Soldadura con placa caliente

La soldadura con placa caliente , también llamada soldadura con herramienta calentada , es una técnica de soldadura térmica para unir termoplásticos . Se coloca una herramienta calentada contra o cerca de las dos superficies que se van a unir para fundirlas. Luego, se retira la fuente de calor y las superficies se juntan bajo presión. La soldadura con placa caliente tiene tiempos de ciclo relativamente largos, que van desde 10 segundos a minutos, en comparación con la soldadura por vibración o ultrasónica . Sin embargo, su simplicidad y capacidad para producir uniones fuertes en casi todos los termoplásticos hacen que se use ampliamente en la producción en masa y para estructuras grandes, como tuberías de plástico de gran diámetro. Se implementan diferentes técnicas de inspección para identificar varias discontinuidades o grietas.

La soldadura con placa caliente se utilizó por primera vez a principios de la década de 1930 para unir PVC . ^[1] Ganó popularidad con la prevalencia de poliolefinas , que son difíciles de unir mediante adhesivos. En la década de 1960, era uno de los métodos de soldadura de plástico más utilizados . ^[2] La soldadura con placa caliente se utilizó para tuberías y electrodomésticos, así como para moldes de inyección . Numerosas asociaciones nacionales e internacionales de soldadura tienen especificaciones y pautas para la soldadura con placa caliente, incluida la Deutscher Verband fuer Schweissen (DVS) en Alemania, la American Welding Society (AWS) en los Estados Unidos y el Comité Européen de Normalisation (CEN) en Europa.

El proceso de soldadura con placa caliente se puede dividir en cuatro fases: adaptación, calentamiento, cambio y soldadura/forjado.

La fase de adaptación sirve para adaptar la geometría de las superficies de soldadura al plano de soldadura teórico. Las superficies de soldadura se calientan por conducción mediante el contacto físico con la placa caliente. El rango de temperatura de la placa caliente es de 30 a 100 °C (86 a 212 °F) por encima de la temperatura de fusión del material, y se aplica una presión constante entre 0,2 y 0,5 MPa contra la placa caliente. ^[1] Esto hace que las superficies de soldadura se adapten a la placa caliente, que tiene la geometría de soldadura deseada. Esto también elimina las irregularidades de la superficie que aumentarían la resistencia al contacto térmico. Una vez que las piezas están en contacto total con la placa caliente, comienza la fase de calentamiento y la presión se reduce al mínimo.

Durante la fase de calentamiento, la región de soldadura se calienta de forma conductiva hasta que se funde, sin desplazamiento sustancial del material. La presión se mantiene al mínimo para mantener las piezas y la placa caliente en contacto o a cero con un desplazamiento preestablecido. La superficie de la masa fundida alcanza aproximadamente 20 °C (68 °F) por debajo de la temperatura de la placa caliente. ^[1] La viscosidad del material fundido se puede controlar a través de la temperatura de la placa caliente y el tiempo de calentamiento. La superficie de la placa caliente a menudo se recubre con PTFE para evitar que el plástico fundido se adhiera, lo que limita la temperatura de la placa caliente a 270 °C (518 °F). ^{[3] La temperatura de las piezas durante esta fase se puede modelar asumiendo una condición límite de temperatura constante y utilizando la} ecuación de calor unidimensional : ^[4]

${\displaystyle \theta (x,t)=\theta _{i}+(\theta _{s}-\theta _{i})\cdot \operatorname {erfc} \left({\frac {x}{2{\sqrt {\kappa t}}}}\right)}$

donde θ es la temperatura, x es la posición, t es el tiempo, θ _i es la temperatura inicial, θ _s es la temperatura constante de la superficie, κ es la difusividad térmica y erfc es la función de error complementaria . Este modelo es válido para la mayoría de los casos, ya que la resistencia de contacto térmico es baja y la masa térmica de la herramienta caliente es grande en comparación con las piezas de plástico. ^[4] Para predicciones más precisas del flujo de calor, también es necesario considerar la resistencia de contacto térmico y la dependencia de la temperatura de las propiedades térmicas del plástico.

