por David Beamish, DeFelsko Corporation
Actualizado: 09/20/2021
Resumen: El rendimiento del revestimiento está relacionado con la altura del perfil en una superficie de acero. Existen tres tipos de dispositivos para realizar mediciones de este perfil superficial: la cinta de réplica, los micrómetros de profundidad equipados con sondas puntiagudas y los comprobadores de rugosidad con palpadores. En este artículo se presentan los resultados de un análisis reciente de las mediciones realizadas por los tres tipos de dispositivos en acero granallado con un surtido de medios de granallado y se propone un nuevo método de medición del micrómetro de profundidad denominado promedio de los picos máximos.
Las superficies de acero suelen limpiarse mediante impacto abrasivo antes de la aplicación de recubrimientos protectores. Este proceso elimina los recubrimientos anteriores y da rugosidad a la superficie para mejorar recubrimiento adherencia . El perfil resultante superficie , o patrón de anclaje, está compuesto por un complejo entramado de picos y valles que debe evaluarse con precisión para garantizar el cumplimiento de las especificaciones del trabajo o del contrato.
Los profesionales de la protección recubrimiento disponen de varios métodos de análisis para determinar el perfil de superficie . Hasta ahora, se ha contado con poca información que les ayudara a seleccionar un instrumento o a comparar los resultados obtenidos con los distintos métodos.
El perfil de una superficie de acero superficie tras el granallado presenta irregularidades aleatorias con picos y valles que no son fáciles de caracterizar. Los instrumentos capaces de medir este perfil con un alto grado de precisión, como los microscopios electrónicos de barrido, solo son adecuados para su uso en laboratorio. Se prefieren los métodos de campo. superficie A menudo se especifican rangos de perfil y el perfil superficie recomendado varía en función de los distintos tipos de recubrimientos.
La determinación de un perfil de « superficie » depende de su definición. Lanorma ISO 18503-12lo define como la altura de los picos principales en relación con los valles principales. La norma ASTMD71274lo describe como las desviaciones verticales positivas y negativas medidas a partir de una línea media, situada aproximadamente en el centro del perfil que se está evaluando. La norma ASTMD4417-115define el perfil de « superficie » como «la altura de los picos principales en relación con los valles principales». En ella se describen tres métodos diferentes de « medición »:
El sector no cuenta con patrones de perfil cuyos valores sean trazables a un Instituto Nacional de Metrología. Si los tuviera, los instrumentos podrían verificarse con respecto a dichos patrones, podrían publicarse declaraciones de « exactitud » y los usuarios dispondrían de un medio para correlacionar sus resultados. Los patrones podrían determinar la relación entre los valores obtenidos con un « cinta réplica » y los obtenidos con micrómetros de profundidad, y así sucesivamente.
Al no disponer de normas físicas, el sector ha optado por un método de referencia. Las normasNACE6, ASTM e ISO describen la altura de perfil de « superficie » como la distancia medida desde la cima del pico más alto hasta el fondo del valle más bajo dentro del campo de visión de un microscopio óptico. El microscopio se enfoca en el pico más alto dentro del campo de visión. La distancia que recorre la lente para enfocar el valle más bajo dentro del mismo campo de visión constituye una « medición » de la altura del perfil. La media aritmética de 20 mediciones de este tipo da como resultado la altura media máxima de pico a valle. En otras palabras, la media de los picos máximos.
El método del microscopio es poco práctico sobre el terreno, por lo que las principales organizaciones apoyan una serie de métodos alternativos que son prácticos y utilizados habitualmente por los inspectores.
ISO fabrica comparadores de perfil superficie para acero limpiado mediante chorro de granalla oarena abrasiva⁷, basados en el método del microscopio de enfoque. Mediante medios visuales o táctiles, el usuario compara el acero superficie con el perfil de cada segmento del comparador para asignarle una calificación adecuada: «fino», «medio» o «grueso». El anexo B de la norma ISO 8503-5 muestra que existe una buena correlación entre estos comparadores y l medición s realizadas mediante los métodos descritos en cinta réplica y palpador . No existe ningún método ISO para micrómetros de profundidad, ni deben utilizarse micrómetros de profundidad para realizar mediciones en comparadores de perfil debido a la falta de planitud de los comparadores.
