Che cos'è un rilevatore di difetti a ultrasuoni
Un rilevatore di difetti a ultrasuoni invia un impulso sonoro in un pezzo e legge ciò che ritorna. Una discontinuità dentro il materiale riflette parte dell'impulso prima di quanto farebbe la parete di fondo, e il tempo che lo separa dall'emissione insieme all'ampiezza restituita danno la posizione e un'indicazione della dimensione del difetto. Poiché il suono viaggia dentro il materiale e non gli gira attorno, il metodo trova difetti interamente interni, ed è questo che lo rende il compagno abituale di un metodo di superficie sui manufatti saldati e forgiati.
È una misura in due parti. Lo strumento genera, cronometra e visualizza; la sonda decide cosa si può trovare. Una sonda frontale manda il suono lungo l'asse del fascio e trova le separazioni laminari e i difetti paralleli alla superficie. Una sonda angolare rifrange il fascio nel materiale con un angolo, ed è attorno a essa che si costruisce il controllo delle saldature, perché i difetti che interessano in un cordone di solito giacciono obliqui rispetto alla superficie e chiedono un fascio che li attraversi.
La difficoltà è che lo strumento mostra echi, non difetti. Decidere quale eco è un difetto, quale è un riflesso geometrico del coronamento o della radice della saldatura e quale è rumore elettrico è il giudizio dell'operatore da cui il metodo dipende, ed è per questo che la taratura su un blocco di riferimento e una procedura scritta stanno al centro di un'ispezione e non ai suoi margini.
Come misura un rilevatore di difetti a ultrasuoni
Una sonda piezoelettrica converte un impulso elettrico in suono e il suono che ritorna in tensione. Lo strumento misura l'intervallo tra l'impulso emesso e ciascuna eco, lo converte in distanza con la velocità del suono del materiale, che per l'acciaio è intorno a 5920 m/s in modalità longitudinale, e mostra il risultato come una traccia in cui le eco compaiono come deviazioni verticali lungo un asse delle distanze. La velocità va impostata per il materiale, perché lo stesso ritardo diventa una distanza diversa nell'alluminio o in un acciaio inossidabile austenitico.
Il dimensionamento si fonda su una relazione tra ampiezza dell'eco e dimensione del riflettore, e quella relazione si stabilisce con riflettori di riferimento di dimensione nota in un blocco dello stesso materiale. Lo strumento disegna una curva ampiezza-distanza a partire da quei riferimenti e confronta con essa le eco successive, così un difetto viene riferito come diametro equivalente di foro di fondo piatto, o come lunghezza a una data soglia di ampiezza. Poiché la curva dipende dalla sonda, dal materiale e dalla geometria, si costruisce per ogni lavoro e non si eredita dal precedente.
I limiti pratici vengono dal fascio. Il suono deve entrare, quindi la superficie deve essere abbastanza liscia e un fluido di accoppiamento deve escludere l'aria tra sonda e superficie; una superficie grezza o scagliata perde la maggior parte dell'energia prima che entri nel pezzo. Il fascio ha anche una larghezza e un campo vicino, perciò un difetto più piccolo della larghezza del fascio è dimensionato dal fascio e non da sé, e un difetto vicino alla superficie sta in una zona in cui il fascio non si è ancora formato. Le sonde angolari aggiungono geometria al calcolo, ed è per questo che l'angolo della sonda e la preparazione del giunto fanno parte di ciò che la procedura di ispezione dichiara.
Opzioni di configurazione
La maggior parte della specifica è definita da queste decisioni e non dalla classe di accuratezza. Ognuna vincola la successiva, ed è per questo che si chiariscono in ordine.
| Configurazione | Opzioni da definire | Cosa decide davvero |
| Tipo di sonda | Una sonda frontale, o una sonda angolare con un angolo di refrazione dichiarato | Ciò che lo strumento può trovare. Una sonda frontale non può attraversare un difetto disposto parallelo al proprio fascio. |
| Frequenza della sonda e dimensione del cristallo | La frequenza nominale della sonda e la dimensione del suo elemento attivo | Il compromesso tra penetrazione e risoluzione. Una frequenza più alta risolve difetti più piccoli e penetra meno; un cristallo più grande manda un fascio più largo e con più energia. |
| Banda passante e gamma di amplificazione dello strumento | L'intervallo di frequenze che il ricevitore accetta e il guadagno massimo disponibile | Se la sonda può essere pilotata alla frequenza per cui è progettata, e se le eco deboli possono essere sollevate abbastanza da essere lette. |
| Curve di distanza e di ampiezza | DAC, AVG o TCG, e se lo strumento può costruire e memorizzare più di una curva | Come un difetto viene dimensionato e registrato. Senza una curva di riferimento l'ampiezza dell'eco, da sola, dice ben poco. |
| Frequenza di campionamento e risoluzione visualizzata | La velocità con cui il segnale di ritorno viene digitalizzato e la risoluzione del display | Se le eco molto vicine restano separate, e se le sezioni sottili possono essere lette. |
| Display e modalità | A-scan da sola, o A-scan con B-scan e una forma d'onda di riferimento memorizzata | Se l'operatore può vedere la geometria di un difetto invece di un unico gruppo di eco, e se una traccia può essere conservata come prova. |
| Memorizzazione e rapporti | Memoria interna, supporti di memoria removibili e il formato di rapporto che lo strumento può produrre | Se una registrazione di ispezione può essere emessa e archiviata, cosa che la maggior parte delle procedure chiede a posteriori. |
| Blocchi di riferimento e taratura | I blocchi e le sonde conservati per la taratura, e l'intervallo al quale il corredo viene controllato | Se l'ispezione può essere mostrata eseguita su uno strumento tarato, che è ciò che rende ammissibile la registrazione. |
