Che cos'è uno spessimetro a ultrasuoni
Uno spessimetro a ultrasuoni misura lo spessore di una parete di un materiale da un solo lato. Una sonda invia un breve impulso di suono ad alta frequenza nella superficie e lo strumento cronometra l'eco che ritorna dalla faccia opposta; poiché la velocità del suono nel materiale è nota, quel tempo si converte in uno spessore. Non c'è nulla da tagliare, e la superficie interna non deve mai essere raggiunta.
È questo accesso da un solo lato a rendere lo strumento centrale nel monitoraggio della corrosione e dell'erosione. Su tubazioni, vasi in pressione, serbatoi di stoccaggio e scafi la parete si assottiglia dall'interno, mentre l'esterno sembra intatto. Una campagna che misura lo spessore residuo su una griglia di punti e la ripete nel tempo trasforma un processo invisibile in un andamento su cui si può intervenire prima del guasto.
La misura vale quanto i due dati da cui dipende: la velocità del suono del materiale e la qualità dell'accoppiamento tra sonda e superficie. Dove sulla superficie c'è un rivestimento, dove il metallo è corroso a crateri o è stato rettificato, o dove la temperatura è alta, la lettura chiede più di una semplice passata a eco singola. Questa pagina riguarda queste condizioni e il confine rispetto alle altre metodologie non distruttive.
Come misura uno spessimetro a ultrasuoni
Lo strumento misura un tempo e lo converte per mezzo di una velocità. Quella velocità è una proprietà del materiale e varia con la lega e con la temperatura, quindi va presa da una tabella o, meglio, stabilita su un campione dello stesso materiale di spessore noto. Uno spessimetro impostato per l'acciaio riporterà uno spessore errato su alluminio o su acciaio inossidabile, e non di poco.
L'accoppiamento è la seconda dipendenza. A queste frequenze il suono non viaggia in modo utile nell'aria, quindi un fluido di accoppiamento, liquido o in gel, colma lo spazio tra sonda e superficie. Una superficie grezza, scagliata o curva chiede un fluido più viscoso, e su una superficie molto corrosa la sonda può scavalcare un cratere e rimandare l'eco della parete originaria invece che del suo fondo: è la direzione in cui l'errore diventa pericoloso.
Esistono due modalità di misura per problemi diversi. Una modalità a eco singola legge la prima eco che ritorna e si adatta a una superficie pulita. Una modalità eco-eco confronta due eco successive della parete di fondo, e questo annulla l'effetto di un rivestimento o di uno strato di vernice sulla superficie. Dove il rivestimento deve restare al suo posto, è la modalità eco-eco a consentire la lettura, a fronte di uno spessore minimo risolvibile più alto.
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 |
| Modo di misura | A eco singola, ed eco-eco per misurare attraverso un rivestimento | Se la vernice o il rivestimento interno vanno rimossi prima della lettura, e il più piccolo spessore che lo strumento riesce a risolvere. |
| Tipo di sonda | Sonde a contatto, sonde a doppio elemento, sonde a linea di ritardo o per alte temperature | Quali condizioni di superficie e quale intervallo di temperatura lo strumento può affrontare. Una sonda a doppio elemento è la scelta usuale dove la superficie è grezza o curva. |
| Frequenza della sonda | L'intervallo di frequenze disponibile, scelto in funzione del materiale e dello spessore | Il compromesso tra penetrazione e risoluzione. Una frequenza più alta risolve meglio le sezioni sottili; una più bassa penetra più a fondo nei materiali grossolani o attenuanti. |
| Impostazione della velocità del suono | Una tabella dei materiali più comuni, o un valore stabilito su un pezzo di riferimento | Se la lettura è nel posto giusto. È la più grande fonte di errori marchiani in una campagna. |
| Dispositivo di taratura | Uno scalino di riferimento incorporato, o un blocco separato di spessore noto | Se lo strumento può essere controllato nel punto d'uso, cosa che una procedura di campagna di solito chiede. |
| Modalità di lettura | Acquisizione del minimo, e una modalità di scansione che segue il valore più basso trovato su un'area | Se un'area corrosa può essere trovata e riferita. Una singola lettura puntuale su una superficie corrosa non è un valore rappresentativo. |
| Memorizzazione e trasferimento dei dati | Memoria interna, registrazione per griglia o per punto, e un'interfaccia per il download | Se la campagna produce una registrazione confrontabile con la precedente, invece di un gruppo di numeri su carta. |
| Protezione ambientale e temperatura | Grado di protezione, e temperatura della superficie che la sonda e il fluido di accoppiamento tollerano | Se lo strumento può essere usato su una linea in temperatura o in condizioni di umidità senza attendere un fermo impianto. |
Come scegliere uno spessimetro a ultrasuoni