La norma NACE RP0287 (actualizada en 2016 a SP0287-2016-SG) también muestra8 que las mediciones de la cinta de réplica y del microscopio de enfoque coinciden dentro de sus límites de confianza (dos desviaciones estándar ) en 11 de 14 casos.
cinta réplica Es sencillo, relativamente económico y presenta una buena correlación con los resultados obtenidos con el microscopio de enfoque. No es de extrañar, pues, que se haya convertido, posiblemente, en el método de campo más popular para medir el perfil de l superficie .
cinta réplica Consta de una capa de espuma compresible fijada a una capa de poliéster incompresible sustrato de espesor altamente uniforme espesor (2 mils +0,2 mils9). Al presionarla contra un acero rugoso superficie, la espuma se comprime y forma una huella del superficie. Al colocar la cinta comprimida entre los yunques de un micrómetro espesor medidor y restar la contribución de la capa incompresible sustrato, de 2 mils, se obtiene una medida del perfil superficie .
Resta automáticamente la capa incompresible de 50,8 μm (2 mils) de todas las lecturas con el lectorPosiTector RTR H cinta réplica .
Según la norma ISO 8503-5: «Este método mide un “perfil medio máximo de pico a valle”, ya que los yunques del micrómetro medidor aplanan ligeramente el perfil de la réplica, de modo que el lectura equivale a un valor máximo medio, aunque esto no es lo mismo que una media matemática». Así pues, una vez más, nos encontramos ante un método que, en esencia, mide la media de los picos máximos.
En los últimos años, han ganado popularidad otros dos métodos de análisis de perfiles medición : el medidor de rugosidad « palpador » (ASTM D7127) y el micrómetro de profundidad (ASTM D4417, método B). Las versiones electrónicas de estos instrumentos ofrecen la ventaja de reducir la influencia del operador y de permitir la recopilación y el análisis digitales de los datos de medición .
Para obtener más información sobre los instrumentos de perfil digital superficie , consulte PosiTector SPG , el perfil digital superficie medidor o el lector digitalPosiTector RTR H cinta réplica .
Un medidor de rugosidad portátil palpador superficie funciona desplazando un palpador at a velocidad constante a lo largo de la superficie. El instrumento registra las distancias de subida y bajada que recorre el palpador a medida que se desplaza por la superficie. Mide el valor Rt de acuerdo con la norma ISO428710, en la que Rt es la distancia vertical entre el pico más alto y el valle más bajo dentro de cualquier longitud de evaluación dada de 0,5 pulgadas. Se realizan cinco de estos trazados y se calcula la media de los valores de Rt para obtener, de nuevo, la media de los picos máximos.
El comité D01.46 de la ASTM llevó a cabo una evaluación en 11 laboratorios de la precisión y el sesgo de este método, haciendo que los participantes midieran cinco paneles de prueba de acero granallado con una cinta de réplica y tres instrumentos de aguja. Seleccionaron instrumentos de aguja que tenían un rango vertical adecuado para ser útiles en la medición de las superficies comparativamente rugosas de interés para la industria de los revestimientos y los recubrimientos. Aun así, el perfil de algunos de los paneles superaba los límites de medición de algunos de los instrumentos seleccionados.
Los resultados preliminares confirmaron una estrecha relación entre los métodos de rugosidad cinta réplica y palpador , tal y como concluyó la ISO. Cuando se publiquen los resultados, los profesionales del sector tendrán acceso a datos de correlación fiables.
Esto deja solo el método del micrómetro de profundidad sin un estudio comparativo. Para establecer una correlación entre los tres tipos de dispositivos, este artículo propone que las mediciones con el micrómetro de profundidad se analicen utilizando un método que ofrezca resultados similares a los obtenidos con la cinta y el palpador y que sea coherente con los objetivos de medición , un método denominado «media de los picos máximos».
