Inspección de Líquidos Penetrantes

Introducción• Este módulo esta destinado para dar una

introducción al Método de END de la Inspección de Líquidos penetrantes

• La inspección de Penetrantes, o PT, es un Método de Ensayo no Destructivo que se fundamenta sobre el principio de la inspección Visual.

• PT aumenta la “percepción” de discontinuidades que el

ojo humano no sería capaz de detectar por si solo

Indicación de una Grieta

Desarrollo• Introducción General• Materiales Penetrantes y su Importancia• Pasos Básicos del Ensayo de Penetrantes• Equipamiento común• Ventajas y Limitaciones• Resumen• Glosario de Términos

¿Como Trabaja PT?• En el ensayo de penetrantes, un líquido con altas

características de mojado es aplicado a la superficie del componente bajo prueba.

• El penetrante entra en las discontinuidades abiertas a la superficie vía acción capilar y otros mecanismos.

• El exceso de penetrante es removido de la superficie y una revelador es aplicado parajalar el penetrante atrapado

de regreso a la superficie. • Con una buena técnica de

inspección visual las indicaciones de las

discontinuidades presentes se vuelven aparentes.

¿Que hace que PT trabaje?• Cada paso del proceso de penetrante

esta hecho para promover la acción capilar.

• Este es el fenómeno de un líquido subiendo o trepando cuando es confinado a pequeñas aberturas debido a las propiedades de mojado de el líquido.

• Algunos ejemplos:

Plantas y árboles atraen agua desde el suelo hacia sus ramas y hojas para proveer su sustento.

El cuerpo humano tiene miles de capilares que llevan sangre a todas las células que lo forman.

Proceso Básico de PT 1) Limpiar y secar la pieza 4) Aplicar Revelador

5) Tiempo de revelado 2) Aplicar Penetrante

3)Tiempo de penetración 4) Remover Exceso

7) Inspección Visual

8) Post Limpieza de la Pieza

¿Que puede ser inspeccionado con la Inspección de Penetrantes?

Casi cualquier material que tenga una superficie relativamente suave y no porosa en la cual se sospeche la presencia de discontinuidades o defectos.

¿Que NO puede ser inspeccionado por Líquidos Penetrantes?

•Componentes con superficies rugosas, tales como hierro colado, que retiene penetrante.

•Cerámicas Porosas

•Madera y otros materiales fibrosos.

•Partes de plástico que absorban o reaccionen con los materiales penetrantes.

•Componentes con capas de pintura que eviten que los penetrantes entren a los defectos.

Las indicaciones se muestran menos distinguibles mientras aumenta el “Background” o fondo fluorescente

¿Que tipos de discontinuidades pueden ser detectadas con Líquidos

Penetrantes?Todos los defectos abiertos a la superficie.

Productos rolados- grietas, costuras, laminaciones.

Castings--cold shuts, hot tears, porosidad, inclusiones, encogimiento.

Forjas– grietas, traslapes.

Soldaduras– grietas, porosidad, socavados, traslapes, pérdida de fusión, pérdida de penetración.

Clasificaciones de los PenetrantesPenetrante Tipo

I FluorescenteII Visible

Método

A Lavable con aguaB Post Emulsificable - LipofílicoC Removido por SolventeD Post Emulsificable - Hidrofílico

Revelador Formaa.-Polvo Secob.-Acuoso, Soluble en Aguac.-Acuoso, Suspendido en Aguad.-No-Acuoso, suspendido en Solvente

Materiales PenetrantesLos Penetrantes son formulados para poseer un número de características importantes. para desempeñarse bien estos deben: Extenderse fácil sobre la superficie a inspeccionar. Ser jalados dentro de los defectos abiertos a la

superficie por acción capilar u otros mecanismos. Permanecer en el interior de los defectos pero ser

fáciles de remover de la superficie de la parte Permanecer como fluido a través de los pasos de

secado y revelado ya que debe ser jalado otra vez a la superficie.

Ser altamente visible o fluorescer brillantemente para producir indicaciones fáciles de ver.

No ser dañino para el inspector ni al material siendo inspeccionado

Niveles de Sensibilidad• Penetrantes también son formulados para producir una

variedad de sensibilidad. Mientras es mayor el nivel de sensibilidad, es menor el defecto que el sistema de penetrantes es capaz de detectar.

• Los cinco niveles de sensibilidad son:

Nivel 4 - Ultra-Alta Sensibilidad

Nivel 3 – Alta Sensibilidad

Nivel 2 – Media Sensibilidad

Nivel 1 – Baja Sensibilidad• Mientras se incrementa el nivel de sensibilidad, también lo

hacen el número de indicaciones No relevantes. Por lo tanto, un penetrante necesita ser seleccionado para encontrar los defectos de interés pero no producir muchas indicaciones No Relevantes.

