Ensayos De Soldaduras Mediante Rayox X

Ensayos de soldaduras mediante rayos X.

Rayos X

Son una forma de energía radiante derivada del bombardeo de un material por electrones en el vacío a elevado voltaje. La longitud de onda de estos rayos está entre 10-11 a 10-8 cm.

Examen radiográfico de un metal o una soldadura de metal

Es el uso de energía radiante en forma de rayos X, rayos gamma o neutrones de alta energía para el examen no destructivo de objetos visualmente opacos que dejan registro de su sanidad estructural sobre una película sensibilizada o pantalla.

La radiografía es un método de ensayo no destructivo basado en el principio de transmisión preferencial de la radiación, o absorción. Las áreas de espesor reducido o de menor densidad transmiten más, y por lo tanto absorben menos radiación. La radiación que pasa a través de un objeto de prueba formará una imagen contrastada sobre una película receptora de la radiación.

Las áreas de elevada transmisión de radiación, o baja absorción, aparecen como áreas oscuras sobre la película revelada. Las áreas de baja transmisión de radiación, o alta absorción, aparecen como áreas claras sobre la película revelada. La figura R-1 muestra los efectos del espesor sobre el área oscura de la película. El área más delgada del objeto de ensayo produce el área más oscura sobre la película debidos a que más radiación es transmitida hacia la película. El área más gruesa del objeto de ensayo produce el área mas clara sobre la película debido a que mas radiación es absorbida, y así, menos es transmitida. La figura R-2 muestra el efecto sobre de la densidad del material sobre la oscuridad de la película.

Figura R-1. Efecto del espesor de partes sobre la transmisión de radiación (absorción).

De los metales mostrados en la figura R-2, el plomo tiene la mayor densidad: 11,34 g/cm3 ((0.409 lb/pulgada3 ), seguido en orden por el cobre: 8.96 g/cm3 (0.323 lb/ pulgada3); acero 7.87 g/cm3 (0.284 lb / pulgada3), y aluminio 2.70 g/cm3 (0.097 lb / pulgada3). Con la mayor densidad (peso por unidad de volumen), el plomo absorbe mas radiación, transmite la menor radiación, y por lo tanto produce la película mas clara.

La energía mas baja, la radiación no formada por partículas existe en la forma de radiación gamma o rayos X. Los rayos gamma son el resultado del decaimiento de materiales radiactivos; fuentes radiactivas comunes incluyen el Iridio 192, Cesio 137 y Cobalto 60. Estas fuentes están continuamente emitiendo radiación y deben ser mantenidas en un contenedor de almacenamiento blindado, conocido como “cámara gamma” cuando no está en uso. Estos contenedores están frecuentemente blindados con plomo o acero.

Figura R-2. Efecto de la densidad del material sobre la transmisión de radiación (absorción).

Los rayos X son hechos por el hombre, estos son producidos cuando los electrones, viajando a alta velocidad, colisionan con la materia. La conversión de energía eléctrica a radiación X es alcanzada en un tubo al vacío. Una baja corriente es pasada a través de un filamento incandescente para producir electrones. La aplicación de un elevado potencial (voltaje) entre el filamento y un objetivo de metal acelera los electrones a través de este voltaje diferencial. La acción de una corriente de electrones golpeando el objetivo produce los rayos X. La radiación es producida sólo cuando el voltaje es aplicado al tubo de rayos X. Sea usando fuentes de rayos gamma o rayos X, el objeto de ensayo no queda radiactivo al finalizar el ensayo.

Los siguientes son elementos esenciales para ensayos radiográficos:

I. Una fuente de radiación penetrante, como por ejemplos una máquina de rayos X o isótopo radiactivo.

II. El objeto a ser radiografiado, como por ejemplo una soldadura.

III. Un dispositivo de registro o visualización, usualmente película fotográfica (rayos X) encerrada en un soporte prueba del paso de luz.

IV. Un radiógrafo calificado, entrenado para producir una exposición satisfactoria.

V. Los medios para procesar película expuesta o para operar otro medio de registro.

VI. Una persona calificada en la interpretación de radiografías

Cuando un objeto de ensayo o junta soldada es expuesta a la radiación penetrante, algo de la radiación será absorbida, algo se dispersará y algo será transmitido a través del metal al medio de registro. Las variaciones en la cantidad de radiación transmitida a través de la soldadura dependen de lo siguiente:

I. Las densidades relativas del metal y cualquier inclusiones

II. El espesor relativo de los materiales en el paso radiactivo

III. El poder penetrante de la fuente radiactiva. Las inclusiones no metálicas, poros, rajaduras alineadas y otras discontinuidades resultan en más o menos radiación alcanzando el medio de registro o visualización. Las variaciones en la radiación transmitida producen áreas ópticamente contrastadas sobre el medio de registro.

