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1.2 Il ruolo dei controlli non distruttivi - DEE

1. Vermiglione HgS Molto elevato Rosso Veneziano Fe20 Medio ROSSI Terre Rosse Fe 03 A1 03 Medio elevato Lacche Rosse Organiche Basso Minio Pb304 Molto elevato Seppia Organica Basso MARRONI Bitume Organica Basso Terre bruciate Fe 03 A1303 Medio elevato Oltremare Silicato di sodio Medio BLU Blu di Cobalto CoO Al 0 Medio Blu di Prussia Fey Fe CN g 3 Medio elevato Indaco Organico Basso Verde di Scheele CuHAsO Elevato VERDI Verde Cromo Blu di Prussia Giallo di Medio elevato Cromo Lacca verde Organico Basso Nero d avorio Carbonio Ca PO4 2 Medio NERI Nero di vite Organico Basso Nero fumo Organico Basso Tabella 2 Assorbimento dei raggi X di alcuni pigmenti usati in pittura 41 Ogni intervento pittorico originale o posteriore richiede l uso di un pigmento bianco che come detto risulta quasi sempre evidenziabile dai raggi X Non si dimentichi per che l immagine radiografica costituisce la proiezione su un piano di un insieme di trasparenze e opacit dovute a strutture che nella realt sono distribuite nello spazio e quindi nonostante gli artifici tesi a diminuire gli effetti di disturbo indesiderati rimane spesso una non trascurabile incertezza all atto dell interpretazione dei risultati radiografici Il lavoro di astrazione e di sintesi necessario ad una corretta interpretazione pu essere generalmente effettuato solo da persone con notevole esperienza e confidenza con la tecni
2. Attrezzatura utilizzata nell analisi PIXE Il raggio prodotto ha diametro dell ordine dei micron Gauss tt A sinistra vengono posti a confronto spettri ottenuti con tecnica PIXE e con EDS La PIXE usa lo stesso rivelatore del EDS ma consente di ottenere un minor fondo di bremsstrahlung ESCAPE PEAK DISTORSIONE PILE UP nl Ti ll i IN 0 2000 4000 6000 8000 Energy eV I dipinti su tela o su tavola sono caratterizzati da una struttura a strati che consiste in un sottostrato di preparazione in genere di biacca o gesso uno O pi strati di pittura e uno strato di vernice protettiva Con un unica rilevazione PIXE il fascio di protoni potrebbe attraversare pi strati e di conseguenza i diversi contributi degli strati verrebbero confusi nello spettro La distinzione della sequenza di elementi sovrapposti viene risolta usando la tecnica PIXE differenziale che realizza rilevazioni dello stesso 120 punto con valori differenti di energia le informazioni provenienti dai vari spettri rimarr ad un livello d interpretazione dei diversi fattori semiquantitativo data la difficolt Tale metodo d indagine stato applicato per lo studio del dipinto in figura CountsinC 00 2000 4000 600 Madonna dei fusi ca 1501 Leonardo da Vinci Olio su tavola 48 3 x 36 9 cm L analisi PIXE differenziale ha evidenziato la presenza di biacca anche negli strati pittorici
3. radiazioni 297 Ghisa ferromagne tico ultrasuoni non presenta controindicazioni al metodo 4 magneto scopia una metodologia che utilizza il magnetismo o meglio ancora il ferromagnetismo ossia la capacit di concentrare il campo per evidenziare le anomalie delle linee di flusso del campo magnetico nei pressi di un difetto Acciaio inox austenitico metodo delle correnti indotte non possibile applicare la magnetoscopia a un materiale che non si magnetizza metodo dei sufficiente verificare la liquidi non porosit del pezzo enetranti Non Ferro p radiografia non opaco alle radiazioni magnetico ultrasuoni non presenta controindicazioni al metodo a radiografia in grado di assorbire le Calcestruzzo radiazioni capace di assorbire o Legno riflettere le onde ultrasuoni ultrasonore metodo dei possono essere applicati su liquidi qualsiasi componente 2 penetranti purch non siano pezzi Materiale porosi composito radiografia non opaco alle radiazioni ultrasuoni non presenta alta attenuazione acustica L esame visivo pu essere applicato a qualsiasi materiale non richiedendo il contatto con lo stesso o assorbimento di liquidi onde o radiazioni La termografia pu essere utilizzata su qualunque tipo di materiale con qualche d
4. L immagine radiografica rende visibile la presenza di un cagnolino sotto la stesura pittorica del liocorno Dettaglio sinistro radiografico del bordo inferiore Non si pu escludere che i bordi possano aver subito dei parziali ridimensionamenti durante la distruzione del pannello originale A questo proposito si osservi in radiografia lo sfrangiamento del bordo inferiore 54 1 4 7 Tomografia 1 4 7 1 Introduzione La tomografia computerizzata con raggi X una tecnica ormai nota in medicina dove usata da circa trent anni ed diventata uno dei cardini della diagnostica clinica La sua importanza anche riconosciuta in ambito industriale per rivelare fratture disomogeneit vuoti nei prodotti industriali e per fare controlli di qualit Nel settore dei beni culturali manca in realt uno studio sistematico sull argomento tant che non sono ancora stati sviluppati dei sistemi tomografici espressamente dedicati allo studio dei Beni Culturali purtuttavia si hanno esempi di applicazione di tomografia computerizzata X ma anche y a manufatti artistici al fine di studiare alcune caratteristiche di materiali antichi o per esaminare spessori e composizione di leghe colonne ceramiche ecc L esigenza di ricorrere alla tomografia nasce dal fatto che nella radiografia l immagine ottenuta evidenzia l assorbimento totale subito dal fascetto di radiazione lungo l intero percorso
5. Radiografia a raggi X del dipinto Il volto della santa appare notevolmente pi scuro rispetto allo sfondo per effetto dei pi sottili e fitti tratti di pittura con cui Raffaello cos come Perugino solevano dipingere l incarnato 52 Infine verifichiamo la possibilit di individuare eventuali impatti traumatici di interventi di restauro su dipinti A tal proposito oltre al gi evidenziato caso dell opera The Gordon family prendiamo in considerazione i danni subiti dalla tela della Dama col liocorno di Raffaello in occasione della sostituzione del pannello di supporto originale La radiografia del dipinto mette anche in evidenza delle correzioni dell autore sul liocorno che inizialmente pare dovesse essere un cagnolino Ci fu infatti un intervento significativo sul dipinto da parte di Raffaello stesso qualche decennio dopo il completamento a seguito di danneggiamenti subiti nell area che rappresentava il cagnolino durante lo stesso intervento corrispondente al terzo strato pittorico venne ridipinta la mano sinistra e aggiunta ex novo quella destra 53 Dama con liocorno 1505 1506 Raffaello Sanzio 1483 1520 olio su tavola trasportato su tela 65 x 51 cm Dettaglio radiografico
6. 2 2 1 3 Ispezione con nastro magnetico Magnetografia L Ispezione con nastro magnetico o Magnetografia Blitz 1997 un metodo che consiste nel magnetizzare il campione da testare e coprendo la parte della superficie che deve essere esaminata con un tratto di nastro magnetico che pu essere successivamente analizzato con una sonda Un esempio che ci consente di capire come funziona questo metodo descritto da Forster Forster 1983 il quale utilizz la magnetografia per testare lamine d acciaio su una linea di produzione 252 Figura 13 Magnetografia utilizzata per testare una lamina d acciaio B M motore P raccoglitore che contiene le sonde T nastro magnetico Una lamina B figura 13 avanza orizzontalmente alla velocit costante di circa 1 m s attraverso un campo magnetico alternato indotto la superficie superiore della lamina in contatto con la parte pi bassa di un cappio di nastro magnetico T che riceve i campi dispersi corrispondenti alla presenza di qualche difetto Il nastro viene analizzato ad una velocit di 250 volte al secondo da un disco rotante P contenente diverse sonde equamente spaziate su una circonferenza coassiale con il disco Ogni sonda collegata ad uno di un array G di spray colorati ed i segnali provenienti dal nastro sono monitorati mediante un indicatore I Un cancellatore opportunamente posizionato cancella i segnali dopo che essi sono stati ricevuti dalle
7. 21 1 4 5 Tecniche radiografiche Le tecniche radiografiche sono note per la loro diffusa applicazione in tutti i campi della medicina e in molte applicazioni industriali ma pochi sanno che R ntgen lo scopritore dei raggi X fu tra i primi ad effettuare la radiografia di un dipinto In realt dal primo ventennio del XX secolo iniziato un uso rilevante di tali tecniche anche nel campo dei Beni Culturali tanto che ormai molti musei dispongono di apparecchiature radiologiche per l analisi dei dipinti e di altri oggetti di interesse museale La loro progressiva penetrazione nel mondo dell arte nasce dall esigenza di indagare l intima natura dell opera dato che come gli esseri viventi anche i dipinti hanno una doppia vita un volto ufficiale pubblico e un volto privato pi segreto che riusciamo ad esplorare solo nel corso di una lunga intimit Cos afferma Magdeleine Hours nel suo libro segreti dei capolavori La storia stessa della pittura si trasforma attraverso queste modalit d indagine gli avvenimenti della vita degli artisti diventano pi chiari cos come l evoluzione del gusto Senza dubbio alcune scoperte non vanno al di l della storia minima ma oltre a soddisfare la nostra curiosit una volta messe assieme possono consentire di situare meglio l artista nel suo ambiente di vedere quali influenze abbiano esercitato su di lui le abitudini e le mode del suo tempo I capolavori di Rembr
