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ORGANIZAR UN DOCUMENTO RECOMENDADO DE RADIOGRAFÍA
COMPUTARIZADA EN UNIONES SOLDADAS EN COLOMBIA, CON UN
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN PROPUESTO Y CONCEPTOS DE LA
TÉCNICA SEGÚN API 1104.
JONATHAN CASTAÑO MARÍN
C.C. N. 1.018.409.754
UNIVERSIDAD LIBRE
FACULTAD DE INGENIERÍA
INSTITUTO DE POSGRADOS
ESPECIALIZACIÓN EN SOLDADURA
BOGOTÁ
2013
ORGANIZAR UN DOCUMENTO RECOMENDADO DE RADIOGRAFÍA
COMPUTARIZADA EN UNIONES SOLDADAS EN COLOMBIA, CON UN
PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN PROPUESTO Y CONCEPTOS DE LA
TÉCNICA SEGÚN API 1104.
JONATHAN CASTAÑO MARÍN
C.C. N. 1.018.409.754
Proyecto de grado para optar al título de ESPECIALI STA EN SOLDADURA
Asesor
ING. VICTOR ELBERTO RUIZ ROSAS
UNIVERSIDAD LIBRE
FACULTAD DE INGENIERÍA
INSTITUTO DE POSGRADOS
ESPECIALIZACIÓN EN SOLDADURA
BOGOTÁ
2013
Nota de aceptación:
Firma del presidente del jurado
Firma del jurado
Firma del jurado
Bogotá 15 de Enero de 2014.
TEXTO DE AGRADECIMIENTOS
¨Caminante no hay camino, se hace camino al andar. Son tus huellas el camino y nada más¨. Antonio MACHADO Al haber terminado este nuevo reto, vienen a mi memoria muchas personas que hicieron posible que este sueño fuera realidad y a las que dirijo una palabra de agradecimiento por su labor, actitud y sintonía con mi proyecto de vida. En principio, sin objeción, al Dios de la vida que me ha permitido caminar mi propia senda acompañándome en cada momento de angustia o soledad para fortalecer mi camino hasta el final. A mi madre, que me acompañó con sus palabras, motivaciones, uno que otro llamado de atención y todo su amor, para que mi formación personal y profesional avanzara sin parar. A mi Universidad que llevo en el corazón y en mi mente como una impronta, como un sello imborrable que me hace sentir orgulloso y que llevaré por siempre a través de todas las acciones que con calidad emprenda en mi vida profesional. Agradecimiento a la empresa Industrial Technologies S.A., con quien compartí tiempo, experiencia y conocimiento para avanzar en el éxito de este proyecto; al director de proyecto Ing. Víctor Elberto Ruiz Rosas, profesores Ing. Nelson Torres, Ing. Luis Eduardo Garavito Ramírez, Ing. Andrés Rengifo Fernández, Ing. Gloria Amparo Molina Herrera, profesionales maestros que orientaron la formación profesional con el mejor interés y la más alta calidad, para el logro de mis metas y objetivos formativos. Finalmente, a toda mi familia que siempre estuvo acompañándome, de manera silenciosa, mi proceso académico, animando mis avances cada semestre para no desfallecer a pesar de las dificultades. A todos ellos, muchas gracias.
CONTENIDO
pág.
PRELIMINARES
RESUMEN 12
ABSTRACT 13
INTRODUCCIÓN 14
ANTECEDENTES 16
DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 20
JUSTIFICACIÓN 21
OBJETIVO GENERAL 24
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 25
2. MARCO TEÓRICO 26
2.1 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS 26
2.2 CONSIDERACIONES DEL PERSONAL 29
2.2.1 SNT-TC-1A 29
2.3 ASNT/ANSI-CP189 31
2.4 ENSAYO RADIOGRÁFICO 31
3. ALCANCE Y LIMITACIÓN 33
4. METODOLOGÍA (ELABORACIÓN DEL DOCUMENTO) 34
4.1 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS 34
4.1.1 Revisión de documentos existentes 34
4.1.2 Entrevistas no estructuradas 34
4.1.2.1 Forma y argumento 35
4.1.2.2 Resultados 38
4.1.2.3 Análisis de resultados 41
5. RESULTADOS 43
5.1 DOCUMENTO 43
5.1.1 Introducción 43
5.1.2 Alcance del documento guía 43
5.1.3 Glosario y definiciones 43
5.1.4 Normatividad 44
5.1.5 Equipos, accesorios y consumibles 44
5.1.6 Breve descripción del ensayo por radiografía computarizada 44
5.1.7 Procedimiento recomendado 44
5.1.7.1 Objetivo (requisitos generales) 44
5.1.7.2 Alcance 45
5.1.7.3 Personal 45
5.1.7.4 Materiales a inspeccionar 45
5.1.7.5 Isotopo, fuentes y equipos a utilizar 45
5.1.7.6 Película radiográfica (IP) 45
5.1.7.7 Pantallas de plomo 46
5.1.7.8 Geometría de la exposición 46
5.1.7.8.1 Técnica radiográfica 46
5.1.7.8.2 Distancia fuente película 46
5.1.7.8.3 Tamaño placa 46
5.1.7.8.4 Tiempo de exposición 46
5.1.7.9 Indicadores de calidad (IQI) 47
5.1.7.9.1 Indicador de calidad de hilos (ASTM E747) 47
5.1.7.9.2 Indicador de calidad de doble hilo (ASTM E2002) 47
5.1.7.10 Identificación de las películas 47
5.1.7.11 Implementos de trabajo 47
5.1.7.12 Digitalización de las placas 48
5.1.7.13 Calidad de las radiografías 48
5.1.7.13.1 Limpieza 48
5.1.7.13.2 Corte 48
5.1.7.13.3 Manipulación 48
5.1.7.13.4 Almacenamiento 48
5.1.7.14 Seguridad radiológica 49
5.1.7.14.1 Protección 49
5.1.7.15 Interpretación radiográfica 49
5.1.7.15.1 Monitor (pantalla de computador) 49
5.1.7.15.2 Escala de grises (rango dinámico) 49
5.1.7.15.3 Puntos para evaluación en la interpretación 49
5.1.7.15.4 Determinación del valor SNRN 50
5.1.7.15.5 Formato de archivo de imagen radiográfica 50
5.1.7.15.6 Reportes 50
6. CONCLUSIONES 51
7. RECOMENDACIONES 52
BIBLIOGRAFÍA 53
INFOGRAFÍA 61
ANEXOS 62
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Resumen de los principales métodos NDT. 27
Tabla 2. Resumen de resultados de las preguntas 1 – 6 de la entrevista. 39
Tabla 3. Resumen de resultados de las preguntas 7 – 11 de la entrevista. 40
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Consolidado de resultados de la pregunta 3 de la entrevista. 41
LISTA DE ANEXOS
pág.
Anexo A. Entrevista radiografía diligenciada 63
Anexo B. Guía de radiografía computarizada (CR) [NTC 1486] 64
Anexo C. Diagrama de flujo procedimiento recomendado 142
Anexo D. Lista de chequeo documento guía 145
12
RESÚMEN
Esta monografía contiene un documento recomendado basado en la técnica de
radiografía computarizada (CR), incluyendo un procedimiento recomendado
apoyado en el código API 1104. Este escrito se fundamentó en la aplicación de
una entrevista no estructurada, dirigida a los inspectores que aplican este ensayo
en Colombia para determinar el conocimiento actual que existe sobre esta
tecnología en las empresas de inspección colombianas; comprobando que se
presentan confusiones en cuanto a los tipos de ensayos radiográficos existentes
[convencional (RT), computarizado (CR), digital (DR) y tomografía (CT)],
conceptos básicos de la técnica (SNR, BSR y rango dinámico), uso de accesorios
(filtros) para disminuir radiación secundaria y retrodispersa, manejo de indicadores
de calidad adicionales y falta de datos en los reportes de inspección. Con esta
información obtenida, se escribió el documento recomendado acompañado del
procedimiento de inspección basado en normas ASTM, ISO y el código API 1104,
teniendo en cuenta las falencias de conceptos encontradas y proponiendo un
documento organizado, de forma tal que la información básica para llevar a cabo
el ensayo se encuentre en un solo lugar y de fácil comprensión.
Palabras Clave: Radiografía Computarizada, CR, API 1104, procedimiento
recomendado, documento recomendado.
13
ABSTRACT
This monograph contains a recommended document based in the Computed
Radiography Technique (CR); it includes a recommended procedure supported in
the API 1104 code. This text was based in the application of a non-structured
interview, addressed to the inspectors that apply this test in Colombia for
determine the actual knowledge that exists about this technology in the Colombian
inspection companies; checking that confusions are presented in terms of the
types of radiographic testing [conventional (RT), computerized (CR), digital (DR)
and tomography (CT)], basic concepts of the technique (SNR, BSR and dynamic
range), use of accessories (filters) to decrease the secondary radiation and
backscattered, use of additional quality indicators and lack of data in the inspection
reports. With this obtained information, it wrote the recommended document
accompanied of the inspection procedure based in ASTM, ISO standards and the
API 1104 code, taking into account the lack of concepts encountered and
proposing an organized document, so that the basic information to carry out the
test is in one place and easy to understand.
Key words: Computed Radiography, CR, API 1104, recommended procedure,
recommended document.
14
INTRODUCCIÓN
La presente monografía se refiere al tema de radiografía computarizada como
método de inspección por ensayos no destructivos, utilizado actualmente en
Colombia. Esta técnica es una variación del ensayo radiográfico convencional con
algunos cambios, a saber: no emplear más químicos de revelado, densitómetros,
negatoscopios, películas en base plata ni cuarto oscuro. En vez de estos
implementos, basta con contar con un sistema de CR (Computed Radiography),
un computador apropiado y películas de fósforo para la adquisición de imagen.
La principal característica de este método, es la posibilidad de visualizar las
imágenes radiográficas directamente sobre la pantalla de un computador;
asimismo, poder obtener resultados más rápidos de las inspecciones realizadas.
La implementación de esta técnica por parte de una compañía, acarrea la
necesidad de mayor conocimiento de los diferentes temas que se presentan
durante su realización, como son: manejo de placas de fósforo, manipulación de
software especializado, cambio del concepto de densidad óptica (OD) por valores
de señales de ruido (SNR) y rango dinámico (niveles de grises), entre otros. Por lo
que es necesario aportar mayor información sobre estos conceptos, debido al
constante interés que despiertan estas nuevas tecnologías en las empresas de
inspección.
Para obtener datos relevantes sobre la situación de este ensayo en las empresas
de inspección en Colombia, se realizó una entrevista no estructurada a una
15
pequeña muestra de los inspectores de radiografía que realizan este ensayo, para
así determinar el grado de conocimiento que se tiene sobre la misma.
Como segundo paso se elaboró el documento guía, teniendo en cuenta la
información obtenida en las entrevistas, conceptos básicos según normas ASTM y
recomendaciones de los diferentes fabricantes de este tipo de equipos.
Finalmente se construyó el procedimiento recomendado apoyado en el código API
1104 21 Ed. (2013), normas ASTM para esta técnica y algunos conceptos
expuestos en normas ISO.
16
ANTECEDENTES
Existe una gran variedad de estudios en torno al tema de radiografía
computarizada como ensayo no destructivo con aplicaciones a la industria;
principalmente estos documentos han sido publicados por agencias dedicadas a
investigación, como son: el Instituto Federal para la Investigación de Materiales y
Ensayos de Alemania o sus siglas en alemán BAM [Bundesanstalt für
Materialforschung und –prüfung (Federal Institute for Materials Research and
Testing)], las compañías fabricantes de este tipo de maquinaria como son: Dürr
NDT GmbH & Co. KG, Carestream Health Inc. NDT Solutions, Fujifilm Holdings
America Corporation, General Electric Inspection Technologies, entre otras, y las
compañías que aplican este tipo de ensayo para llevar a cabo sus inspecciones,
como el centro de investigación de Petrobras (Petróleo Brasileiro S.A.).
Adicionalmente, estos conceptos han sido expuestos como artículos de
investigación y conferencias alrededor del mundo, en congresos de ensayos no
destructivos (END) en todos los continentes.
Mango1, evaluó los sistemas de radiografía computarizada (CR), apoyado del
estándar ASTM E2445 (Standard Practice for the Qualification and Long-term
Stability of Computed Radiology Systems), utilizando algunos métodos [alineación
central del haz, falta de nitidez: contraste, Basic Spatial Resolution (BSR),
distorsiones geométricas, funcionalidad del rayo láser, floreciente o dirigido,
sombreado, borrado y el Signal to Noise Ratio (SNR)] para garantizar una
resolución adecuada de este tipo de equipos. Se exploraron algunos métodos
básicos para entender el rendimiento de un sistema de CR, el cual depende
directamente de las condiciones previamente mencionadas (alineación del haz,
contraste, nitidez, BSR, SNR, entre otros), ya que a medida que el equipo se
1 MANGO, Steven A. (Carestream Health, Inc. NDT Solutions) How to Evaluate the Radiographic Performance and Long-term Stability of a Computed Radiography System. En: IV Conferencia Panamericana de END (22-26, octubre: Buenos Aires, Argentina). Paper, Buenos Aires: 2007. p.12.
17
utiliza, presenta pérdidas en la capacidad de borrado de las placas radiográficas,
desalineamientos, distorsiones, faltas de nitidez, entre otros; además de la
respuesta básica de las películas de fósforo [Image Plates (IP´s)]. Argumentando
que existen otros métodos de medición, como son el MTF (Modulation Transfer
Function) y el DQE (Detector Quantum Efficiency), los cuales son procedimientos
que van más allá de lo que un usuario habitual realiza rutinariamente. Se indicó
que las herramientas y métodos presentes en el estudio, sirven para que los
usuarios aseguren que el sistema CR está operando a su máxima capacidad.
Ewert, Zcherpel y Jechow2 expusieron los parámetros esenciales que influyen en
la correcta visualización de los indicadores de calidad de imagen (IQI´s) y
discontinuidades en radiografías digitales, como son el BSR, SNR y el contraste
específico. Presentaron mediciones realizadas y brindaron recomendaciones para
mejorar las condiciones de exposición. Comentaron que luego de revisar las
normas internacionales para radiografía, se concluyó que para determinar la
sensibilidad del contraste requerido, se toman valores de visibilidad de los IQI´s ya
sean de hilos (Wire Type) o de agujeros (Hole Type), donde con este último, los
valores se disminuyen a razón de la raíz cuadrada del espesor del material.
Complementando, expusieron que se incrementa la eficiencia de los DDA´s
(Digital Detector Arrays) en comparación con la radiografía convencional,
utilizando tubos de rayos x con mayor voltaje, si el SNR se incrementa. Como
complemento, en las ponencias revisadas3 se trata el tema de radiografía
computarizada (CR) de fácil aprendizaje, partiendo de conceptos de la técnica
como el principio de luminiscencia fotoestimulable (PSL - Photo Estimulable
Luminicense), la adquisición de imágenes digitales, la forma de construir películas
de fósforo (IP) y los conceptos para evaluación de imágenes radiográficas
digitales. Además, se exponen las diferentes normas y códigos aplicables para
2 EWERT, Uwe; ZCHERPEL, Uwe and JECHOW, Mirko. Essential Parameters and Conditions for Optimum Image Quality in Digital Radiology. En: 18th World Conference on Nondestructive Testing (16-20, Abril: Durban, Sur África). Paper, Durban: 2012. p.10. 3 EWERT, Uwe and ZCHERPEL, Uwe. Computed Radiography (Expo). En: International Workshop on Imaging NDE - 2007 (INDE -2007) (25-28, Abril: Kalpakkam, India). Expo, Kalpakkam: 2007. p.42.
18
esta técnica y los diferentes criterios para una correcta selección de este tipo de
sistemas. Ewert, Zcherpel y Bavendiek4 realizaron una descripción de la evolución
de la técnica radiográfica partiendo desde el uso que se le ha dado en el entorno
médico, hasta las aplicaciones industriales. Asimismo, evaluaron el proceso del
SNR y su aplicación para los diferentes sistemas existentes, teniendo en cuenta el
tipo de IP a utilizar como el rango de espesores inspeccionados. Describieron5 las
ventajas y limitaciones de la técnica de radiografía digital, apoyado en estudios
comparativos entre el CNR (Contrast to Noise Ratio) y el SNR. También
establecieron mejoras en la técnica de radiografía digital (DDR, DDA (Flat Panel) o
DR), logradas con una correcta calibración inicial del sistema y con una atenta
selección de las condiciones de exposición ofreciendo un mejor SNR, lo que
posibilita un mejoramiento en la visualización de imágenes aumentadas y así
evaluar más fácilmente los detalles de la imagen digital obtenida. Concluyendo
que la técnica DDA está limitada a aplicaciones de laboratorio o condiciones
ambientales controladas, siendo ideal para inspección radiográfica en serie de
partes, así como para tomografía computarizada [Computed Tomography (CT)].
Presentaron el avance que han tenido las técnicas digitales (CR y DR)6, en cuanto
a la radiografía convencional, apoyándose en el cambio equivalente de la
densidad óptica de la película convencional por el SNR en las imágenes digitales;
teniendo en cuenta que la técnica DR está limitada por la estructura granular del
material a inspeccionar y no por la distribución del CNR del detector. Ewert,
Zcherpel y Beckmann7 realizaron estudios comparativos, mostrando los
procedimientos de evaluación de imágenes obtenidas por medio del proceso de
CR, donde realiza cotejos entre diferentes niveles de dosis de rayos X y el grado
4 EWERT, Uwe; ZCHERPEL, Uwe and BAVENDIEK, Klaus. Film Replacement by Digital X-Ray Detectors - The Correct Procedure and Equipment. Berlin, Alemania: BAM. 5 EWERT, Uwe; ZCHERPEL, Uwe and BAVENDIEK, Klaus. Possibilities and Limits of Digital Industrial Radiology - The New High Contrast Sensitivity Technique - Examples and System Theoretical Analysis. En: DIR 2007 - International Symposium on Digital Industrial Radiology and Computed Tomography (25-27, junio: Lyon, Francia). Paper, Lyon: 2007. p.17. 6 EWERT, Uwe; ZCHERPEL, Uwe and BAVENDIEK, Klaus. Strategies for Film Replacement in Radiography. En: IV Conferencia Panamericana de END (22-26, octubre: Buenos Aires, Argentina). Paper, Buenos Aires: 2007. p.18. 7 EWERT, Uwe; ZCHERPEL, Uwe and BECKMANN, Jörg. Image Quality Assessment of CR Systems. Berlin, Alemania: BAM.
