Método RINCIPIOS básico Introducción: Extremadamente graves o agudos, sonidos pueden pasar desapercibidos por aparato auditivo humano, no para esta deficiencia, pero mediante la caracterización de vibraciones con frecuencias muy bajas de hasta 20 Hz (infrasonidos) o frecuencias muy alta por encima de 20 kHz (ultrasonido), tanto inaudibles.

Como sabemos, los sonidos producidos en un mismo ambiente, reflejados o repercutir paredes que comprenden la misma, y puede ser transmitida en otros entornos. Fenómenos como este a pesar de ser simple y frecuente en nuestras vidas diaria, son los cimientos de la prueba ultrasónica de materiales. En el pasado, se ejecutaron pruebas de ferrocarril o mismos ejes campanas mediante pruebas de martillo, donde el sonido producido por la pieza, denunció la presencia de grietas o roto por el sonido característico áspera. Como una onda de sonido refleja el foco en cualquier cierre, con el vibraciones o ondas ultrasónicas que pasar por un medio elástico, reflejan el mismo manera, el foco en cualquier mamparo, vibración o de ondas ultrasónicas a ir a través de un medio elástico, reflejar la misma manera, para hacer frente a un discontinuidad o falta interna presente considerados. A través de los

aparatos reflexiones especiales detectados desde el interior de la parte examinado, localizar e interpretar discontinuidades.

PROPÓSITO DE LA PRUEBA La prueba de ultrasonido se caracteriza en un método no destructivo que es propósito de detectar defectos o discontinuidades internas, presente en más diferentes tipos o formas de materiales ferrosos o no ferrosos. Tales defectos se caracterizan por el propio proceso de fabricación o parte Componentes a ser examinados, tales como: las burbujas de gas en el elenco, Laminación laminado doble, micro-grietas en piezas forjadas, escorias en los sindicatos soldado y muchos otros.

Por lo tanto, el examen ultrasónico, así como todo examen no destructivo, objetivos reducir el grado de incertidumbre en el uso de materiales o piezas responsabilidade

La inspección ultrasónica de una placa de tubos Foto cortesía de Voith Pape

CAMPO DE APLICACIÓN En 1929 el científico Sokolov, fue la primera aplicación de energía ultrasónica para a través de los materiales metálicos, mientras que 1942 Firestone sería utilizar el principio la ecosonda o sonar, materiales de examen. Sólo en los l945 Las pruebas por ultrasonido comenzó su viaje en una escala industrial, impulsada las necesidades y las cada vez mayores responsabilidades. Hoy en día, en la moderna industria, principalmente en calderas y estructuras marinas, el examen Ultrasonidos es una herramienta indispensable para la garantía de calidad piezas de grandes espesores, compleja geometría de las soldaduras, las placas. En la mayoría de casos, las pruebas se aplican a los aceros de carbono en menor porcentaje en los aceros inoxidables. Materiales no ferrosos son difíciles de examinado, y requieren procedimientos especiales.imitaciones en comparación con otros ensayos Al igual que todos los ensayos no destructivos, la prueba ultrasónica tiene ventajas y limitaciones en las aplicaciones de la siguiente manera:

VENTAJAS FRENTE A OTRAS PRUEBAS: El método ultrasónico tiene una alta sensibilidad en la detección de los pequeños discontinuidades internas, por ejemplo: • Grietas debido al tratamiento térmico, grietas y otros difíciles de detectar por prueba de la radiación (rayos X o gammagrafía) penetrante. • Para la interpretación de las indicaciones, intermedios procesos de exención, racionalización de la inspección. • En caso de radiografía o gammagrafía, hay una necesidad de que el proceso de desarrollo de la película, que por lo general toma tiempo para que los resultados del informe. • A diferencia de ensayos de penetración de la radiación, las pruebas de ultrasonidos no exige que los planes de seguridad especiales o cualquier accesorio para su aplicación. • La ubicación, el tamaño de evaluación e interpretación de discontinuidades encontrado son factores intrínsecos examen ultrasónico, mientras otras pruebas no definen tales factores. Por ejemplo, un defecto muestra una película radiográfica establece el tamaño pero no su profundidad y muchos casos, esto es un factor importante para hacer una reparación. Las limitaciones en la relación con otras pruebas. • Requiere conocimientos teóricos amplios y experiencia por parte del inspector. • no se obtiene fácilmente el registro permanente de la prueba. • Rangos muy finas constituyen una dificultad para su aplicación método.

