INSPECCIÓN Y CONTROL DEL

MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

“Ensayo de partículas magnéticas”.

Integrantes: Mauricio Jara Aguirre

Oscar Ordenes Leiva

Diego Romero Valladares

OBJETIVO

La prueba de partículas magnéticas es un método de prueba no destructivo que tiene como objetivo la detección de imperfecciones sobre o justamente debajo de la superficie de metales ferrosos que también se puede aplicar en soldadura. Es una técnica rápida y confiable para detección y localización de grietas superficiales.

Un flujo magnético es enviado a través del material y en el lugar de la imperfección se forma un campo de fuga que atrae el polvo de hierro que se rocía sobre la superficie, así la longitud de la imperfección puede ser determinada de forma muy confiable. Criterios de aceptación definen si la indicación es o no aceptable, es decir si se trata de un defecto o no.

En el ensayo no destructivo de partículas magnéticas inicialmente se somete a la pieza a inspeccionar a una magnetización adecuada y se espolvorea partículas finas de material ferromagnético.

Es un tipo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades superficiales y sub-superficiales en materiales ferro-magnéticos.

Se selecciona usualmente cuando se requiere una inspección más rápida con los líquidos penetrantes.

VENTAJAS

Es portátil Fácil de utilizar con piezas grandes Determina la fisura mas rápidamente Determina grietas superficiales y subsuperficiales Se puede usar en materiales ferro magnéticos

DESVENTAJAS

Difícil de aplicar en piezas de geometría irregular No se puede inspeccionar sobre cabeza No se puede usar en materiales no ferro magnéticos Es imposible detectar grietas internas

PRINCIPIOS FÍSICOS

En la práctica de las partículas magnéticas se usa con materiales ferrosos ya que lo materiales no ferrosos como el aluminio no tienen propiedades ferro magnéticas y no sirve para hacer este tipo de prueba con partículas magnéticas. En un material ferro magnético como el hierro se utiliza este tipo de prueba. La máquina que se llama yoque o yugo trabaja con corriente alterna AC y corriente continua DC .El yugo es metálico con recubrimiento de plástico cuyo interior tiene un en bobinado de cobre para que se puede generar un campo electromagnético lo cual la norma específica el número de vueltas que debe tener el dispositivo. Tiene dos extremidades o patas que no tienen recubrimiento de plástico, son de metal ferro magnético y son articuladas lo cual se pueden cerrar hasta dos pulgadas o desplegarse aproximadamente de según

sea conveniente. La norma específica que debe alzar un peso muerto de 10 libras con las patas con una distancia de 6 pulgadas para que el yugo tenga una óptima función. Las partículas magnéticas son más finas que la limadura de hierro cuyo tamaño esta entre 40-60 micras.

ELEMENTOS O PIEZAS A TESTEAR

Los elementos a testear fueron ejes de una bomba ubicados en el laboratorio de

ensayos del departamento de mecánica y una pieza de material duraluminio aportada por un

alumno del curso.

DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS O INSTRUMENTOS A UTILIZAR

Yugo

El yugo debe ponerse en una pieza ferro magnética y apretando el gatillo del yugo hace contacto entre la pieza y el yugo provocando que el circuito se cierre generando un campo electromagnético después de generar dicho campo se le agrega las partículas magnéticas provocando que las partículas busquen su polaridad y se dirijan al polo que las atrae por lo cual si

hay un agrietamiento las partículas no se puedan dirigir al polo se aglomeren un dicha fisura ,se pueden detectar fisuras longitudinales y transversales dependiendo la posición del yoque.

Particulas magnéticas

Esta especificación se refiere al tamaño de las partículas de óxido ferroso (óxido de hierro) utilizadas en el proceso de inspección. Hay tres tipos comunes de partículas de óxido de hierro utilizadas en inspección de partículas magnéticas, que incluyen las partículas de sistema húmedo, las partículas de sistema seco y las partículas de aerosol. Las partículas de sistema húmedo tienen menos de 10 micrómetros de tamaño y generalmente se aplican en la superficie utilizando medios como aceite o agua, mientras que las partículas de sistema seco se aplican como un polvo seco con partículas de entre 10 a 140 micrómetros. En contraste, las partículas de aerosol se pulverizan sobre la superficie de un objeto ferroeléctrico, y cada una de ellas tiene un tamaño idéntico al de las partículas del sistema húmedo.

Según la solubilidad

Penetrantes lavables con agua o auto-emulsificables: Para su limpieza y remoción de excesos simplemente se usa agua. Resultan muy económicos de utilizar.

Penetrantes postemulsificables: No son solubles en agua. Para la remoción de los excesos superficiales se utiliza un emulsificador que crea una capa superficial que se remueve con agua. Es el método con el mayor sensibilidad se obtiene y en el que mayor dominio de cada una de las etapas tiene el operador. Existen dos tipos de emulsificadores: los hidrofílicos, de base acuosa, que se utilizan en solución de agua, en una saturación determinada por las necesidades del caso; y lipofílicos, de base aceite, que se utilizan tal como los entrega el fabricante.