Después de un tiempo de calentamiento suficiente, comienza la fase de cambio de formato. Durante esta fase, las piezas se retiran de la placa calefactora, la placa se retira rápidamente y las piezas se juntan. El cambio de formato debe ser lo más breve posible, ya que durante este tiempo la zona fundida se enfría.

La fase de soldadura/forjado comienza cuando las dos superficies fundidas se presionan juntas. Esto crea una difusión intermolecular de las moléculas de plástico según la teoría de reptación . La resistencia de la soldadura se proporciona mediante el enredo de las moléculas de plástico difundidas. La presión de soldadura necesaria depende de la viscosidad de la masa fundida y del espesor de la pared de las piezas y, por lo general, oscila entre 0,025 y 0,05 MPa. Esta presión se mantiene mientras el material fundido se enfría y se vuelve a solidificar. Durante este proceso, parte del material plastificado en la zona de soldadura se expulsa, formando rebabas . Se pueden utilizar topes mecánicos para limitar la cantidad de material extraído con el fin de evitar una soldadura en frío.

Las variantes más comunes de la soldadura convencional con placa caliente incluyen versiones de alta temperatura y sin contacto. Ambas variantes ayudan con el problema de la adherencia del material a la placa caliente entre ciclos de soldadura; el material pegado puede degradarse y transferirse a soldaduras posteriores, lo que da como resultado soldaduras de mala calidad y estéticamente poco atractivas. ^[1]

En la soldadura con placa caliente a alta temperatura, una placa caliente sin revestimiento se calienta a entre 300 y 400 °C (572 y 752 °F), ya que el revestimiento de PTFE se degrada a altas temperaturas. ^[1] La alta temperatura disminuye la viscosidad de la masa fundida, por lo que puede desprenderse de la placa caliente al retirar las piezas. ^[1] Esto puede ir acompañado durante la fase de cambio de formato por un movimiento rápido de las piezas desde la placa caliente; esto evita que el plástico fundido se enrede debido a sus propiedades viscoelásticas . ^[4] Cualquier material residual en la superficie de la placa caliente normalmente se oxida o se elimina mecánicamente. Con algunos termoplásticos, el material residual no se puede eliminar fácilmente y se acumula con el tiempo. Es posible que sea necesario retirar y limpiar las placas calientes entre ciclos. Con las temperaturas más altas, las fases de adaptación y calentamiento se acortan en comparación con las de la soldadura con placa caliente convencional. Sin embargo, aún puede producirse una reducción de la resistencia de la soldadura debido a la degradación térmica del plástico, aunque la mayor parte del material degradado es expulsado por el flujo de material fundido. Se sabe que la soldadura con placa caliente a alta temperatura funciona bien para: ^[1]

• PP y copolímeros de PP
• ABS y PMMA

En la soldadura con placa caliente sin contacto, las superficies de soldadura se funden sin contacto físico con la placa caliente mediante calentamiento por convección y radiación . La temperatura de la placa caliente está entre 400 y 550 °C (752 y 1022 °F), y las superficies de soldadura se colocan a aproximadamente 1 a 3 milímetros (0,039 a 0,118 pulgadas) de la placa caliente. ^[4] La entrada de calor debe controlarse para evitar la degradación térmica mientras se plastifica el material. Esta variante no tiene fase de adaptación, por lo que el ajuste de la pieza debe ser bueno antes de la soldadura, con una desviación de la pieza que no exceda los 0,2 milímetros (0,0079 pulgadas). En la práctica, la soldadura con placa caliente sin contacto solo se utiliza para piezas pequeñas cuyas dimensiones no excedan los 100 por 100 milímetros (3,9 por 3,9 pulgadas). ^[1] Una consideración adicional es el efecto de chimenea cuando la placa caliente está orientada verticalmente, lo que puede causar un calentamiento desigual de las superficies de soldadura. ^[1]