8. legata alla 35 pendenza della curva sensitometrica relativa alla pellicola in esame La pendenza detta gamma del film ed indicata con y Il comportamento di un film dipende oltre che dall esposizione anche dall energia dei fotoni che lo colpiscono L alta sensibilit dei film intorno ai 40 keV dovuta all alto coefficiente di assorbimento fotoelettrico dei sali di argento a questa energia La radiografia classica basata su film fotografici presenta due fondamentali limiti intrinseci e la non linearit della risposta del processo fotografico tanto nelle zone di bassa quanto nelle zone di alta esposizione come risulta evidente dalla curva sensitometrica e la presenza della zona velo e l impossibilit di visualizzare l immagine in modo rapido ed indipendente dal supporto fisico e di effettuare trattamenti numerici che ne migliorino la visualizzazione o l estrazione di informazioni Il superamento di tali limiti lo scopo delle nuovo tecniche di imaging radiografico digitale 36 1 4 6 3 L immagine radiografica Le caratteristiche principali che possiamo osservare nell immagine radiografica sono e mancanza di dettaglio l oggetto da analizzare pur avendo contorni ben definiti appare nell immagine radiografica con bordi arrotondati e confusi Questo effetto pu essere dovuto alle dimensioni della macchia focale alla radiazione diffusa alla cattiva centratura e ad altre
9. tecnica per riflessione 1 3 7 1 Tecnica per trasparenza Nella tecnica per trasparenza possono venire impiegati tre metodi trasmissione 205 riflessione conduzione In tutti e tre i metodi l eccitazione del trasduttore pu essere effettuata in modo continuo o ad impulsi Metodo a trasmissione Nella tecnica per trasparenza con il metodo a trasmissione vengono impiegati due trasduttori posizionati uno di fronte all altro sulle due superfici opposte del pezzo da esaminare uno dei due trasduttori funge da emettitore l altro da ricevitore integro eco 206 Se il fascio ultrasonoro generato dal primo trasduttore incontra una discontinuit sul suo percorso viene parzialmente riflesso e il fascio trasmesso risulta perci indebolito il segnale ricevuto dal secondo trasduttore si presenta quindi ridotto in ampiezza rispetto al caso di assenza di discontinuit La riduzione del segnale rilevata dalla sonda ricevente rappresenta quindi l indicazione di discontinuit dal valore di tale riduzione possibile risalire al diametro equivalente della discontinuit Nella tecnica a trasparenza con il metodo a trasmissione quindi non viene individuata n la profondit n la forma del riflettore Metodo a riflessione Il metodo a riflessione molto simile al precedente con la differenza che le due sonde sono posizionate sulla stessa superficie del pezzo 207 Metodo a conduzione
10. e la lunghezza d onda dei raggi impiegati A parit di lunghezza d onda di radiazioni X usate la maggiore o minore trasparenza del materiale ovvero il minore o maggiore assorbimento dei raggi da parte del materiale dovuta essenzialmente al differente tipo di atomi in esso contenuti gli atomi dei metalli pesanti sono assai pi opachi ossia meno trasparenti ai raggi X rispetto ad altri atomi Si consideri un fascio collimato e monoenergetico di raggi X Quando questo attraversa una lastra di materiale di spessore s viene parzialmente assorbito cos che l intensit iniziale del fascio J dopo l attraversamento della lastra si riduce al valore La legge che lega tali due intensit la relazione fondamentale della radiologia anche detta legge di Lambert 2 z 3 vale lo stesso anche per i raggi Y 24 Bouguer Tale legge descrive l assorbimento esponenziale di un fascio monoenergetico collimato di raggi X in funzione dello spessore di una lastra di materiale omogeneo ed assume la forma I Ioexp us dove wu il coefficiente di attenuazione lineare ed espresso in cm s lo spessore della lastra Il rapporto Mlo detto trasparenza il reciproco opacit La legge scritta evidenzia che per un dato materiale l intensit I dei raggi X che emerge dalla lastra diminuisce in modo esponenziale con lo spessore s della lastra stessa dato che fissata l energia della radiazio
11. variazione di temperatura tale da far sospettare la presenza di focolai di 160 incendi prima che questi si sviluppino su vasta scala particolarmente nei sottoboschi di zone impervie e difficili da controllare a terra Ovviamente oltre che trovare applicazione in operazioni di prevenzione l apparecchiatura ben si presta anche a monitorare quelle aree sulle quali si gi intervenuti per spegnere un incendio e dove potrebbero verificarsi delle recidive attribuibili a focolai non estinti completamente tanto su aree scoperte quanto coperte dalla vegetazione Bosco 166 8 C 150 c Flir Systems ARO1 max_______ p261 9 C AR01 min 107 C 161 Figura 14 Esempio di monitoraggio di un incendio Utilizzando le termocamere ad infrarossi possibile sia effettuare opere di prevenzione che in incendi gi sotto controllo individuare in maniera precisa e tempestiva la posizione di piccoli focolai non ancora spenti evitando cos il propagarsi imprevisto di nuovi fronti del fuoco Trattamento rifiuti l uso della termocamera permette il monitoraggio dei contenitori nei quali vengono stoccati rifiuti di ogni natura e provenienza individuando senza rischio alle persone ogni eventuale falla e conseguente fuoriuscita di materiali prima che gli stessi entrino in contatto con l ambiente circostante inquinandolo Altrettanto dicasi per gli impianti di discarica ai limiti dei quali possibile rilevare modific
12. POLITECNICO DI BARI 1 FACOLT DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRICA DISPENSE DEL CORSO PROVE E DIAGNOSTICA NON DISTRUTTIVA SUI MATERIALI Docente Prof Ing Giuseppe ACCIANI Collaboratore Ing Vincenzo MUSCAS ANNO ACCADEMICO 2005 2006 INDICE Introduzione Capitolo I 1 1 La definizione dei Controlli non Distruttivi pag 1 1 2 Il ruolo dei Controlli non Distruttivi pag 2 1 3 Classificazione CnD pag 5 1 4 Difetti e propriet dei materiali pag 11 1 5 Influenza dei difetti sulle propriet dei materiali pag 14 PARTE I Metodi visivi Capitolo I 1 1 Esame visivo o endoscopia 1 2 Metodi ottici e fotografici 1 3 Rilievi fotogrammetrici 1 4 Radiografia 1 4 1 I raggi X 1 4 2 Produzione di raggi X 1 4 2 1 I raggi X di frenamento 1 4 2 2 I raggi X caratteristici ERREF 1 4 3 Propriet dei raggi X pag 18 1 4 4 Interazione con la materia pag 20 1 4 5 Tecniche radiografiche pag 22 1 4 6 Radiografia pag 24 1 4 6 1 Principi di base pag 24 1 4 6 2 La pellicola radiografica pag 31 1 4 6 3 L immagine radiografica pag 36 1 4 6 4 Applicazione ai beni culturali pag 38 1 4 6 5 Casi di studio pag 44 1 4 7 Tomografia pag 54 1 4 7 1 Introduzione pag 54 1 4 7 2 Principi di base pag 55 1 4 7 3 Strumentazione tomografica pag 57 1 4 7 4 Parametri fondamentali in una tomografia pag 60 1 4 7 5 Applicazione ai beni culturali e casi di studio pag 61 1 4 8 Xeroradiografia pag 67
13. interno del materiale colpito cos vengono eliminate gran parte delle componenti ad energia molto bassa Il massimo della curva di spettro continuo localizzato in genere a 8 1 58 min X ray Continuum Radiation Bremsstrahlung D Relativsjintensity Spettro dei raggi X di frenamento N rappresentato l andamento reale che tiene conto dell effetto schermante della finestrella di uscita dal tubo e dell autoassorbimento di raggi da parte del materiale a a o DI a Wavelength nm Meccanismo di generazione dei raggi X di frenamento Bremsstrahlung photon K Electron o Target K nucleus 15 1 4 2 2 Iraggi X caratteristici Se la collisione di un elettrone catodico ed un elettrone del metallo sufficientemente violenta da ionizzare l atomo bersaglio con rimozione totale dell elettrone di un orbitale interno la lacuna che si viene a creare tende ad essere colmata dalla caduta di un elettrone di un orbitale pi esterno A seconda del livello di partenza e di arrivo si parler di serie Ka Kg La Lp Ma Mg e cos via Il processo di assestamento della nube elettronica accompagnato dall emissione di una o pi radiazioni elettromagnetiche che costituiscono i raggi X caratteristici Questi avranno un energia pari alla differenza delle energie di legame degli elettroni orbitali coinv
14. raccolto da un intensificatore d immagine il cui output visualizzato tramite una videocamera progettata per ridurre il disturbo di fondo L output della videocamera digitalizzato e archiviato in un computer Il vantaggio principale di tale tecnica consiste nella visualizzazione immediata su uno schermo dell immagine radiografica ci consente la valutazione dell esposizione appropriata durante l acquisizione stessa dell immagine Altro vantaggio l ottima risoluzione spaziale Purtroppo le ridotte dimensioni degli intensificatori di immagine disponibili richiedono diverse acquisizioni per l indagine di opere di grandi dimensioni La scanned projection radiography utilizzata anche nella TAC consiste nel piazzare il tubo a raggi X e il rivelatore in modo che il dipinto possa traslare rispetto al fascio di raggi X Durante il movimento i dati sono trasmessi dall array di rivelatori ad un computer per la successiva manipolazione Nell immagine ottenuta l intensit di ciascun pixel proporzionale alla quantit di raggi X passati attraverso il punto corrispondente sul dipinto La risoluzione spaziale meno buona rispetto alla fluoroscopia Il vantaggio principale legato alla possibilit di usare un ampio range di energia peri raggi 19 Radiografie scanned projection dell Autoritratto di Cornelius Hankins Le immagini mostrano una tecnica di manipolazione dell immagine d