• Requiere preparación de la superficie para la aplicación. En algunos casos de inspección de soldadura, hay una necesidad para la eliminación completa de la armadura de soldadura, tiempo de fábrica. Sin pruebas no destructivas se debe considerar el más sensible y el más completo ya que el limitaciones y ventajas hacen uso de cada prueba es el objeto de análisis y estudio de de su uso en conjunción con los códigos y normas de fabricación. ? ENSAIOPORULTRASSOMR Icardo El ndreucci E d. J n. / 2 0 1 1 7 Ibrações mecánicos

Tipos de olas: Como hemos visto, el ensayo ultrasónico de materiales se realiza con el uso de ola medios acústicos o mecánicos colocados en la inspección, a diferencia de la técnica radiografía, que usa ondas electromagnéticas. Cualquier onda mecánica es compuesto de las fluctuaciones de partículas discretas en el medio en el que se propaga. La pasar la energía acústica en el medio hace que las partículas que componen el oscila incluso correr alrededor de la posición de equilibrio, cuya rango de movimiento se reduce con el tiempo en la posición de equilibrio, cuyo rango de movimiento se reduce con el tiempo debido a la pérdida de la energía adquirida por la ola. Si asumimos que el medio en estudio es elásticas, es decir, las partículas que componen el conectado rígidamente pero puede girar en cualquier dirección, a continuación, podemos clasificar las ondas acústicas en cuatro tipos: Las ondas longitudinales (ondas de compresión): Cuyas partículas son ondas oscilan en la dirección de propagación de la onda, puede ser transmitida a los sólidos, líquidos y gases.

ONDA LONGITUDINAL En el dibujo anterior observamos que las partículas vibra primer plano, traslade su energía cinética para los próximos planes de partículas y va a oscilar. Este manera, todo el medio elástico vibra en la misma dirección de propagación de las ondas (Longitudinal), y aparecen las "zonas de compresión" y "zonas diluidas". Distancias entre dos zonas de compresión determina la longitud de onda (λ). ENSAIOPORULTRASSOMR Icardo El ndreucci E d. J n. / 2 0 1 1 8

Debido al proceso de propagación, este tipo de forma de onda tiene un alto propagación velocidad característica del medio. Las velocidades de propagación de las ondas longitudinales Velocidad del material m / s Aire 330 Aluminio 6300 Cobre 4700 Oro 3200 Acero 5900 Acero inoxidable 5800 Nylon 2600 Aceite (SAE 30) 1700 Agua 1480 Plata 3600 Titanium 6100 Níquel 5600 Tungsteno 5200 Magnesio 5800 Acrílico 2700 Acero inoxidable 5800 Acero fundido 4.800 Las ondas transversales (o las ondas de corte): Una onda transversal se establece, cuando las partículas del medio vibran en la dirección perpendicular a la propagación. En este caso, se observa que los planes de partículas permanecen a la misma distancia una de la otra, moviendo sólo verticalmente.

La onda transversal ENSAIOPORULTRASSOMR Icardo ndreucci E d. J n. / 2 0 1 1 9 Las partículas oscilan en la dirección transversal a la dirección de propagación, pueden ser transmitidos sólo a los sólidos. Las ondas transversales son prácticamente incapaz de propagarse en líquidos y gases, las características de los enlaces entre las partículas de estos medios. Longitud de onda es la distancia entre dos "valles" y dos "picos".