Otra variante es la soldadura con cuña caliente o zapata caliente para unir láminas delgadas con costuras traslapadas. Una cuña caliente se desplaza entre las dos láminas y funde las superficies de soldadura mientras los rodillos de la cuña aplican una ligera presión para forzar un contacto íntimo; los rodillos impulsores aplican presión en la punta de la cuña donde las láminas convergen para formar una costura continua. ^[5] La soldadura con cuña caliente puede producir uniones con costura simple o doble. Para las uniones con costura doble, se utiliza una cuña dividida que no se calienta en el medio. Esto deja una bolsa de aire sin soldar entre las costuras que se puede presurizar para probar de forma no destructiva la integridad de la unión. Con la soldadura con cuña caliente, la velocidad de desplazamiento es un parámetro adicional, ya que la unidad de cuña es autopropulsada por los rodillos. El rango de temperatura típico al soldar polietileno de alta densidad (HDPE) es de 220 a 400 °C (428 a 752 °F); la velocidad de desplazamiento suele ser de 0,7 a 4 metros por segundo (2,3 a 13,1 pies/s). ^[5]

Los parámetros que se utilizan en la soldadura con placa caliente son la temperatura de la placa caliente, la presión (o desplazamiento) durante la igualación, la presión durante el calentamiento, la presión y el desplazamiento durante la fase de soldadura y los tiempos de igualación, calentamiento, cambio de formato y enfriamiento. Estos parámetros tienen un efecto interdependiente sobre la calidad de la soldadura y no se pueden configurar individualmente.

La temperatura de la placa caliente se toma en la superficie de la placa. Se establece en función de la variante de soldadura con placa caliente junto con las propiedades del material, incluida la temperatura de fusión, la viscosidad de la fusión y los límites de degradación térmica. La soldadura con placa caliente convencional utiliza temperaturas de 30 a 100 °C (86 a 212 °F) por encima de la temperatura de fusión. La variante de alta temperatura utiliza temperaturas superiores a la temperatura de degradación del material, aproximadamente de 100 a 200 °C (212 a 392 °F) por encima del punto de fusión. La variante sin contacto utiliza temperaturas de 300 a 400 °C (572 a 752 °F) por encima del punto de fusión. ^[1] Con la soldadura sin contacto, el calentamiento por radiación depende no solo de la temperatura, sino también de la emisividad del material de la placa caliente.

La presión durante la fase de emparejamiento elimina la deformación de las superficies de soldadura para garantizar un contacto completo con la placa caliente sin provocar que las piezas se deformen. Durante la fase de calentamiento, se mantiene una presión mínima para mantener las piezas en contacto con la placa caliente, ya que una presión mayor haría que se salga material. La presión de soldadura pone las superficies de soldadura fundidas en contacto íntimo y expulsa el aire atrapado. Una presión demasiado alta expulsaría la mayor parte del material caliente de la unión, dejando que el material más frío forme una soldadura fría. Una presión demasiado baja limita la difusión intermolecular y produce una soldadura débil. Se puede utilizar un tope mecánico en la fase de soldadura para limitar la cantidad de material que se sale variando la presión de soldadura. ^[1]

Los tiempos de adaptación y calentamiento controlan la cantidad de calor que se aplica durante esas fases. El tiempo de adaptación se establece de modo que las irregularidades de la superficie se fundan y se eliminen. El tiempo de calentamiento determina el espesor de la capa de material fundido. Un material fundido demasiado espeso produce un exceso de rebaba y una orientación molecular desfavorable en la interfaz de unión. Un material fundido demasiado fino produce una soldadura frágil. El tiempo de cambio determina la temperatura del material fundido cuando comienza la soldadura y, por lo tanto, debe ser lo más breve posible para minimizar el enfriamiento de la superficie. Los tiempos de cambio típicos son de alrededor de 2 a 3 segundos, incluso para piezas grandes. ^[1] El tiempo de enfriamiento se refiere al tiempo hasta que las piezas unidas se han solidificado (cuando el material fundido se ha enfriado por debajo de su temperatura de fusión) y se pueden retirar de la máquina. La pieza soldada no debe estresarse hasta que se haya enfriado más hasta la temperatura ambiente.