15. La forma dei bordi di grano determinata dalle restrizioni imposte dalla crescita dei grani vicini Le dimensioni di questi difetti superficiali sono importanti specialmente per la resistenza meccanica dei materiali infatti tanto pi queste sono elevate quanto pi a temperature elevate possono avvenire scorrimenti tra i bordi di grano diventando quindi regione di debolezza nei metalli policristalli 18 4 Microfessure complesso di lesioni capillari che si manifestano sotto forma di screpolature Le microfessure possono essere generate da lesioni secondarie di trazione o da fenomeni di ritiro 1 5 Influenza dei difetti sulle propriet dei materiali La presenza di difetti influenza le propriet dei materiali 1 Resistivit costante caratteristica di ogni sostanza che ne esprime numericamente l attitudine a condurre correnti elettriche Nel sistema internazionale di misura si esprime in ohm metro In un corpo omogeneo e isotropo la resistivit p data dalla relazione E pJ dove E il campo elettrico e J la densit di corrente Se un conduttore di lunghezza e sezione S ha resistenza R la sua resistivit data da 19 p RS L La resistivit aumenta al crescere della temperatura seguendo la seguente formula p Pol1 a t to dove t la temperatura ambiente a cui corrisponde il valore di po e a una costante detta coefficiente di temperatura Per metallo puro a 1
16. SI applica a particolari di geometria complessa e di piccolo spessore dove risulta impossibile determinare il percorso esatto del fascio in quanto esso subisce numerose e imprevedibili riflessioni Si posizionano allora le due sonde in maniera arbitraria e la sonda ricevente raccoglie il segnale del campo ultrasonoro diffusosi fino a quel punto Questa una tecnica applicabile solo su serie di particolari uguali in quanto l esame viene effettuato per confronto tra il segnale ottenuto su un particolare ritenuto sano pezzo campione e gli altri Qualsiasi variazione del segnale ricevuto rispetto al segnale del pezzo campione costituisce la prova che il fascio ha incontrato una discontinuit sul suo percorso 1 3 7 2 Tecnica per riflessione Questa tecnica consiste nell individuazione della presenza di una eco dovuta alla riflessione del fascio su un riflettore eco che e evidentemente 208 assente se il pezzo esaminato e integro L impiego di questa tecnica avviene con due metodi metodo per risonanza in eccitazione continua metodo per riflessione classica a impulsi Metodo per risonanza ad eccitazione continua Nella tecnica per riflessione con il metodo a risonanza ad eccitazione continua si sfruttano le condizioni di risonanza all interno del pezzo quando il suo spessore corrisponde a met lunghezza d onda o a suoi multipli Queste condizioni vengono individuate determinando a quale frequenza Fr corrispond
17. acquedotti oleodotti gasdotti etc Il campo di applicazione la rivelazione di piccole perdite dovute a microfessure o porosit Le tecniche utilizzate possono essere suddivise in tre classi misura di velocit di perdita si tratta di un controllo qualitativo che permette di ben valutare l entit del fluido che fuoriesce localizzazione della perdita un controllo qualitativo mirato all individuazione di dove sia localizzata la perdita controllo della velocit di perdita essenzialmente un monitoraggio d impianti Alcuni metodi generalmente utilizzati per la rivelazione di fughe sono emissione di bolle PEB un controllo qualitativo che pu essere facilmente impiegato in presenza di una differenza di pressione tra interno ed esterno del recipiente che viene coperto da soluzione 138 saponosa e che permette di rivelare la presenza di fughe grazie alla formazione di bolle 3 variazione di pressione PVP un metodo qualitativo che permette di valutare la presenza della fuga ma non la sua collocazione richiede un monitoraggio temporale della pressione all interno del recipiente 139 CAPITOLO III 3 1 Termografia La termografia una tecnica utilizzata per rilevare e misurare la radiazione infrarossa emessa dai corpi Il test consiste nella misura della distribuzione superficiale di temperatura di un materiale a seguito di una sollecitazione di origine termica ed eventuali anoma
18. che la relazione che lega B ed H la seguente 234 B uH uourH dove ug la permeabilit magnetica dello spazio libero cio 47 10 7 H m 1 Figura 5 Metalli ferromagnetici curve tipiche di magnetizzazione ed isteresi Osservando la figura 5 possibile vedere quale l andamento di B in funzione di H in una parte selezionata del campione circondata da una bobina a rilevazione del flusso In qualsiasi punto della curva il rapporto B H uguale alla permeabilit magnetica come definito nell equazione precedente La curva iniziale OAB detta curva di magnetizzazione e mostra che ad un incremento di H dal valore zero corrisponde un incremento di B inoltre il valore di ud nell origine O dove la curva approssima una retta molto piccola definito come la permeabilit iniziale 235 ui Al di sopra del punto A di coordinate HA BA la sbarra ferromagnetica diventa completamente magnetizzata e si ha la saturazione come indicato dalla linea retta AB lungo la quale ud pari ad uno L uso della saturazione si dimostrato vantaggioso con il testing con correnti parassite di materiali ferromagnetici a causa delle relazioni lineari risultanti tra la densit di corrente parassita B ed H Appena H viene diminuito la curva torna indietro lungo la sua traiettoria originaria ma solo fino al punto A a partire dal quale la curva segue la traiettoria AC fino ad arrivare nel punto C in corrisp
19. cm g A g cm il termine 4 A chiamato coefficiente di attenuazione di massa ed ovviamente indipendente dalla densit del materiale e a parit di energia dipende dal numero atomico Z dell elemento costituente la lastra nel senso che i materiali di numero atomico maggiore come gi detto attenuano di pi che non materiali di numero atomico inferiore possibile legare il comportamento di 4 ai principali fenomeni di interazione dei raggi X con la materia In particolare alle basse energie nell acqua fino a 25keV prevale il coefficiente di attenuazione lineare per effetto fotoelettrico e si ha una dipendenza di u da Zf Z alle alte energie 26 per l acqua oltre i 5S0keV prevale il coefficiente di attenuazione lineare per effetto Compton In tal caso 4 risulta proporzionale alla densit del materiale L effetto Rayleigh incide in totale per non pi del 5 10 La somma dei contributi dovuti ai tre effetti costituisce il coefficiente di attenuazione di massa totale Cu Z 29 Photoelectric absorption Electron positron SIL N z Phetonuclear abserption Cross section barns atom 10eV1KeV MEV Energy Andamento del coefficiente di attenuazione in funzione dell energia Vengono evidenziati i contributi legati ai diversi meccanismi di interazione raggi X materia Il coefficiente di attenuazione di massa tabulato per tutti gli elementi chimici e per i composti misture e sostanze
20. densit di una sostanza pi trasparente essa risulta al passaggio di raggi X di una lunghezza d onda determinata Questa propriet viene sfruttata nell analisi non distruttiva dei materiali nell analisi cristallografica e in radiologia medica Vediamo le principali propriet dei raggi X Fluorescenza I raggi X hanno la propriet di indurre la fluorescenza in alcune sostanze quali ad esempio il platinocianuro di bario e il solfuro di zinco Ci ha permesso di mettere a punto perfezionate tecniche di radioscopia mediante le quali possibile osservare direttamente la struttura di oggetti opachi Ionizzazione L elevato potere ionizzante dei raggi X una delle loro pi importanti caratteristiche e nella radiazione monocromatica direttamente proporzionale alla quantit di energia trasportata Attraversando una camera di ionizzazione i raggi X producono una corrente elettrica di intensit proporzionale alla loro energia che pu dunque venire misurata mediante una misura della corrente Sfruttando questo fenomeno si sono realizzati strumenti anche pi sensibili delle ordinarie camere di 18 ionizzazione il contatore di Geiger Miiller e lo scintillatore Inoltre il potere ionizzante dei raggi X rende visibile la loro traiettoria in una camera a nebbia o una camera a bolle Diffrazione Quando i raggi X attraversano una sostanza cristallina o vengono da questa riflessi o diffusi si verifica il fenomeno della d
21. linearit della equazione di Stefan Boltzmann g aT T Figura 5 grafico qualitativo della relazione di Stefan Boltzmann che mi fa notare come a basse T il sistema sia impreciso Infatti in questa zona del grafico per discrete variazioni di T sono associati valori di q poco diversi tra loro Un altro problema dato dal fatto che la q che la macchina misura non quella che il corpo scambia con l ambiente ma quella che il corpo stesso emette Per meglio dire la T del corpo analizzato falsata dalla T degli altri corpi che lo irraggiano 150 Figura 6 i corpi interagiscono tra loro mediante scambio termico per irraggiamento che avviene in ogni direzione Inquadrando il corpo A con la termocamera non riesco a misurare f1ma rilevo per forza una quantit q pi grande falsata dalla presenza del corpo B misurer quindi F misurato SI i 1 E alga 2 dove a rappresenta il coefficiente di assorbimento del corpo A Per risolvere questa situazione si usano corpi con valori di a prossimi DPEN e all unit in genere sufficiente 8 Se invece si ha a che fare con corpi con a molto bassi una lastra di alluminio con 4 riflette la temperatura ambiente necessario rivestirli di vernici particolari per raggiungere alti valori di a Questo sistema se serve per misurare il q scambiato da un aletta di raffreddamento in convezione forzata non d F convezione di d imagpioneto al
