El Código de Calderas y Recipientes a Presión de la ASME, Sección V, Artículo 4 cubre la inspección por ultrasonido de soldaduras cuando así lo requiere una sección del código de referencia. Para la inspección mediante arreglo de fases codificado, el Apéndice Obligatorio V establece los requisitos para el escaneo lineal L-scan y S-scan utilizando sondas de arreglo lineal.
El proceso general es conocido: planificar la inspección, calibrar el sistema, recolectar datos, evaluar indicaciones y documentar la inspección. Dentro de ese flujo de trabajo, ASME tiene algunos requisitos específicos de geometría, bloques de calibración, escaneo y evaluación que son importantes al desarrollar una configuración de PAUT.
1. Planificar la inspección
El Apéndice V requiere un plan de escaneo que trabaje conjuntamente con el procedimiento escrito para definir la inspección. Esto incluye la geometría de la soldadura, las superficies de inspección, la sonda y la zapata, las leyes focales, la dirección de escaneo, la configuración del escáner y la cobertura requerida.
Esta es una buena aplicación para la representación gráfica de geometría real y el trazado de rayos 3D del XEO. La pieza, la soldadura, la zapata y las trayectorias del sonido se pueden visualizar juntas mientras se elabora el plan de escaneo, lo que facilita ver el efecto de la curvatura y la posición de la sonda antes de escanear.
El mismo proceso se puede utilizar tanto para soldaduras longitudinales como circunferenciales, pero la curvatura del componente puede tener un efecto significativo en la configuración. Para una junta longitudinal, como se muestra en la Figura 1, el escáner se desplaza a lo largo del eje del recipiente o tubería; para una soldadura circunferencial, se desplaza alrededor del componente.
ASME también aborda el acoplamiento físico de la unidad palpadora sobre superficies curvas. Cuando se requiere contorneado, el Artículo 4 limita la medida en que el contorno de la zapata puede variar con respecto al diámetro real del componente. Para el escaneo desde el diámetro exterior (OD), el diámetro del contorno de la zapata debe ser igual o mayor que el OD del componente, pero solo en una cantidad limitada: hasta 1 pulg. [25 mm] mayor para componentes de menos de 4 pulg. de diámetro, hasta 2 pulg. [50 mm] mayor para componentes de 4 a 10 pulg., y hasta 4 pulg. [100 mm] mayor para componentes de más de 10 pulg. Para el escaneo desde el diámetro interior (ID), el diámetro del contorno debe ser igual o menor que el ID del componente, aplicando los mismos límites en la dirección opuesta.
2. Adaptar la calibración a la aplicación
Los requisitos de los bloques de calibración son una de las partes más específicas de la aplicación dentro del Artículo 4.
Para superficies de inspección de 20 pulg. [500 mm] de diámetro y menores, el bloque de calibración básico debe ser curvo. Se puede utilizar un único bloque curvo dentro de un rango de diámetro de componente de 0,9 a 1,5 veces el diámetro del bloque. Un bloque de 8 pulg. de diámetro, por ejemplo, puede cubrir componentes de 7,2 a 12 pulg. de diámetro.
ASME también distingue entre bloques de calibración para tuberías y no tuberías.
El bloque estándar para tuberías utiliza entallas superficiales, mientras que un diseño alternativo puede emplear orificios pasantes laterales (SDH). Donde se utilicen entallas, estas deben tener una profundidad del 8%T al 11%T, no más de 1/4 pulg. [6 mm] de ancho y al menos 1 pulg. [25 mm] de largo.
Figura 2 – Ejemplo de bloque de calibración ASME para tuberías.
Los bloques que no son para tuberías utilizan una disposición diferente de SDH y entallas superficiales, con el tamaño del reflector y el espesor del bloque basados en el espesor de la soldadura.
Una vez seleccionado el bloque correcto, el Apéndice V requiere que los haces utilizados durante la inspección se calibren en distancia y amplitud a lo largo de las trayectorias de sonido aplicables.
Al involucrar múltiples escaneos y leyes focales, el panel de calibración (Calibration Dashboard) del XEO mantiene reunidas las calibraciones configuradas en una sola vista de estado. La herramienta de verificación de elementos puede aplicar límites de aceptación predefinidos y conservar el estado resultante de la sonda dentro de la configuración.
3. Recolectar los datos codificados
El Apéndice V requiere un escaneo lineal codificado manteniendo la sonda a un distanciamiento (standoff) constante de la soldadura.
Los requisitos de escaneo incluyen varios límites específicos:
- Los incrementos angulares del S-scan están limitados a un máximo de 1°, o lo suficiente para proporcionar al menos un 50% de superposición del haz.
- Las líneas de escaneo múltiples requieren al menos un 10% de superposición.
- La pérdida de datos (data dropout) debe mantenerse por debajo de dos líneas de datos por pulgada [25 mm], sin líneas omitidas adyacentes.