19
de visualización de los indicadores de calidad. Seguido a esto, se mencionó un
programa que tiene la unión europea, el cual consiste en reemplazar las películas
radiográficas convencionales por imágenes digitales obtenidas, ya sea por
películas de fósforo (CR) o por detectores digitales (DR o DDA), tal y como ocurrió
con la fotografía. De igual forma, Ewert8 hizo una comparación experimental entre
la radiografía convencional junto con la radiografía computarizada, mediante la
técnica de proyección elíptica, donde se tiene en cuenta el tiempo de exposición,
calidad de la imagen y la detección a imperfecciones muy finas en soldadura. Los
resultados indicaron una influencia dominante de las pantallas intensificadoras en
cuanto a la sensibilidad al contraste, si se realiza la inspección apoyado en la
norma EN 14748-2 para exposiciones de IP´s y asimismo, propuso nuevas
combinaciones de pantallas con el fin de que la radiografía computarizada logre la
calidad clase B según la norma europea. Esta combinación mejoró los resultados
obtenidos inicialmente, ya que la radiografía convencional con sus pantallas
intensificadoras evidenciaba una mejor calidad de imagen (visualización del
indicador de calidad), que las películas de fósforo sin ningún tipo de pantalla.
Marinho9 produjo un estudio comparativo que se ampara en un proyecto de
evaluación, el cual valora el rendimiento de diversos fabricantes de sistemas de
CR, utilizando la técnica de pared doble imagen doble, fuentes de rayos x y
fuentes radioactivas; se tuvo en cuenta la comparación establecida de esta
técnica, junto con la de radiografía convencional; determinando que debido a la
inherente ventaja que tiene este sistema sobre la técnica convencional, la
compañía que patrocinó el estudio, luego de verificar los resultados que se
obtuvieron y siguiendo un procedimiento establecido por la misma, decidió adoptar
la técnica para llevar a cabo sus inspecciones.
8 EWERT, Uwe, et al. Improved Procedure for Computed Radiography - A Comparative Study on Welded Tube Sections by Film Radiography and Computed Radiography. En: 17th World Conference on Nondestructive Testing (25-28, octubre: Shanghai, China). Paper, Shanghai: 2008. p 7. 9 MARINHO, Carla Alvez, et al. Computed Radiography Technique for Weld Inspection: The Process of Qualification and Validation of Inspection Procedures in Brazil. Rio de Janeiro, Brazil: Petrobras Research Center.
20
DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
El desconocimiento de esta tecnología crea incongruencias en la aplicación de la
técnica, como son: seguir procedimientos de inspección inadecuados, no tener en
cuenta las partes de los códigos aplicables a la misma y desconocimiento del
tema.
Por estas razones, es que esta técnica requiere de mayor estudio de parte de las
personas implicadas en la misma, mayor acceso a la literatura, ya que la norma
ASTM E2007, estableció una guía en aplicaciones generales de esta tecnología,
pero hacen claridad en que aparte de seguir las condiciones que se exponen en
ese documento, es necesario acordar entre el contratista y el contratante un
procedimiento escrito, anexando los requisitos suplementarios y considerando los
requisitos generales que allí se proponen. Dicha situación hace que este proyecto
pretenda solucionar estos inconvenientes proponiendo un documento
recomendado, apoyado por estas normas y el código API 1104, para brindar una
ayuda en las diversas aplicaciones de CR en uniones soldadas de tuberías para
conducción de petróleo y así asegurar la calidad de dichas juntas soldadas.
21
JUSTIFICACIÓN
Inicialmente en Colombia la radiografía convencional ha sido un campo de trabajo
muy amplio para los ingenieros, empresas de inspección y constructores de obras
ya sean metalmecánicas, de construcción civil o para la industria del petróleo y el
gas. Lo que evidencia que a través de los años, las personas y entes involucrados
en esta evolución, estén a la vanguardia de los procesos mejorando sus
inspecciones y obteniendo resultados más rápidos y menor manejo de información
física, creando la necesidad de selección de la radiografía computarizada como
una alternativa fiable y eficiente para sus procesos productivos.
Como herramienta de inspección ofrece grandes ventajas para la detección de
discontinuidades y fallas en elementos que han sido producidos tanto por
soldadura, como por otros procesos de conformado (laminación, forja, fundición,
entre otros); lo que promueve esta técnica como un método eficaz y confiable para
la evaluación de posibles reparaciones, fallas y discontinuidades que puedan
afectar el correcto funcionamiento de los elementos producidos sin verse
afectadas por estas anormalidades y evitando catástrofes, que de haber sido
detectadas a tiempo, su reparación se hubiera llevado a cabo en el instante
preciso evitando inconvenientes posteriores.
Cabe resaltar uno de los siniestros, que ha sido considerado como una evidencia
de la necesidad y el inicio de los ensayos no destructivos, que de ser realizados
correctamente, no se hubiese presentado la explosión de una caldera en 1854 en
Hartford (Connecticut), que dejo como resultado 21 personas muertas y alrededor
de 50 heridas de gravedad. Donde la explosión destruyó el cuarto de calderas y
una tienda de herreros, afectando seriamente el edificio principal.
22
Dentro de las bondades que tiene esta técnica, se precisan: sensibilidad de
detección de discontinuidades, facilidad en el manejo de la información,
portabilidad del sistema y en algunos casos, la eficiencia a nivel eléctrico de los
equipos (operación con baterías).
Como restricciones se tienen: alto costo monetario de los equipos y consumibles
[películas de fósforo (IP)], grandes volúmenes de información digital (Megabytes
Mb), necesidad de elementos adicionales para evaluar calidad radiográfica
(penetrámetro de doble hilo) y demanda de personal calificado en esta técnica,
entre otros.
Actualmente, la necesidad de brindar herramientas para la evaluación de la
calidad radiográfica es más frecuente, ya que poco a poco se ha ido incursionando
en la aplicación de la técnica y los constructores por cuestiones de comodidad en
sus instalaciones, reducción de tiempos de revelado, manejo eficiente de la
información y solicitud inmediata de resultados y evidencias, vieron en este
procedimiento una solución viable para contratar sus labores de inspección. A la
luz de la normatividad existente, el código ASME BPVC (Boiler and Pressure
Vessels Code), en la sección V Articulo 2 Apéndice VIII, ya contempla la utilización
de películas de fósforo dentro de sus procesos, así como el API 1104 en el
numeral 11.1.2.3, contempla la utilización de otros tipos de imágenes como podría
estar categorizado la radiografía computarizada. Esta técnica, como la mayoría de
procesos de ingeniería, tiene como respaldo las normas ASTM (American Society
for Testing and Materials), en las cuales se establece un correcto procedimiento
para la manipulación de datos, categorizaciones de los tipos de película, métodos
de calificación de estos sistemas y una guía para desarrollar la técnica de forma
correcta. A continuación se enlistan las normas aplicables a la técnica:
• ASTM E1815 - 08 - Standard Test Method for Classification of Film Systems for
Industrial Radiography
23
• ASTM E2007 - 10 - Standard Guide for Computed Radiography
• ASTM E2033 - 99 (06) - Standard Practice for Computed Radiology
(Photostimulable Luminescence Method)
• ASTM E2339 - 11 - Standard Practice for Digital Imaging and Communication
in Nondestructive Evaluation (DICONDE)
• ASTM E2445 - 05 (10) - Standard Practice for Qualification and Long-Term
Stability of Computed Radiology Systems
• ASTM E2446 - 05 (10) - Standard Practice for Classification of Computed
Radiology Systems
Uno de los principales inconvenientes que presenta la radiografía convencional, es
la disposición de los químicos de revelado, ya que aparte de ser una parte muy
importante en este procedimiento, también lo es en el tema ambiental. Si estos
elementos no son dispuestos correctamente, pueden producir contaminaciones no
deseadas y cambios biológicos en el entorno. Es por esto que en los últimos cinco
(5) años, esta técnica en Colombia ha tenido una rápida aceptación e
implementación, porque los constructores y dueños de obra, están solicitando
resultados casi inmediatos para sus reparaciones, además de disminuir desechos
químicos y almacenaje de películas. Motivo por el cual, este tema requiere de un
estudio más a fondo con el fin de implementar procedimientos basados en normas
(códigos), para no cometer errores y evidenciar resultados óptimos y precisos
obtenidos con esta técnica.
La demanda de información respecto al tema de radiografía computarizada en
uniones soldadas es bastante amplia, pues poco a poco tanto profesionales en las
diferentes ramas de ingeniería como empresas constructoras, de inspección o de
certificación, requieren de mayor acceso a ella, sintetizándola en un documento
inicial en el que poco a poco se va a ir retroalimentando con una mayor cantidad
de datos para tener como base en sus estudios ya sea investigativos, de
calificación de personal o hasta de certificación del mismo.
24
OBJETIVO GENERAL
Elaborar un documento recomendado sobre radiografía computarizada en uniones
soldadas en Colombia, sugiriendo un procedimiento de inspección, técnicas de
evaluación de imagen y conceptos básicos de la técnica según el código API
1104.
25
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Realizar entrevistas a los inspectores de radiografía, para determinar el nivel
de conocimiento que existe sobre esta técnica y encontrar falencias de la
aplicación de la misma, determinando el estado actual de este ensayo en
empresas de inspección de Colombia.
2. Proponer un procedimiento de inspección para radiografía computarizada en
uniones soldadas, apoyado en el código API 1104, además de tener en cuenta
las falencias encontradas en la entrevista realizada.
3. Producir el documento guía sobre radiografía computarizada en uniones
soldadas en Colombia, para tener como material base en nuevos desarrollos
de inspección y ampliación de la técnica.
26
2. MARCO TEÓRICO
2.1 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
Este tipo de técnicas se realizan sobre los elementos ya sea previamente a su
fabricación o en servicio. El principio de este tipo de ensayos, es determinar la
mayor cantidad de datos relativos a la forma, estado actual y posibles
discontinuidades, que se puedan presentar en los elementos previamente
descritos; teniendo en cuenta, que ni su forma ni sus propiedades físicas, van a
cambiar por la aplicación de los mismos, es decir, así el elemento sea sometido a
diversos ensayos, estos no afectarán su servicio final o la razón por la que son
creados. Para describir esta tecnología, comúnmente se utilizan también los
términos: examen no destructivo (NDE – Non Destructive Examination), inspección
no destructiva (NDI – Nondestructive Inspection) y evaluación no destructiva (NDE
– Non Destructive Evaluation).
En la industria, los ensayos no destructivos se pueden utilizar en diversas
aplicaciones, y pueden ser efectivamente utilizados para:
1. Examen de materiales en bruto antes del procesamiento
2. Evaluación de materiales durante el proceso como un significado del control de
proceso.
3. Inspección de producto terminado
4. Inspección y evaluación de productos y estructuras una vez que han sido
puestas en servicio
Para resumir, los NDT es una tecnología valiosa que provee información muy útil
respecto a las condiciones del objeto examinado, una vez que se han
27
seleccionado los elementos esenciales, se han seguido procedimientos aprobados
(calificados), y las inspecciones se llevan a cabo por personal calificado
En la figura 1, aparecen la mayoría de técnicas de NDT utilizadas hasta hoy.
Tabla 1. Resumen de los principales métodos NDT.
Fuente: HELLIER, Charles. Handbook of Nondestructive Evaluation. New York.: Mc Graw Hill, 2003. p.1.7.
28
Las condiciones que se deben tener en cuenta para llevar a cabo un ensayo no
destructivo, son:
1. El producto/elemento debe ser “inspeccionable”, ya que hay limitaciones
inherentes a cada ensayo, como por ejemplo, es muy complicado llevar a cabo
una inspección por ultrasonido en una fundición muy pequeña, con formas muy
complejas y superficies rugosas. En este caso, sería más apropiado considerar la
radiografía como método de inspección.
En otro caso, el objeto es extremadamente grueso y con una densidad muy alta, lo
que hace la radiografía impráctica. En cambio, en este caso el ultrasonido sería
más efectivo. Adicionalmente, aparte de que el elemento sea inspeccionable,
también debe ser de fácil acceso.
2. Se deben seguir procedimientos calificados. Es esencial que todas las
inspecciones no destructivas se lleven a cabo siguiendo procedimientos que han
sido desarrollados de acuerdo con los requerimientos o especificaciones que
apliquen. Adicionalmente, es preciso calificar o “probar” que el procedimiento
asegure que detectará las condiciones o discontinuidades aplicables, en las partes
que van a ser examinadas de forma tal que satisfagan los requerimientos. Una vez
que el procedimiento ha sido calificado, un inspector NDT nivel III o una persona
que asegure la calidad, quien este calificado propiamente para llevar a cabo la
adecuación del procedimiento lo apruebe.
3. El equipo esté operando correctamente. Todo el equipo utilizado debe estar en
buenas condiciones de operación y correctamente calibrado; además, los
chequeos de control se deben llevar a cabo periódicamente para asegurar que el
equipo y sus accesorios están funcionando plenamente. También son requeridas
las calibraciones anuales, pero un chequeo funcional es necesario como
prerrequisito a una actual prueba de rendimiento.
29
4. Documentación completa. Es esencial que la documentación este completa al
finalizar la inspección. Esto lleva a tener en cuenta elementos clave para la
inspección, incluyendo datos de calibración, descripción de las partes y del equipo,
procedimiento utilizado, identificación de discontinuidades si se detectan, entre
otros. Los documentos deben ser legibles, ya que hay casos donde la inspección
se llevó a cabo correctamente, y que la documentación es muy difícil de
interpretar, lo que ocasiona que se pongan en duda los resultados y de lugar a
malentendidos que trunquen la validez de todo el proceso.
5. Personal calificado. Debido que los ensayos no destructivos es una tecnología
hecha a mano, y depende enormemente de las capacidades de los individuos
llevando a cabo las inspecciones, el personal no debe estar solo calificado,
además deben estar certificados. La calificación incluye ambas, tanto
entrenamiento formalmente planeado, inspección y experiencia definida.
2.2 CONSIDERACIONES DEL PERSONAL
El termino calificación , generalmente se refiere a las capacidades, características
y habilidades de un individuo, llevando a cabo las inspecciones, que se alcanza
con un balance entre el entrenamiento y la experiencia.
El termino certificación , se define como una forma de documentación o
testimonio, que de fe de la calificación de un individuo.
2.2.1 SNT-TC-1A* Este modelo de certificación10, es una carta recomendada que
provee certificaciones de personal, en tres niveles diferentes. Los individuos que
* Practica recomendada para calificación y certificación de personal en NDT, según la ASNT (American Society of Non Destructive Testing)
30
hasta ahora están empezando en los NDT, regularmente son llamados
aprendices, quienes son los que están en el proceso de calificarse y certificarse
como un practicante de los NDT. Quienes luego de completar un procedimiento de
formación recomendado y con la experiencia suficiente, se considera que están
calificados para presentar exámenes recomendados, que los certifiquen como
Nivel I.
El nivel I, es el individuo que está calificado para llevar a cabo calibraciones
específicas, ensayos, y evaluaciones para aceptación o rechazo, de acuerdo con
instrucciones escritas o procedimientos, y para registrar los resultados de dichas
inspecciones. Este tipo de certificación, debe recibir instrucciones y supervisión
técnica de un individuo, que este certificado con un nivel más alto.
El nivel II, es el individuo que está calificado para configurar y calibrar el equipo e
interpretar, así como evaluar, los resultados de las pruebas de acuerdo con el
código, estándar (norma) y especificación aplicable. Generalmente, el nivel II sigue
los procedimientos que han sido preparados y aprobados por el nivel más alto en
este sistema, un nivel III. Otro aspecto importante de esta calificación, es que el
nivel II sea capaz de organizar y dar reportes de resultados, de los NDT que se
realizaron.
El nivel III, es un individuo altamente calificado, capaz de establecer técnicas,
desarrollar procedimientos e interpretar códigos, estándares, y especificaciones.
Debe ser capaz de diseñar métodos de ensayo particulares a una aplicación dada,
así como especificar la técnica correcta y el procedimiento a utilizar. Deben tener
suficiente experiencia en materiales, procesos de fabricación y tecnología de
producto aplicable a su función en el trabajo, con el fin de establecer técnicas y
asistir en el establecimiento de criterios de aceptación donde no haya ninguno
disponible. Por lo general el individuo calificado en este nivel, está familiarizado 10 HELLIER, Charles. Handbook of Nondestructive Evaluation. New York: Mc Graw Hill, 2003. p. 1.23.
31
con otros métodos NDT y tiene las competencias para entrenar aquellos
individuos, que quisieran ser candidatos para certificaciones nivel I y II.
2.3 ASNT/ANSI-CP189
Este programa es un estándar para la calificación y certificación de personal de
NDT. Provee requerimientos mínimos para el personal, cuya función requiere un
conocimiento apropiado de varios principios y aplicación de los métodos NDT para
los que van a ser certificados. Hay varias similitudes entre SNT-TC-1A y CP189,
pero la mayor diferencia es que el CP189 es un estándar (no una práctica
recomendada); y a partir de esto, el empleador desarrolla un procedimiento para la
calificación y certificación de su personal. Tener un ASNT nivel III certificado es un
prerrequisito para una certificación nivel III brindada por el empleador.
2.4 ENSAYO RADIOGRÁFICO
Este método de ensayo no destructivo, se considera como un método volumétrico,
el cual permite visualizar imperfecciones, discontinuidades y defectos en el
volumen de la pieza inspeccionada, ya sea por procesos de fabricación (fundición,
forja, laminación, entre otras) o por técnicas de unión (soldadura).