Las velocidades de propagación de las ondas transversales Velocidad del material m / s Ar - Aluminio 3100 Cobre 2300 Acrílico 1100 Aluminio 3100 Oro en 1200 Acero 3200 Acero inoxidable 3100 Acero fundido 2400 Nylon 1100 Aceite (SAE 30) - Agua - Plata 1600 Titanium 3100 Níquel 3000 Magnesio 3000 Fuente: Ensayo por Ultrasonidos, Krautkramer Las ondas de superficie u ondas de Rayleigh. Se llaman así por su característica de difusión en la superficie de sólidos. Debido al movimiento oscilatorio complejo de la superficie de las partículas, la velocidad de propagación de la onda de superficie entre dos fases diferentes es aproximadamente 10% menor que la de una onda transversal. Para el tipo de onda de superficie que no tiene componente normal, por lo que si propaga movimiento paralelo en la superficie y transversal a la dirección de recibe el nombre de la propagación de las ondas de "Love". Su aplicación se limita al examen de capas delgadas de material de suprayacente otros materiales. Para las ondas superficiales que se propagan con una longitud de onda próxima a del espesor de la placa de prueba, en cuyo caso la inspección no se limita sólo superficie, pero todo el material y para ello ondas llamadas particulares el "Cordero". ENSAIOPORULTRASSOMR Icardo El ndreucci E d. J n. / 2 0 1 1 1 0 Waves "Cordero" se puede generar a partir de las ondas longitudinales centrados un ángulo de inclinación de la placa. La relación entre el ángulo y la velocidad se toma por la Ley de Snell: el pecado? / Sen = V1 / V2, ¿dónde? es la angular onda de superficie de entrada = 900 Velocidades V1 y V2 de la propagación olas en los medios de comunicación. La prueba ultrasónica de materiales con las ondas de superficie, se aplican con severas restricciones, porque los defectos superficiales sólo se observan y estos

casos, hay métodos simples para la detección de estos tipos de discontinuidades dentro de la END como por ejemplo, Penetrantes y partículas magnéticas, que en general son el costo y más baja que la complejidad de pruebas de ultrasonidos. Frecuencia, velocidad y longitud de onda Frecuencia: Acústico o el sonido en sí, las ondas se clasifican según y sus frecuencias medidas en ciclos por segundo, es decir, el número La ola pasando por segundo por nuestros oídos. La unidad de "ciclos por segundo" es comúnmente conocido como "Hertz", abreviado "Hz".

Así que si tenemos un sonido de 280 Hz, significa que un segundo paso 280 ciclos u ondas a través de nuestros oídos. Tenga en cuenta que las frecuencias por encima de 20.000 Hz se llaman inaudible frecuencia ultrasónica. Audibilidad Campo de Vibraciones mecánicas Considerado 20 kHz límite superior audible y llamado de esto, frecuencia ultrasónica. ENSAIOPORULTRASSOMR Icardo El ndreucci E d. J n. / 2 0 1 1 1 1 La velocidad de propagación. Hay varias maneras para propagar una onda sónica, y teniendo cada uno Características particulares de vibración diferente. Definimos "velocidad de propagación", como la distancia recorrida por Onda ultrasónica por unidad de tiempo. Es importante recordar que la velocidad de es una característica del medio de propagación, siendo una constante, independiente de frecuencia.

Longitud de onda. Cuando usted lanza una piedra a un lago de aguas tranquilas, creado inmediatamente una perturbación en el punto de llegada y así formando ondas superficiales circulares propagado en el agua. En este sencillo ejemplo, podemos imaginar lo que frecuencia definida previamente como el número de ondas que pasar por un observador fijo, también podemos imaginar la velocidad de difundir mediante la simple observación y también podemos establecer la longitud entre dos picos consecutivos de las olas. Esta convocatoria medida longitud de onda, y representamos la letra griega Lambda "λ". Relación entre velocidad, longitud de onda y la frecuencia. Mientras que una onda que se propaga sónica en un material dado velocidad "V" frecuencia "f" y la longitud de onda "λ", podemos relacionar Estos tres parámetros de la siguiente manera: V = λ. F Por encima, la relación permite calcular la longitud de onda debido a que la velocidad es en generalmente conocido y sólo depende de la forma del modo y el material en el otro lado la frecuencia depende sólo de la fuente emisora, que también se conoce. Ejemplo de aplicación: Una onda ultrasónica longitudinal con frecuencia de 2 MHz se utiliza para examinar una pieza de acero. ¿Cuál es la longitud de onda generada en el material? Solución: Como vimos anteriormente, el rango de frecuencia normal de usar para aplicaciones industrial, comprende entre 1 MHz a 5 MHz En el ejemplo anterior la frecuencia 2 MHz corresponde a 2 millones de ciclos por segundo, es decir 2 x 106 Hz ENSAIOPORULTRASSOMR Icardo El ndreucci E d. J n. / 2 0 1 1 1 2 Nosotros: V = λ. f o λ = V

