Inspección de calidad de soldadura: métodos de prueba de sellado y fugas para uniones soldadas

La inspección de calidad de la soldadura cubre todas las comprobaciones que confirman que una estructura soldada es sólida, confiable, segura y apta para el trabajo que realizará. La inspección del sellado es la parte de ese programa que se ocupa de la estanqueidad más que de la resistencia, y se lleva a cabo después de que se hayan completado las pruebas de resistencia. Los métodos siguientes van desde la simple inmersión en burbujas en componentes pequeños hasta la espectrometría de masas con helio en recipientes donde incluso una fuga microscópica sería inaceptable.

¿Para qué sirve la inspección de sellado?

Una unión soldada puede satisfacer sus requisitos de tracción y flexión y aún así filtrarse a través de un orificio, una línea de fusión incompleta o un grupo de porosidad abierto a la superficie. La inspección del sellado se utiliza para encontrar esos defectos, verificar que un recipiente o tubería contendrá su contenido y proteger los equipos posteriores, la pureza del producto y el medio ambiente. El método se elige según la presión que verá el componente, el peligro del medio, la geometría de la junta y la tasa de fuga que puede tolerarse.

Prueba de fregadero y prueba de inmersión en agua

Prueba de hundimiento:Se utiliza para recipientes pequeños y tuberías que solo ven una pequeña presión interna. El artículo se presuriza con aire comprimido, normalmente de 0,4 a 0,5 MPa, y luego se sumerge en agua. Cualquier aire que se escape forma burbujas en la fuga, lo que hace que los pequeños defectos-en las paredes sean fáciles de localizar. La presión debe ser limitada por seguridad y por la resistencia del artículo que se está probando.

Prueba de agua:el artículo se llena con agua y la cabeza estática se utiliza para revelar fugas, generalmente mediante inspección visual. Es adecuado para estructuras soldadas que no están cargadas de presión pero que deben permanecer selladas, como tanques y depósitos.

Pruebas de fugas de amoníaco y queroseno

Ambas pruebas se basan en un trazador que migra a través de un defecto penetrante y marca una capa indicadora en el lado más alejado de la soldadura.

Prueba de fuga de amoníaco:la junta, o el volumen detrás de ella, se carga con aire seco que contiene una pequeña proporción de amoníaco, generalmente alrededor del 1 % en volumen, y el lado accesible se cubre con papel indicador o cinta humedecida con una solución de fenolftaleína. La fuga hace que el indicador adquiera un color rojo distintivo. La prueba es más sensible que el método del queroseno y se utiliza en tanques, tuberías y costuras de soldadura donde solo se puede alcanzar la junta desde un lado.

Prueba de fuga de queroseno:la soldadura se recubre con una capa de cal-agua o tiza por un lado y se cepilla con queroseno por el otro. El queroseno tiene una viscosidad muy baja y penetra en defectos estrechos, por lo que cualquier grieta penetrante o falta de fusión tiñe el revestimiento con manchas oscuras o una banda. El tiempo de observación estándar es de 15 a 30 minutos, y la prueba se adapta a estructuras soldadas que ven una pequeña presión interna y deben sellarse.

Pruebas de espectrometría de masas de helio

La espectrometría de masas de helio es la prueba de fugas más sensible en el uso industrial rutinario. Un espectrómetro de masas sintonizado con helio detecta concentraciones de hasta aproximadamente una parte por millón, es decir, una fracción de volumen de aproximadamente 10-6, que ningún método de burbujas o tintes puede alcanzar. El componente se evacua o se llena con helio y se escanea el exterior de la soldadura con una sonda. Debido a que el helio penetra lentamente en un defecto muy fino, los vasos de paredes gruesas pueden requerir un tiempo de permanencia prolongado, a veces muchas horas, antes de alcanzar el equilibrio. Cuando el procedimiento lo permita, el calentamiento controlado acorta la prueba. Las principales limitaciones son el coste del helio y la duración del ciclo de inspección, por lo que el método se aplica cuando la estanqueidad es fundamental y no como una comprobación general en el taller.