Consiste en la emisión desde una fuente de radiación ionizante, que al pasar a
través de un elemento sólido, parte de su energía es atenuada, debido a las
diferencias de espesores, densidades o presencia de discontinuidades, y se
proyecta sobre una película previamente dispuesta, que con una variedad de
marcaciones y criterios, será apta o no para su posterior evaluación, con el fin de
determinar el estado actual del elemento inspeccionado.
32
Sus principios básicos, se apoyan en las capacidades que tienen los rayos x o
rayos gamma, para penetrar sobre elementos sólidos y la absorción de la
radiación. En cuanto a esta última, cabe la pena aclarar que todos los materiales
absorben radiación y que a cuanto mayor espesor o mayor numero atómico del
material a verificar, se tendrá mayor absorción de la radiación; es por esta razón,
que el plomo se utiliza para aislar la radiación de otros espacios, debido a su alto
número atómico (82) y alta densidad (11.340 kg/m3).
Existen dos tipos de fuentes de radiación utilizados en esta técnica, los rayos X y
los rayos gamma; donde la única diferencia entre estos dos tipos de fuentes, es el
método de obtención, ya que los rayos x se producen por un tubo de rayos x,
mientras que los rayos gamma, vienen desde una fuente radioactiva que se está
desintegrando.
A continuación, se mencionan las características de la radiación utilizada en este
ensayo:
1. La radiación es absorbida y dispersa por el material.
Existen cuatro procesos de absorción, que influyen en la cantidad de radiación que
pasa a través de una pieza y son:
- Efecto fotoeléctrico
- Dispersión de Rayleigh
- Dispersión de Compton
- Producción de pares
33
3. ALCANCE Y LIMITACIÓN
Este tendrá lugar en la ciudad de Bogotá, se ejecutará en un tiempo de 6 meses,
será realizado por un investigador con asesoría del director de proyecto y
asesorías externas de profesionales. Finalizará al presentar un escrito a la
universidad, que contenga la información de cómo se desarrolló el documento
recomendado y el producto final que cumpla con el objetivo propuesto.
34
4. METODOLOGÍA (ELABORACIÓN DEL DOCUMENTO)
4.1 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS
Como esta técnica es relativamente nueva en Colombia, requirió de una
evaluación del estado actual de la misma; encontrando varias falencias como son:
malinterpretación de términos, confusión entre las diversas técnicas que ofrece el
ensayo radiográfico y la falta de capacitación en esta tecnología; por lo que luego
del proceso de observación, se percibió la necesidad de revisar documentación
técnica y formular una entrevista para obtener datos más precisos de las
verdaderas necesidades que deben ser cubiertas dentro del documento
propuesto.
4.1.1 Revisión de documentos existentes Este proceso inició por la consulta
realizada directamente en la página web de ASTM (http://www.astm.org/), donde
se realizó la búsqueda de todos los documentos que contuvieran las palabras
Computed Radiography dentro de su título, encontrando 252 resultados los cuales
fueron sometidos a revisión uno a uno, encontrando que 14 documentos son los
que están directamente relacionados con esta técnica, por lo que algunos de sus
conceptos y lineamientos fueron considerados e incluidos dentro del documento
propuesto.
4.1.2 Entrevistas no estructuradas Para el diseño de este instrumento, se hizo
énfasis en falencias previamente encontradas sobre la técnica, incluyendo los
diferentes conceptos y definiciones para incluir dentro de la entrevista.
35
4.1.2.1 Forma y argumento A continuación se muestra la forma que tuvo dicho
instrumento, junto con el argumento de cada pregunta propuesta.
Este instrumento se envió por correo electrónico en un formulario PDF a treinta
(30) inspectores que aplican esta técnica, ya que son los inspectores de las
empresas que están prestando este servicio actualmente en Colombia. De la
totalidad de entrevistados, solo se recibieron nueve (9) respuestas diferentes, por
lo que se evaluó esta información de la siguiente forma:
Inicialmente se realizó una introducción, para indicarle al entrevistado el motivo de
esta consulta, así:
El motivo de esta entrevista es diagnosticar el conocimiento que tiene el personal
de las empresas de inspección en Colombia, sobre la técnica de radiografía
computarizada (CR), para fortalecer los puntos clave a tener en cuenta para la
aplicación y ejecución de procedimientos de esta técnica, con el fin de proponer
una guía para esta tecnología.
Se solicita una información básica para tener en cuenta en la identificación de los
resultados:
Nivel de Calificación:
Cargo que desempeña:
Primera pregunta: ¿Qué técnicas de radiografía conoce? (ej. Convencio nal, de
neutrones, entre otros), por favor explique.
Se inicia con esta pregunta, ya que se observó que la mayoría del personal de
empresas de inspección, tienden a confundir la radiografía computarizada con la
radiografía digital y viceversa.
36
Segunda pregunta: ¿Qué cantidad aproximada de juntas toma
mensualmente?
Esta información se considera importante, debido a que si no estuviesen
realizando una gran cantidad de inspecciones, sería una técnica obsoleta y muy
costosa para llevar a cabo, por lo que no sería viable su implementación.
Tercera pregunta: Contemplando la posibilidad de tener un documento g uía
para la aplicación de la técnica, que le gustaría q ue se incluyera (marque con
una X):
- Conceptos básicos de la técnica
- Criterios para evaluar la calidad de imagen
- Normatividad de la técnica
- Implementos adicionales para mejorar la calidad de imagen
- Procedimientos para evaluar la capacidad de los sistemas CR
Esta selección es de vital importancia, ya que de ella dependerá que información
deba contener como mínimo el documento propuesto y en qué información deberá
hacerse mayor énfasis.
Cuarta pregunta: ¿Ha aplicado la técnica de radiografía computarizad a?
Esta se realiza para verificar si el entrevistado puede responder los siguientes
interrogantes y no se recibirá información errónea o incompleta.
Quinta pregunta: De ser afirmativa la anterior pregunta, por favor r esponda:
¿Qué criterio (s) de aceptación utiliza, para evalu ar la calidad de la imagen
radiográfica?, por favor explique.
37
Inicia con un condicional a partir de la anterior pregunta, ya que es necesario
saber cómo están evaluando las imágenes radiográficas en las inspecciones que
han realizado previamente, para así determinar puntos clave a tener en cuenta en
el documento propuesto.
Sexta pregunta: ¿Conoce y ha usado el penetrámetro de doble hilo (A STM
E2002 – EN 462-5)?, Por favor explique.
Con esta respuesta se sabrá si están utilizando este implemento adicional que
cumple la función de medición del BSR y así poder cumplir a cabalidad con los
criterios, conceptos y procesos indicados en las normas de la técnica mencionada.
Séptima pregunta: ¿Le resulta familiar el término BSR ( Basic Spatial
Resolution )?, Por favor explique.
Este concepto básico debe ser comprendido y evaluado por el inspector al
momento de utilizar esta tecnología, ya que es un requisito para la plena
evaluación de la calidad radiográfica.
Octava pregunta: ¿Le resulta familiar el término SNR ( Signal to Noise Ratio )?
Por favor explique.
Este concepto involucra el cambio que se da entre las técnicas es decir, como la
imagen es digital ya no es necesario medir densidad óptica (OD) y en vez de ese
término, es necesario evaluar relaciones de ruido de la imagen (SNR); por lo que
es un concepto básico que debe tener en cuenta el inspector que use esta
tecnología.
Novena pregunta: ¿Sabe qué es el rango dinámico de una imagen?
38
Este concepto debe tenerlo en cuenta el inspector, ya que al momento de
seleccionar el sistema adecuado, manipular y evaluar las imágenes obtenidas,
entre otros, utilizará valores obtenidos a partir de este concepto para determinar
criterios de aceptación o rechazo de imágenes, así como escoger el equipo que
sea técnicamente más viable para alguna inspección en particular.
Decima pregunta: ¿Qué implementos/accesorios utiliza, para evitar la
radiación secundaria y retrodispersa?
El uso de elementos para evitar estas radiaciones se convierte en una apreciación
significativa dentro de la inspección; ya que de no seleccionar adecuadamente los
filtros de energía se puede presentar borrosidad y deterioro en las imágenes,
además de repetición innecesaria de tomas radiográficas.
Onceava pregunta: En los informes de inspección, ¿qué información
presenta?
Conociendo que información presentan, se puede evaluar si están aplicando los
requerimientos de las normas técnicas y si están siguiendo procedimientos
debidamente elaborados.
4.1.2.2 Resultados A continuación se muestran los resultados obtenidos luego de
la aplicación del instrumento.
39
Tabla 2. Resumen de resultados de las preguntas 1 – 6 de la entrevista.
No Pregunta 1 Pregunta 2 Pregunta
4 Pregunta 5 Pregunta 6
1
Radiografía Industrial convencional, Computarizada y Digital.
Aproximadamente 100 Juntas
Si la he aplicado.
Inicio por la identificación de hilo esencial, posteriormente mido con el software el valor del SNR, y por último pero con el mismo nivel de importancia, la definición, contraste y brillo de la imagen.
He visto en imágenes el uso que se le da en esta técnica, pero no lo conozco ni lo he usado.
2 Convencional y digitalizada.
80 juntas mensuales.
Si la he aplicado
El hilo esencial del penetrámetro, definición de la imagen y que no hallan defectos en la película.
No lo he usado ni lo conozco
3 Radiografía industrial 100 juntas mensuales
No la he aplicado
4 Convencional y digital
50 juntas mensuales
Si la he aplicado
Hilo esencial, brillo y contraste Si lo he visto pero no lo he usado
5 Industrial y digitalizada
100 juntas mensuales
No la he aplicado
6 Convencional y digitalizada
80 juntas Si la he aplicado
Hilo esencial Si lo conozco y no lo he usado
7 Industrial 70 juntas No
8 Convencional, digital y de neutrones
80 juntas Si la he aplicado
Hilo esencial y contraste de la imagen No lo conozco
9
Radiografía convencional, computarizada y digital
70 juntas No
Fuente: Autor del proyecto. 2014.
40
Tabla 3. Resumen de resultados de las preguntas 7 – 11 de la entrevista.
No Pregunta 7 Pregunta 8 Pregunta 9 Pregunta 10 Pregunta 11
1
Tengo entendido que este valor determina el mínimo tamaño de defecto que se puede ver en una imagen de radiografía computarizada.
Reemplaza el valor de la densidad en radiografía convencional. Sirve para determinar la calidad de imagen en cuanto a su densidad. Esta bajo norma y existen valores límites.
Es el rango en la escala de grises que se puede obtener en una imagen digitalizada. Y es dinámico, porque se puede variar el brillo y el contraste en forma digital.
Pantallas de plomo, Letra "B" para retrodispersión.
Lo que requiere la norma y adicionales: Cliente, proyecto, línea, lugar, orden de trabajo, técnica, criterio de aceptación, material, diámetro, SCH, fuente, película, IQI, procedimiento, coberturas, listado de evaluación, defectos en soldadura, otros.
2 Es el tamaño mínimo de defecto visible
Lo he escuchado pero no se precisamente que es
No La letra B de retrodispersión
Cliente, proyecto, línea, OT, material, diámetro, Schedule, película, IQI, procedimiento, listado de evaluación, defectos en soldadura, adicionales.
3
4 El tamaño más pequeño de defecto en la imagen
Es el que reemplaza la densidad pero no sé cómo medirlo
Son los niveles de grises de la imagen
Letra b de retrodispersión
Cliente, junta, fecha, proyecto, orden de trabajo, kilometro, penetrámetro, procedimiento, defectos en soldadura... etc.
5
6 El tamaño más pequeño de defecto
Es un valor que mide el ruido de la imagen
La cantidad de grises Pantallas de plomo y letra b de retrodispersión
Fecha, orden, kilometro, procedimiento, defectos encontrados, empresa y firma
7
8 No Mide los ruidos de la imagen
Los grises de la imagen
Pantallas y letra b
Fecha, empresa, inspector, defectos encontrados, kilometro, junta, orden, procedimiento y firma
9 Fuente: Autor del proyecto. 2014.
41
Figura 1. Consolidado de resultados de la pregunta 3 de la entrevista.
Fuente: Autor del proyecto. 2014.
4.1.2.3 Análisis de resultados De las nueve (9) respuestas, solo cinco (5)
inspectores han aplicado esta técnica por lo que las respuestas obtenidas de parte
de ellos, serán parte importante para alimentar el documento.
Luego de verificar la información obtenida, se evidenció una falta de conocimiento
frente al tema, ya que muchas veces se confunden los términos, sus significados y
verdaderas aplicaciones, ocasionando deducciones erróneas. En cuanto a las
diferentes técnicas existentes, existe un desconocimiento de las capacidades que
tiene el ensayo de radiografía industrial por lo que se tiende a malinterpretar
resultados y criticar sin fundamentos las nuevas tecnologías.
La cantidad de juntas que examinan los inspectores entrevistados evidencia que
esta técnica está siendo incluida poco a poco dentro del portafolio de servicios de
las empresas de inspección en Colombia, ya que inicialmente están
42
inspeccionando alrededor de 100 juntas mensuales, lo que justifica un mayor
estudio de la técnica y la elaboración de mayor documentación para la misma.
Respecto a que temas debería contener la guía, se comprobó que los conceptos
básicos de la técnica, los criterios e implementos para evaluar calidad de imagen y
la normatividad de la técnica, deben estar incluidos dentro de la misma,
comentando las características principales de cada uno y su importancia dentro
del proceso.
Otro factor importante a tener en cuenta, es la confusión que tienen en cuanto al
concepto de evitar radiación secundaria, ya que piensan que la letra B de
retrodispersión “evita” este fenómeno y en realidad lo que hace es evidenciar que
se está presentando (color blanco) o no (color negro).
Finalmente, dentro de la guía se incluirán los temas propuestos en esta entrevista,
enfatizando en los conceptos básicos, procedimientos y criterios para evaluación,
explicándolos brevemente de una manera sencilla y de fácil entendimiento, así
como incluir dentro del procedimiento una información mínima a tener en cuenta
durante el desarrollo del mismo.
43
5. RESULTADOS
5.1 DOCUMENTO
El documento recomendado tendrá la siguiente estructura:
5.1.1 Introducción En este texto se plasmaron las principales razones por las
que se escribió el documento y hacia qué público va enfocado; igualmente, se
describieron los temas específicos que se trataron a lo largo del documento,
precisando que es un documento base que con aportes posteriores, se podrá
convertir en una guía general sobre este ensayo, que puede ser aplicado a todos
los elementos industriales objeto de inspección.
5.1.2 Alcance del documento guía En este punto se determinó para qué
elementos es aplicable este, teniendo en cuenta que la base del procedimiento es
similar y que con la implementación de otros elementos a ser inspeccionados,
varían tanto los códigos aplicables a cada caso como la selección de parámetros
de exposición, arreglos geométricos, selección de criterios de aceptación y
rechazo, presentación de resultados, entre otros.
5.1.3 Glosario y definiciones Dentro de este ítem, se organizó alfabéticamente
la información sobre los conceptos y temas que se utilizaron a lo largo del
documento, teniendo en cuenta el argot popular para describir los elementos
empleados en llevar a cabo esta técnica de inspección.
44
5.1.4 Normatividad En este punto se nombran y organizan cada uno de los
códigos, normas y especificaciones que avalan la técnica en mención, así como el
ensayo de radiografía convencional.
5.1.5 Equipos, accesorios y consumibles En este punto se describieron
algunos de los principales fabricantes de este tipo de equipos, así como los
productores de accesorios y consumibles utilizados con este método de
inspección; mencionando unos parámetros técnicos básicos para su correcta
selección.
5.1.6 Breve descripción del ensayo por radiografía computarizada Esta
descripción se realizó para aclarar los procesos principales que se llevan a cabo al
utilizar esta técnica de inspección, teniendo en cuenta que este proceso puede
cambiar debido a la evolución y desarrollo constante a la que se ve sometida esta
tecnología.
5.1.7 Procedimiento recomendado Documento que se realizó siguiendo los
lineamientos establecidos para la inspección de uniones soldadas según el código
de fabricación e inspección API 1104 21 Ed. 2013.
5.1.7.1 Objetivo (requisitos generales) Este ítem menciona el código en el que
se basó el documento y adicionalmente se estableció que se cumplirán con los
requisitos propuestos para esta técnica y que es aplicable tanto para rayos x como
rayos gamma.
45
5.1.7.2 Alcance En este punto se delimitó el procedimiento a la aplicación del
código API 1104 y está enfocado principalmente a la inspección de tuberías de
línea.
5.1.7.3 Personal Se precisan los diferentes niveles de calificación que están
involucrados en el procedimiento; así como se establecen los parámetros mínimos
de calificación y certificación que permiten establecer que el personal a cargo de
este proceso, cumple a cabalidad con los conocimientos requeridos y que están
debidamente carnetizados para llevar a cabo inspecciones con tubos de rayos x y
fuentes de gammagrafía.
5.1.7.4 Materiales a inspeccionar Se delimitó hacia qué tipo de materiales está
enfocado este procedimiento, así como se establecieron medidas estándar
proporcionadas por la empresa colombiana de petróleo (Ecopetrol).
5.1.7.5 Isotopo, fuentes y equipos a utilizar Se describieron los parámetros
técnicos que deben cumplir tanto las fuentes gammagráficas como las fuentes de
rayos x.
5.1.7.6 Película radiográfica (IP) Se determinaron que tipo de películas se
utilizarán para llevar a cabo las inspecciones; además, se establecieron unos
valores mínimos de resolución tanto para impresión como para visualización
electrónica.
46
5.1.7.7 Pantallas de plomo Se representaron los arreglos, materiales, cuidados y
medidas que hay que utilizar para evitar la dispersión y retrodispersión de energía,
que puede afectar la calidad de imagen obtenida.
5.1.7.8 Geometría de la exposición Se establecieron los parámetros
geométricos que se tendrán en cuenta en la realización de las inspecciones. Todo
esto apoyado directamente en el código utilizado (API 1104).
5.1.7.8.1 Técnica radiográfica Se facilitaron los parámetros geométricos con los
cuales se llevará a cabo el procedimiento; dichos rangos son limitados en
diámetro, longitud de las placas y posición de la fuente de radiación.
