Controlli NDT (UT)

Misure Spessimetriche e Indagini Difettoscopiche

Il controllo ultrasonoro è una tecnica avanzata utilizzata per effettuare misure spessimetriche e indagini difettoscopiche su una vasta gamma di materiali e semilavorati, tra cui laminati, fusioni, forgiati, saldature e compositi. Questa tecnologia si basa sulla propagazione del suono attraverso vibrazioni sotto forma di onde elastiche, caratterizzate da una specifica frequenza misurata in Hertz (Hz). È noto che le frequenze degli ultrasuoni non sono udibili dall’orecchio umano.

Le onde ultrasonore si distinguono per la lunghezza d’onda, definita come la distanza tra due creste successive, e per la frequenza, che rappresenta il numero di vibrazioni al secondo.Le vibrazioni possono generare diverse modalità di onde, tra cui longitudinali, trasversali e superficiali.

Come le onde luminose, anche gli ultrasuoni possono essere riflessi, rifratti e focalizzati. La riflessione e la rifrazione avvengono quando il fascio ultrasonoro passa tra due mezzi con diverse caratteristiche acustiche. La riflessione del fascio in corrispondenza di discontinuità permette di caratterizzare e posizionare eventuali difetti all’interno del materiale.

La velocità di propagazione del fascio ultrasonoro è costante in un dato materiale. Ad esempio, in un materiale come l’acciaio, le onde longitudinali si propagano a una velocità di 5900 m/s, mentre le onde trasversali viaggiano a 3200 m/s.

Questa tecnologia innovativa è fondamentale per garantire la qualità e l’integrità dei materiali utilizzati in molteplici settori industriali.

Generazione degli Ultrasuoni: Come Funziona e Tecniche di Controllo

Il controllo ultrasonoro è una tecnica di ispezione non distruttiva che utilizza gli ultrasuoni per esaminare l’integrità dei materiali. In questo blog esploreremo come vengono generati gli ultrasuoni e le varie tecniche di controllo utilizzate per identificare difetti nei materiali.

Generazione degli Ultrasuoni

Gli ultrasuoni sono generati da un trasduttore, comunemente noto come sonda. Un trasduttore piezoelettrico ha la capacità di convertire un impulso elettrico in una vibrazione meccanica e viceversa, funzionando così come un sistema ricetrasmittente. Questo processo è fondamentale per la creazione del fascio ultrasonoro necessario per le ispezioni.

Principi del Controllo Ultrasonoro

Il controllo ultrasonoro si basa su alcuni principi fondamentali:

• Il fascio ultrasonoro, una volta immesso nel materiale, si propaga in linea retta a velocità costante fino a raggiungere il più vicino riflettore.
• In prossimità del riflettore, parte del fascio viene trasmessa e parte riflessa.
• La porzione riflessa del fascio fornisce indicazioni sulle caratteristiche del riflettore.
• Il “tempo di volo” del fascio permette di determinare la posizione del riflettore, nota la velocità di propagazione del fascio.

Tecniche di Controllo

Il controllo ultrasonoro è molto versatile e può essere applicato utilizzando varie tecniche. Ecco alcuni degli aspetti fondamentali:

Tecnica Pulse-Echo

La tecnica pulse-echo è una delle più comuni. In questo metodo, una sonda emette un segnale ultrasonoro che viene poi ricevuto dalla stessa sonda o da un secondo trasduttore. La quantità di energia riflessa è rappresentata in funzione del tempo, permettendo di ottenere informazioni sulle dimensioni e la posizione del riflettore.

Sonde Piane ed Angolate

• Sonde Piane: Normalmente, il fascio ultrasonoro incide con un angolo retto sulla superficie del pezzo. Questo è efficace per la maggior parte delle ispezioni, dove i difetti sono perpendicolari al fascio.
• Sonde Angolate: Per il controllo delle saldature o di difetti non perpendicolari al fascio, è necessario utilizzare angoli minori di 90°. La scelta dell’angolo dipende dall’orientamento probabile del riflettore e dalla necessità di superare ostacoli presenti sul percorso del fascio.

Tecniche per Contatto

Nelle tecniche per contatto, i fasci ultrasonori inclinati, spesso detti angolati, sono prodotti per mezzo di trasduttori speciali muniti di uno zoccolo di plexiglas per sfruttare il fenomeno della rifrazione. Un aspetto importante da considerare è che, con fasci inclinati, non si ha l’eco di fondo, mancando così un’informazione cruciale sull’adeguatezza dell’accoppiamento acustico tra trasduttore e materiale.

Applicazioni Pratiche delle Sonde Angolate

Per esplorare in modo efficace un giunto saldato, il trasduttore deve essere fatto scorrere avanti e indietro e contemporaneamente traslato trasversalmente per coprire l’intero volume del cordone di saldatura. In alcuni casi, per eliminare disturbi dovuti al rigonfiamento dell’estradosso, viene prescritta la rasatura dell’estradosso stesso, soprattutto in giunti di alta qualità.

Localizzazione delle Discontinuità negli Ultrasuoni

La localizzazione delle discontinuità nei materiali è un aspetto cruciale del controllo ultrasonoro. In questo blog, esploreremo le tecniche per determinare la profondità delle discontinuità, l’uso delle curve DAC e la presentazione dei risultati attraverso vari tipi di scansioni.

Localizzazione delle Discontinuità

Per localizzare la profondità di una discontinuità nel cordone di saldatura, si può calibrare direttamente la scala orizzontale della distanza (base dei tempi). Tuttavia, è anche possibile calcolare la profondità utilizzando semplici relazioni trigonometriche.

L’operatore deve posizionare il trasduttore in modo da ottimizzare l’ampiezza dell’eco della discontinuità, avendo posizionato il fascio ultrasonoro in prima riflessione. Successivamente, misura direttamente sul manufatto la distanza LLL tra il punto di zero del trasduttore e l’asse di simmetria del cordone. Questa tecnica permette all’operatore di misurare la distanza LLL direttamente sul manufatto, senza dover fare altre misurazioni sullo schermo dell’apparecchio, se non osservare quando si raggiunge il massimo della riflessione dalla discontinuità.

Curve DAC (Distance Amplitude Correction)

Utilizzando i blocchi campione della serie distanza-ampiezza, è possibile determinare la relazione tra la distanza percorsa dal fascio ultrasonoro e l’ampiezza dell’eco relativa al fondo del foro. Anche se il numero di blocchi campione è elevato, non è necessario avere l’intera serie completa. La relazione distanza-ampiezza può essere ottenuta anche con un numero limitato di blocchi, interpolando i risultati.

Presentazione dei Risultati

Le informazioni ottenute dalle ispezioni ultrasonore possono essere rappresentate in diverse forme. Le più comuni sono:

• A-Scan: Rappresenta il segnale riflesso in funzione del tempo. La dimensione relativa del riflettore viene stimata per confronto con riflettori noti, e la posizione può essere valutata osservando l’eco sull’asse dei tempi.
• B-Scan: Fornisce una rappresentazione della sezione trasversale. È possibile ottenere solo la profondità del riflettore considerato in tale sezione. Eventuali discontinuità vicine alla superficie possono compromettere l’esame.
• C-Scan: Fornisce una vera e propria mappatura della discontinuità, grazie a una scansione automatizzata remotizzata ad immersione.