PROVE NON DISTRUTTIVE
– CENNI STORICI –

Nel 1920 la Radiografia era il metodo di controllo non distruttivo più valido ed efficace relativamente alla tipologia dei pezzi da esaminare in quel periodo.

Più avanti, in seguito allo sviluppo dell’ industria areonautica, si determinò l’esigenza di garantire l’idoneità e la sicurezza delle parti più sollecitate dei veivoli, per cui nel 1930 per sopperire a questa necessità si misero a punto le tecniche di controllo magnetoscopico .

Con l’ulteriore sviluppo del settore areonautico ed il conseguente uso di leghe di alluminio – magnesio (non ferromagnetiche) si riscontrò l’esigenza di un nuovo metodo di controllo che rivelasse difetti superficiali, anche su materiali non ferromagnetici.

Così nel 1942 si sviluppò su scala industriale il metodo di controllo con liquidi penetranti .
Dal metodo primitivo che utilizzava come penetrante l’olio caldo e come rivelatore il talco, si passò ai penetranti a contrasto di colore e fluorescenti con sempre crescente successo grazie alla loro praticità ed economicità d’impiego.

Dopo la seconda guerra mondiale ebbero anche particolare sviluppo i metodi di controllo con correnti indotte, applicati sia per la ricerca di difetti, sia per la valutazione delle caratteristiche chimico-strutturali.

L’esame con ultrasuoni anche se ebbe le prime applicazioni nel 1930, si sviluppò solo dopo la seconda guerra mondiale e trovò particolare applicazione in aeronautica.

I primi studi di emissione acustica nei materiali ebbero inizio intorno al 1940 sullo stagno e proseguirono sulla trasformazione martensitica degli acciai.
Negli anni ’60 le applicazioni e le ricerche sull’emissione acustica ebbero particolare sviluppo, raggiungendo sempre nuovi traguardi. Attualmente tale tecnica è particolarmente applicata al controllo e alla sorveglianza di grosse strutture, quali ad esempio i vessel delle centrali nucleari.

LE PRINCIPALI PROVE NON DISTRUTTIVE E ANCORA OGGI LE PIÙ USATE SONO LE SEGUENTI:

LIQUIDI PENETRANTI


La metodologia di controllo con liquidi penetranti si basa sulle proprietà “bagnanti” di particolari liquidi ed è utilizzata per scovare difetti superficiali su materiali sia metallici sia non metallici.

Sinteticamente, si interviene con l’applicazione sulla superficie del pezzo in esame di un liquido capace di penetrare per capillarità dentro le discontinuità emerse in superficie. Una volta rimosso il liquido in eccesso dalla superficie, la frazione introdottasi nelle discontinuità si mette in evidenza con l’aiuto di uno specifico agente assorbente.

Si ottiene così un’indicazione visibile, che corrisponde ai difetti superficiali all’interno dei quali è penetrato il liquido. Le indicazioni ricavate debbono essere indagate in luce di Wood (radiazione UV) o in luce bianca, sulla base del fatto che siano impiegati liquidi penetranti fluorescenti o colorati.

I liquidi penetranti fluorescenti, grazie all’alto contrasto luminoso che si viene a determinare, assicurano una capacità di rilevazione più alta di quella che si ottiene con i liquidi penetranti colorati, da ciò che questi ultimi si utilizzano generalmente nei casi in cui non è necessaria una sensibilità molto elevata.

Caratteristiche rilevabili: Difetti superficiali come porosità, cricche, ripiegature e altro.

Vantaggi: Facilità di impiego, economicità, sensibilità a difetti minimi.

Limitazioni: I difetti debbono emergere in superficie e non essere occlusi. È necessaria una minuziosa pulizia.

Applicazioni: Controlli superficiali sui materiali non porosi.

MAGNETOSCOPIA


Quello magnetoscopico è un metodo finalizzato a rendere evidenti difetti superficiali e subsuperficiali su materiali ferromagnetici. Si basa sul principio dei flussi magnetici dispersi in aria: questi flussi magnetici sono capaci di attrarre delle particelle magnetiche di granulometria particolarmente fine una volta applicate sulla superficie dei dettagli indagati. Così facendo si ricavano indicazioni visibili, con riferimento ai difetti esistenti.