5.1.7.8.2 Distancia fuente película Se mencionó la fórmula propuesta en el
código API 1104, cuyos datos dependerán directamente del tipo de fuente a
utilizar, un factor constante de penumbra geométrica y el valor del espesor a ser
inspeccionado teniendo en cuenta el tipo de técnica a utilizar.
5.1.7.8.3 Tamaño placa Se delimitaron las medidas tanto de ancho como de
largo de las placas, teniendo en cuenta los traslapes exigidos y el diámetro de la
tubería para la cantidad de IP’s a utilizar.
5.1.7.8.4 Tiempo de exposición Se indicó una ecuación a partir del factor de
exposición gammagráfico, que depende directamente de los parámetros de la
fuente, el material a inspeccionar, la película a utilizar y la distancia fuente
película. Adicionalmente, se explica brevemente la selección adecuada del tiempo
47
de exposición a partir de una gráfica que generalmente entregan los fabricantes de
los tubos de rayos x.
5.1.7.9 Indicadores de calidad (IQI) Se explicó la necesidad de utilizar dos tipos
diferentes de IQI´s, uno de hilos y otro de doble hilo. Además se referenciaron los
valores numéricos correspondientes a cada elemento directamente desde las
especificaciones citadas.
5.1.7.9.1 Indicador de calidad de hilos (ASTM E747) Este indicador sirve para
determinar el contraste radiográfico, combinando la sensibilidad al contraste y
mediciones de resolución en una cifra global
5.1.7.9.2 Indicador de calidad de doble hilo (ASTM E2002) Este indicador se
utiliza para determinar la falta de nitidez de la imagen a evaluar sin incluir las
mediciones de resolución.
5.1.7.10 Identificación de las películas Se indicó la posición de los elementos
que sirven para identificar las placas. También se realizaron unos esquemas,
donde se visualiza la correcta ubicación de las letras de plomo y de los IQI´s
previamente mencionados.
5.1.7.11 Implementos de trabajo Se nombran los implementos adicionales para
llevar a cabo la inspección como son elementos para identificar la zona de
exclusión, flexómetro, letras para identificación, letra B para verificación de
retrodispersión y accesorios para manipulación y limpieza de las placas.
48
5.1.7.12 Digitalización de las placas Se sugirieron cuidados adicionales que hay
que tener con las placas expuestas, procesos complementarios para borrado
completo de las IP´s y recomendaciones para el embalaje.
5.1.7.13 Calidad de las radiografías Se establecieron criterios básicos para el
manejo de las placas radiográficas como son: limpieza, corte, manipulación y
almacenamiento; así como cuidados que hay que tener en cuenta para no afectar
la calidad radiográfica.
5.1.7.13.1 Limpieza Se mencionan los cuidados propuestos por los fabricantes
de película para llevar a cabo esta acción correctamente.
5.1.7.13.2 Corte Se recomienda no realizar cortes de película, ya que pueden
afectar seriamente la calidad de las mismas, así como deteriorar completamente
este implemento.
5.1.7.13.3 Manipulación Se mencionó la correcta manipulación de los IP´s para
no afectar las imágenes obtenidas.
5.1.7.13.4 Almacenamiento Se establecen unos rangos de temperatura y
humedad para el almacenamiento de las IP´s, basados en datos propuestos por
los fabricantes.
49
5.1.7.14 Seguridad radiológica Este aspecto es de vital importancia, ya que las
fuentes empleadas para desarrollar el ensayo, trabajan en función de radiaciones
ionizantes, las cuales son perjudiciales para la salud de los operarios, por lo que
es importante especificar qué condiciones de seguridad y elementos de protección
personal deben utilizar tanto los operarios, como los inspectores que estén a cargo
de llevar por buen camino este procedimiento.
5.1.7.14.1 Protección Se fijan los principios básicos de la radioprotección
(distancia, tiempo y blindaje).
5.1.7.15 Interpretación radiográfica Se nombra el código bajo el cual se
realizará la interpretación de las placas radiográficas.
5.1.7.15.1 Monitor (pantalla de computador) Se precisaron los valores mínimos
requeridos para la correcta visualización de las imágenes.
5.1.7.15.2 Escala de grises (rango dinámico) Se delimitó el rango de valores de
grises tanto dentro del área de inspección (cordón de soldadura), como a las
afueras del mismo.
5.1.7.15.3 Puntos para evaluación en la interpretac ión Se establecieron los
parámetros a evaluar dentro de la imagen radiográfica, así como la verificación de
imperfecciones presentadas.
50
5.1.7.15.4 Determinación del valor SNR N Se mencionó un procedimiento para
hallar el valor del SNR a partir del BSR obtenido del IQI de doble hilo, así como la
aplicación de una fórmula referenciada directamente desde las normas aplicables
a la técnica.
5.1.7.15.5 Formato de archivo de imagen radiográfic a Se determinó el formato
en el cual deben almacenarse las imágenes digitales, haciendo la salvedad que
pueden existir extensiones propias de los fabricantes pero que deben cumplir con
los requerimientos mínimos de unas normas establecidas. Adicionalmente, se
menciona el formato DICONDE como formato estándar para intercambio de datos
entre diferentes sistemas y fabricantes.
5.1.7.16 Reportes En esta parte del documento se especifican los datos mínimos
que debe contener el informe final de inspección, incluyendo arreglos geométricos,
IQI´s utilizados, parámetros de exposición y defectología encontrada.
51
6. CONCLUSIONES
La capacitación constante en las empresas de inspección colombianas adquiere
mayor importancia para que no se presenten las confusiones entre técnicas y que
no sean discriminadas sin conocerlas.
El documento recomendado propuesto es una alternativa eficiente y fácil de
interpretar para procesos de capacitación inicial al personal que aplicará esta
técnica de inspección en Colombia.
Los procedimientos llevados a cabo para esta tecnología, actualmente presentan
deficiencias, ya que la gran mayoría de compañías no están utilizando el
penetrámetro adicional para medir BSR, ni están determinando valores de SNRN
reales.
Con la implementación de este documento recomendado, eventualmente podría
generar mayor necesidad de información a los inspectores, lo que los llevaría a
investigar un poco más sobre la técnica y no cometer errores por omisión.
En los diversos procesos de inspección como en muchas otras actividades
industriales, es necesario el uso e implementación de procedimientos para el
desarrollo de las labores, basándose en mejoras de la correcta realización de las
tareas que es un punto de vital importancia en estos trabajos.
52
7. RECOMENDACIONES
Con el fin de mejorar el documento recomendado y convertirlo en una guía general
de este tipo de ensayo, se pueden adicionar los siguientes procesos:
• Medición de pérdida de espesores por corrosion en tubería con aislamiento
(CUI – Corrosion Under Insulation), mediante esta técnica de radiografía.
• Incluir otros códigos de fabricación como ASME o AWS, para realizar
inspecciones.
• Adicionar más elementos sometidos a inspección como fundiciones, calderas,
tanques o estructuras.
53
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62
ANEXOS
El motivo de esta entrevista es diagnosticar el conocimiento que tiene el personal de las empresas de inspección en Colombia, sobre la técnica de radiografía computarizada (CR), para fortalecer los puntos clave a tener en cuenta para la aplicación y ejecución de procedimientos de esta técnica, con el fin de proponer una guía para esta tecnología.
Nivel de Calificación: Cargo que desempeña:
1. ¿Qué técnicas de radiografía conoce? (ej. Convencional, de neutrones, entre otros),por favor explique.
2. ¿Qué cantidad aproximada de juntas toma mensualmente?
3. Contemplando la posibilidad de tener un documento guía para la aplicación de la técnica, que le gustaría que se incluyera (marque con una X):
- Conceptos básicos de la técnica
- Criterios para evaluar la calidad de imagen
- Normatividad de la técnica
- Implementos adicionales para mejorar la calidad de imagen
- Procedimientos para evaluar la capacidad de los sistemas CR
4. ¿Ha aplicado la técnica de radiografía computarizada?
De ser afirmativa la anterior pregunta, por favor responda:
5. ¿Qué criterio (s) de aceptación utiliza, para evaluar la calidad de la imagen radiográfica?, por favor explique.
6. ¿Conoce y ha usado el penetrámetro de doble hilo (ASTM E2002 – EN 462-5)?, Por favor explique.
7. ¿Le resulta familiar el término BSR (Basic Spatial Resolution)?, Por favor explique.
8. ¿Le resulta familiar el término SNR (Signal to Noise Ratio)? Por favor explique.
9. ¿Sabe qué es el rango dinámico de una imagen?
10.¿Qué implementos/accesorios utiliza, para evitar la radiación secundaria yretrodispersa?
11.En los informes de inspección, ¿qué información presenta?
Nivel II
Coordinador de proyectos
Radiografia Industrial convencional, Computarizada y Digital.
Aproximadamente 100 Juntas
X
X
X
X
X
Si la he aplicado.
Inicio por la identificacion de hilo esencial, posteriormente mido con el software el valor del SNR, ypor ultimo pero con el mismo nivel de importancia, la definición, contraste y brillo de la imagen
He visto en imágenes el uso que se le da en esta tecnica, pero no lo conozco ni lo he usado.
Tengo entendido que este valor determina el mínimo tamaño de defecto que se puede ver enuna imagen de radiografía computarizada.
Reemplaza el valor de la densidad en radiografia convenicional. Sirve para determinar lacalidad de imagen en cuanto a su densidad. Esta bajo norma y existen valores limites.
Es el rango en la escala de grises que se puede obtener en una imagen digitalizada. Y esdinamico, por que se puede variar el brillo y el contraste en forma digital.
Pantallas de plomo, Letra "B" para retrodispersion.
Lo que requiere la norma y adicionales: Cliente, proyecto, linea, lugar, orden de trabajo, tecnica, criterio de acpetacion,material, diametro, SCH, fuente, pelicula, IQI, procedimiento, coberturas, listado de evaluacion, defectos en soldadura, otros.
CONTENIDO
pág.
INTRODUCCIÓN 71
ALCANCE DEL DOCUMENTO GUÍA 72
2. GLOSARIO Y DEFINICIONES 73
3. NORMATIVIDAD 87
4. EQUIPOS, ACCESORIOS Y CONSUMIBLES 99
5. BREVE DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO POR RADIOGRAFÍA
COMPUTARIZADA 103
5.1 ADQUISICIÓN DE IMAGEN 103
PROCEDIMIENTO RECOMENDADO 106
OBJETIVO 107
ALCANCE 108
6.3 PERSONAL 109
6.4 MATERIALES A INSPECCIONAR 110
6.5 ISOTOPO, FUENTES Y EQUIPOS A UTILIZAR 111
6.6 PELÍCULA RADIOGRÁFICA (IP) 113
6.7 PANTALLAS DE PLOMO 114
6.8 GEOMETRÍA DE LA EXPOSICIÓN 116
6.8.1 Técnica radiográfica 116
6.8.2 Distancia fuente película 118
6.8.3 Tamaño placa 119
6.8.4 Tiempo de exposición 119
6.9 INDICADORES DE CALIDAD (IQI) 122
6.9.1 Indicador de calidad de hilos (ASTM E747) 124
6.9.2 Indicador de calidad de doble hilo (ASTM E2002) 126
6.10 IDENTIFICACIÓN DE LAS PELÍCULAS 128
6.11 IMPLEMENTOS DE TRABAJO 130
6.12 DIGITALIZACIÓN DE LAS PLACAS 131
6.13 CALIDAD DE LAS RADIOGRAFÍAS 132
6.13.1 Limpieza 132
6.13.2 Corte 133
6.13.3 Manipulación 133
6.13.4 Almacenamiento 133
6.14 SEGURIDAD RADIOLÓGICA 134
6.14.1 Protección 134
6.15 INTERPRETACIÓN RADIOGRÁFICA 136
6.15.1 Monitor (Pantalla de computador) 136
6.15.2 Escala de grises (rango dinámico) 136
6.15.3 Puntos para evaluación en la interpretación 136
6.15.4 Determinación del valor SNRN 137
6.15.5 Formato de archivo de imagen radiográfica 139
6.15.6 Reportes 140
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Comparación diferentes fabricantes sistemas CR. 100
Tabla 2. Características de las películas de diferentes fabricantes. 102
Tabla 3. Descripción de fuentes de radiación a utilizar (Isotopos). 111
Tabla 4. Descripción de fuentes de radiación a utilizar (Rayos X). 111
Tabla 5. Espesores recomendados para inspección. 112
Tabla 6. Tamaños y números de identificación de IQI´s de hilos. 122
Tabla 7. Número de elemento correspondiente falta de nitidez y
diámetro del hilo. 124
Tabla 8. Espesor de soldadura vs diámetro de IQI de hilos ASTM E747. 125
Tabla 9. Valores requeridos de SNRmedido para sistemas CR
seleccionados con diferentes BSR (SRb) como equivalente a SNRN. 138
Tabla 10. Lista de chequeo documento guía. 145
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Clasificación de sistemas CR según ASTM E2446 – 05 (10). 74
Figura 2. Histograma de pixeles de una imagen digital completa de 12 bit. 77
Figura 3. Ejemplo de una LUT. 78
Figura 4. Principio del proceso de adquisición y visualización de una
imagen CR. 79
Figura 5. Espectro de la luminiscencia fotoestimulable y excitación. 79
Figura 6. Vista lateral de una placa de imagen de fósforo almacenado (IP). 80
Figura 7. Estructura cristalina y tamaño de grano de BaFBr. 81
Figura 8. Diferencia de rango dinámico. 82
Figura 9. Asignación de datos binarios a una matriz de pixeles
(profundidad de 3 bits). 83
Figura 10. Resolución espacial (Efectos de la densidad de pixel en la
calidad de imagen). 84
Figura 11. Ejemplos de varias resoluciones, mostradas en un cuadrado
de 2 x 2 mm. 84
Figura 12. Ejemplo de factores de señal y contraste. 85
Figura 13. Efecto del ruido, en la calidad de una imagen digital. 86
Figura 14. Cálculo de la resolución espacial. 95
Figura 15. Diagrama básico del proceso de radiografía computarizada. 105
Figura 16. Arreglo tipo sándwich para filtrar energía en espesores bajos. 114
Figura 17. Arreglo tipo sándwich para filtrar energía en espesores ≥ 40 mm. 114
Figura 18. Arreglo de exposición para pared doble imagen doble
(DWE/DWV) “Elíptica”. 117
Figura 19. Arreglo de exposición para pared doble imagen simple
(DWE/SWV). 118
Figura 20. Alternativas de IQI´s de hilos. 123
Figura 21. Breve descripción del penetrámetro de doble hilo ASTM E2002. 123
Figura 22. Criterio de resolución para la evaluación de perfiles de doble hilo.127
Figura 23. Identificación técnica de pared doble imagen simple (DWE/SWV).129
Figura 24. Identificación técnica de pared doble imagen doble (DWE/DWV). 129
Figura 25. Forma de limpieza de IP. 132
71
INTRODUCCIÓN
El presente documento describe el método de ensayo no destructivo conocido
como radiografía computarizada (CR), de una forma tal, que las personas que aún
no han tenido contacto con esta técnica, conozcan los principios físicos de una
forma sencilla, los diversos códigos, normas y especificaciones que avalan y guían
este ensayo, así como las diferentes técnicas y procedimientos a seguir, para
obtener radiografías (imágenes) aptas para las inspecciones propuestas.
El principio de la luminiscencia fotoestimulable (PSL), es la base fundamental de
este ensayo, ya que mediante este fenómeno físico, las placas de fósforo (IP)
traducen la información obtenida luego de la exposición en una imagen digital
(radiografía), que puede aumentarse al zoom deseado, así como mejorar la
visualización de la misma, mediante la aplicación de filtros de optimización de
contraste, brillos y estructuras finas, entre otros.
Este documento se realiza debido a la necesidad que tienen las empresas que
aplican la técnica en Colombia, para ser un soporte guía de sus procesos de
ensayo y brindar mayor conocimiento a sus operarios, motivándolos y
disminuyendo las posibilidades de radiografías defectuosas.
Para obtener datos de la situación actual de este ensayo en Colombia, se
realizaron entrevistas a una muestra de operarios e inspectores de radiografía, en
la cual se aprecian los diversos conceptos que se tienen frente a la técnica, así
como se fijan los temas en los cuales se debe profundizar más, con el fin de que
sea una guía útil, fácil y práctica para su implementación.
72
ALCANCE DEL DOCUMENTO GUÍA
Esta guía abarca las inspección en soldadura de tubería de línea de transporte de
petróleo, bajo el código de inspección API 1104 (Welding of Pipelines and Related
Facilities); teniendo en cuenta que el procedimiento es similar y cambian algunos
criterios de aceptación y rechazo, así como arreglos geométricos, selección de
parámetros de exposición, para cada tipo de defecto; así como en otros elementos
a verificar (tanques, tubería dentro de refinería, elementos estructurales, entre
otros).
73
2. GLOSARIO Y DEFINICIONES
Basic Spatial Resolution (BSR): Término utilizado para referirse al grado más
pequeño de detalle visible dentro de una imagen digital, que es considerado el
tamaño efectivo de pixel. Este valor se calcula, utilizando indicadores de calidad
de imagen de doble hilo (penetrámetro de doble hilo), de acuerdo a la norma
ASTM E2002 o EN 462.5, dividido en 2 como tamaño efectivo del pixel de un
sistema CR. Ejemplo, si determinada imagen digital es capaz de resolver cinco (5)
pares de línea por milímetro, o un ancho de línea equivalente a cinco líneas
distintas dentro de un milímetro, el BSR está determinado por:
��� = ��∗� = �
�∗� �� = 0,100�� Ecuación 1
Dónde:
BSR = Basic spatial resolution
x = cantidad de pares de línea por milímetro resueltas por la imagen digital (lp/mm)
Brillo de pixel: es la intensidad luminosa de pixel de un monitor, que puede ser
controlada mediante la nivelación electrónica de brillo del monitor (pantalla), o
realizando cambios al Digital Driving Level (DDL).
