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Ultrasuoni Phased Array in alternativa alla radiografia


Ultrasuoni Phased Array in alternativa alla radiografia

Sintesi

Numerose norme permettono la sostituzione di un metodo di valutazione non distruttiva (NDE - nondestructive evaluation) con un altro, se sono soddisfatte certe esigenze. Altre ispezioni non basate su norme sono costantemente cambiate per assicurare una riduzione dei costi e dei miglioramenti al processo. Una scelta alternativa sempre più diffusa e applicata è quella del metodo a ultrasuoni rispetto a quello tradizionale radiografico.

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

Scanner completamente automatico WeldROVER e scanner semiautomatico Compact con OmniScan
Scanner completamente automatico WeldROVER e scanner semiautomatico Compact con OmniScan

Scanner completamente automatico WeldROVER e scanner semiautomatico Compact con OmniScan

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

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.

Olympus IMS
ProductsUsedApplications

L'NDT SetupBuilder è un nuovo software per PC in grado di creare configurazioni d'ispezioni e visualizzare una simulazione dei fasci. Questo software è dotato di diverse funzioni che permette l'elaborazione in maniera semplice e veloce di una strategia d'ispezione completa. Questa configurazione può essere in seguito importata nell'OmniScan MX2. È possibile:
La capacità di posizionare le sonde con precisione in base alla superficie da ispezionare influenza considerevolmente la qualità dell'ispezione. Olympus offre numerosi scanner e accessori di livello industriale per assistere gli operatori nelle operazioni. Le configurazioni dello scanner possono essere di diversi tipi: acquisizione con encoder su uno o due assi e con spostamento manuale o motorizzato.
TomoView è un software da PC che permette l'acquisizione di dati e la visualizzazione di segnali ultrasonori.
Questo nuovo software è l'opzione più efficiente ed economica per l'analisi dei dati OmniScan. È dotato degli stessi strumenti di analisi del software OmniScan ma con la flessibilità di poterli usare su un PC.
Il leggero strumento OmniScan SX a singolo gruppo è dotato di un display touch screen di 21,3 cm (8,4 in.) e rappresenta una soluzione economicamente vantaggiosa. Esistono due modelli di OmniScan SX: l’SX PA e l’SX UT. L’SX PA è un apparecchio 16:64PR, il quale, come l’SX UT esclusivamente a UT, è dotato di un canale a UT convenzionali per ispezioni pulse-echo, pitch-catch e TOFD.
L'OmniScan MX2 offre un nuovo modulo phased array (PA2) con un canale UT, un nuovo modulo ad ultrasuoni convenzionali a due canali (UT2) che può essere usato in modalità TOFD e dei nuovi software in grado di potenziare le funzionalità della nostra testata piattaforma OmniScan MX2.
Phased array application-specific probes have a range from 0.5 MHz to 18 MHz and may come with 16, 32, 64, or 128 elements. Special probes may have up to hundreds of elements.
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