Esempio di una tubazione in acciaio al carbonio che può essere mappato con uno scanner
Sintesi
La mappatura della corrosione rappresenta un metodo di ispezione usato per monitorare la condizione dell'acciaio al carbonio. Olympus offre diversi prodotti che usano la tecnologia a ultrasuoni phased array per eseguire la mappatura della corrosione. Per estendere la propria gamma di soluzioni, Olympus ha testato l'applicabilità dello scanner RollerFORM® in combinazione con uno strumento OmniScan® per realizzare la mappatura della corrosione sull'acciaio al carbonio.
Lo scanner RollerFORM è stato scelto per l'eccezionale e morbido materiale del rullo che permette l'esecuzione di controlli a ultrasuoni di alta qualità simili ai controlli a immersione. Questo richiede una quantità minima di accoppiante e una pressione leggera per assicurare un eccellente accoppiamento e un forte segnale anche in posizioni di scansione complesse.
L'idoneità dello scanner RollerFORM® per la mappatura della corrosione è stata dimostrata attraverso una serie di test:
- Risoluzione in prossimità della superficie
- Rilevamento della dimensione minima del difetto
- Temperatura massima della superficie
- Scansione assiale nelle tubazione
- Ispezione su campioni con corrosione
Problematiche da risolvere
Esistono due soluzioni oramai molto conosciute per la mappatura della corrosione nell'acciaio al carbonio: lo scanner HydroFORM® e la sonda per la corrosione Dual Linear Array™ (DLA). Tuttavia, in funzione dell'applicazione, queste soluzioni potrebbero presentare certi limiti:
|  Scanner HydroFORM Olympus |  Sonda DLA per la corrosione |
A causa dei limiti di queste diffuse tecnologie, era evidente come fosse necessario sviluppare un metodo semplice e veloce per ispezionare aree di dimensioni medie senza un sistema di gestione delle acque.
Problematiche da risolvereLo scanner RollerFORM è stato riconosciuto come una soluzione promettente per la mappatura della corrosione nell'acciaio al carbonio in quanto è semplice da predisporre e impiega un rullo di materiale morbido che si adatta a superfici di diverse forme. Lo scanner RollerFORM può ispezionare velocemente aree di medie dimensioni oppure sezioni lunghe e strette di materiale come quelle ritrovate lungo la lunghezza di una tubazione. Per testare la capacità del RollerFORM a mappare la corrosione nell'acciaio al carbonio sono stati messi a punto una serie di test. |  Lo scanner RollerForm Olympus |
Risultati di analisi
Risoluzione in prossimità della superficie (NSR) |  Blocco di taratura a 30 fori a fondo piatto |
- 1,175 mm (0,475 in.)
- 1,980 mm (0,780 in.)
- 3,175 mm (1,125 in.)
Tutti i test sono stati eseguiti sul FBH da 3,175 mm mediante una scansione a OL a 0° con quattro elementi per ogni legge focale. La risoluzione di scansione è stata di 1 mm × 1 mm con una copertura del fascio da 48,5 mm (1,91 in.).
In condizioni ottimali del test, si ottiene una risoluzione NSR di 2,75 mm (0,108 in.). Per un uso quotidiano, si stima un NSR di 3 mm (0,0118 in.) nell'acciaio al carbonio. Mediante l'ampiezza del C-scan è possibile rilevare difetti più superficiali (vedere in seguito). In questo modo è stato possibile visualizzare l'attenuazione dell'eco di fondo generata da un difetto in prossimità della superficie. Tuttavia, per difetti critici, si consiglia un metodo di ispezione più preciso (come la sonda DLA per la corrosione, lo scanner HydroFORM o il misuratore di spessori) che permetta la misura della profondità.
 Uso dello scanner RollerFORM per ispezionare fori a fondo piatto (FBH) |  Ampiezza del C-scan mediante il rilevatore di difetti OmniScan |
Rilevamento della dimensione minima del difetto
In genere si consiglia l'uso di frequenze più alte per rilevare i difetti più piccoli. Visto che i polimeri tendono a filtrare alte frequenze, è stato determinato che lo scanner RollerFORM poteva funzionare con una frequenza della sonda fino a 5 MHz. Per determinare il difetto più piccolo rilevabile dallo scanner, i test sono stati eseguiti con il blocco da 30 FBH.