Clase de sistema de radiografía computarizada: grupo de sistemas de
radiografía computarizada, caracterizados por la valoración de calidad de imagen
normalizada. Esta clasificación es:
74
Figura 1. Clasificación de sistemas CR según ASTM E2446 – 05 (10).
Fuente: ASTM E2446 – 05 (10), Pág. 2. Traducido por el autor.
Computed Radiography (CR) : método de ensayo no destructivo radiológico, el
cual utiliza placas de imagen de fósforo almacenado (IP`s), que al ser estimuladas
por una fuente de luz, producen el fenómeno del PSL (Photostimulable
Luminescence). Luego se captura la luz emitida por los IP`s, y es convertido en
señales eléctricas digitales mediante el uso de dispositivos de conversión óptico a
eléctrico y análogo a digital. Para posteriormente procesar digitalmente los datos
de imagen obtenidos y visualizarlos en una pantalla electrónica, o imprimir los
datos de la imagen resultante.
Contrast to Noise Ratio (CNR): cociente del contraste de una imagen digital, y el
promedio de la desviación estándar del valor de pixel lineal. Es una medida de la
calidad de imagen que depende de los componentes, tanto del contraste de la
imagen digital, como del SNR; adicionalmente, una radiografía digital debe poseer
una nitidez o BSR adecuado, para detectar adecuadamente las características
deseadas.
Contraste de una imagen digital: diferencia del valor de pixel entre cualquiera de
dos áreas de interés dentro de una radiografía digital.
Contrastedigital = valordelpixel2(PV2)– valordelpixel1(PV1) Ecuación 2
75
Donde PV2 es el valor del pixel en el área de interés 2 y PV1 es el valor del pixel
en el área de interés 1 en una radiografía digital. El contraste de la imagen
visualizada, puede ser alterado con un remapeo digital o reasignando una escala
de sombras de gris específica a los pixeles de la imagen.
Contraste y brillo: aplicaciones del procesamiento digital de imágenes, utilizado
para “reasignar” los niveles de grises visualizados en una matriz original de escala
de grises, valiéndose de diferentes LUT`s (tablas) de referencia. Este modo de
procesamiento de imagen, se conoce también como windowing (ajuste de
contraste) y leveling (ajuste del brillo) o simplemente el win-level del
procesamiento de imágenes.
Datos de pixeles binarios/digitales: Es una matriz de valores binarios (0´s y
1´s), resultantes de la conversión del PSL para cada pixel latente en la placa (IP),
a un valor eléctrico proporcional (dentro de la profundidad de bits de escaneado).
Los valores de datos binarios son proporcionales a la dosis de radiación recibida
por cada pixel.
Densidad de pixel: es el número de pixeles dentro de una imagen digital de
dimensiones fijas (largo y ancho).
La convención utilizada para describir la densidad de pixel, está dada en términos
del número de columnas de pixeles (ancho) y el número de filas de pixel (largo).
Otra alternativa, es describiendo el número total de pixeles en el área de imagen,
que típicamente se obtiene como el número de mega pixeles que puede ser
calculado multiplicando los pixeles de las columnas, por los pixeles de las filas.
Otra forma de descripción, incluye la descripción de este valor por unidad de área
o por unidad de longitud, como pixel por in/mm. La resolución de una imagen
digital se relaciona en gran parte con este término.
76
Digital Driving Level (DDL): término utilizado para describir el brillo de pixel
visualizado de una radiografía digital en un monitor, que es el resultado de un
mapeo digital de varios niveles de la escala de grises, con un LUT específico.
También es conocido como el valor de la intensidad de pixeles del monitor, sin
embargo, no es el PV original de la imagen digital.
Equivalent Penetrameter Sensitivity (EPS) (Sensibil idad penetrámetro
equivalente): espesor del penetrámetro expresado como un porcentaje del
espesor de la sección radiografiada, en el cual un hueco 2T puede ser visible bajo
las mismas condiciones de exposición. El EPS se calcula:
()�(%) = �++� ∗ ,-./
� 0 Ecuación 3
Dónde:
h = diámetro del hueco (mm)
T = espesor del escalón del IQI (mm)
X = espesor del objeto/pieza de prueba (mm)
Escala de Grises: debido a que el ojo humano no es capaz de distinguir sino 40
sombras de grises, la escala de grises (rango dinámico) compensa esta debilidad.
Este término se utiliza para describir las sombras de grises que contiene una
imagen, así como el rango asignado a los pixeles de la misma, que resulta en una
percepción visual de brillo de los pixeles. El número de sombras usualmente es un
valor entero positivo, tomado a partir de la profundidad de pixel.
Histograma: es una compilación de todos los pixeles dentro de una imagen,
categorizados por cada sombra de escala de grises de cada pixel; adicionalmente,
es una distribución de frecuencia de los valores de pixel dentro de una imagen
digital. No se debe confundir con el trazado del perfil de pixeles o escaneo.
77
Imagen digital original: imagen digital en escala de grises, resultante de la
aplicación de datos de pixeles digitales binarios a LUT´s lineales y antes de
cualquier procesamiento de imagen.
Look up Table (LUT) (Tabla de Consulta): uno o más campos de valores
binarios digitales, que son asignados arbitrariamente a un rango referencia de
escala de grises; se pueden representar en un visualizador electrónico como
sombras de grises. Esta tabla de consulta se usa (o es aplicada) para convertir
datos binarios de píxeles digitales en sombras proporcionales de grises que
definen una imagen CR. Adicionalmente, son referencias clave que permiten a los
datos binarios de píxeles digitales ser visualizados con diferentes combinaciones
de escalas de pixeles grises, alrededor de un rango entero de una imagen digital.
Figura 2. Histograma de pixeles de una imagen digital completa de 12 bit.
Fuente: ASTM E2007 – 10, Pág. 20. Traducido por el autor.
78
Figura 3. Ejemplo de una LUT.
Fuente: ASTM E2007 – 10, Pág. 7.
Photostimulable Luminescence (PSL): fenómeno físico en el cual un compuesto
de fósforo halogenado emite una luz azulada cuando es excitada por una fuente
de luz de espectro rojo. En otras palabras, el fósforo es capaz de realizar el
proceso “PSL”, exhibiendo una propiedad física única de liberación retardada de
luz visible, como consecuencia de la exposición a la radiación; es por este motivo,
que a este tipo de fósforo algunas veces se le llama “fósforo de almacenamiento”.
La figura 4, muestra el proceso de foto excitación cuando el fósforo es expuesto
(después de la exposición del fósforo a la radiación), a una fuente de luz roja (He-
Ne o laser semiconductor). La luz purpura azulada que emite durante esta
estimulación, se refiere a la luminiscencia fotoestimulable o PSL. Durante la
adquisición de la luz PSL para radiografía computarizada, la fuente de luz roja es
separada del PSL utilizando un filtro cromático.
79
Figura 4. Principio del proceso de adquisición y visualización de una imagen CR.
Fuente: ASTM E2007 – 10, Pág. 5. Traducido por el autor.
Figura 5. Espectro de la luminiscencia fotoestimulable y excitación.
Fuente: ASTM E2007 – 10, Pág. 7. Traducido por el autor.
80
Placa de imagen de fósforo almacenado (IP): material que es capaz de
almacenar una imagen latente luego de radiografiar una pieza sobre él y que
posteriormente con la estimulación de una fuente de luz de espectro rojo, generará
luminiscencia (PSL) proporcional a la radiación absorbida.
Figura 6. Vista lateral de una placa de imagen de fósforo almacenado (IP).
Fuente: ASTM E2007 – 10, Pág. 5. Traducido por el autor.
En la figura anterior se muestra la configuración estándar de una placa de fósforo,
donde las capas descritas cumplen funciones específicas a saber:
- Capa protectora: evita el daño mecánico producido sobre las placas ya
sea por la aparición temprana de rayones sobre la placa, como por brotes
del compuesto de Fluorurobromuro de Bario (BaFBr), por la acción de algún
corte sobre la misma ocasionando manchas blancas sobre la imagen
radiográfica.
- Capa de Fósforo: esta es la encargada de producir las imágenes
radiográficas mediante la exposición a radiación ionizante [gamma (ɣ) o
rayos X], que luego es leída empleando un láser estimulable generalmente
81
de helio-neón (He-Ne) o semiconductor, emitiendo una luz purpura azulada
que es adquirida por un sistema óptico que contiene un filtro y
posteriormente es dirigida a un tubo fotomultiplicador (PMT –
Photomultiplier Tube).
- Capa Conductora: sirve como base del compuesto de bario, evitando que
salga de la placa y manteniéndolo en la posición dispuesta, incluso después
de ser doblado para alguna aplicación.
- Soporte Flexible: brinda cierta elasticidad a la placa permitiendo doblarla
para aplicaciones sobre superficies curvas; se debe tener en cuenta que el
doblez, debe realizarse sobre la superficie curvada y nunca tratar de
doblarla en ángulo recto (90°) , ya que puede estropearse la película y
quedar inutilizable.
- Protección contra la luz y capa de soporte: la función principal de este
respaldo, es evitar que la luz del entorno afecte la calidad de la imagen
radiográfica, ya que este tipo de placas tienen mayor sensibilidad al
contacto con la luz blanca y puede perderse información adquirida durante
el proceso de exposición o digitalización.
Figura 7. Estructura cristalina y tamaño de grano de BaFBr.
Fuente: ASTM E2007 – 10, Pág. 8.
82
Profundidad de pixel: es el número 2 incrementado por el poder exponencial de
un convertidor de resolución análogo – digital (A/D). Ejemplo 1: para una imagen
de 2 bits existen cuatro (22) posibles combinaciones para un pixel: 00, 01, 10 y 11;
si 00 representa el negro y 11 representa el blanco, entonces 01 es igual a gris
oscuro y 10 es igual a gris claro. La profundidad del pixel es dos, pero el número
de sombras de escalas de gris que pueden ser representadas es 22 o 4. Ejemplo
2: para convertidores A/D de 8 bit = 28 = 256, esto quiere decir que para 0 se
asocia el color blanco, para 256 el valor negro y existe un rango de 1 a 255
tonalidades de grises en una imagen obtenida por este tipo de sistema. Para 16 bit
= 216 = 65.536, 0 para el color blanco, 65.536 para el tono negro y de 1 a 65.535
variedades de colores grises de la imagen. Entre mayor sea este valor (figura 8),
ofrecerá mayor información:
Figura 8. Diferencia de rango dinámico.
Fuente: Hans-Ulrich Pöhler, 2011.
83
Figura 9. Asignación de datos binarios a una matriz de pixeles (profundidad de 3
bits).
Fuente: ASTM E2007 – 10, Pág. 6.
Resolución espacial: es el número de pixeles presentes en una imagen digital a
lo largo de su longitud horizontal y vertical. Su resolución teórica viene dada en
pares de líneas por milímetro, así:
1lp/mm = 2xtamañodelpixelenmm Ecuación 4
La verdadera resolución de este concepto se puede evidenciar, realizando una
exposición con rayos x de una escalerilla normalizada, o un patrón de pares de
líneas calibrado (ASTM E2445, numerales 5.1.3 y 6.1.3, ASTM E2033 numeral
7.2.4), donde evidenciará la capacidad que tiene el sistema de CR para obtener la
resolución propuesta.
84
Figura 10. Resolución espacial (Efectos de la densidad de pixel en la calidad de
imagen).
Fuente: Hans-Ulrich Pöhler, 2011.
Figura 11. Ejemplos de varias resoluciones, mostradas en un cuadrado de 2 x 2
mm.
Fuente: Hans-Ulrich Pöhler, 2011.
Ruido de la imagen digital: información de la imagen que está dentro de la
radiografía digital que no está directamente correlacionada con el grado de
atenuación de la radiación del objeto o pieza que fue examinada, y/o la cantidad
insuficiente de radiación absorbida dentro del IP. Es el resultado de la distribución
espacial aleatoria de fotones, absorbidos dentro de la IP e interfiere con la
visibilidad de pequeños y débiles detalles, debido a las variaciones estadísticas del
valor de intensidad del pixel.
85
Figura 12. Ejemplo de factores de señal y contraste.
Fuente: Hans-Ulrich Pöhler, 2011. Traducido por el autor.
Signal to Noise Ratio (SNR): Cociente del valor medio de la intensidad de la
señal lineal y la desviación estándar del ruido a determinada intensidad de señal.
El SNR depende de la dosis de radiación y las propiedades del sistema CR.
Valor de pixel (Pixel Value – PV): valor numérico entero positivo que está
directamente asociado con cada elemento de dato binario (pixel) de una imagen
digital original, donde se asignan las sombras de escalas de grises en proporción
lineal a la dosis de exposición a la radiación recibida por esa área. Este valor se
utiliza para medir una sombra de gris específica, que corresponde a la cantidad de
radiación absorbida dentro de un área particular. Esta técnica utiliza sombras de
escalas de grises para traducir las percepciones visuales del contraste de imagen;
de esta manera, el valor lineal de pixel (PV), se utiliza para medir una sombra
específica de gris que corresponde a la cantidad de radiación absorbida dentro de
un área particular de una parte. Según esta relación un PV de “0” corresponde a
una dosis de radiación “0” (área blanca de una imagen en negativo), mientras que
un PV de “4095” corresponde a la saturación del detector (área negra de una
86
imagen en negativo) para un sistema CR de 12 bit. Este valor está directamente
relacionado con el valor binario de pixel que comunica una LUT lineal.
Figura 13. Efecto del ruido, en la calidad de una imagen digital.
Fuente: ASTM E2007 – 10, Pág. 12. Traducido por el autor.
87
3. NORMATIVIDAD
A continuación, se nombran y describen brevemente los diferentes códigos que
avalan la técnica como método de inspección, así como las diferentes normas y
especificaciones que apoyan el ensayo de radiografía convencional (RT) y
computarizada (CR).
- API 1104 – Welding of Pipelines and Related Facilit ies
Código para inspección y soldadura de líneas de tubería.
El objetivo de este código de fabricación es presentar los métodos para la
producción de soldaduras de alta calidad, empleando soldadores calificados,
usando procedimientos aprobados, materiales y equipo. Asimismo, describe los
métodos de inspección que aseguren el correcto análisis de la calidad de la
soldadura, utilizando técnicos calificados, métodos aprobados y equipo.
- ASME BPVC Sec V Art II
Código de fabricación de calderas y elementos sometidos a presión.
Esta sección de este código de fabricación contiene todos los requerimientos y
métodos para llevar a cabo inspecciones por ensayos no destructivos, que son
específicamente referenciados y exigidos en otras secciones del mismo
documento. La correcta selección y aplicación de estas técnicas, aseguran la
detección de imperfecciones superficiales e internas en materiales, soldaduras,
piezas fabricadas y componentes.
88
- ASME BPVC Sec V Art II Mandatory Appendix VIII (Rad iography Using
Phosphor Imaging Plate)
Apéndice mandatorio VIII del artículo II de la sección V del código de fabricación
de calderas y elementos sometidos a presión.
Este apéndice proporciona los requerimientos para el uso de películas fosforadas
como alternativa a la radiografía convencional. Indica que para principios físicos
del método, técnicas y limitaciones, referirse a la norma ASTM E2007.
- ASME Code Case 2476 – Radiography (CR) with Phospho r Imaging Plates
Caso código 2476, radiografía (CR) con placas de imagen fosforadas.
Este documento fue el precursor del apéndice mandatorio VIII y describe el mismo
procedimiento que allí se menciona.
- ASTM E1025 – 11 – Standard Practice for Design, Man ufacture, and
Material Grouping Classification of Hole-Type Image Quality Indicators
(IQI) Used for Radiology
Práctica estándar para el diseño, fabricación, y clasificación agrupada de
materiales de indicadores de calidad de imagen de huecos (IQI) utilizados en
radiografía.
Esta norma muestra la forma de diseñar y fabricar los indicadores de calidad de
imagen de huecos; adicionalmente clasifica y agrupa los materiales sometidos a
inspección bajo el ensayo radiográfico, en nueve (9) grupos basados en las
características de absorción a la radiación de cada tipo de material.
89
- ASTM E1030 – 05 (2011) – Standard Test Method for R adiographic
Examination of Metallic Castings
Método de ensayo estándar para inspección radiográfica de fundiciones metálicas.
Esta norma suministra un procedimiento uniforme para realizar inspecciones
radiográficas en fundiciones metálicas. Describe plenamente los ítems a tener en
cuenta durante la inspección, como son: equipos, películas, pantallas
intensificadoras, indicadores de calidad de imagen, laminas, marcas de
identificación, entre otros. Adicionalmente, menciona áreas de algunas fundiciones
donde por su configuración geométrica, hace impráctica la aplicación del ensayo
radiográfico y específica, que discontinuidades lineales como grietas u otras
indicaciones planas no son detectables por radiografía a menos que el haz de
radiación este alineado coincidencialmente con la orientación lineal de la
discontinuidad.
- ASTM E1032 – 12 – Standard Test Method for Radiogra phic Examination
of Weldments
Método de ensayo estándar para inspección radiográfica de uniones soldadas.
El objetivo específico de esta norma es brindar un procedimiento uniforme para la
obtención de radiografías de uniones soldadas de óptima calidad y que sean aptas
para una correcta inspección. Asimismo, describir tanto los requerimientos del
personal calificado, los elementos, máquinas y accesorios utilizados en el ensayo
con el fin de llevar a cabo una inspección acorde a la necesidad de detección.
90
- ASTM E1316 – 13c – Standard Terminology for Nondest ructive
Examinations
Términos estándar para inspecciones no destructivas.
En este documento se mencionan, aclaran y definen, todos los conceptos,
principios y términos utilizados en los ensayos no destructivos tales como: emisión
acústica [Acoustic Emission (AE)], ensayos electromagnéticos [Electromagnetic
Testing (ET)], ensayo gammagráfico y radiográfico [Radiologic Testing (RT, CR,
DR)], prueba de fugas [Leak Testing (LT)], tintas penetrantes [Liquid Penetrant
Testing (PT)], partículas magnéticas [Magnetic Particle Testing (MT)], radiografía
de neutrones [Neutron Radiologic Testing (NRT)], ultrasonido [Ultrasonic Testing
(UT)], termografía [Infrared Testing (IRT)], holografía [Holographic Testing (HT)] e
inspección visual [Visual Testing (VT)].