Los equipos de soldadura con placa caliente constan de dos componentes principales: un dispositivo de sujeción y una o varias placas calientes. La función principal del dispositivo es brindar soporte durante el proceso de soldadura para evitar la deformación bajo la presión de soldadura. ^[1] Las máquinas convencionales tienen dispositivos que se adaptan completamente a las piezas que se están soldando y permiten flexibilidad en la producción al aceptar diferentes configuraciones de dispositivos. Las máquinas personalizadas pueden configurarse para soldar un componente específico y no brindan tanta flexibilidad como las máquinas estándar. ^[1]

Las placas calefactoras están generalmente diseñadas para temperaturas de trabajo específicas. Las placas calefactoras para soldadura convencional con placa calefactora tienen una temperatura de trabajo de al menos 270 °C (518 °F) y están hechas de aleaciones de aluminio. ^[1] Las placas calefactoras también pueden estar recubiertas de politetrafluoroetileno (PTFE) para evitar que el polímero se adhiera a la placa calefactora. Se debe tener cuidado ya que los recubrimientos de PTFE se degradan con el tiempo y se deben disponer de conjuntos de accesorios intercambiables durante el funcionamiento continuo. Las placas calefactoras para soldadura con placa calefactora a alta temperatura tienen una temperatura de trabajo máxima de 430 °C (806 °F) y están hechas de aleaciones de bronce de aluminio. Debido a la menor conductividad térmica de estas aleaciones, se debe tener precaución para garantizar que haya un calentamiento uniforme a lo largo de la superficie de la placa calefactora. El PTFE tiene una temperatura de trabajo máxima de 270 °C (518 °F), por lo tanto, no se pueden utilizar recubrimientos antiadherentes para este tipo de operación. Por último, las placas calefactoras para soldadura sin contacto se utilizan para temperaturas de hasta 550 °C (1022 °F) y están hechas de bronce de aluminio o acero inoxidable. ^[1]

Las máquinas de soldadura de placa caliente generalmente funcionan con controles neumáticos, hidráulicos o electromecánicos. Las máquinas se pueden configurar para realizar soldaduras con la superficie de contacto en posición horizontal o vertical. Los componentes más largos, como las tuberías, se sueldan más comúnmente en posición horizontal, mientras que las molduras con accesorios internos, como una batería de arranque, se sueldan en posición vertical. ^[1] Un controlador proporcional-integral-derivativo (PID) también ayuda a mantener las temperaturas deseadas durante cada proceso. ^[5]

Si bien existen varias configuraciones de unión, una unión a tope en la que los dos materiales de unión están alineados a lo largo del mismo plano es uno de los diseños de unión más comunes para termoplásticos. Existen varias modificaciones de esta unión que se implementan para diferentes aplicaciones, entre las que se incluyen las siguientes que se enumeran a continuación. ^[1]

• Superficie de unión agrandada: el uso de materiales de relleno en las soldaduras reduce la resistencia general y esto se puede compensar agrandando la superficie de la unión.

• Trampa de rebaba con junta a tope (interna): el cordón está cubierto por una nervadura o trampa de rebaba.

• Trampa de rebabas con junta a tope (externa): este tipo de junta oculta las rebabas en la superficie exterior y generalmente se utiliza para reducir el ruido en las áreas circundantes.
• Trampa de rebaba para junta a tope (doble): hace que la superficie sea más atractiva visualmente al ocultar la rebaba en ambos lados de la soldadura.

