUIDOS PENETRANTES

La clasificacin bsica de los tipos de lquidos penetrantes existentes es la que los agrupa en funcin de la fuente de luz que se precisa para la observacin de las indicaciones que proporciona el ensayo. Se clasifican en tres grupos o familias que son:

1. Lquidos penetrantes coloreados, observacin con luz visible blanca. 2. Lquidos penetrantes fluorescentes, observacin con luz negra (Ultravioleta). 3. Lquidos penetrantes mixtos (fluorescentes -coloreados), observacin bajo los dos tipos de luz anteriores.

Paralelamente, en cada familia, se pueden encontrar tres casos posibles de empleo en funcin dela forma de eliminar de la superficie el exceso de penetrante:

a. Lquidos penetrantes lavables con agua. b. Lquidos penetrantes postemulsionables. c. Lquidos penetrantes eliminables con disolventes.

Los penetrantes postemulsionables se llaman as porque necesitan la adicin posterior de un emulsionante para hacerlos lavables con agua.

a. Lquidos penetrantes coloreados visibles Contienen pigmentos coloreados disueltos que los hacen visibles con luz natural (de da) o con luz artificial blanca (lmparas elctricas). El color ms utilizado es el rojo que hace claramente visibles las indicaciones sobre el fondo normalmente blanco del revelador. Aunque la sensibilidad de estos penetrantes rojos suele ser inferior a la de los fluorescentes, resultan adecuados para un gran nmero de aplicaciones.

b. Lquidos penetrantes fluorescentes Este tipo de lquido penetrante incorpora en su composicin pigmentos fluorescentes de color generalmente amarillo verdoso, que son sensibles a una iluminacin especial llamada luz negra que los hace fluorescer. En general, estos lquidos penetrantes fluorescentes tienen una mayor sensibilidad que los coloreados, es decir, son capaces de detectar indicaciones ms finas.

COMPARACIN DE LAS PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS PENETRANTES:

COMPARACIN DE LAS PROPIEDADES DE LOS LQUIDOS PEETRANTES:

REVELADORES

La cantidad de penetrante que emerge de una discontinuidad superficial es muy reducida por lo que es necesario ampliar su visibilidad. Los reveladores estn diseados de tal forma que extraen el penetrante atrapado en las discontinuidades para que sean visibles al ojo humano. La accin del revelador es una combinacin de tres efectos: solvencia, adsorcin y absorcin. Cuando el penetrante se dispersa a travs del polvo revelador, puede ser fcilmente observado. En el caso de los reveladores en suspensin no acuosa, la accin solvente juega un papel importante para promover la extraccin del penetrante de las discontinuidades y el mejoramiento de las indicaciones.

PROPIEDADES DE LOS REVELADORES:

Para un buen funcionamiento, el revelador debe de poseer las siguientes caractersticas: Alto poder de absorcin del penetrante Un tamao de partcula adecuado, para una buena dispersin. Ser capaz de eliminar colores que interfieran con el fondo y proporcionar un buen contraste con las indicaciones. Ser fcil la aplicacin. Debe de formar una capa delgada y uniforme sobre la superficie. Gran afinidad con el penetrante. No deben de ser txicos para el operador. Debe de presentar alto contraste con el penetrante. Visible con la luz normal.CLASIFICACIN DE LOS REVELADORES:

TCNICAS DE LIMPIEZA * Limpieza con detergentes: esta tcnica se emplea para eliminar la suciedad de piezas pequeas. Se sumergen en un tanque con agitacin durante 10-15 minutos entre 75 y 95C. * Limpieza con disolvente: consiste en aplicar el disolvente directamente sobre la superficie a inspeccionar, frotndola con trapos o papeles, en funcin de la rugosidad superficial. En el caso de piezas de pequeas dimensiones fabricadas en serie o con una morfologa compleja, se sumergen en tanques con disolventes hasta que desaparece la suciedad. * Limpieza con vapor desengrasante: es una tcnica que se emplea para eliminar aceites, grasas y otros contaminantes orgnicos. * Limpieza con limpiadores alcalinos: estos limpiadores contienen distintos detergentes para eliminar diferentes tipos de suciedades. Son productos que se tienen que usar siguiendo estrictamente las instrucciones de los fabricantes

CDIGOS, NORMAS Y ESPECIFICACIONES Cdigo Documento que define los requisitos tcnicos de prueba, materiales, procesos de fabricacin, inspeccin y servicio con los que debe cumplir una parte, componente o equipo. Ejemplos: Cdigo ANSI / ASME; Cdigo ANSI / AWS D 1.1; Cdigo ANSI / API 570 Los cdigos se aplican de forma obligatoria solo s se establece en un contrato de compra-venta, o en la fabricacin de una parte, componente o equipo. Los cdigos americanos que llevan las siglas ANSI son documentos normativos nacionales en los E.U.A. Los cdigos no se combinan o sustituyen entre s. Normas (estndares) Documentos que establecen y definen reglas para: Adquirir, comprar, juzgar un servicio, material, parte, componente o producto. Establecer definiciones, smbolos, clasificaciones Ejemplos: Normas ASTM Normas Internacionales ISO Normas Mexicanas Las normas ASTM relacionadas con las pruebas no destructivas hacen nfasis de la forma en la cual deben realizarse las actividades de inspeccin, pero dejan el criterio de aceptacin para que sea decidido entre el comprador y el vendedor del servicio.