- ASTM E1320 – 10 – Standard Reference Radiographs fo r Titanium
Castings
Radiografías estándar de referencia para fundiciones de titanio.
Esta serie de imágenes muestran los posibles defectos que se pueden presentar
en la inspección, por medio de radiografía de fundiciones de titanio.
- ASTM E155 – 10 – Standard Reference Radiographs for Inspection of
Aluminum and Magnesium Castings
Radiografías estándar de referencia para inspecciones de fundiciones de
magnesio y aluminio.
Esta serie de imágenes muestran los posibles defectos que se pueden presentar
en la inspección, por medio de radiografía de fundiciones de aluminio y de
magnesio.
91
- ASTM E1647 – 09 – Standard Practice for Determining Contrast Sensitivity
in Radioscopy
Práctica estándar para determinar la sensibilidad de contraste en radioscopia.
En esta práctica se describe el diseño, fabricación y selección del material de una
galga de medición que sirve para verificar los mínimos cambios de espesor y
densidad en materiales, sin tener en cuenta las limitaciones de resolución espacial
y será aplicable tanto para sistemas de radioscopia, como de radiografía
convencional, computarizada y digital. Los niveles de sensibilidad al contraste que
abarca esta galga son: 4%, 3%, 2% y 1% del espesor de la galga y se selecciona
de acuerdo al espesor a inspeccionar (Tabla 3 de esta misma práctica).
- ASTM E1742 / E1742M – 12 – Standard Practice for Ra diographic
Examination
Práctica estándar para inspecciones radiográficas.
Esta práctica relata las condiciones, factores y criterios a tener en cuenta en la
inspección radiográfica de materiales metálicos y no metálicos. Las condiciones
expuestas en este documento, relacionan el control de calidad de imágenes
radiográficas y no tratan de establecer criterios de aceptación de materiales.
- ASTM E1815 – 08 (2013)e1 – Standard Test Method for Classification of
Film Systems for Industrial Radiography
Método de ensayo estándar para clasificar sistemas de película para radiografía
industrial.
Este método abarca un procedimiento para determinar el rendimiento de los
sistemas de película utilizados en radiografía industrial. Teniendo en cuenta, que
solo es aplicable para películas con pantallas intensificadoras de plomo y que para
92
pantallas fluorescentes (emisión de luz secundaria), no se puede determinar de
una forma exacta su rendimiento real.
- ASTM E186 – 10 – Standard Reference Radiographs for Heavy-Walled (2
to 4½-in. (50.8 to 114-mm)) Steel Castings
Radiografías estándar de referencia para fundiciones de acero de pared gruesa (2
a 4½ pulgadas (50.8 a 114 mm).
Este documento contiene imágenes de placas radiográficas, que pueden ser
utilizadas como comparativos en inspecciones mediante este ensayo en
fundiciones de acero de espesores entre (2 a 4½ pulgadas (50.8 a 114 mm).
- ASTM E1936 – 03 (2011) – Standard Reference Radiogr aph for Evaluating
the Performance of Radiographic Digitization System s
Radiografías estándar de referencia para evaluar el rendimiento de sistemas de
digitalización radiográfica.
Esta radiografía estándar cubre una serie de probetas objetivo, apropiadas para
evaluar, cuantificar y documentar el rendimiento de un proceso de digitalización
radiográfica, o el proceso de reconstrucción electrónica de imagen. Provee un
conducto para la evaluación de la resolución espacial, sensibilidad a la densidad
de contraste, rango dinámico y linealidad espacial, así como otros aspectos del
sistema de digitalización.
- ASTM E2002 – 98 (2009) – Standard Practice for Dete rmining Total Image
Unsharpness in Radiology
Práctica estándar para determinar la falta de nitidez total en radiología.
Esta práctica comprende el diseño y uso de un indicador de calidad de imagen de
doble hilo, que se utiliza para determinar la falta de nitidez en sistemas
93
radiográficos y radioscópicos. Abarca fuentes de rayos x como de rayos gamma y
especifica que es útil para energías de radiación de hasta 400 kV.
- ASTM E2007 – 10 – Standard Guide for Computed Radio graphy
Guía estándar para radiografía computarizada.
Esta guía indica los principios básicos de funcionamiento de un sistema de
radiografía computarizada, explicando las partes que componen la técnica, la
terminología utilizada en este ensayo, así como las técnicas básicas de este
método de ensayo no destructivo.
- ASTM E2033 - 99 (2013) – Standard Practice for Comp uted Radiology
(Photostimulable Luminescence Method)
Práctica estándar para radiografía computarizada (Método de luminiscencia
fotoestimulable).
En este documento se describe una práctica estándar para llevar a cabo el ensayo
de radiografía computarizada, donde se describe la configuración del sistema,
unas consideraciones del procedimiento general, así como que factores afectan el
rendimiento del ensayo.
- ASTM E2422 – 11 – Standard Digital Reference Images for Inspection of
Aluminum Castings
Imágenes digitales estándar de referencia para inspección de fundiciones de
aluminio.
Este documento agrupa unas imágenes modelo para ser comparadas en las
inspecciones de las fundiciones de aluminio por medio del ensayo radiográfico.
94
- ASTM E2445 - 05 (2010) – Standard Practice for Qual ification and Long-
Term Stability of Computed Radiology Systems
Práctica estándar para calificación y estabilidad de sistemas de radiología
computarizada.
En esta práctica se describen los elementos a utilizar para evaluar el correcto
funcionamiento de un sistema radiológico, para asegurar resultados confiables y
repetitivos de las imágenes obtenidas. Aclarando que este patrón, puede ser
utilizado por el usuario del sistema en periodos de tiempo propuestos, ya que la
definición del sistema puede verse afectada por su uso en el paso del tiempo
(deterioro de la calidad de imagen obtenida).
- ASTM E2446 - 05 (2010) – Standard Practice for Clas sification of
Computed Radiology Systems
Práctica estándar para clasificar sistemas de radiología computarizada.
Dentro de este documento, se puede encontrar un ajuste geométrico para
determinar la verdadera capacidad del sistema de radiografía medida en razón de
señales de ruido, donde se asegura que cumplan con un valor mínimo para llevar
a cabo inspecciones precisas y fiables.
- ASTM E2738 – 11 – Standard Practice for Digital Ima ging and
Communication Nondestructive Evaluation (DICONDE) f or Computed
Radiography (CR) Test Methods
Práctica estándar de métodos de prueba para comunicación de imágenes digitales
en inspecciones no destructivas (Diconde) para radiografía computarizada (CR).
Describe los componentes que se deben tener en cuenta para organizar las
imágenes obtenidas sin pérdida de datos. Agrupa todos los parámetros que se
95
tuvieron en cuenta para producir las imágenes digitales y este formato es utilizado
para intercambiar los archivos entre diversos tipos de sistemas y fabricantes.
- ASTM E280 – 10 – Standard Reference Radiographs for Heavy-Walled (4½
to 12-in. (114 to 305-mm)) Steel Castings
Radiografías estándar de referencia para fundiciones de acero de pared gruesa
(4½ a 12 pulgadas (114 a 305 mm).
Este documento contiene imágenes de placas radiográficas, que pueden ser
utilizadas como comparativos en inspecciones radiográficas de fundiciones de
acero de espesores entre (4½ a 12-in. (114 a 305-mm)).
- ASTM E390 – 11 – Standard Reference Radiographs for Steel Fusion
Welds
Radiografías estándar de referencia para soldaduras de fusión en acero.
Imágenes de referencia para llevar a cabo inspecciones en soldaduras de fusión
en acero.
- ASTM E446 – 10 – Standard Reference Radiographs for Steel Castings Up
to 2 in. (50.8 mm) in Thickness
Radiografías estándar de referencia para fundiciones de acero hasta 2 pulgadas
(50.8 mm) en espesor.
Este documento contiene imágenes de placas radiográficas, que pueden ser
utilizadas como comparativos en inspecciones radiográficas de fundiciones de
acero de espesores hasta 2 pulgadas (50.8 mm).
96
- ASTM E592 – 99 (2009)e1 – Standard Guide to Obtaina ble ASTM
Equivalent Penetrameter Sensitivity for Radiography of Steel Plates 1/4 to
2 in. (6 to 51 mm) Thick with X Rays and 1 to 6 in. (25 to 152 mm) Thick
with Cobalt-60
Guía estándar para obtener la sensibilidad de penetrámetro equivalente ASTM
para radiografía de placas de acero de ¼ a 2 pulgadas (6 a 51 mm) de espesor
con rayos X y 1 a 6 pulgadas (25 a 152 mm) de espesor con Cobalto 60.
Esta guía proporciona un procedimiento que cubre el mínimo espesor del
penetrámetro de una imagen, donde los huecos 1T y 2T pueden ser visualizados
bajo unas condiciones radiográficas; adicionalmente, publica ocho radiografías
que ilustran la sensibilidad obtenible con sistemas de radiografía.
- ASTM E746 – 07 – Standard Practice for Determining Relative Image
Quality Response of Industrial Radiographic Imaging Systems
Práctica estándar para determinar la respuesta de calidad relativa de imagen de
sistemas de imagen radiográfica.
Esta práctica provee el diseño de un elemento (penetrámetro) especial, que sirve
para evaluar la calidad de imagen de una forma comparativa, mediante el
concepto de respuesta relativa a la calidad de imagen (RIQR). Este RIQR posee
cuatro (4) espesores de placa distintos (0.015, 0.010, 0.008 y 0.005 pulgadas),
que son posicionadas secuencialmente desde la parte superior hacia la inferior de
una placa de acero de ¾” de espesor.
97
- ASTM E747 – 04 (2010) – Standard Practice for Desig n, Manufacture and
Material Grouping Classification of Wire Image Qual ity Indicators (IQI)
Used for Radiology
Práctica estándar para el diseño, fabricación, y clasificación de agrupación de
materiales de indicadores de calidad de imagen de hilos (IQI) utilizados en
radiografía.
Esta práctica cubre el diseño, clasificación agrupada de materiales y producción
del penetrámetro de hilos, utilizado para indicar la calidad de imagen de una
radiografía. Los espesores que cubre esta práctica, están en el rango de 6.4 a 152
mm (0.25 a 6 pulgadas) de espesor y es aplicable para fuentes de rayos x como
gammagráficas.
- ASTM E94 – 04 (2010) – Standard Guide for Radiograp hic Examination
Guía estándar para inspecciones radiográficas.
Esta guía estándar provee toda la información necesaria para llevar a cabo una
inspección radiográfica; cubre tipos de materiales, técnicas de inspección y
métodos de producción, selección de película radiográfica, procesado,
visualización, almacenamiento y mantenimiento de los registros de inspección.
- BS EN 14784-1:2005 – Non-destructive testing. Indus trial computed
radiography with storage phosphor imaging plates. C lassification of
systems
Inspección no destructiva. Radiografía computarizada industrial con placas de
imagen de fósforo almacenado. Clasificación de sistemas.
Esta norma europea (británica), posee una similitud con la ASTM E2445, ya que
plantea el uso de determinados elementos para evaluar tanto la confiabilidad,
como la calidad de la imagen obtenida mediante el proceso de radiografía
98
computarizada. Menciona que estas pruebas deben llevarse a cabo por el
fabricante de este tipo de sistemas, para asegurar la eficiencia y repetitividad del
equipo; asimismo, describe unas pruebas básicas que puede realizar el usuario,
con el fin de asegurar el correcto funcionamiento del sistema.
- BS EN 14784-2:2005 – Non-destructive testing. Indus trial computed
radiography with storage phosphor imaging plates. G eneral principles for
testing of metallic materials using X-rays and gamm a rays
Inspección no destructiva. Radiografía computarizada industrial con placas de
imagen de fósforo almacenado. Principios generales para inspección de
materiales metálicos utilizando rayos X y rayos gamma.
Esta norma europea (británica), cubre los fundamentos y técnicas básicas de la
radiografía computarizada, especificando unas reglas generales para la detección
de fallas utilizando película fosforada. Se basa en los principios generales de la
inspección radiográfica en materiales metálicos propuestos en EN-444 e ISO
5579. La configuración básica de la fuente de radiación, del detector y de acuerdo
a la geometría y el producto correspondiente, se selecciona la norma aplicable,
como EN 1435 para soldadura y EN 12681 para fundiciones.
- DIN EN 462-5 – Non-destructive testing - Image qual ity of radiographs -
Image quality indicators (duplex wire type): Determ ination of image
unsharpness value
Inspección no destructiva. Calidad de imagen de radiografías – Indicadores de
calidad de imagen (tipo de doble hilo). Determinación de valor de falta de nitidez
de imagen.
Esta norma europea (Alemana), describe el método de determinación de la falta
de nitidez de una imagen, en sistemas de radiografía y radioscopia en tiempo real.
99
4. EQUIPOS, ACCESORIOS Y CONSUMIBLES
A continuación, se nombran y enlistan los principales fabricantes de equipos de
CR, brindando unos parámetros básicos para la selección de este tipo de
sistemas.
1. General Electric Company (Inspection Technologies)
2. Kodak – Carestream Health
3. DÜRR NDT GmbH & Co. KG
4. Fujifilm Corporation
5. Sentinel
100
Tabla 1. Comparación diferentes fabricantes sistemas CR.
No Modelo Profundidad de Pixel (Niveles
de Gris)
Tamaño de Laser de Escaneo
Peso Resolución Espacial Software
1
CRx25P
16 bit (65.536 niveles de gris)
logarítmicos 12.5 µm
21 kg (46 lbs.)
con bacteria opcional
Rhythm
Radiography software suite
2
Industrex HPX -1
16 bit (65.536 niveles de gris)
lineales 30 µm y 50 µm
54.4 kg (120 lbs)
50 µm (10 a 12 lp/mm)
Industrex Digital
Viewing Software
3
HD-CR 35 NDT TreFoc
16 bit (65.536 niveles de gris)
logarítmicos
12.5 µm, 25 µm y 50 µm
(seleccionable)
17,5 kg (38.6 lbs)
BSR = 40 µm
certificado por BAM
Dürr NDT D-Tect
4
DynamIx HR2
14 bit (16.384 niveles de gris)
logarítmicos
25 µm, 50 µm, 100 µm y 200
µm
58 kg (127 lbs)
DynamIx VU
Console
5
Sentinel Vision HR (Scan-x)
16 bit (65.536 niveles de gris)
logarítmicos 14 µm
44 lb (con
batería) 20 lp/mm
Sentinel Vision HR Imaging Software
* Datos referenciados directamente de los catálogos de los fabricantes.
Fuente: Autor del proyecto, 2013.
101
El fabricante de este tipo de sistemas, deberá realizar los procesos descritos en la
práctica1 ASTM E2446 - 05 (10, en donde establece una clasificación para los
sistemas de CR basados en un SNR normalizado. De acuerdo con el anterior
documento y en conjunto con la práctica ASTM E2445 - 05 (10) se establecen dos
direcciones de escaneo2, ya que existe el escaneo rápido , que se refiere al
parámetro ajustable de la velocidad de escaneo (línea de escaneo); y en la
dirección perpendicular, que se refiere a la dirección lenta de escaneo , dada por
la lectura realizada por el láser lector.
Teniendo en cuenta este concepto es necesario seleccionar el equipo que brinde
el menor tamaño de laser lector disponible, para aplicaciones de alta calidad
(visualización de defectos de tamaño reducido).
Figura 14. Cálculo de la resolución espacial.
Fuente: Hans-Ulrich Pöhler, 2011.
1 Numeral 4.4 de ASTM E2446 - 05 (10) - Standard Practice for Classification of Computed Radiology Systems 2 Numeral 5.1.2.1 de ASTM E2445 - 05 (10) - Standard Practice for Qualification and Long-Term Stability of Computed Radiology Systems
102
Otra característica a tener en cuenta en la selección de este tipo de sistemas, es
la capacidad del rango dinámico [profundidad de pixel – niveles de gris (GV)], ya
que si el equipo posee un bajo valor de bits [(2 = 4 GV), (4 = 16 GV), (6 = 64 GV),
(8 = 256 GV), (10 = 1024 GV)], no serán visibles los cambios de contraste
presentes en las imágenes radiográficas, lo que causará enmascaramiento de
defectos. Es recomendable trabajar con sistemas que brinden rangos dinámicos
superiores [(12 = 4096 GV), (14 = 16384 GV) y (16 = 65.536 GV)].
Igualmente, es importante tener en cuenta la capacidad que tenga el software para
manipular las imágenes y qué opciones adicionales tenga para evaluación de las
mismas (medición de espesores, perfiles de contraste, entre otros).
En el caso de las películas de fósforo (IP), a continuación se nombran algunos de
los principales fabricantes:
1. Agfa (GE - Sensing & Inspection Technologies)
2. Kodak
3. Fuji
Tabla 2. Características de las películas de diferentes fabricantes.
Marca Referencia Velocidad – Resolución
1 IPU Lenta - Mayor SNR IPS Media – Medio SNR
IPC2 Rápida – Menor SNR
2 Flex GP Rápida – Menor SNR Flex HR Media – Medio SNR
Flex XL Blue Lenta – Mayor SNR
3 UR-1 Lenta – Mayor SNR ST-VI Media – Medio SNR
* Datos referenciados directamente de los catálogos de los fabricantes.
Fuente: Autor del proyecto, 2013.
103
5. BREVE DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO POR RADIOGRAFÍA
COMPUTARIZADA
A continuación se describen los componentes y principales procesos que se
presentan en un ensayo de radiografía computarizada, pero por ser esta una
tecnología creciente e innovadora, todos estos procesos están en evolución
constante y refinamiento, por lo que no necesariamente se referencia un sistema
de CR comercial.
5.1 ADQUISICIÓN DE IMAGEN
La radiografía computarizada es una variación de las diferentes formas de la
radiografía digital, que utiliza películas fosforadas reutilizables comúnmente
llamadas (IP´s), para la adquisición de imágenes radiográficas. La figura 15
muestra un ejemplo de los pasos fundamentales de un proceso CR.