F donde V = 5,900 m / s trata de: 5900 m / s λ = -------------- metros 2 x 106 Hz λ = 2,950 x 10-6 m ó λ = 2,95 mm El conocimiento de la longitud de onda es una importancia significativa porque se relaciona directamente con el tamaño del defecto a ser detectado. En general, la más pequeño diámetro de una discontinuidad en el material para ser detectado debe ser de orden de λ / 2. Por lo tanto mediante la inspección de un material con velocidad de propagación 5900 m / s con una frecuencia de 1 MHz, la interrupción mínima para de detección puede ser de aproximadamente 2,95 mm de diámetro. Definiciones Bell, Decibell y Gain Sonido nivel de intensidad: La "Campana" "B" abreviado es una cantidad que define el nivel de sonoridad (NIS) comparación de las intensidades de los dos sonidos de la siguiente manera: N.I.S. R = log B I0 Donde e Io son dos intensidades de sonido medidos en vatios por centímetro cuadrados (W/cm2 ). Por otro lado, decibell es igual a 1/10 de la campana y en general es normalmente utilizado para las mediciones de NIS, y por lo que la ecuación es: N.I.S. DB = 10 log R I0 Sin embargo, la teoría de la propagación de la onda armónica en los movimientos en enseña que la intensidad de la vibración es proporcional al cuadrado de la amplitud Sonido I = (A) 2 Y por lo tanto, volvemos a escribir en forma de NAS (nivel ruido) Amplitud: N.A.S. = 10 log (A) 2 dB (rango de nivel de sonido). (A0) 2

N.A.S. El dB = 20 log A0 Esta relación puede ser entendida como que se realiza por la comparación sistema electrónico de dos amplitudes de las señales emitidas y recibidas por transductor de ultrasonido, o simplemente conocido como "ganancia". Ejemplo de aplicación: ¿Cuáles son los beneficios correspondientes a una caída del 50% y el 20% en amplitudes de dos señales en el aparato de visualización de ultrasonidos como se muestra en figura de abajo? a) cambio de 50% para L = 20 log 0,50 dB G = - 6 dB b) variación del 20% en el caso G = 20 log 0,20 dB G = -14 dB ENSAIOPORULTRASSOMR Icardo El ndreucci E d. J n. / 2 0 1 1 1 4 Propagación de ondas acústicas en material Near Field o Zona de Fresnel Para la comprensión de los fenómenos que describimos a continuación, imagine las ondas ultrasónicas piezoeléctricos cristal generador, está formado por infinitos puntos de oscilación de manera que cada punto produce ondas que propagarse en el medio. Así como dejar caer una piedra en un lago de aguas tranquilas producen ondas superficie circular, cada punto del cristal también se comporta de la misma formar, o producir ondas esféricas en el medio de propagación, como se muestra en siguiente figura.

Propagación olas debido a perturbación en un punto. No existe una inter- ference-rizos Propagación dos frentes olas debido a perturbaciones en 2 puntos. Nota una pequeña interferencia de ondas siguiente zona de perturbación Frentes de propagación 5 debido a la onda de perturbación en 5 puntos. Tenga en cuenta la fuerte interferencia zona siguiente ola perturbación El campo sonoro cerca del cristal Tenga en cuenta que en la proximidad del cristal hay una gran cantidad de interferencia de ondas La grande entre las olas. A medida que nos alejamos del cristal, la interferencia se están reduciendo y desapareciendo, convertido en uno de frente de onda. En la región cerca del cristal, donde los fenómenos anteriores de manifiesto llamado Campo Siguiente N con una longitud que depende del diámetro del cristal, y λ la longitud de onda de la vibración, se puede calcular por: ENSAIOPORULTRASSOMR Icardo El ndreucci E D. J n. / 2 0 1 1 1 5 N = Def 2 / 4. Λ o N = Def 2 . f / 4x donde: Def = diámetro efectivo del cristal. Es área acústicamente eficaz del cristal, depende de su geometría. Cristales circulares, Def x = 0.97 diámetro del cristal. Para cristales rectangulares Def = 0,97 x la mitad de la longitud del lado Cristal mayor. f = frecuencia ultrasónica λ = longitud de onda v = velocidad de propagación del sonido λ = x f Ejemplo de aplicación: Calcular el campo cerca de un transductor normal con diámetro de 10 mm y 4 MHz de frecuencia, al inspeccionar el acero. Solución: Para el cálculo es necesario que las unidades son consistentes, o es "d" en mm, "f" Hz "λ" en mm, y "v" en mm / s Donde: v = 5900 m / s, o 5900.000 mm / s para el acero

