Pruebas Ultrasónicas de Arreglo de Fases en Soldaduras — D1.1:2025 Annex H
Las pruebas ultrasónicas de arreglo de fases se rigen por el Annex H de AWS D1.1:2025 — un anexo obligatorio que cubre soldaduras de ranura y zonas afectadas por el calor desde 3/16 in a 8 in [5 mm a 200 mm] utilizando escaneo lineal codificado. El personal requiere NDT Nivel II o III más 320 horas de experiencia en PAUT.
Qué son las Pruebas Ultrasónicas de Arreglo de Fases
Las pruebas ultrasónicas de arreglo de fases (PAUT) son una técnica avanzada de UT que utiliza una sonda multielemento en lugar de un transductor de un solo elemento. Cada elemento se pulsa de forma independiente con retardos de tiempo controlados, definidos por un archivo operativo de arreglo de fases llamado focal law. 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 el UT convencional de un solo elemento no puede producir: A-scan de amplitud vs. tiempo, B-scan de eje ultrasónico vs. eje de movimiento de la sonda, C-scan de vista en planta y S-scan de sección transversal sectorial. 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, PAUT comprime el tiempo de escaneo en relación con el UT convencional multi-ángulo y proporciona una interpretación basada en imágenes que es más fácil de comunicar al ingeniero o propietario. La contrapartida es el costo del equipo, la complejidad del plan de escaneo y el requisito adicional de 320 horas de experiencia del personal del Annex H4.1.
Cuándo aplica PAUT bajo D1.1:2025
El Annex H es un anexo obligatorio de AWS D1.1:2025 — cuando se seleccionan las pruebas ultrasónicas de arreglo de fases en lugar del UT convencional bajo la Clause 8.15, se aplica todo el Annex 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 el UT convencional como el PAUT como técnicas ultrasónicas alternativas en soldaduras de ranura. Las variaciones en los procedimientos de prueba, el equipo o los estándares de aceptación fuera de la Parte F de la Clause 8 pueden usarse solo con la aprobación del Ingeniero, y cualquier variación de este tipo debe registrarse en los registros de inspección. PAUT no es un sustituto del UT convencional en todas las situaciones — la elección entre ellos depende de la geometría de la soldadura, el espesor, la accesibilidad de la junta y los requisitos del contrato.
El UT en sí (convencional o arreglo de fases) se requiere solo cuando se especifica en los documentos del contrato según la Clause 8.15. PAUT no se vuelve aplicable hasta que el Ingeniero especifica UT para la soldadura y el contratista selecciona PAUT como la técnica.
“El Annex H es un anexo obligatorio — cuando se selecciona PAUT en lugar de UT convencional, se aplican todos los requisitos de H1 a H14. No existe un ‘PAUT-lite’ bajo D1.1.”
Annex H1 Introducción, AWS D1.1/D1.1M:2025
Alcance de PAUT: Espesor y Rango de Juntas
Según el Annex H2, los procedimientos y estándares en el Annex H rigen los exámenes PAUT 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 del escaneo puedan reconstruirse y revisarse posteriormente — el PAUT manual no codificado no está dentro del alcance del Annex H.
El Annex H excluye explícitamente el examen PAUT de soldaduras de conexión tubular T, Y y K. Para esas geometrías de junta, las técnicas alternativas requieren una calificación separada y la 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 puede usarse a opción del personal de PAUT. 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 HAZ.
Calificación del Personal de PAUT (Annex H4)
Según el Annex H4.1, el personal de PAUT NDT Nivel II y III que recopila o analiza datos de PAUT debe estar calificado según la Clause 8.14.6.1 y 8.20. Además, el inspector de PAUT debe haber documentado un mínimo de 320 horas de experiencia en tiempo de trabajo en aplicaciones de PAUT. El examen práctico requerido por la Clause 8.20 consistirá en al menos dos especímenes con fallas que representen los tipos de juntas a examinar, cada uno con un mínimo de dos fallas.
Las personas que no cumplan con estos requisitos pueden ayudar en la recopilación de datos de PAUT solo bajo la supervisión directa de personal de PAUT calificado.
Según el Annex H4.2, la certificación del personal de PAUT NDT Nivel II y III debe ser realizada por personal de UT NDT Nivel III que cumpla con los requisitos de H4.1. Por lo tanto, el Nivel III que certifica necesita tanto la calificación general de UT como las 320 horas adicionales de experiencia específica en PAUT.
Requisitos del Equipo PAUT (Annex H5)
Según el Annex H5.1, las inspecciones se realizarán utilizando equipos de pulso-eco de arreglo de fases que cumplan con los requisitos de la Clause 8.21 para equipos de UT convencionales, calificados de acuerdo con H8. Además, los instrumentos de arreglo de fases deben cumplir con varios requisitos específicos de PAUT:
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 de arreglo de fases se pueden aplicar dentro de una ley focal determinada.
H5.1.2 — Vistas de Imagen
El instrumento de arreglo de fases 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 través 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 de arreglo de fases de haz angular será de tipo arreglo lineal con un mínimo de 16 elementos y producirá frecuencias entre 1 y 6 MHz. Las dimensiones del paso de la sonda serán lo suficientemente pequeñas para que las señales de ondas estacionarias no aparezcan en la pantalla.
Según H5.3.2, la zapata será de un ángulo de incidencia suficiente para producir ondas de corte en el material entre 40° y 70°. Las zapatas se utilizarán dentro del rango angular especificado por el fabricante.