La soldadura con placa caliente se puede utilizar para unir todos los termoplásticos y elastómeros termoplásticos cuyo rango de temperatura de fusión se encuentra por debajo de su temperatura de descomposición . Dado que solo se puede unir el propio plástico, los aditivos , utilizados para mejorar las propiedades del material o reducir el coste, pueden reducir la soldabilidad. Los aditivos también pueden reducir la resistencia de la soldadura al actuar como concentradores de tensión . Entre los ejemplos de aditivos se incluyen estabilizadores, lubricantes, coadyuvantes de procesamiento, agentes colorantes, materiales de refuerzo (talco, fibras de vidrio, fibras de carbono, etc.). ^[1]

El contenido de agua del plástico también afecta la soldabilidad. Esto afecta a los termoplásticos que absorben agua del aire circundante, principalmente a los termoplásticos amorfos. Un alto contenido de agua puede provocar la formación de burbujas durante el calentamiento y la unión, lo que reduce la resistencia de la soldadura. Por lo tanto, las piezas deben soldarse poco después del moldeo por inyección, almacenarse en un entorno seco o soldarse con parámetros ajustados. ^[6]

La soldadura con placa caliente se puede utilizar para unir algunas combinaciones de termoplásticos diferentes. Por lo general, los plásticos semicristalinos solo son compatibles con plásticos semicristalinos, y los plásticos amorfos solo son compatibles con plásticos amorfos. Si los plásticos tienen el mismo punto de fusión y viscosidad de fusión, se puede utilizar la soldadura con placa caliente convencional o de alta temperatura. Con diferentes puntos de fusión o diferentes viscosidades, se deben utilizar placas calientes duales, con cada placa caliente ajustada a una temperatura diferente. Las combinaciones de termoplásticos comunes incluyen: ^[1]

• ABS-PMMA
• ABS- PC
• ABS- SAN
• PMMA – PC + ABS
• PC-PC + ABS

La soldadura con placa caliente se utiliza para unir piezas que van desde unos pocos centímetros hasta 1,6 metros. ^[5] También se utiliza para realizar soldaduras continuas en membranas de revestimiento. Su uso se puede dividir en dos categorías principales, a saber, aplicaciones de producción y soldadura de tuberías. Estas se diferencian en sus equipos y diseños de unión.

Una de las principales industrias que utiliza la soldadura con placa caliente es el sector de la automoción. Las carcasas de los faros traseros fabricadas en ABS se unen con lentes fabricadas en PMMA o PC mediante una junta a tope modificada. El ABS y el PMMA tienen temperaturas de fusión similares y se pueden soldar utilizando una sola placa caliente, mientras que el ABS y el PC requieren placas calientes dobles debido a la mayor temperatura de fusión del PC. Se utilizan ventosas de vacío para mover las piezas y evitar que se rayen. Se utilizan variantes tanto convencionales como de alta temperatura. Un tiempo de ciclo típico es de 60 segundos con una temperatura de placa caliente de 370 °C. ^[1]

Los tanques de combustible fabricados con HDPE moldeado por soplado necesitan hasta 34 piezas soldadas, entre las que se incluyen clips, cuellos de llenado, líneas de ventilación, tapón de protección térmica, válvula de ventilación de gas/vuelco, boquilla de ventilación y soportes. ^{[1] [5]} Las piezas se sueldan individualmente mediante juntas a tope con ranura. Cada componente necesita un tiempo de ajuste diferente y los tiempos de ciclo son inferiores a un minuto por componente. ^[1]

Las carcasas y tapas de las baterías de los automóviles están hechas de copolímeros de PP delgados, que tienen una viscosidad de fusión baja. La soldadura con placa caliente a alta temperatura se utiliza en las juntas a tope con tapas de rebaba. Una máquina típica puede soldar dos baterías en un tiempo de menos de 30 segundos. ^[1]

Otros componentes automotrices soldados con placa caliente son los flotadores de carburador, los depósitos de líquido refrigerante y lavaparabrisas y los conductos de ventilación. Entre los artículos no automotrices se incluyen los brazos rociadores de lavavajillas, las cajas de detergente para ropa, los depósitos de planchas de vapor, los barriles de HDPE, las paletas de transporte de PP, las cajas de eliminación de agujas médicas y los marcos de ventanas de PVC. ^[5]

La soldadura con placa caliente, conocida como soldadura por fusión en muchas industrias, se utiliza comúnmente para unir tuberías de plástico. Estas tuberías, a diferencia de las de acero, tienen menos probabilidades de romperse durante un terremoto. ^[1] La soldadura de tuberías utiliza configuraciones de unión especiales, a saber, a tope, a encaje y de silla/pared lateral, cada una con sus propios procedimientos de soldadura.