Para obtener este valor, se mide el perfil at en un número suficiente de puntos para caracterizar el superficie, normalmente cinco. At En cada punto, se toman diez lecturas y se registra el lectura más alto. La media de todos los puntos se presenta como el perfil del superficie.
El impulso para este estudio provino de unas pruebas preliminares realizadas en paneles ASTM con un micrómetro de profundidad. Tal y como se muestra en la figura 5, cuando se utilizó el método de análisis basado en la media de los picos máximos, los resultados del micrómetro de profundidad coincidieron en gran medida con los obtenidos con la cinta métrica y el palpador .
Un micrómetro de profundidad cuenta con una base plana que se apoya sobre la superficie superficie y una punta sonda accionada por resorte que se hunde en los valles del perfil superficie . La base plana se apoya en los picos más altos y, por lo tanto, cada medición corresponde a la distancia entre los picos locales más altos y el valle concreto en el que se ha hundido la punta.
Actualmente, la norma ASTM D4417 exige al usuario que calcule la media de todas las mediciones de profundidad realizadas con el micrómetro, independientemente de lo bajas que puedan ser algunas lecturas. Como era de esperar, los resultados finales calculados suelen ser inferiores a los obtenidos con la cinta métrica y los métodos de « palpador ». Este estudio confirmó esa hipótesis (fig. 12). En ocasiones, alguno de los instrumentos registraba valores « at » o superiores a los resultados de la cinta métrica, pero eso era la excepción.
Tras el estudio de cinco paneles de la ASTM mencionado anteriormente, el método del micrómetro de profundidad era el único que carecía de un estudio comparativo. Para establecer una correlación entre los tres tipos de dispositivos, este artículo propone que las mediciones con micrómetro de profundidad se analicen mediante un método que produzca resultados similares a los obtenidos con la cinta métrica y el « palpador », y que sea coherente con sus objetivos medición ; un método denominado «media de los picos máximos».
Para obtener este valor, se mide el perfil at en un número suficiente de puntos para caracterizar el superficie, normalmente cinco. At En cada punto, se toman diez lecturas y se registra el lectura más alto. La media de todos los puntos se presenta como el perfil del superficie.
El impulso para este estudio provino de unas pruebas preliminares realizadas en paneles ASTM con un micrómetro de profundidad. Tal y como se muestra en la figura 5, cuando se utilizó el método de análisis basado en la media de los picos máximos, los resultados del micrómetro de profundidad coincidieron en gran medida con los obtenidos con la cinta métrica y el palpador .
Para confirmar estos resultados, se obtuvieron veinte paneles granallados con tipos de medios comunes de KTA Labs11 y se adquirieron cinco micrómetros de profundidad comunes. Cinco personas realizaron 50 mediciones en cada panel con cada instrumento en un entorno de oficina controlado para un total de 5.000 lecturas.
Se tomaron un mínimo de tres mediciones cinta réplica en cada panel y se calculó la media. Cuando los resultados se situaban en los extremos del rango de la cinta métrica, se realizaban mediciones adicionales con la cinta del siguiente nivel y se calculaba la media siguiendo las instrucciones del fabricante.
Consulta «cinta réplica : una fuente de nueva información sobre el perfil de superficie » para obtener más información sobre cinta réplica medición .
palpador Se obtuvieron mediciones de rugosidad con tres instrumentos de campo habituales a efectos comparativos. Por último, se obtuvieron las lecturas de metales comunes (BMR) de cada panel mediante medidores magnéticos de tipo 1 y tipo 2 recubrimiento espesor .