22. magnetoscopia metodo dei liquidi penetranti radiografia ultrasuoni disponendo d un generatore d adeguata potenza possibile individuare difetti distanti anche parecchi metri dal trasduttore Ci permette Trafilato il controllo dell integrit di trafilati anche molto lunghi per es barre metodo delle correnti indotte 308 permette l analisi anche di parti in movimento possibilit di esame di pezzi in uscita da macchinari quali trafile metodo dei liquidi penetranti risulta adatto a rilevare difetti affioranti in superficie come giunti freddi o cricche di ritiro Fuso radiografia ultrasuoni 4 esame visivo metodo dei liquidi penetranti radiografia ultrasuoni Saldato magnetoscopia metodo delle correnti indotte esame visivo 1 2 Particolari casi di applicazione 1 2 1 L aereo Le parti principali di un aereo sono la fusoliera le ali la coda e il carrello di atterraggio La fusoliera ospita il pilota i passeggeri e il carico Le ali sono conformate in modo da consentire il sollevamento del velivolo la coda comprende i pezzi mobili il timone di direzione e i timoni di quota che regolano il beccheggio e le svolte La deriva e lo stabilizzatore 309 orizzontale sono fissi e aumentano la stabilit durante il volo Il carrello di atterraggio permette il movimento dell aereo a terra Stabilizza
23. mentre il metodo delle particelle magnetiche adatto solo per i metalli ferromagnetici e richiede l applicazione di un forte campo magnetico I metodi elettromagnetici sono generalmente i pi accurati per misurare le profondit delle rotture superficiali in campioni di metallo La tecnica della corrente parassita pi precisa per le misure di rotture meno profonde mentre per le rotture pi profonde si utilizzano le misure con campo alternato Il metodo della dispersione del flusso magnetico pu essere usato per misurare le rotture superficiali e sottosuperficiali ma solo per materiali ferromagnetici e richiede l applicazione di un forte campo magnetico E spesso usato per testare ampi tubi 15 1 4 Difetti e propriet dei materiali I difetti che possono essere presenti sui materiali possono avere una diversa origine questi influiscono sulle propriet fisiche e meccaniche del pezzo preso in considerazione provocando a volte la produzione di scarti di lavorazione Esempi di difetti sono 1 Inclusioni sostanza estranea che pu essere presente in vari cristalli le inclusioni possono essere gassose liquide solide 2 Cricche appaiono come delle crepe nella struttura metallica La cricca pu essere prodotta da sollecitazioni eccessive del metallo o dal raffreddamento irregolare durante la fusione La presenza di una cricca indice di indebolimento della struttura metallica e precede sovente la rottura 3
24. usato come punto di riferimento per misurare la temperatura Il processo di microincapsulazione racchiude il cristallo liquido in microsfere proteggendolo dagli agenti esterni I cristalli liquidi microincapsulati mostrano il cambiamento di colore sempre nello stesso modo e ordine con velocit che variano a seconda dell ampiezza della scala della temperatura La precisione disponibile di 1 C per i prodotti standard e di 0 5 C per i prodotti medicali Le temperature disponibili vanno da 30 C a 120 C 171 Figura 21 Test per tumore alla mammella Conclusioni Dalla ricerca possiamo desumere che i controlli non distruttivi hanno molteplici campi di applicazione In particolar modo la termografia applicata all industria permette di accorgersi in tempo di mal funzionamenti che potrebbero dare origine a gravi danni basti pensare che 172 il surriscaldamento di fili elettrici pu essere la causa di un incendio E vero che la strumentazione richiesta per effettuare queste prove diagnostiche abbastanza costosa ma i benefici che si possono trarre dall uso di queste tecniche sono molti Esistono gi diverse imprese specializzate in queste campo alle quali possibile richiedere un servizio di controllo o presso le quali possibile addestrare i propri tecnici all uso degli strumenti 173 PARTE Il Metodi non visivi CAPITOLO 1 1 Metodo dell emissione acustica La misura dell emi
25. 1 4 9 Stereoradiografia pag 70 1 4 10 Radiografia digitale pag 71 1 4 11 Fluorescenza a raggi X pag 74 1 4 11 1 Principi di base pag 75 1 4 11 2 Analisi del segnale pag 78 1 4 11 3 Applicazione ai beni culturali pag 83 1 3 7 1 Tecniche per trasparenza 1 4 11 4 Casi di studio pag 86 1 4 12 Vantaggi e svantaggi pag 95 Capitolo II 2 1 Metodo dei liquidi penetranti pag 96 2 1 1 Vantaggi e svantaggi pag 108 2 2 Rilevazioni di fughe pag 109 Capitolo III 3 1 Termografia pag 110 3 1 1 La tecnica termografica pag 111 3 1 2 Lo strumento la termocamera pag 116 3 1 3 Le problematiche pag 122 3 1 4 I campi di applicazione pag 124 3 1 4 1 Industria pag 126 3 1 4 2 Civile pag 131 3 1 4 3 Ambiente pag 134 3 1 4 4 Altre applicazioni pag 138 3 1 4 5 Termografia per il rilevamento dei punti deteriorati sulle linee elettriche in Alta Tensione pag 141 3 1 5 La termografia applicata alla medicina pag 142 PARTE II Metodi non visivi Capitolo I 1 1 Metodo dell emissione acustica pag 1 1 2 Metodi dinamici pag 2 1 3 Introduzione ultrasuoni pag 3 1 3 1 Il suono caratteristiche fisiche pag 6 1 3 2 Fenomeni connessi con la propagazione delle onde sonore pag 12 1 3 3 Cenni di fisica acustica pag 15 1 3 3 1 SPL HPL pag 15 1 3 3 2 Intensit pag 16 1 3 3 3 Emissione acustica pag 18 1 3 4 Ultrasuoni pag 21 1 3 4 1 Generazione pag 22 1 3 4 2 Trasmissione pag 24 1 3 4 3 Ricezione del segnale pag 26 1 3 4 4 Inter
26. 291 Legge Quadro La legge quadro sulla protezione dall esposizione ai campi elettrici magnetici elettromagnetici ha lo scopo di evidenziare i principi fondamentali a cui attenersi per tutelare la salute dei lavoratori e della popolazione dagli effetti derivanti dall esposizione a determinati livelli di campi E M EM promuovere la ricerca scientifica per la valutazione degli effetti a lungo termine assicurare la tutela dell ambiente e del paesaggio promuovendo le innovazioni tecnologiche e adottando azioni di risanamento per minimizzare l integrit e gli effetti dei campi suddetti con le migliori tecnologie disponibili 292 Conclusioni Per affrontare la materia necessario approfondire le caratteristiche e le propriet dei materiali le tecniche e le metodologie In tal modo possibile contribuire in modo qualificato alla soluzione del problema inerente alla garanzia di qualit Per garanzia di qualit intendiamo il complesso di azioni sistematiche e ben pianificate volte ad assicurare che un impianto sistema e sue parti possano fornire le prestazioni richieste nelle diverse condizioni operative La qualit dei componenti stessi viene assicurata nella fase di monitoraggio in cui risulta essere possibile rilevare difetti presenti in parti di pezzi assemblati senza che vi sia l inutile azione di smontaggio Attualmente la ricerca si sta occupando di due tematiche l una rivolta alla rilevazione spe
27. C devono essere costruite utilizzando dei blocchi campione con difetti di riferimento e dimensione note verranno ora fatti due esempi di costruzione curve D A C per sonde longitudinali e trasversali i pesa 1 N ES Kax pa i dep ce l vesa fo ear i Il So DL fi DA i i res I I I L ERA L I costruzione curva D A C con blocchi campione a foro piatto per sonde a fascio longitudinale 218 curva D A C con blocco campione a foro assiale per sonde a fascio trasversale Perdite di trasferimento Prima di eseguire il controllo si deve verificare che non ci siano perdite di trasferimento della sensibilit tra il blocco usato per la taratura ed il particolare da esaminare Nel caso in cui si rileva una perdita durante il trasferimento bisogna aggiungere dei decibel in modo tale da ottenere la stessa sensibilit durante il controllo Nel caso in cui i decibel di correzione sono superiori a 6dB il controllo non pu essere eseguito 1 3 10 Tecnica di esplorazione Per una maggiore velocit e sensibilit durante il controllo si devono aggiungere 6dB all amplificazione corretta nel momento in cui si rilevano 219 dei difetti per la valutazione degli stessi i 6dB aggiunti in precedenza devono essere tolti cricca sonde F ui x j inclusione porosit da gas Tipici difetti rilevabili con controllo UT Rilevazione dei difetti E
28. La tabella 1 elenca alcuni valori delle componenti di u calcolate utilizzando questo programma per diverse frequenze normalizzate f0 dove e b OHrk 0 In questo caso ur uguale ad uno Tabella 1 Variazioni della componenti reali u ed immaginarie ul della permeabilit relativa efficace con la frequenza normalizzata fo 1 000 ph 79 9255 7738 6361 0 5365 0 4678 4194 3697 3178 0 2841 O 2593 2245 O 1089 1069 0 1012 1000 0 0950 0 0894 0 0855 242 Un importante caratteristica dell analisi d impedenza di Forster l uso di normalizzazioni nel valutare le componenti dell impedenza della bobina il raggio o il diametro fill factor e la frequenza in forma adimensionale Forster defin anche una frequenza limite f tale che fo f fs dove f la frequenza di funzionamento 2 Turi 00 Il grande vantaggio della normalizzazione che le componenti dell impedenza di una bobina di raggio qualsiasi che circonda un cilindro metallico privo di difetti di raggio qualsiasi possono essere valutate da una singola famiglia di curve ad esempio la fig 9 che mostra le variazioni di L Lo e R L per materiali non ferromagnetici e per diversi valori di fo e n n 243 Figura 9 Variazioni delle componenti L wLo e R oLo equazioni 2 14 dell impedenza normalizzata di una lunga bobina ad accerchiamento che circonda una lunga asta cilindrica non ferromagneti
29. as RO 75 70 65 wavereno im 110 Proportional Counter Preamplifier SCA PHA Electron Ay Beam A Scaler DI Counter LI X rays 7 5 Automation mia g rystal lt Sample Rappresentazioni schematiche della strumentazione utilizzata nella tecnica WDS sopra e EDS sotto Electron Beam Amplifier s Preamplifier n Si Li Le Detector 3 3 1 4 11 3 Applicazioni ai beni culturali La caratteristica fondamentale del XRF nel caso dei Beni Culturali di non essere distruttiva nell accezione pi rigorosa del termine e per questo molto usata Ci deriva direttamente dal fatto che gli elettroni atomici coinvolti nelle transizioni che danno luogo all emissione della radiazione X sono quelli pi interni Pertanto non si procurano modifiche dei legami chimici nei composti degli oggetti analizzati Inoltre non richiesta alcuna preparazione del campione poich l energia della transizione X 111 caratteristica ha in genere un valore sufficientemente grande perch sia alta la probabilit che fuoriesca Lo strato superficiale in analisi il cui spessore determinato dall energia della radiazione emessa ha nel caso
