Metodi CND: Esame con il metodo degli ultrasuoni

Negli articoli precedenti abbiamo parlato dei metodi CND cosiddetti “Superficiali”

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• CND, cosa sono e dove si utilizzano
• Metodi CND: Esame visivo VT
• Metodi CND: liquidi penetranti, Test “PT”
• Metodo CND: Esame magnetoscopico MT
• Metodi CND: Esame con luce UV, faretto di Wood                                                                       

In questo articolo entriamo nella categoria dei controlli non distruttivi sui materiali mediante i metodi di verifica “Volumetrici” (Ultrasuoni UT / Radiografie RT) che consentono di identificare difetti e imperfezioni in profondità e non solo in superficie. Nello specifico parleremo del metodo di verifica ad Ultrasuoni “UT”.

Questa tecnica sfrutta delle onde con frequenza superiore a quelle dell’udito (Ultrasuoni) comprese tra i 0.5 e i 25MHz che attraversano il materiale analizzato interrompendosi ogni qualvolta incontrano un ostacolo o una discontinuità (crepa, cricca, inclusione, difetto o imperfezione) creando delle riflessioni d’onda che tornano indietro verso il generatore (Sonda).

Tutti questi segnali riflessi vengono rappresentati nel monitor sotto forma di grafico con dei picchi che costituiscono e rappresentano questi difetti o discontinuità permettendo all’operatore competente, non solo di visualizzarli, ma anche di identificarne le dimensioni, la profondità e la tipologia.

Come si esegue l’esame CND ad ultrasuoni?

L’esame si svolge mediante l’utilizzo di un apposito strumento “Cercadifetti ad ultrasuoni” (Flaw-detector) abbinato ad una sonda di misura (trasduttore) selezionata in modo specifico secondo le differenti esigenze e applicazioni:

• Tubi: Saldati e non, prevalentemente con sonde angolate che consentono di rilevare difetti longitudinali come cricche circonferenziali e sfogliature.
• Fusioni e getti: Sonde a frequenza bassa a causa della elevata porosità
• Laminati: Sonde doppie / longitudinali
• Tondi: Sonde longitudinali di diametro apposito per un corretto accoppiamento, posizionata trasversalmente per evidenziare difetti longitudinali o in testa al tondo per evidenziare difetti trasversali come ad esempio inclusioni, cricche e incollature.
• Saldature: Per questo campo di applicazione si utilizzano tutte le tipologie di sonde, longitudinali, doppie focalizzate e angolate in funzione del tipo di saldatura da esaminare, ad angolo, a T o di testa. I difetti riscontrati possono essere di svariata natura come ad esempio cricche, porosità, inclusioni, cavità, mancata fusione, mancata penetrazione, ecc…

PER SAPERNE DI PIU’

Vantaggi e limiti del metodo CND ad ultrasuoni:

• Penetrazione materiale; Alto coefficiente di penetrazione nel materiale che consente di rilevare difetti interni anche a profondità elevate
• Ispezione da un solo lato (Con la Tecnica della Riflessione), non necessita di riscontro dalla parte opposta
• Possibilità di determinare anche la posizione e la dimensione del difetto
• Non solo Cercadifetti, ma anche un misuratore di spessore del materiale ad alta precisione
• La difficoltà di evidenziare difetti superficiali o sub-superficiali (sottopelle) in quanto nei primi mm viene generato un disturbo. Per questo motivo esistono delle versioni CND per esami superficiali (Test  Visivo VT, Liquidi Penetranti PT, Particelle Magnetiche MT, controllo UV)
• La geometria del pezzo o del campione esaminato; Se si tratta di particolari irregolari, con forme geometriche strane o complesse, risulterà difficoltoso effettuare delle rilevazioni attendibili a causa di eventuali spigoli, angoli, superfici irregolari o altro che renderanno difficoltoso la ricerca e individuazione dei difetti, anche con l’impiego di particolari sonde angolate in grado di aiutarci in alcune situazioni.
• A differenza del metodo “RT” (Radiografie), il controllo CND mediante gli ultrasuoni permette di avere un riscontro immediato del test effettuato senza dover attendere i tempi di sviluppo delle lastre radiografiche. Altro fattore importante, da non sottovalutare, non richiede alcun uso di sostanze o tecniche pericolose o radioattive come nel caso delle radiografie.
• Il metodo “UT” può risultare poco efficace se non si ha una adeguata preparazione della superficie in esame (Rugosità e porosità), inoltre sono scarsamente attendibili o del tutto non attendibili in caso di materiali non omogenei dove il metodo “RT” trova largo impiego.
• Accessibilità alla superficie in esame; deve essere possibile raggiungere le zone di appoggio della sonda che in mancanza di accoppiamento non può operare
• Difetti con orientamento parallelo alla direzione di ispezione; ossia che seguono la direzione dell’ultrasuono possono essere sottostimati e difficili da riconoscere
• La manualità e la capacita di interpretare i dati; Gli operatori che eseguono il controllo CND mediante il metodo degli ultrasuoni devono essere dei tecnici competenti e abilitati secondo la Normativa  UNI EN ISO 9712:2022 (Prove non distruttive - Qualificazione e certificazione del personale addetto alle prove non distruttive). Inoltre devono possedere anche una grande manualità e sensibilità nell’eseguire le verifiche e nell’utilizzo delle sonde (trasduttori), oltre ad aver imparato a Leggere i dati a livello grafico e interpretare i differenti picchi, parametri, Curve e indici di calcolo e valutazione.

Citiamo alcune norme internazionali di riferimento relative al metodo di verifica CND mediante i il metodo ad Ultrasuoni UT:

ISO 16810:2012: definisce i principi generali richiesti per l'esame ultrasonico di prodotti industriali che consentono la trasmissione di ultrasuoni.

ASME BPV Code, Section V (Bibbia per esperti CND): Non destructive Examination; Questa sezione fa riferimento ai requisiti e metodi per l’esame non distruttivo con lo scopo di rilevare discontinuità superficiali e interne in materiali, saldature e parti e componenti fabbricati. Racchiude responsabilità e doveri del produttore e degli ispettori autorizzati e ha lo scopo di determinare la qualificazione del personale.

ISO 17577:2016- Steel; Ultrasonic testing of steel flat, specifica un metodo di controllo ad ultrasuoni di prodotti piani in acciaio non rivestiti per rilevazione di discontinuità interne

ASTM A388/A388M-19. Pratica standard per esame a ultrasuoni dei pezzi fucinati in acciaio, forgiati in acciaio.

Guida sui CND “Controlli non distruttivi”, scelta dei metodi e dei sistemi per il controllo difetti sui materiali e sulle saldature

RIEPILOGO ARTICOLI

• CND, cosa sono e dove si utilizzano
• Metodi CND: Esame visivo VT
• Metodi CND: liquidi penetranti, Test “PT”
• Metodo CND: Esame magnetoscopico MT
• Metodi CND: Esame con luce UV, faretto di Wood
• Metodi CND: Esame con il metodo degli ultrasuoni
• Metodi CND: Esame con il metodo delle radiografie RT
• Esami CND, Strumenti di supporto e misura
• Come funziona un Cercadifetti ad ultrasuoni?