Questa tecnica di controllo è molto sensibile e può rendere riconoscibili difetti anche su particolari che hanno sottili strati protettivi, come le vernici, pur tuttavia con ridotta sensibilità. La rilevazione dei difetti si può effettuare utilizzando particelle magnetiche applicate a secco o in sospensione grazie a un agente liquido.

Le particelle si possono colorare per essere visibili in luce bianca o fluorescenti in luce di Wood (radiazione UV). L’esame che utilizza particelle magnetiche fluorescenti ottiene sensibilità più elevata.

Caratteristiche rilevabili: Flusso magnetico disperso a causa di discontinuità superficiali o subsuperficiali come ad esempio cricche, inclusioni, cavità, variazioni strutturali e così via, su materiali ferromagnetici.

Vantaggi: Sensibilità ai difetti sia superficiali sia subsuperficiali, economicità.

Limitazioni: Materiali ferromagnetici.

Applicazioni: Controlli superficiali e subsuperficiali su tutti i materiali ferromagnetici.

ULTRASUONI


Questa tecnica di controllo utilizza onde ultrasonore, con frequenza tipicamente compresa tra 250 KHz e 25 MHz. Nell’applicazione più comunemente utilizzata si immette nel particolare da controllare un impulso ultrasonoro che, grazie al suo propagarsi nel materiale, viene riflesso dalle discontinuità eventualmente presenti; l’impulso riflesso viene così rilevato e convertito in segnale elettrico, tanto da presentarsi su uno schermo oscilloscopico.

Il tipo di presentazione del segnale sullo schermo più di frequente impiegato provvede a visualizzare i segnali in funzione del tempo (A-scan), visto che gli spazi percorsi dagli impulsi ultrasonori sono proporzionali ai rispettivi tempi di transito. Le tecniche di esame US si dividono fondamentalmente in 2 classi:

1) le “tecniche per contatto”, dove il trasduttore è accoppiato direttamente al pezzo
2) le “tecniche per immersione”, che effettuano l’accoppiamento acustico con la mediazione dell’acqua, nella quale viene immerso il particolare da controllare.

L’impiego di una tecnica o dell’altra è subordinato a considerazioni riguardanti la forma geometrica dei pezzi da esaminare, la tipologia e l’orientazione dei difetti da rilevare, la velocità di ispezione e la semplicità operativa richieste. Gli ultrasuoni, oltre che per riconoscere difetti, vengono anche impiegati per misure di spessore e di caratteristiche fisiche.

Caratteristiche rilevabili: Variazioni di impedenza acustica originate da difetti superficiali e/o interni come cricche, inclusioni e così via.

Vantaggi: Rapidità di impiego, possibilità di automazione, possibilità di ispezione di grossi spessori, alta sensibilità.

Limitazioni: Necessità di accoppiamento acustico pezzo/traduttore, impossibilità di ispezione materiali a elevata attenuazione.

Applicazioni: Controlli volumetrici su ogni materiale con attenuazione sufficientemente contenuta.

RADIOGRAFIA


Il metodo che impiega la radiografia provvede a rilevare su pellicola – o su altri dispositivi – le variazioni di attenuazione che subisce un fascio di raggi X a spettro continuo in funzione degli spessori attraversati, interagendo coi particolari esaminati. Le eventuali discontinuità presenti nei materiali sono così evidenziate sulla pellicola radiografica come zone annerite in modo differente.

Caratteristiche rilevabili: ariazioni di densità causate da difetti come cavità, inclusioni e così via.

Vantaggi: Facilità d’interpretazione, possibilità di avere una registrazione permanente.

Limitazioni: Limitazione degli spessori ispezionabili, elevati costi d’installazione.

Applicazioni: Controlli volumetrici su ogni tipo di materiale, sempre che sia in un campo di spessore compatibile con la tipologia di sorgente disponibile.