PT Visible vs. Fluorescente• La Inspección puede ser

efectuada usando materiales penetrantes visibles (tinte rojo) o fluorescentes.

• PT Visible es efectuada bajo luz blanca mientras que PT fluorescente debe ser efectuada usando una luz ultravioleta en una área oscura. Todos los visibles se encuentran en el Nivel 1 de Sensibilidad.

• PT Fluorescente es más sensible que el PT visible ya que el ojo reacciona más a una indicación brillante en una condición de oscuridad. Su rango de sensibilidad va del 1 al 4.

Photo Courtesy of Contesco

¿Por que el Penetrante Visible es Rojo y el Penetrante Fluorescente es Verde?

• El Penetrante Visible es usualmente rojo porque el rojo sobresale y provee un alto nivel de contraste contra un fondo claro.

• El Penetrante Fluorescente es verde porque el ojo es más sensible e este color debido al número y disposición de los conos (receptores de color) en el ojo.

Método de Remoción del PenetranteLos penetrante también se clasifican por el método de remover el exceso de penetrante.

• Los Penetrantes Lavables con Agua: Son removidos con un asperjado de agua. Son los más fáciles de usar y los de menor costo cuando se inspeccionan grandes áreas.

• Removido con Solvente: Son removidos frotando la superficie con un trapo humedecido con Solvente. Vienen en latas de aerosol por portabilidad y principalmente son usados para áreas muy localizadas.

• Penetrantes Post-Emulsificables son lavables con agua solo después de haber reaccionado con una solución de emulsificador. Un sistema post emulsificable es usado cuando la remoción del penetrante dentro de los defectos es crítico. Al emulsificador se le da un solo tiempo para reaccionar con el penetrante.

ReveladoresLa función del revelador es jalar el penetrante fuera de los defectos y para extenderlo sobre la superficie para que pueda ser visto. También provee un ligero fondo para aumentar el contraste cuando penetrantes visibles son usados.

Los materiales Reveladores son disponibles en diferentes formas

Polvo Seco es una mezcla de polvos suaves que se agrupa donde el penetrante sangra a la superficies para formar indicaciones bien definidas.

Acuoso Suspendido en Agua es un polvo que se suspende que cubre que cubre la superficie con una capa de revelador relativamente uniforme cuando el agua se evapora. La solución es algo difícil de mantener debido a que se asienta en el fondo con el paso del tiempo.

Acuoso Soluble en Agua es un polvo cristalino que forma una solución clara cuando se mezcla con agua. La solución recristaliza sobre la superficie cuando se evapora el agua. Las indicaciones a veces pierden definición o se ven lechosas. No es recomendado para ser usado en Penetrantes Lavables con Agua.

Suspendido en Solvente – se suministra en spray y es el más sensible revelador para inspeccionar áreas pequeñas. Es muy costoso para usarse en áreas muy grandes.

8 Pasos de la Inspección de Penetrantes

1. Pre Limpieza2.- Aplicación de Penetrante3.-Tiempo de Penetración4.- Remoción de Exceso de

Penetrante5.- Aplicación de Revelador6.- Revelado de la

Indicación7.- Inspección /Evaluación8.- Post-Limpieza

Pre-Limpieza – Paso 1

La Pre Limpieza es uno de los pasos más importantes en el proceso de PT

• Las Partes deben estar libres de mugre, escamas, aceite, grasa, etc. para realizar una inspección confiable.

• El proceso de Limpieza debe remover contaminantes de las superficies de la parte y defectos, para no obstruir ninguno de estos.

Precaución con el Metal “Untado”Algunos maquinados, acabados de superficie y operaciones de limpieza pueden causar una pequeña capa de metal se unte en la superficie y evite que el Penetrante entre a las discontinuidades que puedan estar presentes.Etching de la superficie puede ser algunas veces requerido.

Antes Sand blast

Después del sand blast

Después de Etch

Aplicación de Penetrante – Paso 2Muchos métodos de aplicación son posibles tales como:

– Brocha– Spray– Inmersión– Vertido– Y más

Dwell Time o Tiempo de Penetración - Paso 3

•El Penetrante debe permanecer (dwell) en contacto con la superficie de la parte para permitir que este llene cualquier defecto que estuviera presente.

•El Tiempo de Penetración varía dependiendo del tipo de penetrante, temperatura, material acabado de superficie.

Remoción del Exceso de Penetrante – Paso 4

La Técnica de Remoción depende sobre que tipo de penetrante es usado, como se indicó anteriormente…

– Lavable con Agua– Removido por solvente– Post Emulsificable

Remoción de Exceso de Penetrante – Paso 4 (cont.)