- Paso No 1: se realiza una exposición radiográfica convencional, pero varía en
que se utilizan los IP´s en vez de las películas convencionales, que igualmente
crean una imagen latente residual con propiedades luminiscentes retenidas.
- Paso No 2: se describe que sucede cuando la IP es escaneada por un sistema
CR. Durante el escaneo, la IP es estimulada para liberar la energía depositada en
forma de una luz fotoestimulable azulada visible.
- Paso No 3: la luz fotoestimulable azulada, es adquirida por un sistema óptico que
contiene un filtro cromático (que previene que la luz roja estimulable interfiera con
el PSL), y es dirigida a un tubo fotomultiplicador (PMT).
104
- Paso No 4: la luz PSL es convertida por el PMT, en señales análogas eléctricas
que son proporcionales a la cantidad de PSL adquirida.
- Paso No 5: estas señales son amplificadas, filtradas y se hacen pasar a través
de un convertidor análogo – digital (A/D), y son sincronizadas precisamente a una
localización de pixel corregido dentro de una matriz binaria de datos. (La figura 9
muestra la asignación de estos datos binarios a una matriz de pixeles). El tamaño
actual de un elemento binario de pixel (longitud y ancho), se determina
dependiendo de la velocidad de escaneo del mecanismo de transporte en una
dirección, así como la velocidad de la IP sobre la línea de escaneo (es que tan
rápido el punto focal se mueve dividido por la velocidad de adquisición).
La resolución está limitada por el tamaño de pixel, el tamaño de cada cristal
de fósforo, el espesor de la capa de fósforo de la IP, el tamaño del punto
focal (laser), y la óptica, y son factores que cont ribuyen en la calidad
(resolución) de la imagen.
- Paso No 6: se aplican algoritmos informáticos (una cadena de
instrucciones/operaciones matemáticas), para coincidir con los datos binarios de
pixel junto con archivos arbitrarios (tablas de consulta o LUT´s) para asignar
niveles de escalas de grises individuales a cada pixel.
- Paso No 7: la imagen digital CR resultante, puede tener tonalidades grises
similares como la película convencional. Por ser una imagen digital, puede ser
modificada para su correcta visualización, bajo modalidades típicas de
procesamiento de imagen, asociadas a CR como son: windowing (contraste),
leveling (brillo), filtros, magnificación, normalización del histograma, corrección
gamma y pseudo color.
- Paso No 8: la imagen original o las imágenes procesadas digitalmente, pueden
guardarse en medios ópticos o magnéticos para su uso posterior.
105
Figura 15. Diagrama básico del proceso de radiografía computarizada.
Fuente: ASTM E2007 – 10, Pág. 3. Traducido por el autor.
106
PROCEDIMIENTO RECOMENDADO
107
OBJETIVO
Establecer condiciones y técnicas de inspección garantizando el control de calidad
de las juntas soldadas ejecutadas bajo el código API 1104 Welding of Pipelines
and Related Facilities 21 Ed (Septiembre 2013). Asimismo, cumplir con los
requisitos del ensayo por radiografía computarizada (CR), utilizando fuentes de
rayos X y Gamma, satisfaciendo las condiciones, características de los materiales
y equipo utilizado para este ensayo, en la interpretación y calificación del estado
de las juntas inspeccionadas.
108
ALCANCE
Este procedimiento precisa las condiciones exigibles en la inspección por END por
medio de CR, durante el desarrollo de un proyecto de construcción que llevará a
cabo la empresa contratante, enfocándose en los estudios radiográficos de las
uniones soldadas.
Se apoyará en los parámetros establecidos por el código API 1104 21 ED (2013) y
ASME BPVC Sec V Art II (2013).
109
6.3 PERSONAL
El personal que llevará a cabo este procedimiento, estará debidamente calificado
en el ensayo radiográfico y certificado como Nivel I o Nivel II según la practica
recomendada ASNT TC-1A-2011 y/o su equivalente en la norma ISO 9712.
Asimismo, certificado con carnet de seguridad radiológica expedido por
Ingeominas – Servicio Geológico Colombiano (SGC) según Resolución 18-1434
del 5 de diciembre de 2002 - Reglamento de Protección y Seguridad Radiológica,
para trabajar con fuentes gammagráficas; y el carnet de protección radiológica
expedido por la secretaria de salud según Resolución 9031 de 1990 - Rayos X y
Emisores de Radiación Ionizante, para trabajar con fuentes de rayos x.
El técnico nivel II tendrá como función interpretar los resultados obtenidos durante
el ensayo radiográfico, determinar su aceptación/rechazo de acuerdo al código
establecido (API 1104 21 Ed. 2013).
Solamente el personal calificado como Nivel I, II o III tendrá autorización para
operar los equipos radiográficos y realizar tomas por este método de ensayo.
110
6.4 MATERIALES A INSPECCIONAR
Se inspeccionarán las juntas soldadas de tuberías ASTM A53 - Standard
Specification for Pipe, Steel, Black and Hot-Dipped, Zinc-Coated, Welded and
Seamless, ASTM A106 - Standard Specification for Seamless Carbon Steel Pipe
for High-Temperature Service y API 5L - Specification for Line Pipe PSL1 y PSL2
en diversos grados, y con diámetros que van desde 4 pulgadas hasta 36
pulgadas3.
3 Fuente: Ecopetrol; Tomado de http://www.ecopetrol.com.co/especiales/elpetroleoysumundo/transporte2.htm
111
6.5 ISOTOPO, FUENTES Y EQUIPOS A UTILIZAR
El tipo de fuente de radiación a utilizar debe contener los datos, parámetros y
condiciones físicas de los equipos, según la tabla que a continuación se muestra:
Tabla 3. Descripción de fuentes de radiación a utilizar (Isotopos).
Marca+ Isotopo* Rango de energía
(MeV)* Vida
Media* Diámetro de la fuente (mm) +
Selenio 75
(Se75) 66 a 401 keV 120 Días
Iridio 192
(Ir192) 0,14 a 1,2 MeV
(Media 0,34) 74,3 Días
Cobalto 60
(Co60) 1,17 y 1,33 MeV 5,27 años
* Datos tomados de ASNT - Nondestructive Testing Handbook (Third Edition) Volume 4 - Radiographic Testing 2002.
+ Datos a proporcionar por el fabricante del equipo a utilizar.
Fuente: Autor del Proyecto. 2013.
Tabla 4. Descripción de fuentes de radiación a utilizar (Rayos X).
Marca+ Rango de Energía
(kV)+ Rango de Corriente
(mA) + Diámetro del Punto
Focal (mm) +
+ Datos a proporcionar por el fabricante del equipo a utilizar.
Fuente: Autor del Proyecto. 2013.
A continuación se enlistan unos valores de espesor recomendados, para realizar
inspecciones tanto por fuentes de rayos x como con isotopos radioactivos.
112
Tabla 5. Espesores recomendados para inspección.
Tipo de Fuente Técnica de sensibilidad
estándar (mm) Técnica de alta
sensibilidad (mm) Selenio 75 (Se75) 5 – 40 10 – 30 Iridio 192 (Ir192) 10 – 80 20 – 70
Cobalto 60 (Co60) 30 – 200 60 – 150 Tubos de rayos x 100 kV + 8kV x (espesor de acero)
Datos obtenidos y traducidos de GE Inspection Technologies - Industrial Radiography (2007)
Fuente: Autor del Proyecto. 2013
Como criterio general, se establece que los equipos de rayos x se utilizarán para
espesores menores a 10 mm y para espesores mayores a este valor, es preferible
utilizar isotopos para realizar la toma radiográfica.
113
6.6 PELÍCULA RADIOGRÁFICA (IP)
Para la selección de este tipo de película, se debe tener en cuenta la norma ASTM
E2446 - 05 (10) - Standard Practice for Classification of Computed Radiology
Systems, que cumpla con los valores de SNR allí establecidos (Tabla 2).
Se utilizarán películas de velocidad media y valor medio de SNR para ensayos
realizados con radioisótopos, y películas de velocidad lenta y mayor SNR para
ensayos a realizar con fuentes de rayos X; sin embargo, tanto el tamaño como el
tipo de película, se acordará con la interventoría del proyecto a realizar.
En cuanto a la resolución de imagen obtenida con estas placas, es necesario que
mínimo para impresión se obtenga una resolución de 300 dpi (dot per inch –
puntos por pulgada) y para visualización en pantalla, una profundidad de pixel
mínima de 12 bits.
114
6.7 PANTALLAS DE PLOMO
En el caso de utilizar radioisótopos (Se75, Ir192 o Co60) para realizar las
exposiciones, es necesario utilizar un arreglo tipo sándwich4, de la siguiente
manera:
Figura 16. Arreglo tipo sándwich para filtrar energía en espesores bajos.
Fuente: Autor del proyecto. 2013.
Figura 17. Arreglo tipo sándwich para filtrar energía en espesores ≥ 40 mm.
Fuente: Autor del proyecto. 2013.
4 Numeral 6.8 en ASTM E2007 - 10 - Standard Guide for Computed Radiography
115
Si se utilizan fuentes de rayos X de energías menores a 750 kV, no es necesario
este tipo de arreglo; en el caso de utilizar fuentes de energía superiores a 750 kV,
es deseable este tipo de arreglo.
Para evitar rayones, marcas e imperfecciones producidas por abrasión en la
película, se recomienda utilizar empaques o “sobres” de un material con una baja
densidad y de un espesor no mayor a 0.2 mm.
116
6.8 GEOMETRÍA DE LA EXPOSICIÓN
6.8.1 Técnica radiográfica
1. Para diámetros de tubería iguales o menores a 3,500” (88,9 mm), se utilizará la
técnica de pared doble imagen doble (DWE/DWV), con las siguientes
condiciones:
a. Cuando el haz de radiación está ubicado de manera que las porciones del lado
de la fuente y del lado de la película de la soldadura, no se solapan en las
áreas de evaluación, al menos se deben realizar dos (2) exposiciones
separadas 90° cada una para cubrir todo el cordón d e soldadura.
b. Cuando se superponen las porciones del lado de la fuente y del lado de la
película de la soldadura, al menos se deben realizar tres (3) exposiciones
separadas 60° cada una para cubrir todo el cordón d e soldadura.
La longitud de las películas dependerá directamente del diámetro de la tubería a
inspeccionar, pero como mínimo deberán tener una (1) pulgada de traslape entre
los tramos a evaluar. El haz de radiación ha de alinearse perpendicularmente al
centro del cordón de soldadura, y ser proyectado de 15 – 30° de este, para
obtener la elipse deseada.
117
Figura 18. Arreglo de exposición para pared doble imagen doble (DWE/DWV)
“Elíptica”.
Fuente: ASME BPVC (2013) Sec V Art II, Pág. 41. Traducido por el autor.
2. Para diámetros de tubería mayores a 3,500” (88,9 mm), se utilizará la técnica
de pared doble imagen simple (DWE/SWV), con las siguientes condiciones:
a. Cuando la fuente radiográfica se ubica por fuera del tubo, pero no más de ½”
(13 mm) de la superficie de la soldadura, al menos se deben realizar tres (3)
exposiciones separadas 120° cada una para cubrir to do el cordón de
soldadura.
b. Cuando la fuente radiográfica se ubica por fuera del tubo, a más de ½” (13
mm) de la superficie de la soldadura, al menos se deben realizar cuatro (4)
exposiciones separadas 90° cada una para cubrir tod o el cordón de soldadura.
La longitud de las películas dependerá directamente del diámetro de la tubería a
inspeccionar, pero como mínimo deberán tener una (1) pulgada de traslape entre
118
los tramos a evaluar. El haz de radiación ha de alinearse perpendicularmente al
centro del cordón de soldadura.
Figura 19. Arreglo de exposición para pared doble imagen simple (DWE/SWV).
Fuente: ASME BPVC (2013) Sec V Art II, Pág. 41. Traducido por el autor.
6.8.2 Distancia fuente película
La mínima distancia entre la fuente o el punto focal y el objeto al lado de la fuente
a ser radiografiado, se debe determinar con la siguiente formula:
4 = 567 Ecuación 5
Dónde:
D = es la mínima distancia en (mm o pulg), entre la fuente o el punto focal y el
objeto al lado de la fuente a ser radiografiado
S = es el diámetro o tamaño de la fuente o punto focal efectivo en (mm o pulg)
119
t = es el espesor de la soldadura en (mm o pulg), incluyendo el refuerzo
(sobreespesor), más la distancia entre el lado de la película de la soldadura y la
película
k = es el factor de penumbra geométrica
Para el valor del espesor (t) se tendrán las siguientes consideraciones:
- Utilizando la técnica de pared doble imagen simple (DWE/SWV), será el espesor
de una pared sencilla y su refuerzo.
- Utilizando la técnica de pared doble imagen doble (DWE/DWV), será el diámetro
exterior (OD) de la soldadura más dos veces la altura media del refuerzo.
El valor de k se define como 0,02 pulg (0,5 mm), para materiales con un espesor
menor o igual a 2,000 pulg (50,8 mm).
6.8.3 Tamaño placa
El tamaño de la placa dependerá directamente de la técnica de exposición
utilizada. El ancho de la misma puede ser de 60 mm o 100 mm (según el
fabricante de placas seleccionado), y el área evaluable de inspección.
La longitud será de 12”, dejando una (1) pulgada de traslape por cada lado de la
placa; considerando de tres (3) a cuatro (4) placas por junta soldada. Esta
consideración se verá directamente afectada por el diámetro de la tubería a
inspeccionar.
6.8.4 Tiempo de exposición
El tiempo de exposición será el mínimo posible y estará determinado por:
120
- Para inspecciones con radionúclidos: la actividad de la fuente, la distancia fuente
película (SFD) y el espesor del material. El cálculo de tiempo de exposición, está
gobernado por la siguiente fórmula:
8 = 9∗:∗;<5 Ecuación 6
Dónde:
F = factor de película (para velocidad media y medio SNR = 1.0, para velocidad
lenta y mayor SNR = 2.6)
A = factor de absorción del material según el espesor
D = distancia fuente película
S = Actividad de la fuente (mCi o MBq ya que 1 Ci = 37 GBq)
t = tiempo en minutos
Esta ecuación puede ser modificada disminuyendo en aproximadamente un 30%
del valor total de tiempo de exposición, ya que las películas de fósforo de
velocidad media y medio SNR son altamente sensibles a bajos niveles de
radiación, así:
8=>??@ABC> = 8 − 30%8 Ecuación 7
Sin embargo para obtener un valor exacto, cabe aclarar que la mejor manera de
lograrlo es realizar una toma de una escalerilla con radiografía convencional5,
repitiendo los parámetros de exposición con película de fósforo y variando dichos
parámetros6 hasta conseguir el resultado deseado. La disminución del tiempo
no puede ser mayor al 50%.
5 Nota 5 en ASTM E2446 – 05 (2010) Standard Practice for Classification of Computed Radiology Systems. Pág. 4. 6 Numeral 6.1.1.6 en ASTM E2446 – 05 (2010) Standard Practice for Classification of Computed Radiology Systems. Pág. 3.
121
- Para inspecciones con fuentes de rayos x: los parámetros eléctricos del equipo
(kilovoltaje y miliamperaje), la distancia fuente película y el espesor del material.
El cálculo de tiempo de exposición, se debe realizar basado en la gráfica de
exposición proporcionada por el fabricante. Esta carta tiene dos ejes entrelazados
entre sí, donde el eje de las ordenadas (vertical), tiene el valor de exposición en
mA.min o mA.seg; el eje de las abscisas (horizontal), tiene los valores de espesor
de material y finalmente está acompañado de trazos correspondientes a los
valores de kilovoltaje que ofrece el equipo.
Para utilizar esta gráfica, se inicia por ubicar el espesor del material a
inspeccionar, se proyecta verticalmente hasta la línea correspondiente a los kV
involucrados y finalmente se proyecta horizontalmente hasta el valor de exposición
que corresponde al “factor de exposición”, con el que se calculará el tiempo
sugerido, según la siguiente fórmula:
8 = FG=6>?C@@H�>IB=B>J(@J�:.LMN>�:.I@A)�:I@@==B>JGC>I@J@@OPB�> Ecuación 8
Esta gráfica debe contener la siguiente información:
- Marca del equipo de rayos x
- Distancia fuente – película a utilizar
- Tipo de película utilizada
- Condiciones de revelado o digitalización
- Un valor de densidad, en el cual se basa la gráfica (generalmente OD = 2)
- Tipo de pantallas intensificadoras utilizadas
122
6.9 INDICADORES DE CALIDAD (IQI)
En radiografía computarizada, es necesario utilizar dos (2) tipos de IQI´s:
- Indicador de calidad de hilos (ASTM E747): servirá para determinar el contraste
radiográfico (CNR) de la imagen obtenida, combinando la sensibilidad al contraste
y mediciones de resolución en una cifra global.
Tabla. 6. Tamaños y números de identificación de IQI´s de hilos.
Fuente: ASTM E747 – 04 (2010) Standard Practice for Design, Manufacture and Material Grouping Classification of Wire
Image Quality Indicators (IQI) Used for Radiology, pág. 2. Traducido por el autor.
123
Figura. 20. Alternativas de IQI´s de hilos.
Fuente: ASTM E747 – 04 (2010) Standard Practice for Design, Manufacture and Material Grouping Classification of Wire
Image Quality Indicators (IQI) Used for Radiology, pág. 3. Traducido por el autor.
- Indicador de calidad de doble hilo (ASTM E2002): servirá para determinar la falta
de nitidez de la imagen a evaluar, sin incluir las mediciones de resolución.
Figura. 21. Breve descripción del penetrámetro de doble hilo ASTM E2002.
Fuente: ASTM E2002 – 98 (2009) Standard Practice for Determining Total Image Unsharpness in Radiology, pág. 2.
Traducido y adecuado por el autor.
124
Tabla 7. Número de elemento correspondiente falta de nitidez y diámetro del hilo.
Fuente: ASTM E2002 – 98 (2009) Standard Practice for Determining Total Image Unsharpness in Radiology, pág. 2.
