Phased Array Ensayo ultrasónico of Welds — D1.1:2025 Annex H
La inspección por ultrasonidos phased array se rige por el Anexo H de AWS D1.1:2025 — un anexo obligatorio que cubre soldaduras de ranura y zonas afectadas por el calor desde 3/16 in hasta 8 in [5 mm a 200 mm] utilizando escaneo lineal codificado. El personal necesita END Nivel 2 o 3 más 320 horas de experiencia en Inspección por Ultrasonidos Phased Array.
¿Qué es la Inspección por Ultrasonidos Phased Array?
La inspección por ultrasonidos phased array (Inspección por Ultrasonidos Phased Array) es una técnica avanzada de UT que utiliza una sonda multielemento en lugar de un transductor de un solo elemento. Cada elemento es pulsado independientemente con retrasos de tiempo controlados, definidos por un archivo operativo de phased array llamado ley focal. Al variar la ley focal, el sistema dirige electrónicamente el haz de sonido a través de un rango de ángulos o lo enfoca a diferentes profundidades sin mover la sonda.
Este control electrónico del haz permite vistas de imagen que la UT convencional de un solo elemento no puede producir: amplitud de A-scan vs. tiempo, eje ultrasónico de B-scan vs. eje de movimiento de la sonda, vista en planta de C-scan y sección transversal sectorial de S-scan. Cada vista se reconstruye a partir de la posición codificada de la sonda a lo largo de la soldadura, lo que le da al Inspector un registro almacenado y revisable de todo el escaneo.
Para la inspección de soldadura, la Inspección por Ultrasonidos Phased Array comprime el tiempo de escaneo en relación con la UT convencional multiángulo y proporciona una interpretación basada en imágenes que es más fácil de comunicar al ingeniero o propietario. La desventaja es el costo del equipo, la complejidad del plan de escaneo y el requisito adicional de 320 horas de experiencia del personal del Anexo H4.1.
Cuándo aplica la Inspección por Ultrasonidos Phased Array bajo D1.1:2025
El Anexo H es un anexo obligatorio de AWS D1.1:2025 — cuando se selecciona la inspección por ultrasonidos phased array en lugar de la UT convencional bajo la Cláusula 8.15, se aplica todo el Anexo H: introducción (H1), alcance (H2), definiciones (H3), personal (H4), equipo (H5), calificación del equipo (H6), planes de escaneo (H7), calibración (H8), examen (H9 a H10) y aceptación (H11 a H12).
D1.1 permite tanto la UT convencional como la UT phased array como técnicas ultrasónicas alternativas en soldaduras de ranura. Las variaciones en los procedimientos de ensayo, el equipo o los estándares de aceptación fuera de la Parte F de la Cláusula 8 solo pueden usarse con la aprobación del Ingeniero, y cualquier variación debe registrarse en los registros de inspección. La Inspección por Ultrasonidos Phased Array no es un sustituto de la UT convencional en todas las situaciones — la elección entre ellas depende de la geometría de la soldadura, el espesor, la accesibilidad de la junta y los requisitos contractuales.
La UT en sí (convencional o phased array) solo se requiere cuando se especifica en los documentos contractuales según la Cláusula 8.15. La Inspección por Ultrasonidos Phased Array no es aplicable hasta que el Ingeniero especifique la UT para la soldadura y el Contratista seleccione la Inspección por Ultrasonidos Phased Array como la técnica.
“El Anexo H es un anexo obligatorio — cuando se selecciona la Inspección por Ultrasonidos Phased Array en lugar de la UT convencional, se aplica cada requisito de H1 a H14. No existe una 'Inspección por Ultrasonidos Phased Array-lite' bajo D1.1.”
Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025
Alcance de la Inspección por Ultrasonidos Phased Array: Rango de Espesor y Junta
Según el Anexo H2, los procedimientos y normas del Anexo H rigen los exámenes de Inspección por Ultrasonidos Phased Array de soldaduras de ranura, incluidas las zonas afectadas por el calor (HAZ), para espesores entre 3/16 in y 8 in [5 mm y 200 mm] utilizando escaneo lineal codificado. El codificador es lo que rastrea la posición de la sonda a lo largo de la soldadura para que los datos de escaneo puedan reconstruirse y revisarse posteriormente — la Inspección por Ultrasonidos Phased Array manual y sin codificación no está dentro del alcance del Anexo H.
