Prueba de penetración de colorante: definición, principios, procedimiento, estándares, ventajas y desventajas (con PDF)

La prueba de penetración de tinte (DPT) es uno de los métodos de inspección no destructiva más simples y antiguos. Además, conocida como prueba de penetración de líquido, la prueba de penetración de tinte se usa ampliamente para detectar discontinuidades superficiales como grietas, fracturas, porosidad, defectos de pulido, fusión incompleta y fallas en las juntas. Este método de prueba o inspección sirve como ayuda para encontrar irregularidades en aluminio, hierro fundido, latón, acero y acero inoxidable, cobre, magnesio, carburos, estelita, cerámica e incluso ciertos materiales plásticos. Por lo tanto, la prueba de penetración de colorantes es adecuada tanto para materiales ferrosos como no ferrosos y es muy económica en comparación con otros métodos de inspección no destructivos.

Principios de la prueba de penetración de colorantes

La prueba de penetración de colorantes funciona con la filosofía de la acción capilar. Un líquido con baja tensión superficial puede penetrar en una superficie limpia y seca si el líquido se mantiene durante un cierto tiempo denominado “Tiempo de permanencia”.

El líquido penetrante se debe aplicar sobre la muestra/objeto de prueba mediante inmersión, rociado o cepillado. El exceso de cantidad debe eliminarse después de que finalice el tiempo de permanencia. A veces se aplica un desarrollador. La función principal del revelador es sacar el penetrante del defecto haciendo una indicación invisible, visible para el inspector. Dependiendo del tipo de colorante utilizado, la inspección de penetración del colorante se realiza bajo luz blanca o ultravioleta.

Pasos del procedimiento de prueba de penetración de tinte

Según el sistema de penetración, el tamaño del componente y el tipo de discontinuidad, el procedimiento de la prueba de penetración del colorante puede variar. Pero, sus pasos generales serán similares y se pueden presentar de la siguiente manera:

Limpieza previa y preparación de superficies:

Este es el paso más importante y básico. La superficie de examen se limpia de grasa, aceite, agua, pintura o cualquier otro contaminante. El penetrante debe poder entrar libremente en las discontinuidades. Los métodos de limpieza pueden incluir solventes, pasos de limpieza alcalinos, granallado, etc. A veces, la muestra puede incluso requerir un grabado para que los defectos se abran a la superficie, se sequen y estén libres de contaminación.

Aplicación de Penetrante:

A continuación, el líquido penetrante se aplica sobre la superficie de la muestra y se deja penetrar en cualquier defecto durante su tiempo de permanencia (generalmente de 10 a 60 minutos). El tiempo de permanencia varía según el penetrante utilizado (viscosidad: mayor duración para alta viscosidad), el material de prueba y los tamaños de los defectos (los tamaños de defectos más pequeños requieren un tiempo de penetración más prolongado). El tiempo de permanencia lo proporcionan normalmente los fabricantes de penetrantes y depende de lo siguiente:

  • la tensión superficial, el ángulo de contacto, la viscosidad dinámica, la gravedad específica y las propiedades microestructurales del penetrante.
  • la presión atmosférica y capilar de la abertura del defecto.
  • la presión del gas atrapado en la falla por el penetrante.
  • el radio del defecto.

Eliminación de exceso de penetrante:

El exceso de penetrante debe eliminarse de la superficie de la muestra. Dependiendo del tipo de tinte penetrante, el método de eliminación se selecciona entre lavable con agua, eliminable con solvente, lipofílico post-emulsionable o hidrofílico post-emulsionable, etc. Los emulsionantes se usan para el nivel de sensibilidad más alto y reaccionan químicamente con el penetrante, lo que facilita su eliminación con agua pulverizada. El exceso de penetrante debe eliminarse a fondo, de lo contrario, al aplicar el revelador, puede dejar un fondo en el área revelada que puede enmascarar indicaciones o defectos. Además, al usar un removedor de solvente y un paño sin pelusa, se debe tener cuidado de no rociar el solvente directamente sobre la superficie de prueba, ya que esto puede eliminar el penetrante de los defectos.

Procedimiento de prueba de penetración de tinte
Fig. 1: Procedimiento de prueba de penetración de tinte

Aplicación de desarrollador:

Se aplica una capa delgada de revelador blanco después de eliminar el exceso de penetrante. Hay varios tipos de reveladores disponibles, como revelador húmedo no acuoso, polvo seco, suspendible en agua y soluble en agua. Basado en la compatibilidad del penetrante, se selecciona el revelador. El revelador básicamente retira el penetrante de tinte de los defectos a la superficie para que puedan ser visibles. Este proceso se conoce como sangrado. Los reveladores se aplican espolvoreando, rociando o sumergiendo.

El revelador se mantiene en la superficie de prueba durante el tiempo suficiente para extraer el penetrante atrapado para obtener una indicación visible. El tiempo mínimo de desarrollo suele ser de 10 minutos. El sangrado indica fácilmente la ubicación, el tipo y la orientación del defecto en la muestra.

Los desarrolladores están disponibles en las siguientes seis formas estándar:

  • Forma un polvo seco
  • Forma b-soluble en agua
  • Forma c-Agua Suspendible
  • Forma d-No acuosa Tipo 1: Fluorescente
  • Forma d-Tipo 2 no acuoso: Colorante visible y
  • Formulario f-Solicitudes Especiales.

Inspección:

La inspección se realiza en el siguiente paso utilizando la luz adecuada. La inspección se realiza utilizando luz visible para los exámenes con líquidos penetrantes visibles y radiación ultravioleta (UV-A) de intensidad adecuada para los exámenes con líquidos penetrantes fluorescentes. Para comprender las características adecuadas de los defectos, el inspector debe tener suficiente experiencia.