Traducido y adecuado por el autor.
6.9.1 Indicador de calidad de hilos (ASTM E747)
Se tendrá en cuenta la visualización del diámetro del alambre esencial, basado en
el espesor t de la soldadura. Este valor t, dependerá de la técnica a utilizar así:
- Si se utiliza la técnica de pared doble imagen simple (DWE/SWV), el espesor de
la soldadura será dos (2) veces el espesor de pared especificado, más el refuerzo
de soldadura (interna más externa combinado).
- Si se utiliza la técnica de pared doble imagen doble (DWE/DWV), el espesor de
la soldadura significa dos veces el espesor de pared especificado más el refuerzo
de soldadura (interna más externa combinado).
125
Tabla 8. Espesor de soldadura vs diámetro de IQI de hilos ASTM E747.
Fuente: API 1104 Welding of Pipelines and Related Facilities 21 Ed. 2013, Pág. 58. Traducido por el autor.
La posición del indicador de calidad dependerá directamente de la técnica a
utilizar y se ubicará de la siguiente forma:
- Técnica de pared doble imagen simple (DWE/SWV): si requiere múltiples
exposiciones para cubrir toda la soldadura y donde la longitud de película del área
a interpretar es mayor a cinco (5) pulgadas (130 mm), se utilizarán dos (2) IQI’s a
través de la soldadura y se ubicarán en el lado de la película. Uno estará situado a
una (1) pulgada (25 mm) del final de la película a evaluar y el otro estará en el
centro de la película.
Si la longitud de película del área a interpretar es menor o igual a cinco (5)
pulgadas (130 mm), se ubicará un (1) IQI a través de la soldadura en el lado de la
película situado en el centro de la misma.
- Técnica de pared doble imagen doble (DWE/DWV): se ubicará un (1) IQI en el
lado de la fuente sobre la soldadura, permitiendo que la imagen del hilo esencial,
este superpuesta en la imagen de la soldadura.
Cuando es impráctico ubicar el IQI, o la configuración y tamaño de soldadura no lo
permite, este se debe ubicar sobre un bloque separado, cuyo material sea
126
radiográficamente igual o similar al objeto de inspección, asimismo, su espesor
debe ser el mismo de la soldadura que está siendo inspeccionada.
6.9.2 Indicador de calidad de doble hilo (ASTM E200 2)
La radiografía se debe realizar con el indicador ubicado en el lado de la película,
en contacto directo con el IP y los filtros utilizados, o también se puede ubicar en
un bloque que representa al material y el espesor total del elemento sometido a
ensayo.
Se debe alinear lo más cerca posible al eje normal (perpendicular) al haz de
radiación, y ser ubicado en un ángulo de aproximadamente de 2° a 5° a la
dirección de escaneo del láser de lectura, para evitar efectos de combinación de
pixeles (aliasing).
La imagen del indicador, debe ser examinada utilizando una magnificación (zoom)
de hasta 4X. El primer par de hilos sin resolver, se debe tomar como parámetro
para determinar el valor de falta de nitidez; este es, el primer par de hilos cuya
proyección permita visualizar una profundidad entre los hilos de al menos 20%
(figura 22). La falta de nitidez total de la imagen Utotal, se da como 2d donde d es el
diámetro del hilo y también es la distancia entre el par de hilos.
127
Figura 22. Criterio de resolución para la evaluación de perfiles de doble hilo.
Fuente: ASTM E2445 – 05 (2010) Standard Practice for Qualification and Long-Term Stability of Computed Radiology
Systems, pág. 4. Traducido y adecuado por el autor.
El valor del BSR, se obtiene de acuerdo al número de elemento del indicador de
doble hilo resuelto por la imagen digital; esto quiere decir, en el elemento en el
cual la profundidad fue mayor o igual al 20% de la intensidad máxima.
Los niveles de desempeño de la falta de nitidez de imagen, deben ser acordados
entre el comprador y el proveedor.
128
6.10 IDENTIFICACIÓN DE LAS PELÍCULAS
El sistema de identificación de las imágenes, tendrá como mínimo los siguientes
datos:
1. Sigla de la empresa que realiza la inspección (Contratista) [S.C.]
2. Sigla de la empresa solicitante (Contratante) [S.Co.]
3. Código u orden de trabajo [OT]
4. Identificación de la junta [J.ID]
5. Identificación del kilómetro [k.ID]
6. Fecha de la inspección [Date]
7. Marcas de localización (tramo)
8. Penetrámetros (I.Q.I. de hilos y de doble hilo)
9. Identificación o siglas del soldador [S.S.]
El tamaño de las letras de plomo será de mínimo 3/8 de pulgada en altura, y de
1/16 de pulgada de espesor. Se deben ubicar según las siguientes imágenes,
evitando que esta identificación quede encima de la zona de interés o cordón de
soldadura.
129
Fig. 23. Identificación técnica de pared doble imagen simple (DWE/SWV).
Fuente: Autor del proyecto. 2013.
Fig. 24. Identificación técnica de pared doble imagen doble (DWE/DWV).
Fuente: Autor del proyecto. 2013.
130
6.11 IMPLEMENTOS DE TRABAJO
Se tendrán todos los implementos necesarios para llevar a cabo la inspección,
como son:
- Cinta de enmascarar o su equivalente de 1 pulgada de ancho.
- Flexómetro
- Números de plomo para identificación de placas
- Tijeras
- Cintas para aislar el área de exposición
- Letra B de ¼” para verificar si existe radiación retrodispersa
- Elementos de protección personal (EPP): botas punta de acero, dieléctrica y
antideslizante, overol de la empresa prestadora del servicio, guantes, casco,
protectores auditivos, entre otros.
- Guantes de látex o nitrilo
- Limpiador de placas de fósforo recomendado por el fabricante
131
6.12 DIGITALIZACIÓN DE LAS PLACAS
Tan pronto como la película radiográfica (IP), ha sido expuesta a la radiación
ionizante, se deberá escanear en un tiempo de 30 minutos a 1 hora , ya que la
calidad de imagen puede verse afectada.
Algunos sistemas de radiografía borran las películas tan pronto son escaneadas, o
las exponen a la luz directamente, pero puede aparecer alguna imagen fantasma,
por lo que es recomendable exponer a la luz directa del sol la placa, o utilizar un
bombillo de luz fluorescente (neón) y ser expuesta directamente durante un
periodo de dos (2) a cinco (5) minutos, donde este tiempo dependerá directamente
de la energía recibida.
Si la IP debe ser empacada o embalada nuevamente, se recomienda realizar este
proceso en un ambiente con poca luz, para no generar imágenes de pobre
calidad.
132
6.13 CALIDAD DE LAS RADIOGRAFÍAS
Todas las IP estarán libres de maltratos, polvo, u otros defectos que puedan
ocultar o confundir la imagen de cualquier defecto de la soldadura en el área de
interés.
Igualmente hay que considerar los siguientes lineamientos, con tal de asegurar
que la calidad de imagen no se verá afectada por alguna mala manipulación:
6.13.1 Limpieza
Es necesario utilizar los paños brindados por el fabricante de las mismas, y no
utilizar otros agentes de limpieza, ya que puede ocasionar el daño total de este
elemento. Los fabricantes sugieren no utilizar agua, alcohol isopropílico
(isopropanol o alcohol) y limpiadores que contengan alcohol isopropílico;
asimismo, recomiendan mantenerlas aisladas de sitios que puedan tener polvo o
producir manchas, y si es necesario limpiarlas con los elementos que ellos brinden
para ese fin de la siguiente forma:
Figura 25. Forma de limpieza de IP.
Fuente: Dürr NDT GmbH & Co. KG, Image Plates. 2012.
133
Luego de la limpieza, es necesario eliminar cualquier rastro de humedad presente
en la placa y no dejarla secar directamente al aire; asimismo, no utilizar las
películas si aún se encuentran húmedas.
6.13.2 Corte
El corte de las películas no es recomendable , ya que al momento de realizar esta
operación, los cristales de fósforo que están contenidos dentro del IP, pueden salir
de su capa de transporte y ocasionar deterioros en las placas, como son la
aparición de manchas blancas que abarcan un amplio espacio dentro de las
mismas, por lo que reducen el área de visualización y pueden enmascarar
defectos.
6.13.3 Manipulación
Para la manipulación de las IP, no es adecuado ubicar los dedos sobre la
superficie en la capa de color (blanca o azul), ya que pueden aparecer huellas y
marcas indeseables en la imagen, por lo que es recomendable utilizar guantes de
nitrilo o de látex para su manipulación. Si el elemento a inspeccionar está a alta
temperatura (>50°C), es preciso utilizar una delgad a capa aislante resistente al
fuego, entre el sobre y el objeto, si con alguna prueba muestra que no afecta
negativamente a la calidad de imagen.
6.13.4 Almacenamiento
Para mejores resultados, es recomendable almacenar las películas en sitios con
rangos de humedad del 30 – 80 %, así como de temperaturas de 10ºC – 35ºC.
134
6.14 SEGURIDAD RADIOLÓGICA
El trabajo con radiaciones ionizantes (rayos X o gamma), puede ser altamente
perjudicial para cualquier parte del cuerpo humano, por lo que deben tenerse en
cuenta procedimientos, precauciones y elementos de protección personal
(radioprotección), con el fin de disminuir el riesgo que este tipo de trabajos
acarrea. Teniendo en cuenta este concepto, todos los operarios, inspectores y
técnicos que trabajan con radiaciones ionizantes deberán estar calificados y
certificados en un curso de seguridad radiológica y radioprotección, así como
poseer un (1) dosímetro de película, un (1) dosímetro tipo lapicero y una (1)
alarma audible para radiación.
Se cumplirán todas las normas de seguridad recomendadas por el Ingeominas –
Servicio Geológico Colombiano (SGC) y según el manual de procedimiento
interno de cada Empresa prestadora de este tipo de servicios , así:
6.14.1 Protección
- Tiempo: El tiempo total de exposición deberá ser el mínimo compatible con el
trabajo.
- Distancia: La distancia fuente/tubo de rayos x – persona debe ser la máxima
razonable.
- Blindaje: El blindaje de la fuente estará en excelentes condiciones.
Se suministrarán las fuentes de trabajo, con un intensímetro y un dosímetro por
cada persona que opere la fuente. Todos los instrumentos estarán en correcto
funcionamiento y debidamente calibrados; se llevará estricta vigilancia por escrito
de la exposición a la que está sometido el personal que realiza el trabajo.
135
Se dispondrá de material de seguridad complementario (Avisos de peligro de
radiación, estacas y cuerdas) que servirán para establecer zonas de exclusión,
alertando a los trabajadores expuestos y no expuestos, sobre la presencia de una
fuente radioactiva o tubo de rayos x.
De acuerdo al documento sobre protección radiológica del organismo internacional
de energía atómica (IAEA)7, las dosis de los trabajadores ocupacionalmente
expuestos deben limitarse de modo que no excedan:
a. Una dosis efectiva de 20 mSv por año como promedio en un período de cinco
(5) años consecutivos.
b. Una dosis efectiva de 50 mSv en cualquier año, siempre que no sobrepase 100
mSv en 5 años.
c. Una dosis equivalente al cristalino de 150 mSv en un año.
d. Una dosis equivalente a las extremidades (manos y pies) o a la piel de 500
mSv en un año.
7 Tomado de IAEA - Protección Radiológica Ocupacional, pág. 21. 2004
136
6.15 INTERPRETACIÓN RADIOGRÁFICA
Las radiografías serán interpretadas y evaluadas, según el código API 1104
Welding of Pipelines and Related Facilities 21 Ed (Septiembre 2013).
6.15.1 Monitor (Pantalla de computador)
Para una adecuada interpretación de las imágenes, se utilizará un monitor con una
resolución mínima de 2 Mpx (megapíxeles) y 10 Bits de escala de grises, ya que
en una pantalla convencional no se alcanzan a apreciar las diferencias en el rango
dinámico (niveles de grises).
6.15.2 Escala de grises (rango dinámico)
Esta se evaluará en la imagen digital original (sin aplicación de ningún filtro), en la
zona del cordón de soldadura, y se apreciará entre 1.700 y 3.300 PV para 12 bits y
de 27.200 y 52.800 PV para 16 bits. La situación a las afueras del cordón de
soldadura, deberá ser como máximo el 95% del valor de gris máximo (3.900 para
12 bits y 62.400 para 16 bits).
6.15.3 Puntos para evaluación en la interpretación
Se verificarán los siguientes parámetros/condiciones, a menos que el cliente
(comprador) especifique lo contrario:
- Variaciones de valor en la escala de grises.
137
- Calidad de imagen.
- Identificación de la placa de imagen.
Si aparecen indicaciones en la imagen, tales como:
- Imperfecciones de soldadura.
- Imperfecciones mecánicas.
- Imperfecciones de fabricación o elaboración.
Serán mencionadas en el reporte de inspección.
6.15.4 Determinación del valor SNR N
Para determinar el valor del SNRN, se utilizará la siguiente ecuación:
�Q�R = �Q��@CBC> ∗ SS,TU�V5W Ecuación 9
El valor del BSR es el dato obtenido del indicador de doble hilo, que ha sido
resuelto por la imagen digital (profundidad ≥ 20%).
El valor del SNRmedido se determina a partir de una ventana de 20 x 55 pixeles (px)
(llamada región de interés o ROI)8, que debe tener como mínimo un área efectiva
de 1.100 pixeles (20 px de ancho x 55 px de alto). El valor de altura puede ser
mayor a 55 px, lo que incrementará la precisión de la medición; y se aplica con
mayor eficiencia, si la mediana de los valores lineales de SNR, es considerada en
la herramienta de software utilizada.
8 Tomado de ISO/FDIS 17636-2:2011(E) - Non-destructive testing of welds -- Radiographic testing -- Part 2: X- and gamma-ray techniques with digital detectors, Pág. 47.
138
Esta medición debe realizarse dentro del ROI, con los valores de SNR lineales y
será el valor que reemplaza la densidad óptica, para determinar que una imagen
está dentro de un margen apto para interpretación.
La norma ISO/FDIS 17636-2:2011(E)9, brinda unos valores de SNRN y la
conversión a valores de SNRmedido para sistemas con diferentes rendimientos de
BSR. Si el fabricante del software no proporciona los valores de SNRN, el usuario
puede determinar los valores de SNR convertidos para usarlos en lugar de los
valores de la siguiente Tabla:
Tabla 9. Valores requeridos de SNRmedido para sistemas CR seleccionados con
diferentes BSR (SRb) como equivalente a SNRN.
Fuente: ISO/FDIS 17636-2:2011(E) - Non-destructive testing of welds -- Radiographic testing -- Part 2: X- and gamma-ray
techniques with digital detectors, Pág. 48. Traducido y adecuado por el autor.
9 Tomado de ISO/FDIS 17636-2:2011(E) - Non-destructive testing of welds -- Radiographic testing -- Part 2: X- and gamma-ray techniques with digital detectors, Pág. 48.
139
6.15.5 Formato de archivo de imagen radiográfica
El formato de almacenamiento de imágenes, debe ser en formato TIFF (Tagged
Image File Format), cumpliendo con los campos de datos e información
propuestos en el anexo 1 de ASTM E1475 - 13 - Standard Guide for Data Fields
for Computerized Transfer of Digital Radiological Examination Data.
En caso de requerir intercambio de imágenes entre diversos tipos de sistemas y
fabricantes, se deberá utilizar el formato DICONDE, el cual sirve para organizar las
imágenes obtenidas sin pérdida de datos, y agrupa todos los parámetros que se
tuvieron en cuenta para producir las imágenes digitales. Para mayor información
de que campos contiene, organización e información solicitada, consultar ASTM
E2339 - 11 - Standard Practice for Digital Imaging and Communication in
Nondestructive Evaluation (DICONDE).
Cada fabricante de este tipo de sistemas, tiene una extensión de archivo
determinada, por lo que es necesario verificar que cumpla con la información
solicitada, en las dos normas previamente mencionadas.
140
6.15.6 Reportes
Para cada inspección, es necesario evidenciar resultados en documentos que
incluirán como mínimo la siguiente información:
i. Número de informe (Codificación), fecha de ensayo, razón social del
contratista, cantidad, identificación del procedimiento, nombre y nivel del
personal que intervino en la inspección.
ii. Lista de las uniones soldadas inspeccionadas en cada tramo y la
correspondiente longitud radiografiada, número de exposiciones,
identificación y numero de la película.
iii. Tipo de fuente / tubo de rayos x, tamaño de punto focal y actividad en la
fecha de ensayo o parámetros eléctricos para rayos x (mA y kV).
iv. Equipo de CR utilizado, incluyendo modelo, marca, serial y parámetros de
digitalización [tamaño del láser de lectura (µm), resolución de escaneo
(µm), valor de alto voltaje (HV) y revoluciones por minuto (rpm) a las que
está girando el láser lector]
v. Número y tipo de placas de imagen, incluyendo fabricante, dimensiones,
tipo y espesor de pantallas utilizadas, números de los indicadores de
calidad empleados.
vi. Software de evaluación de imagen utilizado, incluyendo versión y
fabricante.
vii. Técnica (posicionamiento), detalle de la exposición, distancia foco película
(SFD), distancia fuente objeto, distancia objeto película y tiempo de
exposición.
viii. Dimensiones y material del objeto sometido a inspección (diámetro exterior,
espesor de pared nominal).
ix. Tipo, tamaño y localización de los defectos calificados y cualquier otra
anotación que se considere de utilidad [valores numéricos de los
141
parámetros finales de procesamiento de imagen utilizados (filtros, contraste
y brillo)].
x. Valor obtenido del BSR y del SNRN de la imagen radiográfica (tanto en el
cordón de soldadura, como en el área adyacente al mismo). Todo este
proceso basándose en la ecuación mencionada o con los datos que provea
el software utilizado.
xi. La fecha del informe, firma del inspector o encargado de la inspección junto
con nivel de calificación.
Salvo previo acuerdo con el cliente (comprador), los datos digitales se entregan
junto con los informes y se mantendrán almacenados en archivos magnéticos por
tres (3) años a partir de la fecha de inspección.
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