El Anexo H excluye explícitamente el examen de Inspección por Ultrasonidos Phased Array de soldaduras de conexión tubulares T, Y y K. Para esas geometrías de junta, las técnicas alternativas requieren calificación separada y aprobación del Ingeniero.
Para materiales de más de 2 in [50 mm] de espesor, el Ingeniero puede requerir un bloque de verificación de maqueta según H5.7.2 o el personal de Inspección por Ultrasonidos Phased Array puede usarlo opcionalmente. El bloque de maqueta contiene geometrías de soldadura representativas con reflectores implantados en ubicaciones donde es difícil dirigir los haces de sonido — asegurando que el plan de escaneo cubra todo el volumen de la soldadura y la Zona Afectada por el Calor.
Cualificación del Personal de Inspección por Ultrasonidos Phased Array (Anexo H4)
Según el Anexo H4.1, el personal de Inspección por Ultrasonidos Phased Array END Nivel 2 y 3 que recopile o analice datos de Inspección por Ultrasonidos Phased Array deberá estar calificado según la Cláusula 8.14.6.1 y 8.20. Además, el inspector de Inspección por Ultrasonidos Phased Array deberá haber documentado un mínimo de 320 horas de experiencia laboral en aplicaciones de Inspección por Ultrasonidos Phased Array. El examen práctico requerido por la Cláusula 8.20 consistirá en al menos dos especímenes defectuosos que representen los tipos de junta a examinar, cada uno conteniendo un mínimo de dos defectos.
Las personas que no cumplan con estos requisitos pueden ayudar en la recopilación de datos de Inspección por Ultrasonidos Phased Array solo bajo la supervisión directa de personal calificado de Inspección por Ultrasonidos Phased Array.
Según el Anexo H4.2, la certificación del personal de Inspección por Ultrasonidos Phased Array END Nivel 2 y 3 será realizada por personal de UT END Nivel 3 que cumpla con los requisitos de H4.1. Por lo tanto, el Nivel 3 certificador necesita tanto la calificación general de UT como las 320 horas adicionales de experiencia específica en Inspección por Ultrasonidos Phased Array.
Requisitos del Equipo de Inspección por Ultrasonidos Phased Array (Anexo H5)
Según el Anexo H5.1, las inspecciones se realizarán utilizando equipos de pulso-eco phased array que cumplan con los requisitos de la Cláusula 8.21 para equipos de UT convencional, calificados de acuerdo con H8. Además, los instrumentos phased array deberán cumplir varios requisitos específicos de Inspección por Ultrasonidos Phased Array:
H5.1.1 — Número de Pulsadores
El instrumento deberá estar equipado con un mínimo de 16 pulsadores y 16 canales (16:16). Se requiere un mínimo de 16:64 si se van a utilizar escaneos electrónicos. La relación pulsador/canal dicta cuántos elementos dentro de una sonda phased array pueden aplicarse dentro de una ley focal dada.
H5.1.2 — Vistas de Imagen
El instrumento phased array deberá estar equipado con suficientes opciones de visualización para incluir vistas A-scan, B-scan, C-scan y S-scan, y escaneos codificados para proporcionar un análisis de datos exhaustivo a lo largo de toda la longitud del escaneo y a través de todos los haces.
H5.3 — Unidades de Búsqueda de Haz Angular
Según H5.3.1, la sonda phased array de haz angular deberá ser de tipo lineal con un mínimo de 16 elementos y deberá producir frecuencias entre 1 y 6 MHz. Las dimensiones del paso de la sonda deberán ser lo suficientemente pequeñas para que las señales de onda estacionaria no aparezcan en la pantalla.
Según H5.3.2, la zapata deberá tener un ángulo de incidencia suficiente para producir ondas de cizallamiento en el material entre 40° y 70°. Las zapatas deberán usarse dentro del rango angular especificado por el fabricante.
H5.4 y H5.5 — Codificador y Escáner
El codificador deberá ser digital y capaz de escaneo lineal. La codificación se realizará utilizando un escáner semiautomático o automático según se define en H3.22. Los escáneres automáticos son dispositivos mecanizados en los que el movimiento de la sonda de Inspección por Ultrasonidos Phased Array está computarizado o impulsado por control remoto; los escáneres semiautomáticos se conducen manualmente a lo largo de las soldaduras mientras el codificador registra la posición.