DFT Las sondas miden la distancia desde su punta sonda hasta el plano magnético del acero. En el acero liso, el plano magnético coincide con el superficie del acero. En el acero rugoso, el plano magnético se sitúa en algún punto entre el pico más alto y el valle más bajo del perfil, una ubicación que puede variar según el tipo de instrumento. Por lo tanto, la rugosidad suele provocar que los instrumentos DFT marquen un valor alto, es decir, un valor positivo.
La norma SSPC-PA 2 y otras normas exigen que se aplique un factor de corrección para compensar este efecto de rugosidad. Por lo general, se coloca una cuña de plástico sobre el perfil sin recubrimiento y se mide con el DFT medidor . El medidor se ajusta de modo que el resultado coincida con el espesor de la cuña. La cuña simula la acumulación de pintura sobre los picos y el ajuste garantiza que las mediciones de la espesor se tomen a partir del nivel medio de los picos del perfil, en lugar de a partir del plano magnético.
Cuantificar el efecto del perfil en DFT Las mediciones se tomaron en todos los paneles con instrumentos Tipo 1 (extracción mecánica) y Tipo 2 (electrónicos) después de ser verificados a cero en acero liso y plano. Se registró el resultado promedio de cinco mediciones para cada panel.
El instrumento de tipo 1 fue el menos afectado por el perfil y registró un máximo de 0,3 mils en la superficie más rugosa superficie. El instrumento de tipo 2 registró valores que oscilaron entre un mínimo de 0 en la superficie tratada con chorro de perlas de vidrio superficie y un máximo de 1,2 mils en la superficie tratada con chorro de granalla S390 superficie. En general, el instrumento DFT proporcionó espesor resultados que oscilaron entre el 1 % y el 26 % de las alturas del perfil superficie medidas por cinta réplica, con una media del 13 % en todos los paneles.
La rugosidad de algunos superficie supera la capacidad de medición de las cintas métricas y los métodos palpador . Las buenas prácticas indican que las cintas métricas de uso comercial permiten medición medir perfiles medios de pico a valle de entre 0,5 y 5,0 mils. Todos los micrómetros de profundidad utilizados en el estudio contaban con rangos ampliados adecuados para medir superficies de acero granalladas y no alcanzaron su «límite máximo» en ninguno de los paneles.
Consulte la guía de pedidos «PosiTector »SPG superficie Profile medidor para conocer los rangos de medición.
En varios paneles había zonas en las que todos los tipos de instrumentos arrojaban valores de perfil elevados. Estas variaciones podrían deberse a la naturaleza inconsistente del granallado a mano. Cabe suponer que las superficies más grandes presentarían irregularidades similares.
No fue posible realizar las pruebas con cada dispositivo exactamente en la misma ubicación de cada panel (fig. 7). cinta réplica examinaba un área relativamente amplia, por lo que requería menos mediciones para caracterizar adecuadamente superficie. palpador y los métodos con micrómetro de profundidad cuentan con sondas de punta fina que muestrean un área mucho más pequeña superficie y, por lo tanto, requerían más mediciones para caracterizar adecuadamente superficie. Las guías de la ISO, la ASTM, la NACE y la SSPC tienen esto en cuenta.
Todos los métodos requerían una configuración inicial y exactitud verificación antes de que comenzaran las pruebas.
Consulta los PosiTector SPG manuales de instrucciones de RTR H y PosiTector para obtener información sobre la configuración, así como en exactitud yverificación.
Se observaron círculos en algunos paneles tras realizar pruebas con cinta réplica. Se cree que se debieron a que unas partículas microscópicas quedaron incrustadas en la espuma y se desprendieron al despegarla. Se observaron arañazos en algunos paneles tras realizar pruebas con los instrumentos de palpador . Se cree que el acero superficie sufrió una ligera modificación al arrastrar la punta de diamante palpador sobre las crestas (fig. 9).
Durante las pruebas queda claro que los resultados individuales de superficie profile medición son menos repetibles y presentan una mayor variación de lo que los usuarios están acostumbrados a esperar de otras formas de medición del sector, como los ensayos de película seca espesor (DFT), de temperatura o de brillo. Si bien cabría esperar que dos mediciones de DFT fueran muy similares, dos mediciones de superficie profile pueden diferir considerablemente. Tal es la naturaleza de un superficie tratado con chorro de arena.