III. MATERIALES

PROBETA (JUNTA EN T)

LIQUIDO LIMPIADOR (CLEANER)

LIQUIDO PENETRANTE (PENETRANT)

LIQUIDO REVELADOR (DEVELOPER)

FRANELA

IV. PROCEDIMIENTO

Fundamentos tericos de la practicaLa inspeccin por Lquidos Penetrantes puede ser definida como: "Un procedimiento de inspeccin no destructiva diseado para detectar y exponer discontinuidades superficiales en materiales de ingeniera" Es la primer prueba no destructiva considerada para inspeccin de productos en la industria, gracias a que: - Su costo es bastante econmico. - Puede aplicarse en gran variedad de materiales, objetos, formas, tamaos, ubicaciones y condiciones del medio ambiente. Sin embargo, los resultados dependen del personal que la realiza. Procedimiento Bsico1.- Preparacin, limpieza y secado de la superficie.

2.- Aplicacin del penetrante y tiempo de penetracin. 3.- Remocin del exceso de penetrante.

4.- Aplicacin del Revelador y tiempo de Revelado.

5.- Inspeccin para detectar indicaciones.

6.- Limpieza Posterior.

V. CUESTIONARIO

Cules son los requerimientos que exige la norma ASME BPV SECTION VIII Divisin 1. Para realizar END Lquidos penetrantes. Los requerimientos que exige la norma ASME para realizar END-Lquidos no penetrantes exigen que imperfecciones inaceptables deben ser reparados y nuevo examen realizado para asegurar la eliminacin o la reduccin a un tamao aceptable. Cada vez que se repara una imperfeccin por astillado o molienda y posterior reparacin por no se requiere la soldadura, el rea excavada ser mezclado en la superficie circundante a fin de evitar muescas afiladas, grietas, o esquinas. Cuando se requiere la soldadura despus de la reparacin de una imperfeccin, el rea deber limpiarse y de soldadura realizado de acuerdo con un procedimiento de soldadura calificado. (A) El tratamiento de las indicaciones Credo no relevantes. Cualquier indicacin de que se cree que es no relevante se considerar como una imperfeccin menos que se demuestre por reexaminacin por el mismo mtodo o por el uso de otros mtodos no destructivos y / o por la superficie acondicionado que ninguna imperfeccin es inaceptable presente. (B) Examen de zonas que tiene defectos Ha eliminado. Despus de un defecto se cree que han sido retirado y antes de hacer reparaciones de soldadura, el rea y se efectuarn mediante procedimientos adecuados para asegurarse de que ha sido eliminado o reducido a un tamao aceptable imperfeccin.(C) Nuevo examen de las reas de Reparacin. Despus de las reparaciones que se han hecho, se mezclar el rea reparada en la superficie circundante a fin de evitar muescas agudas, grietas o esquinas y reexaminado por el mtodo de lquidos penetrantes y por todos los otros mtodos de examen que se les exiga originalmente para los afectados rea, excepto que, cuando la profundidad de la reparacin es menos que la sensibilidad radiogrfica requiere, reradiography puede ser omitido.

Describa y calibre las discontinuidades de las probetas evaluadas.

Caractersticas de la probeta Material: plancha ASTM-A36 Tipo de electrodo: soldadura 7018 (supercito) Tipo de soldadura: filete Es una junta en T con bordes planos soldados a tope Espesor de las planchas: 3mm = 1/16 pulgadas Como es un electrodo 7018 el tipo de corriente es CA o CC (+) Longitud del cordn de la junta = 156.01mm

Dado que el espesor de ambas planchas es de 8 mm, el tamao del cateto de la soldadura medida es de 3mm

(45)= 3/

g = 4.24264mm (garganta)

Defectos del cordn de soldadura

COMBADURA Apariencia curvada que toman los objetos al doblarse por los efectos de torsin y/o flexin. Causas probables: Diseo inadecuado. Contraccin del metal de aporte. Sujecin defectuosa de las piezas. Preparacin deficiente. Recalentamiento en la unin.