Calibración de Inspección por Ultrasonidos Phased Array: SSL y Bloques de Referencia (H5.7)
Según el Anexo H5.7, el reflector estándar utilizado para establecer el Nivel de Sensibilidad Estándar (SSL) será el orificio perforado lateralmente de 0.060 in [1.5 mm] de diámetro en un bloque tipo IIW de conformidad con ASTM E164. La Temperatura del estándar de Calibración deberá estar dentro de ±25°F [±14°C] de la Temperatura de la pieza o componente a examinar — una diferencia de Temperatura sustancial cambia la geometría de la zapata y los ángulos de refracción lo suficiente como para invalidar el SSL.
Según H5.7.1, se utilizará un bloque de referencia suplementario que permita el establecimiento de una ganancia corregida en el tiempo (TCG) de un mínimo de 3 puntos en todo el rango angular especificado en el plan de escaneo. El bloque deberá tener suficiente espesor y longitud para permitir la Calibración de reflectores en todo el volumen de examen. Cada bloque deberá tener al menos tres orificios perforados lateralmente a profundidades que cubran todo el rango de material a ensayar. Se pueden usar bloques NAVSHIP y bloques mecanizados personalizados que cumplan con estos requisitos.
Según H5.7.2, para materiales de más de 2 in [50 mm] de espesor, cuando lo requiera el Ingeniero o a opción del personal de Inspección por Ultrasonidos Phased Array, la detectabilidad del reflector estándar se verificará en una maqueta o pieza de producción. Cuando se utilice este bloque de verificación, el reflector de sensibilidad estándar deberá ser detectable por encima del DRL establecido en H8.2.4.2; si no es detectable, el plan de escaneo se ajustará hasta lograr una detectabilidad adecuada.
Vistas de Imagen de Inspección por Ultrasonidos Phased Array Explicadas
Según el Anexo H3.12, las vistas de imagen son imágenes definidas por diferentes vistas de plano entre la trayectoria ultrasónica (eje ultrasónico), el movimiento del haz (eje de índice) y el movimiento de la sonda (eje de escaneo). Las cinco vistas primarias reconocidas por el Anexo H son:
- A-scan — the received pulse amplitude versus time of flight in the ultrasonic path. Same waveform produced by conventional UT.
- B-scan — a 2-D view of A-scan data along the probe-movement (scan) axis, color-coded for amplitude.
- C-scan — a 2-D plan view of beam movement (index axis) versus probe movement (scan axis), using the Máximo A-scan amplitude at each transverse location.
- D-scan — similar to S-scan but less commonly used for Inspección de soldadura; shows the ultrasonic axis versus the index axis.
- S-scan — a 2-D cross-sectional view of all A-scans corrected for delay and refracted angle, presented as a single slice of focal laws (one focal law sequence) along the probe-movement axis.
Planes de Escaneo (Anexo H7)
Según el Anexo H7.1, se desarrollará un plan de escaneo según se define en H3.21 para las soldaduras a examinar. El plan de escaneo debe especificar los atributos necesarios para lograr la cobertura del examen, incluidas las variables esenciales enumeradas en la Tabla H.1.
Según H7.1.2, el plan de escaneo deberá demostrar mediante trazado o simulación por computadora los ángulos refractados apropiados que se utilizarán durante el examen para la geometría de la soldadura de ranura y las áreas de interés. El plan de escaneo debe demostrar y documentar la cobertura del volumen de examen requerido. El rendimiento se verificará mediante la Calibración inicial: verificaciones del punto de índice del haz y del ángulo del haz.
Según H7.4, el Metal Base a través del cual el ultrasonido debe viajar para ensayar la soldadura se ensayará para reflectores laminares utilizando una unidad de escaneo de haz recto que cumpla con H5.2. Si alguna área del Metal Base exhibe una pérdida total de la reflexión posterior o una Indicación igual o mayor que la reflexión posterior original, consulte 9.2.2.
Según H7.4.1, el plan de escaneo deberá demostrar una cobertura ultrasónica completa en dos direcciones de cruce para cubrir la Zona Afectada por el Calor (HAZ) con ángulos de haz entre 40 y 60 grados y un volumen de soldadura completo que incluya la cobertura de la cara de fusión de la soldadura dentro de ±10° de la perpendicular (90° a la cara de fusión de la soldadura) para escaneos azimutales o ±5° de la perpendicular para escaneos electrónicos suplementarios cuando sea posible. La soldadura y la Zona Afectada por el Calor se ensayarán utilizando una sonda de Inspección por Ultrasonidos Phased Array que cumpla con H5.3.