Penetrantes eliminables con disolvente: Tampoco son solubles en agua. Para su remoción se utiliza un disolvente no acuoso, denominado «eliminador». Son muy prácticos de utilizar ya que el solvente generalmente se presenta en aerosol.

NORMAS Y PROCEDIMIENTO.

PASO 1: PREPARACIÓN DE LAS PIEZAS Las piezas se deben inspeccionar preferentemente según se acaben de mecanizar, pero siempre antes de la aplicación de recubrimientos orgánicos tales como: pinturas, grasas, etc. La superficie debe estar limpia y carente de grasa, pintura, óxido o cualquier material que interfiera en el ensayo. Todas las superficies que no se vayan a inspeccionar y que se puedan ver alteradas por las partículas magnéticas, deben ser tapadas por máscaras. PASO 2: LA MAGNETIZACIÓN La inspección completa, debe de tener dos magnetizaciones perpendiculares entre sí a fin de evitar la no-detección de daños en cualquier dirección, y además se debe dar más prioridad a la magnetización circular que a la longitudinal. - MAGNETIZACIÓN CIRCULAR: Se consigue pasando una corriente eléctrica a través de la pieza o de un conductor que atraviese la pieza. De este modo se consiguen líneas de fuerza en círculos concéntricos en planos perpendiculares a la corriente eléctrica. Se usa para descubrir defectos longitudinales. La intensidad de la corriente que se usa, varía de 12 a 32 amperios por milímetro de diámetro de la pieza.

Si la pieza es hueca, se utilizan conductores centrales que sean rígidos de cobre o aluminio,

de modo que si la pieza es demasiado grande para hacerla en una sola magnetización, se

debe hacer en diferentes tandas desplazando el hilo conductor para ello. La intensidad

necesaria en piezas huecas es I= 79e+20d (e es el espesor de la pared y d el diámetro del

conductor central).

· MAGNETIZACIÓN LONGITUDINAL: Se puede conseguir mediante uno de los

siguientes métodos: colocando la pieza entre los polos de un electroimán, introduciendo la

pieza en un solenoide, o arrollando un cable flexible sobre la pieza formando una bobina.

Se obtienen líneas de fuerza con dirección longitudinal permitiendo la detección de

defectos transversales.

Si la pieza, debido a sus dimensiones, sobresale del solenoide o bobina en la que se realiza

el test, la inspección se realizará mediante escalones a lo largo de la longitud de la pieza y

realizando un solape de un 10% entre dos tramos sucesivos. Si se emplean cables flexibles

arrollados sobre las piezas, la bobina deberá constar de entre 3 y cinco espiras y debe tener

una espira por cada 25 milímetros.

La intensidad que se aplica en la magnetización longitudinal responde a diversas

ecuaciones basadas en la longitud de la pieza, el diámetro y los factores de llenado

(cantidad de pieza que entra en la bobina).

PASO 3: APLICACIÓN DEL REVELADOR

Los reveladores se aplican mediante rociado, inmersión o por medio de mangueras.

Hay dos métodos de realización, el método continuo, el cual usa el flujo total aplicado al

magnetizar la pieza (la pieza es magnetizada y en ese momento se añaden las partículas

magnéticas), y el método residual, que utiliza el magnetismo remanente que presenta la

pieza después de su magnetización (las partículas se añaden después de la magnetización).

El segundo no es un método tan sensible como el primero y depende en gran parte de la

retentividad magnética de la pieza.

PASO 4: DESMAGNETIZACIÓN

Se deben realizar desmagnetizaciones entre dos inspecciones por partículas magnéticas y

después de completar la inspección y antes de la limpieza posterior.

Se considera que la pieza está desmagnetizada cuando presenta un campo magnético

residual menor de 4 Gaus

La desmagnetización consiste en someter a la pieza magnetizada a la influencia continua de

un campo magnético reversible, el cual consigue reducir de manera progresiva la fuerza del

campo remanente en la pieza.

Nunca desaparece completamente el campo magnético, aunque se se consigue reducir

considerablemente. A continuación se presenta el fenómeno de histéresis y cómo se reduce

el campo:

PASO 5: LIMPIEZA POSTERIOR Y PROTECCIÓN

Una vez que se finalice la inspección, se deben de llevar a cabo las tareas de limpieza y

protección anticorrosivos. Para ello se usan tanques de tricloroetileno y papel VPI para

dichas acciones.

6. PROCEDIMIENTO:

6.1.- Hacer una limpieza Íntegra a la probeta, con el fin de eliminar todo rastro de

escoria u óxidos presentes en la misma, para no tener indicaciones falsas en la

inspección, se pueden utilizar cepillos de alambre y algunos limpiadores.

6.2.- Si se utilizan limpiadores líquidos, dejar que estos actúen durante un lapso de

cinco minutos para lograr mejores resultados en la limpieza y en el proceso de

magnetización.

6.3.- De preferencia deberá procurarse enmarcar o señalar el o las áreas a

inspeccionar con la ayuda de un plumón para obtener mejores lecturas.