La soldadura por fusión a tope tiene fases de proceso similares a las de la soldadura convencional con placa caliente. Antes de soldar, se refrentan los extremos de la tubería y se redondean y alinean los perfiles entre sí. ^[1] Las fases restantes se desarrollan de manera normal, aunque a veces se puede omitir la fase de emparejamiento. Al soldar plásticos diferentes, en lugar de utilizar placas calientes dobles, la tubería con el índice de fluidez más bajo se puede calentar antes que la otra, de modo que ambos extremos de la tubería tengan la misma viscosidad de fusión al final de la fase de calentamiento. ^[1] Después del enfriamiento, a veces se retira el cordón de rebaba para dejar superficies lisas en el interior y el exterior. Los problemas con la soldadura se pueden determinar inspeccionando este cordón. ^[5]

La soldadura por fusión por encaje utiliza herramientas de calentamiento macho y hembra unidas a una placa calefactora para calentar el exterior de la tubería y el interior del encaje simultáneamente. Esto se utiliza normalmente para tuberías de entre 40 y 125 milímetros. ^[5] Con esta unión, la presión de soldadura se suministra mediante el ajuste por interferencia de la tubería y el encaje, por lo que estas piezas, así como las herramientas de calentamiento, deben estar dentro de la tolerancia. ^[1]

La soldadura por fusión de silla de montar y pared lateral se utiliza para unir accesorios de silla de montar a la pared lateral de una tubería para crear ramificaciones. El exterior de la tubería y la superficie correspondiente del accesorio de silla de montar se calientan utilizando herramientas de calentamiento cóncavas y convexas. ^[5] La máquina de fusión de silla de montar aplica fuerza de soldadura a través de la línea central de la tubería. Antes de soldar, el exterior de la tubería debe limpiarse de todos los contaminantes, porque la capa fundida de la tubería no se desplaza de la unión. ^[1]

Existen dos métodos de prueba: los ensayos destructivos y no destructivos. Si bien la calidad de una soldadura solo se puede determinar mediante métodos destructivos, los ensayos no destructivos permiten determinar defectos en la región soldada. En la siguiente sección se destacarán algunos de los métodos no destructivos utilizados en la soldadura de termoplásticos.

La inspección visual solo se puede utilizar para detectar defectos en la superficie de la soldadura, pero es el método de END menos costoso. ^[1] Este método de inspección se puede realizar tanto durante como después de la soldadura. Durante la soldadura, el operador inspecciona la decoloración, la desalineación, las muescas y otras discontinuidades de la superficie. La inspección posterior a la soldadura permite al operador inspeccionar las características microestructurales que pueden ser perjudiciales para la pieza soldada.

La prueba con rayos X es un método de inspección costoso; por lo tanto, generalmente se limita a recipientes a presión y tuberías que transportan materiales peligrosos. ^[1] Este método es más eficaz cuando las densidades de la imperfección y el plástico tienen una diferencia sustancial y se utiliza para detectar huecos, inclusiones y otras imperfecciones. Una desventaja de este método es que no se pueden determinar los defectos microestructurales a través de este método de prueba.

Este método de prueba se utiliza con mayor frecuencia para tuberías soldadas y otros recipientes cerrados. ^[1] Existen diferentes variantes de esta prueba que dependen del tipo de medio (agua, aire, gas) utilizado para presurizar la muestra. Es habitual realizar esta prueba en condiciones de vacío.

La prueba de alto voltaje, conocida como “prueba de chispa”, es una alternativa a la prueba de estanqueidad. Esta prueba se realiza recubriendo la soldadura con una sustancia conductora de electricidad, como un alambre, fibras o bobinas. ^[1] Cuando se aplica un voltaje, se forma un arco, lo que muestra la presencia de una fuga. Esta prueba no es adecuada para termoplásticos polares como el PVC, ya que generarán calor que puede provocar la degradación de la soldadura.