Prueba de estanqueidad al gas y en qué se diferencia de la prueba de resistencia neumática

La prueba de estanqueidad al gas, a menudo llamada prueba de fuga de aire, es la prueba de aceptación convencional para calderas, recipientes a presión y otras estructuras soldadas que deben contener gas. El medio es aire limpio y la presión de prueba es generalmente igual a la presión de diseño. La presión se aumenta en pasos y, una vez que se alcanza la presión de prueba, las soldaduras y las superficies de sellado se recubren con solución jabonosa; cualquier burbujeo es evidencia de fuga. Debido a que una prueba neumática de energía-almacenada conlleva un riesgo de explosión, la prueba de estanqueidad se lleva a cabo solo después de que se haya aceptado la prueba hidrostática.

La distinción es importante cuando se escribe una especificación: una prueba de resistencia neumática verifica la capacidad{0}}de contener presión del equipo, mientras que la prueba de estanqueidad verifica su rendimiento de sellado y su ausencia de pequeños defectos penetrantes. Un recipiente puede pasar la prueba neumática y aun así no pasar la prueba de estanqueidad.

Elegir el método de sellado adecuado

Componentes pequeños, baja presión, respuesta rápida: prueba de hundimiento o prueba de inmersión en agua.

Acceso unilateral-, sensibilidad moderada: prueba de fugas de amoníaco o queroseno.

Soldaduras a tope en tubería y tubo donde se puede recubrir la unión: prueba de fuga de queroseno con observación de 15 a 30 minutos.

Estanqueidad crítica, medios peligrosos, equipos de vacío: espectrometría de masas de helio.

Recipientes a presión y calderas antes de la aceptación: prueba de estanqueidad al gas a presión de diseño después de la prueba hidrostática.

Preguntas frecuentes

P: ¿Qué prueba de sellado es la más sensible?
La espectrometría de masas de helio es el método más sensible de uso general, ya que detecta helio en una fracción de volumen de aproximadamente 10-6. Le sigue en sensibilidad la prueba de fuga de amoníaco, luego la prueba de queroseno y luego los métodos de inmersión en burbujas.

P: ¿Qué presión se utiliza para una prueba de hundimiento?
Los recipientes pequeños y las tuberías normalmente se cargan con aire comprimido a aproximadamente 0,4 a 0,5 MPa antes de la inmersión. Una presión más alta aumenta la sensibilidad pero también aumenta la energía almacenada, por lo que el valor está limitado por la resistencia del elemento bajo prueba.

P: ¿Cuánto tiempo se debe observar una prueba de fuga de queroseno?
El tiempo normal de observación es de 15 a 30 minutos después de aplicar el queroseno en la cara opuesta de la soldadura. El revestimiento debe estar seco antes de aplicar el queroseno con un cepillo, de lo contrario no se podrán distinguir las manchas de penetración.

P: ¿Por qué se realiza la prueba de estanqueidad al gas después de la prueba hidrostática?
Porque una prueba neumática almacena una gran cantidad de energía y crea un riesgo de explosión si la estructura falla. Completar y aceptar la prueba hidrostática primero confirma que el equipo se puede presurizar de manera segura con un medio comprimible.

P: ¿Cuál es la diferencia entre una prueba neumática y una prueba de estanqueidad al gas?
La prueba neumática es una prueba de resistencia realizada a 1,15 veces la presión de diseño con una corrección de temperatura cuando sea necesario; La prueba de estanqueidad se lleva a cabo a la presión de diseño y se ocupa del rendimiento del sellado y de los pequeños defectos más que de la contención de la presión.

P: ¿Puede una soldadura pasar la inspección visual y radiográfica y aun así tener fugas?
Sí. La radiografía detecta defectos volumétricos y planos, pero no demuestra la estanqueidad, y un orificio conectado a la superficie puede ser invisible en una radiografía. Por este motivo, la inspección del sellado es un paso de aceptación independiente en el programa de inspección.