Inspección por Ultrasonidos Phased Array vs. UT Convencional — Cuándo Usar Cuál
Ambas técnicas son reconocidas por D1.1 para el examen de soldadura de ranura. La elección entre ellas es un juicio de ingeniería basado en las características de la soldadura y la economía del proyecto:
| Factor | Conventional UT | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| Governing reference | Clause 8.15, Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 through H14 |
| Inspector experience | NDT Level II UT per Cláusula 8.14.6 | NDT Level II/III + 320 hours PAUT (H4.1) |
| Equipment | Single-element transducer, pulser/receiver | 16:16 Mínimo channels, 1–6 MHz linear array, encoded scanner (H5.1.1, H5.3.1, H5.4) |
| Imaging | A-scan only | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| Data record | Inspector log entries | Encoded electronic record, reviewable post-scan |
| Coverage method | Manual scan with multiple probe angles | Encoded linear scan, 40–60° per H7.4.1 |
| Scope limit | All groove welds + tubular T/Y/K | Groove welds only, 3/16–8 in; T/Y/K excluded (H2) |
| Best fit | Field Reparación, single-pass coverage, low equipment budget | Production Fabricación, thicker sections, where image record adds value |
Para conexiones tubulares T, Y y K, la Inspección por Ultrasonidos Phased Array bajo el Anexo H no está permitida — se aplica la UT convencional bajo la Cláusula 8.15 con los procedimientos de la Parte F de la Cláusula 8.
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Preguntas Frecuentes
Según el Anexo H de D1.1:2025, la inspección por ultrasonidos phased array está permitida como alternativa a la UT convencional cuando el contrato especifica UT y la Inspección por Ultrasonidos Phased Array es aprobada por el Ingeniero. El Anexo H es un anexo obligatorio — cuando se selecciona la Inspección por Ultrasonidos Phased Array en lugar de la UT convencional bajo la Cláusula 8.15, se aplica todo el Anexo H (calificación del personal H4, equipo H5, planes de escaneo H7, Calibración H8, examen H9–H10, aceptación H11–H12). Las variaciones de la Parte F de la Cláusula 8 requieren procedimientos escritos y aprobación del Ingeniero, con la variación registrada en los registros de inspección.
El Anexo H2 rige el examen de Inspección por Ultrasonidos Phased Array de soldaduras de ranura y zonas afectadas por el calor para espesores entre 3/16 in y 8 in [5 mm y 200 mm] utilizando escaneo lineal codificado. Las soldaduras de conexión tubulares T, Y y K están explícitamente excluidas del alcance del Anexo H. Para materiales de más de 2 in [50 mm] de espesor, el Ingeniero puede requerir un bloque de verificación de maqueta según H5.7.2 o el personal de Inspección por Ultrasonidos Phased Array puede usarlo opcionalmente.
Según el Anexo H4.1, los inspectores de Inspección por Ultrasonidos Phased Array deben poseer la calificación END Nivel 2 o 3 según la Cláusula 8.14.6.1 y 8.20, y además deben haber documentado un mínimo de 320 horas de experiencia laboral en aplicaciones de Inspección por Ultrasonidos Phased Array. El examen práctico requerido (según la Cláusula 8.20) consistirá en al menos dos especímenes defectuosos que representen los tipos de junta a examinar, cada uno conteniendo un mínimo de dos defectos.
Según el Anexo H5.1.1, el instrumento phased array deberá estar equipado con un mínimo de 16 pulsadores y 16 canales (16:16). Se requiere un mínimo de 16:64 si se van a utilizar escaneos electrónicos. Según H5.1.2, la pantalla del instrumento deberá admitir vistas A-scan, B-scan, C-scan y S-scan junto con escaneos codificados suficientes para un análisis de datos exhaustivo a lo largo de toda la longitud del escaneo y a través de todos los haces.
Según el Anexo H5.7, el reflector estándar utilizado para establecer el Nivel de Sensibilidad Estándar (SSL) es un orificio perforado lateralmente de 0.060 in [1.5 mm] de diámetro en un bloque tipo IIW que cumple con ASTM E164. La Temperatura del bloque de Calibración debe estar dentro de ±25°F [±14°C] de la pieza o componente bajo examen. También se requiere un bloque de referencia suplementario según H5.7.1 con al menos tres orificios perforados lateralmente a diferentes profundidades para soportar una Calibración TCG (ganancia corregida en el tiempo) de 3 puntos.