CORRENTI INDOTTE


La metodologia a correnti indotte si basa sul principio dell’induzione magnetica. Cioè: quando una bobina attraversata da corrente alternata produce un campo magnetico primario variabile nel tempo, questo induce delle correnti indotte – che sono dette anche correnti parassite o di Foucault – nel materiale conduttore da esaminare. A loro volta le correnti indotte generate creano un campo magnetico secondario che, trovandosi a interagire con quello primario, stabilisce il valore di impendenza della bobina induttrice. I valore di questa impedenza permettono di valutare le variazioni di fase e intensità delle correnti parassite, producendo così informazioni relativamente alla conducibilità elettrica ed alla permeabilità magnetica del materiale esaminato. I valori rilevati si possono correlare, tramite taratura con campioni di riferimento, all’entità dei difetti o alle caratteristiche chimico-strutturali (stato di trattamento termico, composizione chimica e così via) del materiale posto a controllo. Quindi aumenta la profondità di penetrazione delle correnti indotte al diminuire della frequenza della corrente eccitatrice. Per analizzare le superfici nei materiali ferromagnetici bisogna impiegare basse frequenze (da 3 a 100 Hz), con una frequenza di 3 Hz si può controllare per una profondità che arriva a 8 mm. Per analisi superficiali e subsuperficiali su materiali non ferrosi si impiegano correnti indotte a elevata frequenza (da 1 KHz a 1 MHz circa). Con le correnti indotte si può fare la selezione tra diversi tipi di materiali e misurare lo spessore di rivestimenti su materiali conduttori.

Caratteristiche rilevabili: Variazioni di permeabilità magnetica e/o conducibilità elettrica dovute a discontinuità (come difetti o variazioni strutturali).

Vantaggi: Possibilità di automazione, non necessità di essere accoppiata con la superficie in esame.

Limitazioni: Limitata profondità di penetrazione, applicabilità ai materiali conduttori.

Applicazioni: Controlli superficiali di materiali conduttori.

EMISSIONE ACUSTICA


Si tratta di una tecnica d’indagine basata sulla rilevazione delle onde elastiche emesse (emissione acustica) dai materiali sottoposti a sollecitazioni. La rilevazione di tali onde avviene mediante trasduttori capaci di convertire i segnali acustici in segnali elettrici; mediante l’elaborazione o l’analisi di questi segnali è possibile rilevare la presenza di processi acusticamente attivi in atto nel materiale in esame e stabilire la posizione delle sorgenti stesse di emissione acustica.

Caratteristiche rilevabili: Rilevazione di sorgenti attive acusticamente.

Vantaggi: Rilevazione dinamica dei fenomeni in fase di evoluzione, sorveglianza prolungata di impianti, localizzazione di difetti.

Limitazioni: Necessità di accoppiamento acustico dei sensori, costo elevato.

Applicazioni: Controllo di impianti in servizio o studi su materiali.

RILEVAZIONE DI FUGHE

 


Questa particolare tecnica è basata sulla proprietà di diffusione dei gas, capaci di introdursi anche in porosità o fessure capillari e di attraversare, quando sono passanti, anche importanti spessori di parete. Questa rilevazione di fughe si può effettuare con questi 4 metodi:

METODO DI PROVA LIVELLO DI SENSIBILITA'
Emissione di bolle (sensibilità 1*10-4 atm cm3/s)
Variazione di pressione (sensibilità 1*10-6 atm cm3/s con spettometro sotto vuoto)
Mezzo diodo alogeno (sensibilità 1*10-6 atm cm3/s con spettometro sotto vuoto)
Con spettrometro di massa (sensibilità 1*10-11 atm cm3/s con spettometro sotto vuoto)

Il metodo impiegato è scelto in funzione del valore di fuga ricercato e della qualità del prodotto da esaminare.

Caratteristiche rilevabili: Rilevazione di fughe su componenti.

Vantaggi: Alta sensibilità, anche per minuscole capillarità non rilevabili con altri metodi.

Limitazioni: Durata elevata della prova, rileva soltanto difetti passanti.

Applicazioni: Prova tenuta di componenti a pressione o sotto vuoto.

Sede legale

R.U.M.I.L. SNC
di Stella Sergio & C.
Via Rapisardi, 4
05100 Terni

Sede operativa

Sede Op. e Amm:
V. Bartocci, 13
05100 TERNI (TR)

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