30. campo mentre il segnale ultrasonoro in ricezione riflesso o trasmesso caratterizzato da due parametri fondamentali Ma ampiezza a ovvero il valore di picco dell impulso mostrato sullo schermo dello strumento in una rappresentazione detta A scan tempo di volo t ovvero il tempo intercorso tra l impulso trasmesso e quello ricevuto sullo schermo dell apparecchio tale tempo indicato dalla distanza tra i due impulsi Il tempo di volo fornisce la misura indiretta del percorso effettuato dall onda ultrasonora nel mezzo 1 3 4 4 Interpretazione dei dati La localizzazione ed il dimensionamento dei difetti avviene generalmente attraverso un processo di correlazione tra le caratteristiche del fascio ultrasonoro le caratteristiche fisiche e geometriche del materiale i parametri a ampiezza e t tempo di volo le coordinate della traiettoria di scansione I risultati dell ispezione vengono spesso mostrati in forma di restituzione grafica C scan rappresentazione in pianta e B scan rappresentazione in profondit 198 La figura mostra ad esempio il principio di misura dello spessore di una parete Water used as coupling fluid Amplitude Transmitter pulse Ultrasonic transducer ea Ultrasound beam path Provides measurement Ka of wall thickness Time amp Distance Water Fi Successive reflections steel from inner tube wall interface Il primo impulso generato dalla sorg
31. che luce L uomo come tutti gli x animali a sangue caldo un emettitore di infrarosso e visibile harami Luce visibile uv M icroonde Raggi X Gamma Lungh onda 00000 00 E 00005 nanometri fem 10 000 nanometri dn Figura 1 lo spettro elettromagnetico 142 Oltre che dalla temperatura assoluta l intensit dell emissione infrarossa dipende da un intrinseca propriet dell oggetto nota come emissivit Mentre un corpo nero idealmente un perfetto radiatore di energia i diversi elementi presenti nell ambiente sono per la maggior parte dei radiatori imperfetti o corpi grigi Il corpo nero un oggetto teorico che assorbe il 100 delle radiazioni che lo colpiscono Dunque non riflette alcuna radiazione e appare perfettamente nero Un corpo pu apparire nero ai nostri occhi perch assorbe solo la luce visibile Il corpo nero invece assorbe tutto lo spettro elettromagnetico In pratica in natura niente assorbe totalmente la migliore approssimazione e il carbonio in forma di grafite che riflette solo il 3 ma il concetto di un tale perfetto assorbitore di energia molto utile nello studio del comportamento della radiazione elettromagnetica In pratica un piccolo foro sulla superficie di una sfera cava si avvicina molto al concetto di corpo nero perch la radiazione che entra nel foro difficilmente riuscir a sfuggirne di nuovo e verr quindi assorbita Ma riscaldando le pareti interne de
32. circa 1 2 nei casi migliori 1 4 7 5 Applicazioni ai beni culturali e casi di studio In generale le strutture interne di oggetti non altrimenti accessibili vengono studiate mediante radiografie eseguite sotto diverse angolazioni tuttavia nel caso di strutture di densit non molto differenti non affatto agevole risolvere l eventuale sovrapposizione delle stesse La tomografia assiale computerizzata ci consente di eseguire sezioni a diversi livelli dell oggetto nonch di valutare le densit del materiale gli eventuali difetti la densit di quanto non contenuto in ambiti non accessibili e di rispondere ad altri possibili interrogativi ai quali le tecniche convenzionali non consentono di dare risposta Come detto per mancano studi sistematici in questo settore anche per la grande variet di problemi che richiederebbero un altrettanta variet di strumenti In ogni caso sono stati condotti studi su vari manufatti di diverse dimensioni e di diversi materiali 62 I materiali pi facilmente indagabili mediante tale tecnica sono e legno dalle piccole statuette alle grandi colonne dalle cornici ai dipinti su tavola e marmo e pietra dagli oggettini fino alle grandi statue e ceramiche e terrecotte vasi di diverse dimensioni e leghe di rame bronzo e ottone e pietre preziose per le quali serve la microtomografia Vediamo alcuni esempi Legno Il coefficiente di attenuazione di massa del legno
33. contatto elettrico connettore coassiale contatto r elettrico L elemento piezoelettrico piastrina antiusura schema di sonda piana Le sonde possono avere diverse forme e dimensioni Esistono comunque quattro tipi base di sonda piana angolata doppia ad immersione 203 CAMPI DI APPLICAZIONE DELLE DIVERSE SONDE SONDA PIANA Billette Forgiati Rullati prodotti di laminazione inclusioni segregazioni coni di ritiro inclusioni cricche segregazioni fiocchi incollature coni di ritiro inclusioni cricche strappi incollature scoria inclusioni porosit gocce fredde strappi cricche da ritiro Difetti causati da usura cricche a fatica corrosione erosione cricche da tensocorrosione SONDA ANGOLATA Forgiati cricche incollature ripiegature Rullati cricche strappi incollature rotture trasversali Saldature inclusioni di scoria porosit incollatura incompleta penetrazione risucchi cricche nel materiale d apporto e nel materiale base Tubazioni cricche longitudinali e circonferenziali Difetti causati j A P avra cricche a fatica cricche da tensocorrosione SONDA DOPPIA Piatti e lamiere Tubazioni Difetti causati da usura misurazione dello spessore rilevazione del senso di laminazione misurazione dello spessore corrosione erosione cricche da stress corrosion assotigliamento SONDA AD I
34. corrente che passa attraverso la bobina genera onde elettromagnetiche in un conduttore elettrico molto vicino Il campo magnetico associato H induce un flusso di correnti elettriche le correnti parassite appunto che seguono traiettorie circolari nei piani perpendicolari alla direzione di H Come risultato si verificano variazioni dell impedenza della bobina il che pu essere relazionato al tipo di bobina alla dimensione forma e posizione dell oggetto da testare e ai valori della sua permeabilit magnetica u e conducibilit elettrica o L impedenza della bobina anche modificata dalle variazioni localizzate di u o e della geometria dell oggetto sotto test come risultato della presenza di qualche difetto 240 L analisi d impedenza per correnti parassite indotte dalle bobine ad accerchiamento che circondano conduttori cilindrici fu introdotta da Forster Forster 1986 L analisi semplificata considerando una bobina a solenoide con nucleo ad aria infinitamente lunga e raggio efficace ro che circonda e sia coassiale con una asta cilindrica infinitamente lunga che conduce elettricamente e avente un raggio b dimensioni uniformi e una struttura omogenea cos che le direzioni dei campi magnetici e delle densit di flusso siano coassiali con la bobina Se supponiamo che la bobina sia attraversata da una corrente alternata che varia in maniera sinusoidale con il tempo a frequenza ed indichiamo con Z R joL l impe
35. costante il reticolo per non incorrere in risultati errati Non stata immediata la risposta concreta all intuizione della importanza dello sviluppo delle tecniche viste a causa della non facile applicabilit Infatti i dispositivi attivi per generare e amplificare i segnali di esplorazione erano ingombranti e richiedevano tensioni di alimentazione di non agevole gestione centinaia di volt Mancavano modelli matematici di descrizione dell interazione tra il sistema e il principio fisico metodiche procedure e tecnologie che sono ora disponibili grazie alle innovazioni delle tecnologie informatiche Ad oggi sono stati risolti molti problemi e sul mercato sono presenti numerosi strumenti sofisticati 2 3 3 1 Attrezzature utilizzate Per rilevare i difetti dei materiali sono stati costruiti diversi strumenti che utilizzano il principio di funzionamento delle correnti indotte Tra questi riportiamo i pi importanti 277 1 Strumenti utilizzati per il controllo dei tubi Il controllo non distruttivo di impianti industriali fa frequente uso di correnti indotte al fine di evidenziare difetti superficiali o poco profondi originati in fase di fabbricazione o dovuti alla corrosione Le tecniche non distruttive basate sulle correnti indotte impiegano un campo magnetico come strumento di sonda per rilevare variazioni nelle propriet e discontinuit in materiali conduttivi Il campo magnetico viene applicato posizionando un
36. del collo di Dofia Isabel cerchiato di giallo chiaramente visibile il volto del giovane ufficiale In realt nella storia dell arte il riuso dei materiali relativi alla produzione artistica molto pi frequente di quanto non si creda in pittura stato sistematico il riciclaggio di tavole di supporti d ogni tipo di cornici e di tele in scultura i materiali pi preziosi sono stati oggetto di continue trasformazioni e riutilizzi celeberrimo il saccheggio del bronzo del Pantheon ad opera di Barberini e Bernini per costruire il baldacchino di San Pietro ma non si dimentichi che anche il David di Michelangelo nacque da un blocco di marmo gi intaccato da un altro scultore 46 Altro esempio di riciclo di tela relativo ad un dipinto di Tiziano Ragazza con piatto di frutta Capovolgendo di 180 l immagine radiografia si scorge perfettamente il ritratto di un uomo anziano molto probabilmente un doge Ragazza con piatto di frutta c 1555 Tiziano Vecellio 1488 1576 Olio su tela 102 x 82 cm Radiografia del dipinto Ruotando di 180 l immagine si osserva la sagoma di un uomo anziano 47 La radiografia come detto in grado anche di evidenziare eventuali pentimenti dell autore ovvero ritocchi o cambiamenti di posizione di personaggi come le seguenti immagini dimostrano The Gordon Family In questo dipinto di cui non ho informazioni circa l autore