Las pruebas ultrasónicas utilizan ondas de alta frecuencia que viajan a través de las regiones soldadas. Estas ondas pueden detectar defectos en función de las diferentes densidades entre la imperfección y la pieza de plástico. ^[1] Hay dos métodos principales para realizar pruebas ultrasónicas: mediante el uso de un transmisor y un receptor en conjunto o mediante el uso de un transductor ultrasónico. Estos métodos convencionales similares a las pruebas de rayos X no pueden detectar cambios microestructurales en la soldadura. Actualmente se están desarrollando pruebas ultrasónicas avanzadas, como la ultrasónica de matriz en fase (PAUT), para la inspección de juntas de placas calientes y electrofusión. ^[7]

Las tuberías de polietileno (PE) son preferibles a otros materiales como los metales para el transporte de fluidos debido a su resistencia a la corrosión, lo que les confiere una vida útil más larga. Sin embargo, su uso en plantas de energía nuclear está limitado debido a la poca fiabilidad de los métodos de END. Los métodos actuales implican el uso de prácticas que no proporcionan un análisis completo de una tubería de PE soldada. ^[8]

El uso de una configuración de unión a tope produce una pequeña zona de fusión y la inspección se complica aún más debido a la alta atenuación del PE. ^[9] La colocación adecuada de la sonda también está limitada durante la inspección debido a la interferencia con el cordón de soldadura. El sistema PAUT tiene cinco componentes principales. Estos componentes son la sonda de matriz en fase, la cuña de la sonda, el soporte de la sonda, el escáner y el detector de fallas. Se requiere un mínimo de cuatro sondas de matriz en fase para que la señal ultrasónica detecte una falla. La cuña de agua de membrana transmite el ultrasonido de las sondas a la tubería mientras minimiza la pérdida de energía y el soporte de la sonda asegura el contacto adecuado entre la cuña y la tubería. El sistema de escaneo hecho específicamente para este método de prueba lleva la sonda alrededor de la junta de la tubería durante la inspección. Por último, el detector de fallas analiza la señal de la sonda. ^[8] Este método está diseñado específicamente para la inspección de soldaduras de electrofusión y fusión a tope de tuberías de varios tamaños que van desde un espesor de 8-65 mm y un diámetro de 90-800 mm. PAUT es adecuado para la detección de: ^[8]

• Defectos planares: esto puede deberse a que la superficie de soldadura está cubierta de humedad.

• Contaminantes: Los ambientes áridos y ventosos pueden provocar que las partículas se adhieran a la superficie de la tubería.

• Soldaduras en frío: se producen por difusión intermolecular incompleta o parcial, lo que da como resultado una falla frágil. Se producen por temperaturas frías o si hay un espacio grande entre la tubería y el accesorio.

• Penetración insuficiente: este tipo de defecto se debe a que las abrazaderas no están aseguradas correctamente durante el proceso de soldadura.

Se están desarrollando dos informes ISO que están siendo revisados ​​por el comité técnico (TC) 138 (tuberías, accesorios y válvulas de plástico para el transporte de fluidos) para incluir PAUT como un método de END volumétrico de tuberías de PE. ^{[10] [11]} También se ha elaborado un procedimiento para UT de uniones de fusión a tope que incluyen, entre otras, HDPE y polietileno de densidad media (MDPE). ^[12] Las normas ISO y ASME se enumeran como:

• ISO/DTS 16943 - Tuberías termoplásticas para el transporte de fluidos - Inspección de juntas de electrofusión de polietileno mediante el método de prueba ultrasónica de matriz en fase

• ISO/DTS 22499 - Tuberías termoplásticas para el transporte de fluidos - Inspección de juntas de fusión a tope de polietileno mediante el método de prueba ultrasónica de matriz en fase

• ASME E3044/E3044M1 − 16e1 Práctica estándar para pruebas ultrasónicas de uniones de fusión a tope de polietileno