Ultrasuoni Phased Array in alternativa alla radiografia

Introduzione

Quella radiografica e a ultrasuoni sono due tecniche di controllo non distruttivo (NDT - nondestructive testing). Entrambe possono ispezionare volumetricamente delle saldature e delle componenti per difetti come cricche, fusioni incomplete, porosità, ecc. La scelta di una rispetto all'altra spesso deriva da decisioni esterne al processo o da piccole variabili legate alle performance per uno specifico tipo di controllo. Negli ultimi anni l'uso dei metodi ultrasonori in alternativa di quelli radiografici è diventata molto frequente in termini di applicabilità e con i principali organismi normativi come ASME (American Society of Mechanical Engineers) e API (American Petroleum Institute). Sebbene la maggior parte delle norme non specifichino il metodo a ultrasuoni, quello a ultrasuoni phased array è diventata la scelta preferenziale quando si cerca un'alternativa nelle applicazioni. Spesso è associata con la TOFD (diffrazione del tempo di volo) visto che le unità di acquisizione e gli scanner moderni possono operare simultaneamente con entrambi i metodi. Per le ispezioni basate sulle norme, storicamente questi processi sono stati realizzati mediante casi o appendici relativi alle norme. Tuttavia in seguito a un'ampia applicabilità industriale con esito positivo sono stati integrati nei principali organismi e nelle relative pubblicazioni come nel 2010 e successivamente all'ASME Sec. V. Art. 4. Attualmente l'apparecchiatura phased array risulta altamente portatile, meno costosa e più facile da utilizzare che mai, permettendo di semplificare il passaggio tra la radiografia e gli ultrasuoni.

Tipici vantaggi del metodo a ultrasuoni rispetto a quello radiografico:

• Alta probabilità di rilevamento (POD - high probability of detection) specialmente per cricche e fusioni incomplete
  • In base alla maggior parte degli studi gli ultrasuoni tendono a rilevare i difetti piani in modo più efficace rispetto alla radiografia
• Precisa misura dell'altezza dei difetti e minori risultati di rifiuto/ripara mediante la Valutazione critica ingegneristica
  • Misura dell'altezza dei difetti con gli ultrasuoni per una valutazione volumetrica della gravità dei difetti in confronto ai soli parametri tipo e lunghezza.
• Nessuna radiazione, pericolo e permessi o personale supplementare.
• Nessuna area delimitata; l'operatività può continuare in prossimità dei controlli a ultrasuoni
• Nessun materiale o composto chimico di scarto in confronto alla radiografia con pellicole
• Analisi in tempo reale per una valutazione e un feedback istantanei ai saldatori
• Report di configurazione e ispezione in formato elettronico in confronto alla radiografia con pellicola

Esempi di norme per gli ultrasuoni in sostituzione a quelle radiografiche

• Norma ASME, Caso 2235
• Norma ASME, Caso 179
• Norma ASME, Caso 168
• Norma ASME, Caso N-659
• Norma ASME N-713
• App. API 620/650 U
• ASME Appendici obbligatorie Sez. V

Tipica apparecchiatura e esigenze di ispezione

• Unità di acquisizione con capacità di encoding e di mantenimento dei dati A-scan grezzi completi (OmniScan o Focus LT)
• Piano di scansione e procedura con l'illustrazione della strategia e dei parametri essenziali di ispezione documentata
• Scanner industriale (encoder) che scansiona ripetutamente le saldature o le componenti (semiautomatico o completamente automatico)
  • Selezione basata sul numero di saldature, il diametro della tubazione e altre variabili dell'applicazione
• Dati acquisibili
  • Analisi eseguita sull'unità di acquisizione o sul software di post-analisi OmniPC o TomoView
• Dimostrazione delle performance per l'apparecchiatura, la procedura, l'operatore e il processo di ispezione
• Criteri di accettazione alternativi, se necessario
• Sonde, zoccoli, per l'accoppiante e altri accessori
• Formazione e certificazione adeguati per il personale

OmniScan MX2 (Multigruppo) e OmniScan SX (Gruppo singolo)

Scanner completamente automatico WeldROVER e scanner semiautomatico Compact con OmniScan

Software NDT SetupBuilder e OmniPC per la concezione e l'analisi

Conclusione

La sostituzione del metodo radiografico è diventata una tendenza dell'industria e una pratica accettata dagli organismi di gestione delle norme. Negli ultimi anni questa tendenza ha subito una accelerazione in seguito alla moderna, di facile uso e meno costosa apparecchiatura phased array e i software associati. Le principali ragioni di questa tendenza crescente includono il costo del processo, il risparmio dei tempi applicativi, la sicurezza degli operatori e di quelli presenti nelle aree vicine, oltre all'impiego di criteri di accettazione alternativi che producono meno risultati di rifiuto e riparazione.