6.4.- Limpiamos la superficie o cordón de soldadura utilizando el limpiador Cleaner

(Magnaflux), aplicándolo cuidadosamente

6.5.- Adaptamos las articulaciones del yugo de acuerdo al tamaño de la probeta con

la que se va hacer la inspección.

6.6.- Magnetizamos la probeta con el yugo de magnetización.

6.7.- Utilizando los guantes, aplicamos uniformemente el polvo magnético sobre la

probeta procurando formar una fina capa con los mismos.

6.7.- Magnetizamos nuevamente la placa de forma que los polvos consigan ubicarse

en las discontinuidades presentes.

6.8.- Retiramos delicadamente el exceso de polvo magnético de la probeta.

6.9.- Identificamos las discontinuidades presentes, y damos un criterio de

evaluación

DIAGRAMA GENERAL DE LA APLICACIÓN DE LÍQUIDOS PENETRANTES

NORMAS INTERNACIONALES SOBRE APLICACIÓN DE ENSAYOS

Normas que la rigen:

ASTM E-709

ASTM E-1444

ASME V Art 7

TABLA Y VALORES

Propiedad física Penetrante Revelador

Capilaridad Alta Baja

Tensión superficial Baja Alta

Adherencia Baja Alta

Cohesión Baja Alta

Viscosidad Baja Alta

Partículas Pequeñas Grandes

Tiempo de Penetración

Material Proceso Tipo de discontinuidad

Tipo I Y IIProceso A

Tipo I Y IIProceso B

Tipo I Y IIProceso C

Aluminio

FundiciónExtrusión y forjaSoldaduraTodosTodos

PorosidadesTraslapesFalta de fusiónPorosidadesGrietasGrietas de fatiga

5 a 10 minNR303030NR

5 min10551030

3 min73355

Magnesio

FundiciónExtrusión y forjaSoldaduraTodos

PorosidadesTraslapesFalta de fusiónPorosidadesGrietasGrietas de fatiga

15NR303030NR

51010101030

375557

Acero

FundiciónExtrusión y forjaSoldaduraTodosTodos

PorosidadesTraslapesFalta de fusiónPorosidadesGrietasGrietas de fatiga

30NR606030NR

101010101030

5777710

Latón y bronceFundiciónExtrusión y forjaRecubrimientosTodos

PorosidadesTraslapesFalta de fusiónPorosidadesGrietas

10NR151530

510101010

37333

Plásticos Todos Grietas 5 a 30 5 5

Vidrio Todos Grietas 5 a 30 5 5

Herramienta con punta de carburo

Falta de fusiónPorosidadesGrietas

303030

5520

335

Titanio y aleaciones a altas temperaturas

Todos NR 20 a 30 15

Todosmetales

Todos Esfuerzos oGranulaciónInterna

NR 240 240

NR = no recomendable

Guía de Selección del proceso

PROBLEMA PROCESO OBSERVACIONES

TIPO I Y II

Alta producción de artículos pequeños A Pequeñas cantidades mojadas en canastas

Alta producción de artículos grandes B Grandes forjas, extrusiones, etc.

Alta sensibilidad para discontinuidades finas B Indicaciones mas claras y mas brillantes

Discontinuidades superficiales, rayones, etc. Deben detectarse

B Puede controlarse la profundidad de emulsificación.

Artículos con rugosidad superficial A

Artículos con cuerdas y cuñeros. A El penetrante podría fijarse en las esquinas.

Artículos con rugosidad superficial media A – B La elección depende de los requerimientos de producción y sensibilidad.

Prueba por puntos. C

Se necesita equipo portátil. C

No se dispone de agua y electricidad C

Artículos anodizados, agrietados después del anodizado

C – B – A De preferencia el orden indicado

Repetir el proceso C Cinco a seis repeticiones podrían ser el limite.

Detección de fugas A – B

MEDIDAS DE SEGURIDAD

Se deberá utilizar para la realización del ensayo de líquidos penetrantes:

1. Capa u overol2. Gafas de seguridad3. Mascarilla 4. Guantes de latex5. Paños

CONCLUSIÓN

El método de Ensayo por líquidos penetrantes puede ser usado en la inspección de materiales metálicos ferrosos y no ferrosos, y en materiales como consecuencia de un proceso de fabricación (fusión, soldadura, tratamiento térmico) o con motivo de su uso (fatiga, corrosión, erosión, etc.). Las uniones saldadas de una construcción nueva son sometidas al examen mediante líquidos penetrantes antes de que se aplique cualquier

tratamiento superficial que pueda tapar o disimular los defectos. Por esas propiedades han conquistado ya un gran campo de aplicación, sobre todo en plantas de procesos, y no queda ninguna duda que van a adquirir la importancia alcanzada ya en países altamente industrializados.

ANEXOS

BIBLIOGRAFÍA

http://www.magnaflux.com/NewsDownloads/tabid/396/Default.aspx?EntryId=12682

http://www.monografias.com/download

http://www.isotec.com.co/portal2/index.php?id=56

http://es.wikipedia.org/wiki/Inspecci%C3%B3n_por_l%C3%ADquidos_penetrantes