H5.4 y H5.5 — Codificador y Escáner
El codificador será digital y capaz de realizar escaneo de línea. La codificación se realizará utilizando un escáner semiautomático o automático como se define en H3.22. Los escáneres automáticos son dispositivos mecanizados en los que el movimiento de la sonda PAUT está computarizado o es impulsado por control remoto; los escáneres semiautomáticos se impulsan manualmente a lo largo de las soldaduras mientras el codificador registra la posición.
Calibración PAUT: SSL y Bloques de Referencia (H5.7)
Según el Annex 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 en 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 — un diferencial 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 establecer 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 será de suficiente espesor y longitud para permitir la calibración de reflectores en todo el volumen de examen. Cada bloque tendrá al menos tres orificios perforados lateralmente a profundidades que cubran todo el rango del material a probar. Se pueden utilizar bloques NAVSHIP y bloques mecanizados a medida 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 PAUT, se verificará la detectabilidad del reflector estándar 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.
Explicación de las Vistas de Imagen PAUT
Según el Annex 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 principales reconocidas por el Annex H son:
- A-scan — la amplitud del pulso recibido frente al tiempo de vuelo en la trayectoria ultrasónica. La misma forma de onda producida por el UT convencional.
- B-scan — una vista 2-D de los datos del A-scan a lo largo del eje de movimiento de la sonda (escaneo), codificada por colores para la amplitud.
- C-scan — una vista en planta 2-D del movimiento del haz (eje de índice) frente al movimiento de la sonda (eje de escaneo), utilizando la amplitud máxima del A-scan en cada ubicación transversal.
- D-scan — similar al S-scan pero menos utilizado para la inspección de soldaduras; muestra el eje ultrasónico frente al eje de índice.
- S-scan — una vista de sección transversal 2-D de todos los A-scans corregidos por retardo y ángulo refractado, presentada como una sola rebanada de leyes focales (una secuencia de leyes focales) a lo largo del eje de movimiento de la sonda.
Planes de Escaneo (Annex H7)
Según el Annex H7.1, se desarrollará un plan de escaneo como 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 demostrará 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 a través de 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 debe viajar el ultrasonido para probar la soldadura se probará para reflectores laminares utilizando una unidad de escaneo de haz recto conforme a H5.2. Si alguna área del metal base exhibe una pérdida total de la reflexión de fondo o una indicación igual o mayor que la reflexión de fondo original, consulte 9.2.2.
Según H7.4.1, el plan de escaneo demostrará una cobertura ultrasónica completa en dos direcciones cruzadas para cubrir la zona afectada por el calor (HAZ) con ángulos de haz entre 40 y 60 grados y el volumen total de la soldadura, incluida 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 donde sea posible. La soldadura y la HAZ se probarán utilizando una sonda PAUT conforme a H5.3.
PAUT vs UT Convencional — Cuándo usar cada uno
Ambas técnicas son reconocidas por D1.1 para el examen de soldaduras de ranura. La elección entre ellas es un juicio de ingeniería basado en las características de la soldadura y la economía del proyecto:
| Factor | UT Convencional | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| Referencia rectora | Clause 8.15, Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 a H14 |
| Experiencia del inspector | NDT Nivel II UT según Clause 8.14.6 | NDT Nivel II/III + 320 horas PAUT (H4.1) |
| Equipo | Transductor de un solo elemento, pulsador/receptor | Mínimo 16:16 canales, arreglo lineal de 1–6 MHz, escáner codificado (H5.1.1, H5.3.1, H5.4) |
| Imagen | Solo A-scan | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| Registro de datos | Entradas en el registro del inspector | Registro electrónico codificado, revisable post-escaneo |
| Método de cobertura | Escaneo manual con múltiples ángulos de sonda | Escaneo lineal codificado, 40–60° según H7.4.1 |
| Límite de alcance | Todas las soldaduras de ranura + tubulares T/Y/K | Solo soldaduras de ranura, 3/16–8 in; T/Y/K excluidas (H2) |
| Mejor ajuste | Reparación en campo, cobertura de una sola pasada, bajo presupuesto de equipo | Fabricación de producción, secciones más gruesas, donde el registro de imagen agrega valor |
Para conexiones tubulares T, Y y K, no se permite PAUT bajo el Annex H — se aplica el UT convencional bajo la Clause 8.15 con los procedimientos de la Clause 8 Parte F.
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Preguntas Frecuentes
Según el Annex H de D1.1:2025, las pruebas ultrasónicas de arreglo de fases se permiten como una alternativa al UT convencional cuando el contrato especifica UT y el PAUT es aprobado por el Ingeniero. El Annex H es un anexo obligatorio — cuando se selecciona PAUT en lugar de UT convencional bajo la Clause 8.15, se aplica todo el Annex 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 Clause 8 requieren procedimientos escritos y la aprobación del Ingeniero, con la variación registrada en los registros de inspección.
El Annex H2 rige el examen PAUT 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 tubular T, Y y K están explícitamente excluidas del alcance del Annex 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 puede usarse a opción del personal de PAUT.
Según el Annex H4.1, los inspectores de PAUT deben tener la calificación NDT Nivel II o III según la Clause 8.14.6.1 y 8.20, y además deben haber documentado un mínimo de 320 horas de experiencia en tiempo de trabajo en aplicaciones de PAUT. El examen práctico requerido (según la Clause 8.20) consistirá en al menos dos especímenes con fallas que representen los tipos de juntas a examinar, cada uno con un mínimo de dos fallas.
Según el Annex H5.1.1, el instrumento de arreglo de fases 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 través de toda la longitud del escaneo y a través de todos los haces.
Según el Annex 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 conforme a 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 profundidades variadas para admitir una calibración TCG (ganancia corregida en el tiempo) de 3 puntos.