SOLDADURA POROSA

Puede tener origen muy diferente:

Poros en los primeros centmetros de la costura:

Son frecuentemente producidos por electrodos hmedos que debido al calentamiento del electrodo durante la operacin del soldeo, la humedad en el revestimiento se vaporiza, producindose la formacin de poros. Los electrodos bsicos tienen tendencia a la formacin de poros iniciales, en caso de soldar con arco demasiado largo. Tambin pueden presentarse poros al haber contacto con un electrodo de revestimiento bsico en una base completamente fra. Es bastante fcil evitarlo.

Poros al final del cordn:

Se presentan, cuando se suelda el electrodo con sobrecarga de corriente, calentndose por esta razn hasta la temperatura de ebullicin del alambre.

Poros que se presentan en forma regular sobre toda la longitud del cordn:

La causa reside generalmente en el material base. Por ejemplo, aceros con alto contenido de azufre o fsforos no pueden soldarse libres de poros cuando se usan electrodos con revestimiento cido.

Nidos de poros no visibles en la superficie:

Se deben, por lo general, a un manejo incorrecto del electrodo. Por una oscilacin demasiado pronunciada o una separacin excesiva entre los bordes de las planchas a soldar, el metal de aporte se solidifica por acceso del aire e insuficiente proteccin de la escoria, volvindose poroso.Causas probables: Arco corto. Corriente inadecuada. Electrodo defectuoso.

Soluciones para superar los defectos.

Para superar una soldadura porosa se recomienda:

Usar corriente adecuada con la polaridad correspondiente ya sea directa o inversa. Amperaje adecuado. Usar un electrodo con bajo contenido de hidrgeno y adecuado para el trabajo. Mantener el arco ms largo. Usar arco adecuado, controlar la tcnica de soldar. Averiguar si hay impurezas en el metal base. Limpiar las superficies de las juntas. Aumentar el calor absorbido, precalentamiento. El soldador debe encender el electrodo aproximadamente 1 cm. detrs del crter final del cordn anterior, esperando hasta que adquiera buena fluidez para avanzar sobre el crter final y continuar el cordn. Otra alternativa consiste en demorar un poco sobre el punto de partida, antes de iniciar el avance del electrodo.

Para solucionar una combadura se recomienda:

Corregir el diseo. Martillar (con martillo de pea) los bordes de la unin antes de soldar. Aumentar la velocidad de trabajo (avance). Evitar la separacin excesiva entre piezas. Fijar las piezas adecuadamente. Usar un respaldo enfriador. Adoptar una secuencia de trabajo. Usar electrodos de alta velocidad y moderada penetracin.

Que otros tipos de END se podra utilizar en remplazo de los Lquidos Penetrantes. Para la obtencin de datos lo ms viable es obtenerlos mediante las pruebas o ensayos no destructivos, los cuales se pueden hacer de la siguiente manera:

Tcnica de Inspeccin Superficial

Tcnica de Inspeccin Volumtrica

Tcnica de Inspeccin de Integridad o Hermeticidad

Cul es la importancia de realizar los END en las uniones soldadas. La importancia radica en que al aplicar los posibles END , el material sometido a la pueba (ensayo) no altera de forma permanente sus propiedades fsicas, qumicas, mecnicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un dao imperceptible o nulo.

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

Los ensayos no destructivos lquidos penetrantes son de gran ayuda al supervisor de los soldadores debido a que uno por simple visualizacin o experiencia laboral puede dar un punto de vista acerca de los defectos del cordn de soldadura, pero con la gran ayuda de estos ensayos puede este confirmar sus criterios propuestos y/o agregar algunas otros defectos no visibles a simple vista. Se ha podido visualizar las principales caractersticas de la probeta (medidas, materiales, tipo de cordn, etc.) y analizar a simple vista los defectos visibles que tuvo este cordn de soldadura. Gracias a la ayuda de los lquidos penetrantes se logr confirmar nuestros principales puntos de vista acerca de los defectos del cordn de soldadura, dando luego las posibles soluciones para poder corregir los defectos.RECOMENDACIONES Realizar este trabajo en un local abierto (si es una aula de estudio se recomienda abrir las ventanas), debido a que los gases que producen estos lquidos pueden ser perjudiciales para nuestra salud si son acumulativos. Se debe de tener conocimiento acerca de lo que se va a realizar en el laboratorio (lquidos penetrantes) para evitar posibles errores y/o accidentes por la mala manipulacin de los instrumentos. Se debe pedir la supervisin del docente encargado de la prctica para una mayor seguridad y seguir todo lo sugerido por l. Limpiar bien la zona a visualizar con el lquido limpiador para obtener ptimos resultados.

VII. BIBLIOGRAFIA

ASME BPV SECTION VIII Division 1 Rules for construction of pressure vessels ASME BPV, SECTION V Nondestructive Examination, Article 6 ASTM E 165 02, Standard Test Method for Liquid Penetrant Examination E 1220 99, Standard Test Method for Visible Penetrant Examination Using Solvent-Removable Process Apuntes de clase terica ING: NELVER J: ESCALANT

VIII. ANEXOS