Lavable con Agua

• Un grueso asperjado de agua es usado para remover el exceso de penetrante.

• El procedimiento usado como una directriz para la inspección especificará la temperatura del agua (típicamente 10-38°C) y una presión (típicamente no más de 40 psi), etc.

Removido por Solvente

• La parte es frotada con un trapo limpio para remover el grueso del exceso de penetrante.

• Entonces, un trapo ligeramente humedecido con solvente es usado para remover el resto del penetrante sobre la superficie.

Remoción de Exceso de Penetrante – Paso 4 (cont.)

Removido por Solvente (Cont.)

Sin importar el tiempo empleado para remover el penetrante usando el Removedor por Solvente, es necesario permitir que este después se evapore.

Remoción de Exceso de Penetrante – Paso 4 (cont.)

Remoción de Exceso de Penetrante – Paso 4 (cont.)

Post Emulsificable

• Cuando la importancia en la remoción de mucho penetrante de los defectos, un sistema post emulsificable es usado.

• Esto implica un paso adicionalen el cual un emulsificador es aplicado a la superficie de la parte después

del tiempo de penetración .

• Al emulsificador se le da el tiempo (dwell) suficiente para reaccionar con el penetrante de la superficie para

volverlo lavable con agua, pero no el tiempo suficiente para que disemine

dentro del penetrante atrapado en los defectos.

Aplicación del Revelador– Paso 5El Método de aplicación del revelador depende del tipo de Revelador usado. Los principales Métodos de los siguientes Tipos de Revelador serán mostrados en las siguientes diapositivas.

– Seco

– Acuoso

– No acuoso

Aplicación del Revelador– Paso 5(cont.)Revelador en Polvo Seco

• Antes de la aplicación del Polvo Revelador la parte debe secarse por completo. El secado normalmente se realiza en un Horno con circulación de Aire caliente.

• El Revelador es entonces aplicado por inmersión o por espolvoreo.

• La parte puede ser también colocada dentro de una cámara de niebla de revelador.

Aplicación del Revelador– Paso 5 (cont.)

• Los Reveladores Acuosos son aplicados por inmersión o por asperjado del revelador mientras estos están aún húmedos por el proceso de remoción del penetrante.

• La parte es completamente cubierta y se le permite que drene el exceso para evitar acumulaciones de agua revelador

• Las partes entonces son secadas en un Horno con circulación de Aire caliente.

Revelador Acuoso (suspendido o soluble en Agua)

Aplicación del Revelador– Paso 5(cont.)Revelador no Acuoso (Suspendido en Solvente)

• El Revelador No Acuoso se aplica por aerosol sobre una parte completamente seca y fría.

• Se debe aplicar una capa ligera y uniforme. La cubierta debe ser blanca pero ligeramente transparente cuando se realice la inspección con penetrantes Visibles, y aún más ligera cuando se inspeccione con Penetrantes Fluorescentes.

Tiempo de Revelado Paso 6

Después de la Aplicación del Revelador se permite un tiempo para que el revelador “jale” el penetrante atrapado en las discontinuidades y lo extienda sobre la superficie de la parte. El tiempo mínimo necesario es de 10 minutos y aumenta si se sospechan grietas muy apretadas

Inspección/Evaluación –Paso 7En este paso el inspector evalua las indicaciones de Penetrante contra un criterio espécifico de aceptación y rechazo e intenta determinar el origen de la indicación.

Las indicaciones se juzgan a ser: Relevantes, No Relevantes o Falsas.

Indicación No relevate en Soldadura

Indicaciones Relevantes por grietas, causadas por un mal taladrado

Inspección/Evaluación –Paso 7Un paso importante en la Evaluación es el reporte de las indicaciones halladas u otro tipo de registro .

Estos pueden ser soportados con dibujos fotos de las indicaciones, etc.

Post Limpieza – Paso 8El paso final del Proceso de Inspección de Penetrantes es limpiar completamente la parte que ha sido sujeta a prueba para remover todos los materiales usados en el Proceso.

Los residuos de Materiales pudieran afectar su desempeño futuro o su apariencia.

Sistema de Inspección de Penetrantes

Los Sistemas de penetrantes pueden ser fácilmente portátiles o estacionarios.

Sistema de Penetrantes Portátiles

Sistema de Penetrantes Estacionario

Image courtesy of Nebraska Army National Guard

Verificación del Desempeño del Sistema de Penetrantes

Ya que la Inspección de Penetrantes involucra múltiples pasos, el desempeño de los materiales y de los procesos debe ser checado rutinariamente usando herramientas de verificación, las cuales incluyen:

TAM Paneles Paneles de Sensibilidad Paneles Run Check

Ventajas de la Inspección de Penetrantes• Relativamente fácil de usar.