- Los datos A-scan se registran sin procesar y sin umbrales (thresholding).
- El incremento máximo de registro es de 1 mm para espesores inferiores a 3 pulg. [75 mm] y de 2 mm para 3 pulg. [75 mm] y superior.
Durante la adquisición, es posible que el operador solo necesite un S-scan y un C-scan para monitorear la cobertura, el acoplamiento, la posición del codificador y las indicaciones. Los diseños de pantalla del XEO se pueden organizar en torno a la inspección, manteniendo la pantalla de adquisición relativamente simple incluso cuando la configuración subyacente sea más compleja.
Figura 4 – Un diseño de adquisición limpio para el escaneo codificado de soldaduras.
4. Evaluar lo que le dicen los datos
El Artículo 4 requiere que las indicaciones que superen el 20% del nivel de referencia se investiguen lo suficiente como para determinar su naturaleza y evaluarlas con respecto a los criterios de aceptación de la sección del código de referencia. El nivel del 20% es, por lo tanto, un umbral de evaluación y no automáticamente un nivel de rechazo.
Esta distinción cobra importancia porque la Sección V se puede utilizar con varios códigos de construcción diferentes.
Por ejemplo, el Apéndice Obligatorio 12 de la Sección VIII, División 1 de ASME y la norma ASME B31.1 Tuberías de Potencia utilizan esencialmente los mismos criterios de aceptación por ultrasonido basados en la calidad de mano de obra. Las grietas, la falta de fusión y la penetración incompleta son inaceptables independientemente de su longitud. Otras discontinuidades son inaceptables cuando superan la amplitud de referencia y su longitud excede:
- 1/4 pulg. [6 mm] para espesores de hasta 3/4 pulg. [19 mm]
- 1/3t para espesores de más de 3/4 pulg. a 2-1/4 pulg. [19–57 mm]
- 3/4 pulg. [19 mm] para espesores de más de 2-1/4 pulg. [57 mm]
La norma ASME B31.3 Tuberías de Proceso utiliza los mismos tres límites de amplitud y longitud, pero su párrafo de aceptación por ultrasonido está redactado en función de discontinuidades de tipo lineal. Esto demuestra que se debe verificar el código de referencia en lugar de asumir que una sola tabla de aceptación de ASME se aplica universalmente.
La Sección V, Artículo 4 también exige que el inspector distinga las imperfecciones reales de las respuestas causadas por la geometría de la soldadura o del componente. El PAUT codificado ayuda con esa evaluación porque la indicación se puede revisar en relación con su posición en la soldadura, en lugar de juzgarla únicamente desde un A-scan en vivo.
En el XEO, el mismo archivo codificado adquirido mediante un diseño simple de S-scan/C-scan se puede reordenar durante el análisis para agregar vistas A-, B-, C- y S-scan para examinar más de cerca la posición, la respuesta y la longitud de la indicación.
5. Documentar la inspección
El Artículo 4 requiere que el registro de inspección identifique el equipo, la calibración, la soldadura o volumen escaneado, las superficies de inspección, las áreas de acceso restringido y las indicaciones rechazables o áreas despejadas. El Apéndice V agrega detalles específicos de PAUT, tales como el tamaño y paso (pitch) de los elementos de la sonda, los parámetros de las leyes focales, el ángulo de la zapata, los ajustes del instrumento y las variables del plan de escaneo.
Con el XEO, la configuración, el estado de calibración, los datos codificados y el análisis permanecen juntos con el archivo de inspección, lo que facilita el proceso de revisión final y elaboración de informes sin tener que reconstruir la configuración después del escaneo.
Un mejor flujo de trabajo, no una inspección diferente
ASME sigue definiendo la inspección: establecer la cobertura correcta, calibrar el sistema, recolectar datos codificados válidos, evaluar las indicaciones y mantener los registros requeridos.
Lo que ha cambiado es la eficiencia con la que se pueden completar esos pasos.
La planificación de escaneo en 3D, la evaluación automática de elementos, el estado de calibración centralizado, los diseños de adquisición y análisis personalizables y las instrucciones de inspección guiadas permiten que el XEO mantenga gran parte de la configuración del instrumento en segundo plano, para que el operador pueda concentrarse en la inspección.
El PAUT avanzado no tiene por qué significar un flujo de trabajo complicado.
Enlaces: XEO, Sondas Serie X2, Escáner STIX
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Referencias
- American Society of Mechanical Engineers. (2021). Power piping (ASME Code B31.1-2020). ASME.
- American Society of Mechanical Engineers. (2022). Process piping (ASME Code B31.3-2022). ASME.
- American Society of Mechanical Engineers. (2023a). ASME boiler and pressure vessel code, Section V: Nondestructive examination (Article 4 & Mandatory Appendix V). ASME.
- American Society of Mechanical Engineers. (2023b). ASME boiler and pressure vessel code, Section VIII, Division 1: Rules for construction of pressure vessels (Mandatory Appendix 12). ASME.
