Esami con Radiazioni Penetranti

[Aldebaran]

CONTROLLI DI UNIONI SALDATE
Affinché una saldatura possa rispondere ai requisiti di carattere fisico, chimico e meccanico richiesti,
dovranno essere eseguiti controlli e prove, da prevedere fin dalla fase di progettazione.
In fase di progettazione della struttura saldata occorre determinare con precisione i tipi di giunto, il metodo e
la sequenza delle operazioni da eseguire, la preparazione dei lembi, la scelta del materiale di apporto, le
macchine e le attrezzature adatte.
Durante l'esecuzione della saldatura, sia essa manuale o automatica, è indispensabile mantenere sotto
costante controllo i parametri che concorrono alla buona riuscita del lavoro ed in particolare l'intensità di
corrente e la sua tensione, la velocità di avanzamento e la posizione degli elettrodi.
Al termine della lavorazione, si sottopone il giunto a prove che assicurino il conseguimento delle
caratteristiche fisiche, chimiche e meccaniche richieste dalla costruzione.
Il controllo può limitarsi alla esecuzione di prove convenzionali su provette estratte dal giunto saldato,
oppure consistere in prove globali, spinte fino alla rottura, per determinare i massimi carichi o pressioni
sopportabili.
Le prove principali sono:
prove di durezza sotto cordone o nella zona termicamente alterata;
esami metallografici;
prove meccaniche di trazione, resilienza, resistenza a fatica;
prove di corrosione.
Di notevole ausilio sono i controlli, detti semidistruttivi, che comportano il prelievo di una parte del giunto
saldato, in modo da non comprometterne l'integrità.
Per saldature testa a testa di lamiere piane, il controllo semidistruttivo prevede in genere la utilizzazione di
un prolungamento del giunto, appositamente realizzato per il controllo.
I controlli non distruttivi hanno lo scopo di mettere in evidenza i difetti di saldatura interni o
affioranti, senza alterare le caratteristiche della saldatura esaminata.
I principali controlli non distruttivi, oltre all'esame visivo del giunto saldato, sono i seguenti:
controlli con liquidi penetranti;
controlli magnetoscopici;
esami radiografici;
controlli con ultrasuoni.
L'esame con liquidi penetranti serve esclusivamente per la ricerca di difetti affioranti in superficie, non
rilevabili ad occhio nudo.
I liquidi impiegati sono miscele di idrocarburi che possono penetrare facilmente attraverso discontinuità e
fessurazioni. Condizione indispensabile affinché queste prove diano risultati attendibili è l'accurata pulitura
della superficie, in quanto tracce di sporco o di grasso occulterebbero il difetto, non permettendo al liquido di
penetrarvi.
Viene cosparsa la zona da controllare con il liquido; dopo un periodo di impregnazione, il pezzo viene lavato
ed asciugato; si cosparge quindi la zona con una speciale sostanza (rivelatore), per favorire il processo di
assorbimento del liquido rimasto nell'eventuale discontinuità. La presenza di una discontinuità viene
evidenziata in due modi. Se il liquido penetrante è colorato si formeranno macchie.
Se il liquido penetrante contiene in soluzione una sostanza fluorescente, la soluzione residua viene messa in
evidenza esaminando il pezzo al buio ed illuminandolo con una lampada a luce di Wood, che eccita la
fluorescenza.
Il controllo magnetoscopico può essere usato efficacemente per la ricerca di difetti affioranti o localizzati in
prossimità della superficie.
Il procedimento può essere applicato soltanto ai materiali ferromagnetici; restano pertanto escluse le leghe
leggere e gli acciai austenitici.
Il controllo magnetoscopico si basa sulla deviazione subita dalle linee di forza di un campo magnetico,
quando incontrano zone che presentano una diversa permeabilità magnetica.
Se si cosparge il pezzo con particelle magnetizzabili (costituenti il mezzo rivelatore), queste saranno attirate
nelle posizioni nelle quali le linee di forza passano nell'aria.
L'addensamento delle particelle rende così visibile in superficie la presenza di una discontinuità interna
capace di provocare la perturbazione delle linee di forza.
Il campo magnetico nel pezzo può essere ottenuto appoggiando sul pezzo i due poli di una elettrocalamita
(magnetizzazione diretta) oppure facendo passare attraverso il pezzo una corrente a bassa tensione ed
elevata intensità.
I rivelatori magnetici normalmente impiegati sono costituiti da limatura di ferro finissima e da ossidi di ferro
che possono essere cosparsi sul pezzo a secco (controllo "a secco") oppure sotto forma di sospensione in
petrolio (controllo umido).