Por ejemplo, en un panel granallado con una mezcla de arenas gruesas y finas de estaurolita, las mediciones de la cinta de réplica oscilaron entre 1,8 y 2,9 milésimas de pulgada, los instrumentos de aguja entre 1,8 y 2,8 milésimas de pulgada, y los micrómetros de profundidad entre 0 y 5,6 milésimas de pulgada. Sin embargo, los tres métodos dieron resultados finales de "media de los picos máximos" de aproximadamente 2,5 mils.
Sin embargo, con la misma frecuencia, los tres métodos arrojaron resultados que no eran tan parecidos. Los resultados de la cinta y del palpador a veces variaban hasta en un 30%. En 2 paneles granallados con granalla S280 y óxido de aluminio de malla 100, la cinta de réplica dio una lectura de 2,7 mils en ambos, mientras que el método del palpador dio una media inferior de 2,2 mils en ambos. Por el contrario, en la arena de sílice BX-40, la cinta de réplica dio una lectura de 1,5 mils mientras que el método del palpador dio una media más alta de 1,9 mils. Los valores medios obtenidos con los tres instrumentos de aguja fueron superiores a los valores de la cinta de réplica en los 4 paneles granallados con arena e inferiores en todos los paneles granallados con óxido y granulados. Véase en la figura 12 un resumen de los resultados de la cinta de réplica frente a los de la aguja.
A la hora de realizar mediciones de perfil c superficie es con los micrómetros de profundidad, se tuvieron en cuenta los siguientes aspectos:
Los resultados de este estudio confirman la estrecha relación entre las mediciones con cinta métrica y las realizadas con el dispositivo « palpador », tal y como se demostró por primera vez en las pruebas de comparativa de la ASTM. Los resultados también revelaron información interesante sobre el tercer tipo de dispositivo « medición », los micrómetros de profundidad de perfil « superficie », que obtuvieron resultados comparables a los de la cinta métrica y al dispositivo « palpador » cuando se utilizó el método de análisis de la «media de los picos máximos» (fig. 12).
La superficie del acero granallado en cualquier punto es una variación aleatoria, por lo que deben tomarse varias lecturas. El objetivo de la evaluación es realizar las máximas determinaciones de pico a valle. Las mediciones individuales de la superficie de un metal limpiado con chorro de arena varían significativamente de una zona a otra sobre una superficie determinada. La forma en que se combinan estas mediciones depende del parámetro requerido para el trabajo, que puede ser la media de la altura pico-valle, su máximo, o incluso algo más. Al emplear el enfoque de análisis del "promedio de los picos máximos", un micrómetro de profundidad proporciona mediciones fiables del perfil de la superficie que se correlacionan estrechamente con los resultados del comprobador de rugosidad de cinta y palpador.
PosiTector SPG avanzado incorporan un modo SmartBatch™ para cumplir diversas normas y métodos de ensayo. Por defecto, SmartBatch™ genera resultados próximos a los obtenidos con los métodos de cinta de réplica y palpador de arrastre al promediar automáticamente la profundidad máxima del perfil para todos los puntos dentro del área de prueba y mostrar "la media de los picos máximos".
DAVID BEAMISH(1955 – 2019), expresidente de DeFelsko Corporation, una empresa con sede en Nueva York dedicada a la fabricación de instrumentos portátiles de ensayo recubrimiento que se comercializan en todo el mundo. Era licenciado en Ingeniería Civil y contaba con más de 25 años de experiencia en el diseño, la fabricación y la comercialización de estos instrumentos de ensayo en diversos sectores internacionales, entre ellos la pintura industrial, el control de calidad y la fabricación. Impartió seminarios de formación y fue miembro activo de diversas organizaciones, entre ellas NACE, SSPC, ASTM e ISO.