N = Def.2 / 4.λ o N = Def.2 . F / 102 = 4x 4.000.000 x / x 4 mm 5900.000 M = 16 mm El siguiente campo es para fines prácticos, una dificultad en o la detección de pequeñas discontinuidades, es decir, menos que el diámetro del transductor, el transductor situado cerca de esta región. Así que la ecografía inspector debe ser consciente de este problema Campo o Lejano zona distante o Fraunhofer La región que sigue el campo cercano es el campo lejano también llama la literatura de Campo Distante. En esta región la onda de sonido es igual a divergir el haz de luz de una linterna con respecto al eje central y disminuye en intensidad sigue casi como el cuadrado inverso de distancia. ENSAIOPORULTRASSOMR Icardo El ndreucci E d. J n. / 2 0 1 1 1 6 Debido a la existencia del campo cercano, el campo lejano, y el fenómeno de desacuerdo en la literatura del campo sónico tiene la forma general como se ve el dibujo de abajo.

Clasificación teórica de las áreas del campo sónico Campo de un transductor ultrasónico, representada por región (1) donde pequeños discontinuidades son difíciles de detectar (campo cercano), la región (2) principales discontinuidades pueden ser detectados y la región (3), donde cualquier discontinuidad compatible con la longitud de onda puede ser detectado. La vecinos líneas de campo en el dibujo son didácticos, y no significa No hay vibración sónica en estas regiones.

De Sonic atenuación: La onda de sonido para atravesar cualquier material sufre en sus efectos de trayectoriadispersión y absorción, lo que resulta en la reducción de su energía para ir un cualquier material. La dispersión se debe al hecho de no ser de material totalmente homogénea que contiene interfaces naturales de su propia estructura o proceso de fabricación. Por ejemplo, piezas de fundición, que tienen grafito grano y ferrita con propiedades distinta elástica. Para este cambio de las características elásticas de un punto llamar mismo material anisotropía, que es más significativa cuando tamaño de grano es de 1/10 de la longitud de onda. El fenómeno de la absorción se produce siempre que una vibración acústica viaja medio elástico. Es la energía impartida por la onda de manera que cada partícula del medio realizar un movimiento de oscilación, la transmisión de vibraciones a otras partículas el propio medio. Near Field Campo Lejano ENSAIOPORULTRASSOMR Icardo El ndreucci E d. J n. / 2 0 1 1 1 7 Por lo tanto, el resultado de efectos de dispersión y absorción cuando se añade resultar en una atenuación ultrasónica. En la práctica, este fenómeno se puede ver, Cuando nos fijamos en el dispositivo de pantalla del ultrasonido, múltiples ecos de reflexión desde una parte de fondo con superficies paralelas. Las alturas de los ecos disminuir con la distancia recorrida por la onda. El fenómeno de la atenuación es importante a la hora de inspeccionar piezas este factor puede hacer descarrilar el proceso. Este es el caso de las soldaduras en aceros inoxidables piezas de acero inoxidable austenítico forjado, que son ejemplos clásicos esta dificultad. El control y la evaluación de la mitigación en estos casos se debe a justificar procedimientos especiales de prueba. La siguiente tabla muestra algunos valores de atenuación. Material de Cr-Ni Sonic in Atenuación (DB / mm) Forjado ,009-0,010 Laminado de 0018 Castings 0,040-0,080 La evaluación de la atenuación del material en la práctica se puede hacer mediante el uso de AVG o DGS diagramas mostrados en la página. 27, así como mediciones directas en Parte de la pérdida de ganancia entre dos múltiples ecos en el fondo. De Sonic Divergencia del haz: Otro fenómeno físico que es responsable de la pérdida de la intensidad o

la energía de la onda de sonido es la divergencia que se pronuncia como nos alejamos la fuente de emisión de vibraciones acústicas. Este fenómeno se puede observar detectado un fallo técnico con la viga Centro de transductor ultrasónico, donde estas condiciones, la amplitud del eco la pantalla del teléfono es máxima. Sin embargo, cuando el transductor se mueva lateralmente lejos defecto, la amplitud disminuye, lo que indica una disminución en la sensibilidad de detección de mismo defecto. Este fenómeno se mide por el factor "k" en la fórmula de divergencia y asume los valores que se muestran en la siguiente tabla. Cuanto más al borde de la viga Ultrasónico se centra en la discontinuidad, la más pequeña es la amplitud del eco y es relacionados con el factor "k".