37. del fuoco dall oggetto e 1 la distanza dell oggetto dalla pellicola radiografica Alla luce della relazione appare evidente che P potr essere ridotta diminuendo il diametro focale avvicinando l oggetto alla pellicola o distanziando il tubo dall emulsione 38 1 4 6 4 Applicazioni ai beni culturali La piccola lunghezza d onda dei raggi X e quindi la loro alta possibilit di penetrazione nella materia rende possibile il loro impiego in varie applicazioni estremamente utili nel campo delle opere d arte Alcuni esempi sono i seguenti e indagini su oggetti in cotto o in porcellana al fine di rivelare perni metallici o altre strutture metalliche interne pi assorbenti applicate in precedenti restauri evidenziare linee di frattura stuccate e altro e indagini su oggetti metallici per rivelare oggetti metallici ricoperti da incrostazioni evidenziare decorazioni consunte o nascoste fratture difetti e indagini di natura stilistica dei dipinti su tavola o tela Le indagini che si possono compiere su tele e tavole dipinte hanno costituito in passato e costituiscono oggigiorno uno dei principali motivi della notevolissima diffusione che questo metodo di indagine ha avuto nel settore artistico La possibilit di vedere attraverso il film pittorico rivelare pitture sottostanti a quelle visibili a occhio in alcuni casi addirittura pi importanti di essa pentimenti dell autore interventi di restauro firme e
38. di raggi In figura mostrata la tomografia di un campione di pietra Tomografia di un campione ROSE dae di pietra 3 Viene resa visibile la struttura interna di uno strato del campione i Sarebbe possibile studiare la sa porosit e la capacit di assorbi mento delle pietre porose tramite una tomografia computerizzata Ceramiche e terrecotte Hanno composizione non dissimile da quella della pietra e del cemento ma densit inferiore si pu supporre che abbiano coefficienti di attenuazione pari circa alla met di quello del cemento e comunque legati alla composizione della terra impiegata 65 Tomografia di varie sezioni di un vaso di terracotta Nell immagine in alto a sinistra riportata la radiografia del vaso che mostra i livelli delle sezioni su cui stata effettuata la tomografia E possibile riscontrare la disomogeneit del materiale utilizzato e vari difetti Leghe di rame bronzo e ottone Hanno un coefficiente di attenuazione simile e molto alto per la loro densit 8 9 g cm per il bronzo possibile realizzare tomografie a raggi X di tali materiali fino a spessori di pochi centimetri in genere 1 1 5 cm S Tomografia di una statua in bronzo Per i manuf
39. e consente quindi di fare una valutazione media dell assorbimento ma nessuna considerazione puntuale Tale limitazione della radiografia legata alla sovrapposizione delle strutture indagate pu essere superata mediante l utilizzo della tomografia 55 Inoltre nella tomografia assiale computerizzata TAC si usufruisce dell incredibile vantaggio della digitalizzazione dell immagine che potr essere manipolata archiviata visualizzata e trasferita tramite computer 1 4 7 2 Principi di base Gi nel 1917 il matematico J Radon aveva dimostrato che un oggetto a tre dimensioni pu essere ricostruito unicamente a partire da una serie infinita delle sue proiezioni ma fu solo nel 1963 che Cormack progett il primo prototipo di tomografo ripreso successivamente da G Hounsfield e perfezionato negli anni seguenti fino agli attuali tomografi La tomografia computerizzata corrisponde in un certo senso a un evoluzione della radiologia nel senso che consente di ottenere una mappa di densit puntuale della sezione dell oggetto attraversato dalla radiazione in base a un grande numero di misure di attenuazione che coinvolgono pi volte lo stesso elementino di volume chiamato voxel 1 14 1 3 la Proiezione di un cubo 1 3 Le suddiviso in nove volumi elementari voxel 1 4 EE Nelle caselle sono riportati i valori dei fattori di attenuazione dei voxel Tale schema utile per comprendere il principio di ricostru
40. esso punto per punto le diverse temperature registrate sulla superficie cutanea analizzata In tal modo si ricavano mediante i calcoli effettuati dal computer i valori medi di temperatura della superficie occupata dai diversi colori corrispondenti anche in questo caso alle diverse gradazioni termiche Praticamente la differenza tra la termografia da contatto e quella computer assisted sta nel fatto che nella prima l immagine si forma direttamente sulla lastra appoggiata sulla cute mentre nella seconda l immagine si forma sullo schermo del computer In quest ultimo caso sar pi facile memorizzare immagini procedere al loro raffronto nel tempo valutare numericamente le temperature nei diversi distretti La termografia da contatto a cristalli liquidi utilizza uno strumento costituito da una lastra a cristalli liquidi colesterici L applicazione pi comune della tecnologia dei cristalli liquidi sono i display a cristalli liquidi 170 tuttavia alcuni tipi di cristalli sono impiegati per altre applicazioni I cristalli liquidi colesterici sono dei cristalli organici derivati dal colesterolo e la loro struttura molecolare a spirale si espande e si contrae al cambiamento della temperatura Questi cristalli possono cos essere formulati e calibrati per cambiare di colore a delle precise temperature Riflettono la luce che ricevono in una serie di colori in sequenza che sono il rosso il verde e il blu Il colore verde
41. fotografie in bianco e nero da cui possibile interpretare il disegno realizzato dall autore sullo strato preparatorio dell opera Ci avviene per via dalla trasparenza dello strato pittorico alla radiazione nell infrarosso vicino a quella radiazione cio che ha una lunghezza d onda compresa tra 1 e 2 mm Gli storici dell arte fanno oggi largo uso di questo tipo di indagine che risulta imprescindibile per ottenere informazioni sulla tecnica dell autore e sul mezzo grafico impiegato per il disegno Altri importanti dati possono essere rilevati utilizzando questo metodo di indagine tra questi vi sono scritte firme e date sottostanti in origine allo strato pittorico oppure coperte da operazioni di restauro precedenti alla misura riflettografica 1 2 9 3 Affreschi 3 ultrasuoni capaci di caratterizzare e descrivere qualitativamente la muratura 336 gt termografia per il rilievo dell umidit e distacco in affreschi e mosaici fotografia della fluorescenza U V allo scopo di individuare le zone di degrado preferenziale e per ricostruire le antiche tecniche di esecuzione 1 2 9 4 Facciata di una chiesa Una ispezione termografica alla facciata di questa chiesa evidenzia delle modifiche successive apportate alla struttura originale In fase di restauro pu essere molto utile valutare con anticipo ogni variazione apportata alla struttura originaria cos da concentrarsi maggiormente su queste per verificarn
42. hanno verso opposto e si ottiene un onda di ampiezza minore di quelle delle onde componenti Battimenti fenomeno prodotto dall interferenza di due onde di frequenza poco diversa Se si tratta di onde sonore i battimenti consistono nella percezione di un suono di intensit variabile che raggiunge un massimo ad intervalli di tempo uguali 1 3 3 Cenni di fisica acustica 1 3 3 1 SPL HPL La relazione esistente tra suono considerato come entit fisica e la sensazione sonora non lineare ma segue la legge di Weber Fechner secondo la quale l intensit di una sensazione fisiologica proporzionale al logaritmo dello stimolo per cui quando la pressione sonora si decuplica il livello di pressione sonora aumenta di 20 dB Questo il motivo per cui necessario sapere che la descrizione dell intensit pu essere fatta utilizzando o i dB SPL Sound Pression 186 Level quando si parla di pressione sonora o i dB HTL Hearing Threshold Level quando si tratta di sensazione uditiva Non quindi corretto considerare simili i dB SPL misurati con il fonometro strumento di misura del suono ed livelli di soglia uditiva valutati in dB HTL con l audiometro se non servendosi di idonee tabelle di conversione Oltre a questo utile ricordare che l orecchio umano non sensibile a tutte le frequenze nello stesso modo per cui i fonometri permettono un analisi acustica non solo lineare ma anche con scale ponderate
43. il valore commerciale del pezzo L utilizzatore pretende infatti un certo numero di anni di funzionamento senza inconvenienti Si potrebbe pensare di sottoporre tutti i componenti a C N D ma questo approccio estremo porterebbe i costi a livelli insostenibili ed impraticabili Allora importante valutare con attenzione il rapporto costi benefici infatti il costo cresce sempre pi velocemente al diminuire inteso sia come numero sia come dimensione dei difetti riscontrabili nel prodotto Nella logica aziendale del massimo profitto con la minima spesa si tender a ricercare la zona in cui si possa ottenere il massimo valore aggiunto ad eccezione degli impianti critici per la sicurezza dell uomo e dell ambiente in cui i rischi di eventuali rotture o semplice discontinuit di funzionamento non possono essere assoggettati a semplici legami costo benefici 1 3 Classificazione CnD I controlli non distruttivi si suddividono in due famiglie Controlli non distruttivi superficiali che danno la possibilit di esaminare i particolari solo a livello superficiale ed al massimo sottopelle Con l applicazione di tali metodi di esame si ha solo la possibilit di localizzare l eventuale presenza dei difetti identificando solo la loro forma ed estensione quindi non si riesce a quantificare in modo preciso la profondit del difetto Controlli non distruttivi volumetrici al contrario dei metodi superficiali con l app