Post-Limpieza:

El paso final es limpiar a fondo la superficie después de la inspección y el registro de los defectos. El revelador aplicado se elimina.

Estándar de prueba de penetración de tinte

Los siguientes estándares de prueba de líquidos penetrantes proporcionan pautas para la prueba:

  • ISO 3452-1, 2, 3, 4, 5 y 6: Pruebas no destructivas – Pruebas penetrantes.
  • ISO 3059, Ensayos no destructivos – Ensayos penetrantes.
  • ISO 12706 Ensayos no destructivos. Ensayos de penetración. Vocabulario.
  • ISO 23277 Ensayos no destructivos de soldaduras. Ensayos de penetración de soldaduras. Niveles de aceptación.
  • COMITÉ EUROPEO DE NORMALIZACIÓN (CEN)
  • EN 1371-1 y 2 Fundición: inspección por líquidos penetrantes
  • EN 10228-2, Ensayos no destructivos de piezas forjadas de acero. Parte 2: Ensayos por penetración.
  • EN 10246-11 Ensayos no destructivos de tubos de acero. Parte 11: Ensayos con líquidos penetrantes de tubos de acero soldados y sin soldadura para la detección de imperfecciones superficiales.
  • ASTM E 165, Práctica estándar para el examen de líquidos penetrantes para la industria general
  • ASTM E 1417, Práctica estándar para pruebas de líquidos penetrantes
  • Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión, Sección V, art. 6, examen de líquidos penetrantes
  • Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión, Sección V, art. 24 Método de prueba estándar para examen de líquidos penetrantes SE-165 (idéntico a ASTM E-165)

Kit de prueba de penetración de tinte

El kit de prueba de penetración de tinte contiene todos los elementos necesarios para realizar la prueba de penetración de tinte. Estos kits están fácilmente disponibles en el mercado y contienen el Penetrante, el Limpiador y el Revelador, como se muestra en la Fig. 2 a continuación.

Kit de prueba de colorantes penetrantes
Fig. 2: Kit típico de prueba de colorantes penetrantes

Características de los penetrantes en la prueba de colorantes penetrantes

Dependiendo del nivel de sensibilidad requerido, los penetrantes de la prueba de penetración de colorantes deben poseer varias propiedades importantes como:

  • Debe ser muy visible para producir indicaciones.
  • Debe fluir fácilmente sobre la superficie de la muestra de prueba.
  • Debe introducirse fácilmente en los defectos por acción capilar.
  • No debe ser dañino.
  • Debe retirarse fácilmente con el revelador.

Tipos de penetrantes en la prueba de penetración de colorantes

Dependiendo de las características físicas y desempeño de los materiales penetrantes, éstos son de dos tipos básicos:

  • Penetrantes fluorescentes tipo 1 que contienen tintes que emiten fluorescencia bajo la radiación ultravioleta y
  • Penetrantes visibles tipo 2 que contienen tinte de color rojo.

Según los métodos de eliminación de penetrantes, los tintes penetrantes se clasifican de la siguiente manera:

  • Método A: lavable con agua.
  • Método B-Post Emulsionable, Lipofílico.
  • Método C-Removible con solvente, y
  • Método D-Post-Emulsionable, Hidrofílico.

Nuevamente, dependiendo de la detectabilidad de la indicación de defectos, hay cinco tipos de colorantes penetrantes disponibles:

  • Nivel 1/2-Sensibilidad ultra baja
  • Nivel 1-Baja Sensibilidad
  • Nivel 2-Sensibilidad media
  • Nivel 3-Alta sensibilidad y
  • Nivel 4-Ultra-Alta Sensibilidad

Criterios de aceptación para la prueba de colorantes penetrantes

El Apéndice 8 obligatorio de ASME BPVC Sección VIII Div 1 proporciona orientación sobre los criterios de aceptación para la prueba de Dye Penetrant. De acuerdo con el estándar anterior, todas las superficies a examinar deberán estar libres de:

  1. Cualquier indicación lineal relevante.
  2. Indicaciones redondas relevantes con dimensiones > 3/16″ (4,8 mm).
  3. Cuatro o más indicaciones redondas relevantes en una línea separadas por 1/16″ (1,6 mm).

Aquí,

  • Indicaciones relevantes: todas las indicaciones con dimensiones mayores de 1,5 mm (1/16 pulg.) se considerarán relevantes.
  • Indicación Lineal: Cualquier indicación con largo mayor a tres veces el ancho.
  • Indicación redondeada: Cualquier indicación con la longitud igual o menor a tres veces el ancho. Una indicación redondeada puede tener forma circular o elíptica.

Ventajas de la prueba de penetración de tinte

Las principales ventajas de la prueba de penetración de colorantes son:

  • pequeños defectos se pueden detectar fácilmente.
  • adecuado para una variedad de materiales.
  • La inspección es rápida y puede cubrir fácilmente grandes áreas y volúmenes.
  • la inspección de formas complejas se puede realizar fácilmente.
  • Las indicaciones en la superficie constituyen una representación visual del defecto y así se obtiene una idea del defecto real.
  • Portátil y fácilmente disponible.
  • Los materiales y el equipo asociado para la prueba de líquidos penetrantes son relativamente económicos.

Desventajas de la prueba de penetración de tinte

Sin embargo, existen algunos inconvenientes de la prueba de penetración del tinte de la siguiente manera:

  • Limitado a los únicos defectos superficiales.
  • los materiales con una superficie no porosa son adecuados
  • El acceso directo a la superficie de prueba es un requisito previo para la prueba.
  • La sensibilidad puede verse afectada por el acabado de la superficie y la rugosidad del cuerpo.
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