El factor mas importante en cualquier método de ensayo de soldadura no destructivo es la habilidad del inspector para interpretar correctamente los significados de los defectos descubiertos. Sólo a través de un estudio minucioso de muchas radiografías exhibiendo defectos conocidos puede tal habilidad ser alcanzada. Las fallas comunes de soldadura reveladas por radiografías son, en orden de frecuencia, porosidad, escoria atrapada, rajaduras, y falta de fusión.

Porosidad. La porosidad usualmente (pero no siempre) aparece como pequeños puntos circulares negros. Una cierta cantidad de porosidad es permisible en una soldadura; cuánto es permisible está determinado al las comparar radiografías con radiografías de soldaduras aceptables.

Inclusiones. La escoria atrapada es fácilmente distinguible de la porosidad debido a su forma de sombras grandes e irregulares. La escoria con frecuencia se extiende en forma paralela a la pared lateral de una unión, y es fácilmente y rápidamente identificada. Sólo una limitada cantidad de escoria atrapada es permisible y aceptable en estructuras soldadas.

Las inclusiones de escorias aparecen como áreas oscuras en materiales ferrosos, pero muchas aparecen como trazas comparativamente claras en metales de menor peso. Las áreas oscuras son creadas debido a que la escoria es menos densa que la aleación ferrosa, pero puede ser de mayor densidad que el metal de menor peso.

Las inclusiones de tungsteno en soldaduras de aluminio, producidas por técnicas impropias de GTAW, aparecen como áreas muy claras sobre la película; la densidad del tungsteno es de 19,3 g/cm3 (0,697 lb/pulgada3).

Rajaduras. Las rajaduras o grietas aparecen como líneas oscuras en la soldadura. Las rajaduras por contracción o esfuerzo pueden ser fácilmente reconocibles por su apariencia. Las rajaduras por contracción son generalmente irregulares, mientras que las rajaduras por esfuerzo son regulares y bien definidas.

Falta de fusión. La falta de fusión es usualmente fácil de reconocer, dado que tiene la apariencia de una delgada línea de escoria, o una rajadura, cercana a la pared de la junta.

Equipamiento.

El equipamiento requerido para llevar a cabo ensayos radiográficos comienza con una fuente de radiación; esta fuente puede ser tanto una máquina de rayos X, que requiere entrada eléctrica, o un isótopo radiactivo que produce radiación gamma. Los isótopos usualmente ofrecen mayor portabilidad. Ambos tipos de radiación requieren película y un soporte a prueba de luz como soporte, y un alfabeto de letras de plomo que son usados para identificar los objetos de ensayo. Debido a la alta densidad del plomo y el espesor local incrementado, estas letras forman áreas claras sobre la película revelada. Los parámetros indicadores de calidad (Image Quality Indicators , IQI o “pennys”), son usados para verificar la sensibilidad de resolución del ensayo. Estos IQIs son usualmente de dos tipos: laminillas o alambres. Ambos están especificados como tipo de material. El tipo laminillas tendrá un espesor específico y tamaños de perforaciones incluidos, y el tipo alambre tendrá diámetros específicos. La sensibilidad es verificada por la habilidad de detectar una diferencia dada en la densidad debido al espesor del medidor de penetración y al diámetro de la perforación, o diámetro del alambre.

Ensayo de soldaduras mediante rayos X.

Es un procedimiento de ensayo radiográfico no destructivo que utiliza rayos X o rayos gamma para detectar e indicar discontinuidades. Una imagen es proyectada sobre película fotográfica, papel sensibilizado, una pantalla fluorescente o un detector de radiación electrónico. La película fotográfica es normalmente usada para retener un registro permanente del ensayo. La impresión del film revelado es conocida como radiografía (radiograph en Inglés), y la ciencia de interpretar tales fotos es llamada radiografía (radiography en Inglés), que en Español se escriben iguales. Una Radiografía producida por rayos X es llamada exografía (exograph en Inglés). Los rayos X mas adecuados para inspecciones de soldaduras son los producidos por máquinas de rayos X de elevado voltaje. Las longitudes de onda de la radiación X están determinadas por el voltaje aplicado entre los elementos en el tubo de rayos X. Voltajes mas elevados producen rayos X de menor longitud de onda y mayores intensidades, resultando en mayor capacidad de penetración. Aplicaciones típicas de máquinas de rayos X para diferentes espesores de acero son mostradas en la tabla X-1. La habilidad penetrante de las máquinas puede ser

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