44. indotte per il controllo su parti in lega di alluminio per la ricerca di cricche da fatica e aree corrose a parit di volume l alluminio pesa circa 1 3 del rame e dell acciaio su viti bulloni dadi ed altri particolari miniaturizzati inseriti in strutture pi ampie gt la termografia per analisi del corretto funzionamento di componenti meccanici misura di temperatura componenti elettrici quali motori resistori pantografi ecc individuazione delle boccole o cuscinetti degli assili controllo sistema di condizionamento a bordo vetture s analisi della ruota attraverso l immagine acquisita da una termocamera per evidenziare la distribuzione del surriscaldamento in fase frenante 316 Il controllo del funzionamento dei freni di convoglio ferroviari avviene sia a distanza ravvicinata sia da distanze maggiori infatti grazie alla notevole risoluzione delle immagini e alla sensibilit della termocamera possibile effettuare con precisioni controlli sul materiale rotabile anche a distanza di sicurezza dai treni mentre questi sono in transito sulle linee ferroviarie evidenziando con precisione ogni possibile problema di surriscaldamenti anomali gli ultrasuoni per controllo di s assili ferroviari in opera che permettono di controllare integralmente l assile con esplorazione di entrambe le superfici esterne introducendo in un punto mediante attuatori piezoelettrici vibrazioni ad
45. insieme della pellicola tali da non far subire scorrimenti delle strutture contenute in un determinato piano che comprende l asse di rotazione Le immagini di tutti gli altri strati invece si muovono sulla pellicola sfumandosi rispetto all immagine del piano interessato che rimane nitida Ovviamente valgono gli stessi principi fisici della radiografia e quindi potremo utilizzare ancora l equazione di Lambert Bouguer per descrivere 57 l assorbimento esponenziale di un fascio monoenergetico collimato di raggi X e ripetere le stesse considerazioni fatte sul coefficiente di attenuazione lineare 1 4 7 3 Strumentazione tomografica x Un sistema tomografico completo caratterizzato dalle seguenti componenti principali una sorgente di raggi X un sistema di movimentazione rotazione e o traslazione relativa uno o pi rivelatori o un sistema di rivelazione algoritmi matematici di ricostruzione dell immagine un sistema di presentazione e manipolazione dell immagine La sorgente ideale per la tomografia dovrebbe essere di intensit adeguata e di energia variabile realizzata in modo da consentire eventuali collimazioni e di produrre immagini in tempi ragionevolmente brevi x La sorgente pi indicata quindi un tubo a raggi X tipicamente in tomografia vengono utilizzati tubi ad anodo in tungsteno tensione variabile tra 20 e 200 kV e una corrente anodica di 1 100 mA Qualora il tempo
46. molto probabilmente usata per schiarire le ombre Gli spettri riportati relativi a due rilevazioni sull incarnato evidenziano la presenza di mercurio e quindi l uso di cinabro come pigmento rosso Con la riduzione di energia si osserva una riduzione Counts nC i 0 dei picchi nell area compresa tra i picchi di piombo e JM Energy eV DO 8000 10000 12000 14000 16000 Energy eV mercurio che il contributo al piombo del substrato scompare dato che i livelli inferiori non sono pi raggiunti dal fascio di protoni 2000 4000 6000 2000 10000 12000 14000 16000 121 Sebbene l analisi PIXE sia nota come analisi non distruttiva su di alcuni campioni di elevato valore archeologico si registrato un effetto di scolorimento causato dall irraggiamento Anche l XRF potrebbe causare dei danni In genere l assorbimento di radiazioni di qualsiasi tipo potrebbe causare la rottura dei legami chimici in modo permanente provocando come effetto macroscopico l oscuramento o l ingiallimento del campione Nell XRF come detto i raggi X primari agiscono essenzialmente sugli elettroni interni e quindi la probabilit di osservare tale fenomeno molto bassa Tuttavia la grande quantit di fotoni ed elettroni emessi durante il processo di rilassamento presenta un considerevole potenziale distruttivo Pertanto prima di realizz
47. non sia considerato variabile critica del processo possibile fare ricorso a sorgenti radioisotopiche che emettano radiazioni nel campo dei raggi X tra queste si hanno 9Cd che emette raggi X da 22keV 58 241 Am che emette raggi y da 59 5 keV e Co che emette raggi y da 122 e 134 keV In genere le velocit di emissione di fotoni per tali sorgenti sono dell ordine di 10 10 fotoni s e quindi molti ordini di grandezza al di sotto delle velocit di emissione per i normali tubi a raggi X Ci rende i tempi di rivelazione nel caso di utilizzo di sorgente radioisotopica molto lunghi in genere parecchie ore Le sorgenti impiegate possono essere collimate attraverso un cilindro forato per ottenere un fascetto sottile o attraverso due lastre parallele per ottenere un fascio a ventaglio Se non c collimazione usando l intero cono di uscita della radiazione possibile ottenere immagini in 3D La collimazione tanto pi efficace quanto pi bassa l energia della radiazione Il modo pi semplice per rivelare la radiazione eventualmente collimata che esce dal campione da analizzare un singolo rivelatore sensibile ai raggi X o y In genere sono richiesti rivelatori veloci in grado di processare un gran numero di fotoni per unit di tempo piuttosto che rivelatori di grande risoluzione energetica Nel primo caso vengono usualmente utilizzati scintillatori solidi nel secondo anche p
48. notevole esperienza sul controllo di difettosit che vengono a crearsi nel componente in esercizio Frequenza ed estensione delle PnD La frequenza e l estensione delle PnD un argomento molto dibattuto in relazione alla problematica associata alla difettologia da ricercare ed alla sua evoluzione Un metodo molto semplice quello di stabilire la frequenza dei controlli nell intervallo tra due fermate e quindi prima e durante la fermata stessa Per altri casi dove alcuni componenti sono soggetti ad avere dei difetti con una evoluzione molto rapida possibile 343 instaurare un monitoraggio on line che permette di tenere sotto controllo l evoluzione del difetto Bibliografia e siti web Associazione Italiana di Metallurgia Le Prove non Distruttive Cigada Elementi di struttura e propriet dei materiali metallici Audenino L Goglio M Rossetto Metodi sperimentali per la progettazione Levrotto e Bella P Dosenna G Magistrali Controlli non distruttivi e ultrasuoni ATA MANUTENZIONE Tecnica e Management Settembre 2003 www greenlabs com www controlli com servizi htm WWw quipo it 344 www aipnd it www essediemme it main termogra htm www costruzioni net www pnd com www enea it controlli www procontrol nd it www eurolab it ita collaudi www thermalwave it ita applicazioni spazio htm www dima unipa it Zuccarello www rfi it www manuali net w
49. o permanente a seconda che al cessare della causa che lo ha prodotto si annulla o permane La deformazione che si produce pu essere longitudinale data dal rapporto tra la variazione di lunghezza e la lunghezza iniziale o trasversale data dal rapporto tra una dimensione trasversale e il suo valore iniziale Il numero di difetti incrementa la deformabilit a freddo Dopo questa fase introduttiva nei prossimi quattro capitoli andremo ad analizzare in dettaglio i principali Controlli Non Distruttivi con uno sguardo particolare a quelli pi comunemente utilizzati 21 PARTE I Metodi visivi CAPITOLO I 1 1 Esame Visivo o Endoscopia Per esame visivo s intende l ispezione degli oggetti ad occhio nudo o col solo ausilio di lenti od endoscopi a fibre ottiche rigidi o flessibili piccole telecamere che in alcuni casi non raggiungono il diametro di cinque millimetri che permettono di accedere anche all interno di particolari geometricamente complessi e inaccessibili Ovviamente l esame visivo non pu che rivelare difetti macroscopici superficiali e pu sembrare inutile per ricercare difetti interni In realt consente subito di stabilire quali siano le superfici pi idonee da scandire con eventuali sonde atte allo scopo per esempio le sonde ad ultrasuoni Esame visivo con l ausilio di lenti o endoscopi 22 Come prova non distruttiva l esame visivo assume un ruolo importantissimo e soltanto agli inesperti pu
50. opera senza dover rompere alcun tipo di parete o pavimento per la ricerca dell eventuale perdita o ostruzione 1 2 3 3 Isolamento termico Verifica isolamento termico su pareti Verifica condizioni isolamento interno alle pareti Verifica isolamento termico sugli infissi 324 Verifica isolamento delle tubazioni dell impianto di riscaldamento 1 2 3 4 Controllo di tubi di caldaia di scambiatori di calore e d acqua Le correnti indotte vengono usate comunemente per il controllo di materiali non ferrosi amagnetici come i tubi di condizionatori d aria 2 La magnetoscopia impiegata per l ispezione di materiali in acciaio magnetici come tubi di caldaia e tubazioni d acqua Gli ultrasuoni possono essere usati per una precisa misurazione dello spessore ed una rilevazione di cricche in tubi di caldaia 325 1 2 4 Pompa autoadescante 2 j an ez Xx z2 gt n gt b A A Sa Il CORPO POMPA 2 CURVA D USCITA 3 VITE GIRANTE 4 O R VITE GIRANTE S GIRANTE ANELLO COMPENSATORE PARTE ROTANTE TENUTA MECCANICA INOX INOX INOX BUNA O VITON INOX ACCIAIO GRAFITE BUNA O VITON O TEFLON INOX E necessario effettuare controlli su PARTE FISSA TENUTA MECCANICA O R TENUTA CORPO PIATTO PORTA TENUTA ANELLO DISTANZIATORE MOTORE ELETTRICO RONDELLA DADO BLOCCAGGIO CERAMICA BUNA O VITON O TEFLON BUNA O VITON INOX INOX ACCIAIO OTTONE lo s