| Criterio | Perché determina la risposta | Come chiarirlo prima della richiesta |
|---|
| Materiale e velocità del suono | La conversione dipende da essa, e un valore errato sposta l'intera campagna | Indichi il materiale e dichiari se è disponibile un pezzo di riferimento di spessore noto. |
| Intervallo di spessore di parete da misurare | Decide la frequenza della sonda e, in modalità eco-eco, se la parete è abbastanza spessa da essere letta attraverso un rivestimento | Comunichi lo spessore residuo minimo e massimo previsto. |
| Accesso e condizione della superficie | L'accesso da un solo lato è la premessa, ma la superficie deve comunque essere praticabile | Descriva la superficie: con rivestimento, verniciata, a crateri, scagliata, corrosa o lavorata. |
| Temperatura della superficie | Limita il tipo di sonda e il fluido di accoppiamento | Indichi la temperatura di esercizio e se un fermo impianto è possibile. |
| Se il rivestimento può essere rimosso | Rimuoverlo costa tempo e può essere di per sé inaccettabile su una superficie finita | Dichiari se la vernice o il rivestimento interno devono restare al loro posto. |
| Risoluzione voluta rispetto al margine disponibile | Un margine sullo spessore residuo vicino all'incertezza di misura chiede un metodo più fine | Indichi quale decisione produrranno i numeri e quanto vicino al limite ci si aspetta che cadano i risultati. |
| Requisito di registrazione | Una campagna ripetibile chiede punti fissi di griglia e letture memorizzate | Dichiari se i risultati dovranno essere confrontati con una campagna precedente e in quale formato. |
Se qualcuno di questi punti è ancora aperto, invii quanto è già noto. Un preventivo può essere emesso sulla base della descrizione dell'applicazione e precisato quando i punti in sospeso saranno chiariti.
Le alternative più vicine
Questi sono i tipi in cui una richiesta per uno spessimetro a ultrasuoni si risolve di solito, e il punto in cui la scelta si decide davvero.
| Alternativa più vicina | Cosa lo distingue da uno spessimetro |
| Apparecchiature per controlli ultrasonori | Usano la stessa fisica per cercare i difetti interni, come crepe, separazioni laminari e inclusioni, e non per misurare una parete. Uno spessimetro risponde a quanto materiale resta; un rilevatore di difetti risponde se il materiale è sano. Dove una campagna trova un'area sospetta, il passo successivo è il rilevatore di difetti. |
| Misuratori di spessore di rivestimento | Misurano lo strato sulla superficie, che è ciò che interessa a una specifica di verniciatura o di rivestimento. Uno spessimetro a ultrasuoni riporta il metallo che sta sotto quello strato, e in alcuni strumenti le due letture vengono combinate di proposito per ottenerle entrambe da un solo punto. |
| Apparecchiature per controllo con correnti parassite | Rilevano difetti di superficie e subsuperficiali nei materiali conduttivi, e funzionano bene su tubi e su geometrie complesse dove gli ultrasuoni sono impacciati. Rispondono alle discontinuità e non allo spessore, quindi completano una misura di parete invece di sostituirla. |
| Apparecchiature per ispezioni a raggi X | Riproducono la struttura interna e sono un metodo documentale per saldature e fusioni. Sono radiografici, richiedono accesso da entrambe le facce e controlli radiologici, il che è un altro ordine di preparazione e di impegno rispetto a una misura di parete. |
| Apparecchiature per controllo con particelle magnetiche | Rivelano crepe di superficie e subsuperficiali nei materiali ferromagnetici con un campo magnetico e polveri di ferro. Trovano difetti e non assottigliamenti, e si applicano solo ai materiali magnetici. |
| Rilevatori per CND | È una famiglia che raccoglie gli strumenti usati per trovare e dimensionare le indicazioni nei metodi precedenti. Dove il requisito è un numero definito di spessore di parete, lo strumento è uno spessimetro dedicato; un rilevatore generico serve a localizzare i difetti. |
Le due domande da tenere separate in una campagna anticorrosione sono quanto parete resta e se la parete residua è sana. Lo spessimetro risponde alla prima, e la famiglia dei rilevatori di difetti risponde alla seconda.
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 se è disponibile un pezzo di riferimento di spessore noto
- Spessore di parete minimo e massimo previsto
- Condizione della superficie: con rivestimento, verniciata, a crateri, scagliata, corrosa o lavorata
- Temperatura di esercizio della superficie, e se un fermo impianto è possibile
- Se il rivestimento o la protezione interna devono restare al loro posto
- Se la campagna è un insieme di letture una tantum o una griglia ripetibile
- Se i dati devono essere memorizzati ed esportati
- Sonda e fluido di accoppiamento necessari per la superficie e la temperatura in questione
- Quantità, porto di destinazione e data di consegna richiesta