Gli esami radiografici sono condotti utilizzando i raggi X ed i raggi γ i quali sono onde elettromagnetiche,
della stessa natura della luce visibile e delle radiazioni ultraviolette , aventi la proprietà di poter attraversare
corpi opachi, mantenendo inalterata la loro traiettoria, ma subendo una attenuazione che dipende dallo
spessore del materiale attraversato e dalla sua natura.
La capacità di penetrazione delle radiazioni e quindi lo spessore di metallo che sono in grado di attraversare
dipende dalla loro lunghezza d'onda.
Con i raggi X è possibile esaminare spessori di acciaio fino a 200 mm. per spessori superiori è necessario
ricorrere ai raggi γ i quali, avendo lunghezza d'onda minore, sono più penetranti.
Le radiazioni penetranti hanno inoltre la proprietà di eccitare la fluorescenza di uno schermo ricoperto di
speciali sostanze (radioscopie) e quella di impressionare le lastre fotografiche (radiografie).
Queste proprietà dei raggi X e dei raggi γ vengono sfruttate per l'esame radiografico dei giunti saldati al fine
di mettere in evidenza discontinuità e difetti interni, analogamente a quanto si fa nel campo medico.
I raggi attraversano il giunto e vengono registrati dalla lastra fotografica, con intensità diversa a seconda del
diverso indebolimento subito.
Se il giunto è di spessore costante, se non esistono difetti e la natura del metallo è omogenea, la lastra resta
impressionata in modo uniforme.
Se nel giunto si trova una discontinuità, la quale può essere immaginata come una variazione di spessore
(ad esempio una incrinatura) o come una variazione della natura del materiale (ad.esempio un'inclusione di
scoria o di ossidi), si verifica una variazione di intensità delle radiazioni emergenti che si traduce sulla lastra
nella presenza di zone più chiare o più scure a seconda dell'estensione e della natura del difetto rivelato.
Tuttavia, occorre rilevare che i raggi X e ancor di più i raggi γ sono pericolosissimi per la salute.
Per evitarne la dispersione e la diffusione, gli operatori, le apparecchiature e gli stessi locali dove vengono
eseguiti i controlli devono essere isolati e protetti, disponendo lastre di piombo allo scopo di assorbire le
radiazioni.
Le lastre impressionate vengono esaminate sul negatoscopio da tecnici specializzati. Attualmente il controllo
non distruttivo più utilizzato è quello che si avvale degli ultrasuoni generati per effetto piezoelettrico.
Per il controllo delle saldature viene sfruttata la proprietà di riflessione degli ultrasuoni e la possibilità di
registrare con esattezza il tempo impiegato dalle onde ad attraversare un giunto saldato.
li cristallo trasmettitore e quello ricevitore vengono posti l'uno accanto all'altro sulla stessa superficie del
pezzo oppure un solo cristallo può funzionare alternativamente da trasmettitore e da ricevitore.
Lo strumento di misura è un oscillografo a raggi catodici sul quale vengono registrati il segnale di partenza
dell'impulso e quello di arrivo dopo riflessione sul fondo del pezzo. La distanza tra i due segnali, che
compaiono sotto forma di picchi sullo schermo dell'oscillografo, è proporzionale al tempo impiegato dagli
ultrasuoni ad attraversare due volte (andata e ritorno ) lo spessore del materiale in esame.
Se il pezzo è esente da difetti, sull'oscillografo compaiono due picchi distanziati: il primo corrisponde al
segnale di pat1enza e il secondo corrisponde al segnale di atTivo dell'impulso riflesso.
Se all'interno del pezzo è presente una discontinuità tale da riflettere più o meno completamente il fascio di
ultrasuoni , il cammino percorso dagli ultrasuoni, e quindi il tempo impiegato a percorrerlo , saranno minori di
quelli corrispondenti alla riflessione completa; sullo schermo dell'oscillo grafo comparirà un nuovo segnale in
posizione intermedia tra i segnali di partenza e di arrivo.
La sua distanza dal picco iniziale, è proporzionale alla profondità alla quale si trova la discontinuità e
pertanto, l'esame ultrasonoro per riflessione consente di evidenziare la presenza di difetti e anche di
localizzarne la posizione nello spessore del materiale.
Il controllo con ultrasuoni offre notevoli vantaggi rispetto agli esami radiografici perché richiede
apparecchiature più semplici, è rapido e pratico (anche per controlli eseguiti in punti difficilmente accessibili),
è più economico e soprattutto non presenta nessun pericolo per l'operatore e per l'ambiente.
L'interpretazione corretta di un esame con ultrasuoni è affidata soprattutto all'esperienza dell'operatore e alla
perfetta conoscenza delle caratteristiche del giunto e delle condizioni di saldatura.