Con il C-scan dello spessore riportato di seguito, si sono rilevati gli FBH da 1,980 mm e 3,175 mm (linea n.2 e linea n. 3). Mediante questo metodo non sono stati rilevati solamente gli FBH più piccoli di 1,175 mm. Tuttavia è stato possibile rilevare gli FBH con diametro più piccolo adottando lo stesso metodo dell'ampiezza C-scan dell'OmniScan®. Inoltre, per scansionare le zone critiche, può essere considerata una diversa tecnica, come lo scanner HydroFORM® o la sonda DLA per la corrosione.
Rilevamento della dimensione minima del difetto mediante un C-scan dello spessore
Test della temperatura
Le ispezioni in servizio per la corrosione sono frequentemente necessarie per le componenti con alte temperature. È stato eseguito un test di temperatura per determinare la più elevata temperatura per la quale lo scanner RollerFORM poteva rimanere temporaneamente in contatto con la componente senza danneggiare nessuna parte dello scanner. Si è determinato che il rullo in polimeri dello scanner RollerFORM rappresentava la parte più sensibile alla temperatura. Diversi test su componenti calde hanno dimostrato che lo scanner poteva essere usato su superfici fino a 80 °C (176 °F) per un tempo massimo di 2 minuti. Successivamente lo scanner doveva essere raffreddato prima di potere essere riutilizzato. Questo ciclo operativo prevedeva una temperatura ambiente massima di 25 °C (77 °F). Gli utenti dovrebbero definire attentamente il proprio ciclo operativo corrispondente alle proprie condizioni lavorative se la temperatura ambiente supera i 25 °C (77 °F). |  Ispezione su tubazioni mediante lo scanner RollerFORM |
Ispezioni lungo la lunghezza di una tubazione
In base ai test è stata provata l'utilità dello scanner RollerFORM per lunghe scansioni su tubazioni nella direzione assiale. Grazie al rullo costituito da un materiale morbido e alla possibilità di regolarlo, il RollerFORM può essere usato su una superficie curva con un diametro minimo di 102 mm (4 in) fino a superfici piane. Mediante il software MXU 4.4, o le versioni successive, le leggi focali sono state generate direttamente nel rilevatore di difetti OmniScan. Nella fase "Componente e saldatura" della procedura guidata è stato possibile generare una superficie curva e selezionare un'orientazione della scansione assiale. Il rilevatore di difetti OmniScan può in seguito generare automaticamente dei fasci a ultrasuoni che rimangono perpendicolari alla superficie.
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Diagramma di scansione assiale del RollerFORM (a sinistra); ispezione con lo scanner RollerFORM (al centro); componente rotante intermedia regolabile del RollerFORM (a destra)
Ispezione su campioni con corrosione
È stato tagliato un campione da una tubazione di 508 mm (20 in.) di diametro con uno spessore di 9 mm (0,35 in.). Il campione presentava una corrosione avanzata nella superficie interna e una corrosione minore nella superficie esterna. Lungo l'asse circonferenziale è stata eseguita una scansione del campione (nella superficie esterna). La superficie è stata ispezionata con una risoluzione di 1 mm × 1 mm.
La corrosione è chiaramente evidente nelle immagini S-scan e C-scan (vedere immagine di seguito a destra). Nel C-scan il colore blu rappresenta lo spessore nominale. La gravità della corrosione è stata visualizzata mediante una gradazione cromatica configurabile compresa tra il giallo e il rosso.
 Campione: piastra curva e corrosa |  Dati di ispezione del campione corroso |
Conclusione
Sebbene acusticamente limitato a una risoluzione superficiale di 3 mm e una dimensione minima del difetto rilevabile di 2 mm, lo scanner RollerFORM si è dimostrato uno strumento utile per la mappatura della corrosione nell'acciaio al carbonio. Di veloce predisposizione e di facile uso, senza la necessità di gestire un sistema di fornitura dell'acqua. Inoltre permette di effettuare velocemente delle scansioni a bande nella direzione assiale delle tubazioni.