Come scegliere un rilevatore di difetti a ultrasuoni
| Criterio | Perché determina la risposta | Come chiarirlo prima della richiesta |
|---|
| Il materiale e la sua velocità del suono | La scala delle distanze si calcola dalla velocità, e un materiale grossolano o austenitico disperde anche il fascio e alza il rumore di fondo | Indichi il materiale e la qualità. Per un materiale da fusione o austenitico lo dichiari espressamente, perché cambia la sonda e la frequenza. |
| Il difetto che si cerca e dove sta | Una separazione laminare interna, una crepa in punta di saldatura e un difetto di forgiatura giacciono a profondità e orientamenti diversi e chiedono sonde diverse | Descriva come si prevede che il difetto si sia formato e dove, nello spessore, ci si aspetta che stia. |
| Spessore della sezione e geometria | Le sezioni sottili escludono le frequenze basse e portano i difetti dentro il campo vicino, e una geometria complessa rimanda eco dalla forma stessa del pezzo | Indichi l'intervallo di spessore e un disegno del giunto o della sezione, compresa la preparazione del cordone. |
| La norma di accettazione | Nomina i blocchi di riferimento, gli angoli delle sonde, lo schema di scansione e le soglie di riferimento, e spesso fissa la classe dello strumento | Citi la norma e il livello di accettazione, invece di descrivere il requisito in termini generali. |
| La condizione della superficie | Il suono deve entrare nel materiale, e una superficie grezza, scagliata o rivestita perde il fascio prima che diventi utile | Descriva la superficie com'è al momento dell'ispezione, non come è disegnata. |
| Se la registrazione deve reggere | Un rapporto completo con tracce e dati di taratura memorizzati cambia la classe dello strumento e il tempo che l'ispezione richiede | Indichi se le tracce vanno archiviate, se vengono emessi rapporti e chi li leggerà. |
Se qualcuno di questi punti è ancora aperto, invii quanto è già noto insieme al disegno del giunto. Un preventivo può essere emesso sulla base della geometria e della norma e precisato quando i dati mancanti saranno disponibili.
Le alternative più vicine
Questi sono i tipi in cui una richiesta per un rilevatore di difetti a ultrasuoni si risolve di solito, e il punto in cui la scelta si decide davvero.
| Alternativa più vicina | Cosa lo distingue da un rilevatore di difetti a ultrasuoni |
| Apparecchiature per controllo con particelle magnetiche | Trovano i difetti di superficie e subsuperficiali nei materiali ferromagnetici facendo diventare il pezzo un magnete, e mostrano l'indicazione direttamente in superficie. Non vedono un difetto che sta in profondità nella sezione, che è esattamente ciò per cui si usa uno strumento a ultrasuoni, e non funzionano affatto sui materiali non ferromagnetici. |
| Spessimetri a ultrasuoni | Usano lo stesso principio a eco ma leggono solo l'intervallo fino alla parete di fondo, quindi riportano il materiale residuo invece di cercare una discontinuità. Sono strumenti per mappare la corrosione; un rilevatore di difetti è uno strumento per trovare difetti, e i due si distinguono da quanta parte del segnale di ritorno viene interpretata. |
| Misuratori di spessore di rivestimento | Misurano uno strato sulla superficie con un metodo magnetico o a correnti parassite e non dicono nulla di ciò che sta dentro il materiale. Su un pezzo rivestito lo spessore del rivestimento va spesso considerato nella lettura a ultrasuoni, non misurato con lo stesso strumento. |
| Controllo radiografico | Fa attraversare il pezzo dalle radiazioni e riproduce il volume interno, e questo dà un'immagine bidimensionale permanente del difetto. Chiede accesso da entrambe le facce e un regime di sicurezza radiologica, ed è meno sensibile degli ultrasuoni sui difetti planari stretti che non riducono lo spessore nel verso del fascio. |
| Controllo con correnti parassite | Trova difetti di superficie e subsuperficiali nei materiali conduttivi senza fluido di accoppiamento e controlla rapidamente i tubi. La penetrazione è superficiale, quindi completa il controllo a ultrasuoni su tubi e barre invece di sostituirlo sulle sezioni spesse. |
| Controllo con emissione acustica | Ascolta il suono liberato da un difetto che cresce sotto carico, invece di cercarlo attivamente. Indaga un'intera struttura in una volta e localizza l'origine, ma chiede un ciclo di carico e dice poco sulla dimensione di un difetto silente. |
Un rilevatore di difetti cerca una discontinuità ovunque nella sezione e legge le eco che ne ritornano; uno spessimetro legge solo la parete di fondo. È questo confine, cioè quanta parte del segnale viene interpretata, a separare le due tipologie di prodotto.
Cosa includere nella richiesta
La prima risposta può essere un preventivo anziché una serie di domande, se la richiesta le contiene. Dove un valore non è noto, invii la descrizione del compito di misura e confermeremo ciò che implica.
- Il materiale e la qualità, e se è a grana grossa o austenitico
- Il difetto che si cerca, come si prevede si sia formato e dove sta nella sezione
- L'intervallo di spessore della sezione e un disegno del giunto o della geometria
- La norma di accettazione e il livello di accettazione da rispettare
- La condizione della superficie al momento dell'ispezione
- I tipi di sonda che si prevede di usare, inclusi angoli e frequenze se la norma li fissa
- Se sono richieste tracce memorizzate e un rapporto scritto
- Se lo strumento si usa in officina o sul campo, e quale alimentazione è disponibile
- Blocchi di riferimento o attrezzature di taratura disponibili in loco
- Quantità, porto di destinazione e data di consegna richiesta