• Pueden ser usados en una amplia variedad de materiales.

• Grandes Áreas y grandes volúmenes de partes o materiales pueden ser inspeccionados rápido y a bajo costo.

• Partes con geometrías complejas son rutinariamente inspeccionadas.

• Indicaciones son producidas directamente sobre la parte dando una imagen visual de la discontinuidad.

• La inversión inicial del equipo es baja.

• Latas de Aerosol hacen del equipo muy portátil.

Limitaciones de los Penetrantes• Solo detecta defectos abiertos a la superficie.

• Requiere de materiales relativamente suaves y no porosos.

• Pre limpieza es critica. Contaminantes pueden enmascarar defectos.

• Requiere múltiples operaciones bajo condiciones. Controladas.

• Precauciones necesarias por manejo de químicos (toxicidad, fuego, desechos).

• Metal untado por maquinado, esmerilado y otras operaciones inhiben detección. Materiales pueden necesitar etch antes de la inspección.

• Post limpieza es necesaria para remover químicos.

Resumen• La inspección de Penetrantes (PT) es uno de

los Métodos de Ensayos No Destructivos más ampliamente usados.

• Su popularidad puede ser atribuida a dos principales factores, su Uso relativamente fácil y su Flexibilidad.

• Sin embargo, PT involucra un número de pasos de proceso que se deben controlar estrechamente para alcanzar óptima sensibilidad.

Glosario de Términos• Acción Capilar – la tendencia de ciertos

líquidos a extenderse o subir cuando se confinan a pequeñas aberturas.

• Contraste – La cantidad relativa de luz emitida o reflejada entre una indicación y su entorno (background).

• Defecto - una discontinuidad que afecta la utilidad de una parte o espécimen.

• Discontinuad - cualquier interrupción en la estructura física normal de una parte. Esta puede o no afectar la utilidad de la misma.

Glosario de Términos• Dwell Time - el período en que un Penetrante,

Emulsificador o Revelador debe permanecer en la superficie de la parte bajo prueba.

• Evaluación – el proceso de decidir la severidad de la después que la indicación ha sido interpretada.

• Emulsificador – un material que cuando se aplica sobre una capa de Penetrante lo vuelve lavable con agua.

• Fondo Fluorescente: Residuos fluorescentes observados sobre la superficie general de la pieza en prueba durante la inspección de líquidos penetrantes fluorescentes.

Glosario de Términos• Indicación – la evidencia visible o sangrado de

penetrante sobre la superficie de una parte.• Indicación Falsa – una indicaión causada por un

proceso inadecuado; not caused by a relevant or non-relevant condition.

• Indicación Relevante – una indicación que se determino´ser asociada a una discontinuidad y que debe ser evaluada.

• Indicación No- Relevante: Una indicación que no es o no puede ser asociada con una discontinuidad.

• Interpretación - el proceso de determinación una indicación en un intento de determinar la causa y naturaleza de la discontinuidad.

• Lavabilidad – la propiedad de un penetrante el cual permite ser limpiado de la superficie con agua.

Glosario de Términos• Luz Ultravioleta (o Luz Negra) – energía de luz justo

por de bajo del rango de la luz visible (356 nanómetros). Penetrante: Un líquido (a veces gas) capaz de penetrar

discontinuidades abiertas a la superficie, el cual es adaptado al proceso de inspección siendo hecho para ser altamente visible en pequeñas cantidades. Los penetrantes fluorescentes resplandecen bajo luz negra mientras que los visibles son de color intenso bajo luz blanca.

Penetrante Fluorescente – un penetrante con un tinte fluorescente (que resplandece) cuando se expone a una radiación de onda corta (luz ultravioleta)

Revelador- un material finamente dividido que se aplica sobre ala superficie de la parte para provocar una acción capilar en sentido inverso y así traer el penetrante a la superficie.

Glosario de Términos Revelador No-Acuoso – un revelador en cual el polvo

revelador esta suspendido en un solvente de secado rápido.

• Sensibilidad - la habilidad de un penetrante para detectar aberturas a la superficie. Mayor sensibilidad menor tamaño de indicación a ser detectada.

Tiempo de emulsificación – el tiempo permitido al emulsificador de volver al penetrante lavable con agua.

Viscosidad – la resistencia de un fluído al movimiento de sus partículas

Para más Información

The Collaboration for NDT Education

www.ndt-ed.org

The American Society for Nondestructive

Testing www.asnt.org

Traducido por:Daniel Rocha Sosa