51. opportune frequenze che poi si propagano anche fino a distanze molto elevate Al termine della tratta vi un opportuno sensore di ricezione e dall ampiezza del segnale rilevato possibile dedurre se e quanta parte della rotaia si stia fratturando serbatoio di aria compressa per impianto frenante in opera non smontato per verificare eventuali variazioni di spessore rispetto ai dati di progetto sia sulle generatrici che sui fondelli sale montate ovvero l insieme delle ruote e degli assili 317 molle ad elica di acciaio per sospensioni alla frequenza di 5SMHZ con una sonda di 10 mm di diametro L esame della superficie viene effettuato con controllo magnetico per rilevare la presenza di difetti superficiali o sub superficiali l esame visivo la magnetoscopia il metodo con i liquidi penetranti la radiografia e gli ultrasuoni per ispezionare Igiunti saldati il metodo delle correnti indotte gli ultrasuoni la radiografia e il metodo vibrazionale per valutare i livelli di vibrazioni sulle parti strutturali delle linee ferroviarie per verificare l integrit delle Rotaie guide metalliche 318 1 2 2 1 Certificato di controllo sugli assili eseguito dalla Traterm un azienda specializzata in controlli distruttivi RAFERM CONTROLLI NON DISTRUTTIVI 2004 UT Masa NON DESTRUC
52. oscillano intorno alla posizione di equilibrio al passaggio della perturbazione acustica All aumentare di questo spostamento aumenta la forza con cui le molecole colpiscono la membrana timpanica e quindi l intensit del suono che percepiamo Velocit di propagazione v la velocit del suono la velocit con cui il suono si propaga in una certa sostanza Questa grandezza molto importante perch anche la velocit con cui si propagano l energia cinetica e le sollecitazioni meccaniche in quella determinata sostanza Nei fluidi la velocit del suono segna il confine tra due regimi di moto completamente diversi per l appunto detti regime subsonico e regime supersonico Il suono si propaga in modi diversi a seconda che sia in un solido in cui tutti gli atomi sono collegati solidalmente fra loro oppure in un fluido liquido o gas che invece incoerente Velocit del suono nei solidi In un solido si possono propagare due tipi di onde diverse le onde longitudinali che sono onde di pressione e depressione del materiale e le onde trasversali che invece sono onde di taglio vale a dire che il materiale non subisce compressione ma taglio cio viene portato a muoversi in senso laterale alla direzione di propagazione dell onda 180 Perci il suono si propaga nei solidi con due di velocit diverse Per un onda longitudinale la velocit data da dove E il modulo di Young del materi
53. pi importanti La sua conoscenza essenziale per poter stimare preventivamente quanti fotoni 27 attraverseranno il campione ed inoltre utile per valutare note le dimensioni e la composizione almeno approssimativa del campione l energia della radiazione da impiegare per ottenere un immagine ottimale Si pu infatti dimostrare che per ottenere una buona immagine radiologica bene che sia soddisfatta la relazione che in pratica equivale a richiedere che su 100 fotoni in ingresso all incirca 15 passino senza interagire Dato lo spessore s del campione da indagare dalla relazione vista si potr ricavare 4 Avendo a disposizione una tabella con coefficienti di attenuazione valutati per vari elementi o composti in funzione dell energia della radiazione si cerca il valore di 4 calcolato nella colonna relativa al materiale del campione quindi si potr leggere in corrispondenza della riga che approssimativamente riporta tale valore il valore indicativo di energia della radiazione che consente di ottenere un immagine ottimale 28 E keV Aria Acqua Legno Pietra Rame 10 0 007000 5 100 1 800 60 00 1840 00 20 0 001000 0 800 0 300 8 40 290 00 30 0 000500 0 370 0 200 2 80 93 00 40 0 000300 0 270 0 150 1 40 41 00 50 0 000270 0 220 0 120 0 90 22 00 60 0 000230 0 200 0 110 0 70 13 50 80 0 000220 0 180 0 095 0 55 6 50 100 0 000200 0 170 0 085 0 50 3 90 150 0 000180 0 150 0 080 0 32 1 90 200 0 000
54. proporzionale alla corrente circolante e quindi alla temperatura raggiunta Il secondo circuito elettrico di alta tensione fino a 100kV accelera gli elettroni emessi dal catodo verso l anodo la tensione acceleratrice regola l energia con cui l elettrone giunge all anodo E 1 2 mv ovvero l energia massima messa a disposizione per la produzione di raggi X e comporta anche un aumento del rendimento nella conversione da energia cinetica a energia fotonica emessa poich diminuisce la quantit di calore prodotto a favore della frazione di energia trasformata in raggi X I meccanismi attraverso cui l elettrone nell impatto con l anodo perde energia sono e elettrone eccita un atomo della sostanza colpita spostando un elettrone esterno orbitale ottico L atomo ritorna allo stato fondamentale emettendo radiazioni nel visibile e l elettrone ionizza l atomo rimuovendo un elettrone esterno 13 e l elettrone collide con un elettrone interno della sostanza colpita shell K o L e lo espelle Se Wxy indica l energia di legame dell elettrone all orbita K o L l energia richiesta per il processo E Wk Un elettrone pi esterno va a sostituire quello espulso con emissione della radiazione caratteristica della sostanza colpita e elettrone interagisce con il nucleo atomico in questo caso l elettrone orbita parzialmente attorno al nucleo e perde energia per decelerazione bremsstrahlung Nella produz
55. scritte nascoste anomalie strutturali mancanze ecc giustificano la grande fortuna delle tecniche radiografiche nell indagine dei dipinti tuttavia opportuno ridimensionare l importanza di questo metodo certamente utilissimo La radiografia non certo da considerarsi il miglior atto scientifico di tipo conoscitivo per indagare la situazione strutturale e 39 materiale di un opera d arte Le tecniche radiografiche dovrebbero risultare affiancate da altri metodi di indagine insieme ai quali contribuiscono all ottenimento di un immagine quanto pi completa dell oggetto artistico in esame Gran parte delle informazioni succitate sui dipinti ottenibili con l impiego di tecniche radiografiche derivano dall effetto schermante determinato sui raggi X da alcuni pigmenti minerali soprattutto quelli contenenti Piombo e in particolare Bianco di Piombo Biacca pigmento usatissimo in pittura in tutte le epoche Nella tabella sono riportati alcuni esempi di assorbimento di raggi X dei principali pigmenti usati in pittura Colore Pigmento Composizione Assorbimento Bianco di Piombo 2PbCO Pb OH Molto elevato Bianco di Zinco ZnO Elevato BIANCHI Bianco di Calce CaCO Medio Giallo di Cromo PbCrO Molto elevato Giallo di Cadmio CdS Elevato GIALLI Ocra Fe20 nH30 Medio elevato Giallo di Napoli Pb SbO4 2 Molto elevato Lacche gialle Organiche Basso 40
56. secondo la sensazione uditiva La scala pi utilizzata quella ponderata in A ed questa la spiegazione per cui l intensit spesso espressa in dBA sottointendendo l acronimo SPL 1 3 3 2 Intensit E definita come il flusso medio di energia che nell unit di tempo attraversa una superficie di area unitaria perpendicolare alla direzione di propagazione E la grandezza che permette di distinguere i suoni deboli da quelli forti Un suono e tanto pi forte quanto maggiore e l ampiezza delle oscillazioni della sorgente che lo genera Tenendo presente il carattere tridimensionale delle onde sonore l intensit I viene definita cos Ea W tot S t 4m r 187 W la potenza legata all energia sonora nel tempo E indica la quantit di energia generata e trasportata dall onda E K S L intensit si misura in Decibel dB dB 10 logo 5 0 Dove o il valore d intensit per cui la sensazione fisiologica nulla a2 W I 10 12 gt m La scala delle intensit logaritmica perci ogni incremento di 10 dB corrisponde ad un aumento in intensit di un fattore 10 il fruscio delle foglie infatti e 10 volte pi intenso dei mormorii 188 1 3 3 3 Emissione acustica Una emissione acustica un onda sonora che viaggia attraverso il materiale come risultato di qualche improvviso rilascio di energia durante processi progressivi di danneggiamen
57. si noti la ragazza indicata dalla freccia Radiografia del dipinto Si pu rilevare che la fanciulla nella bozza era stata collocata in basso a destra e pi esattamente davanti al ragazzo Inoltre si notano segni evidenti di precedenti restauri nella zona tra l occhio e lo zigomo della signora col bimbo in grembo 48 Nel trittico di Lorenzo Monaco raffigurante l Annunciazione l immagine radiografica evidenzia il ripensamento dell autore circa il posizionamento del trono della Vergine opportuno notare che dipinti sullo stesso tema presentano in genere la Vergine a destra e l Angelo a sinistra Annunciazione Lorenzo Monaco ca 1370 1423 dipinto su tavola Firenze Santa Trinit Radiografia di un particolare ripresa solo la parte destra del trittico dove l autore aveva posizionato il trono Vediamo come la radiografia evidenzia le procedure stilistiche adottate nella realizzazione di dipinti interessante a riguardo prendere in esame le opere di Beato Angelico realizzate su pannelli La tecnica adottata richiedeva estrema meticolosit ma produceva risultati strabilianti per la brillantezza dei colori e per i dettagli estremamente decorativi La preparazione del pannello era standard e prevedeva l applicazione realizzata con della colla di robuste tele in 49 genere di lino per rinforzare i pannelli di pioppo utilizzati e la sovrapposizione di pi strati di g
58. simile a quello dell acqua essendo la composizione dei due materiali abbastanza simile Si pu quindi calcolare che possono essere analizzati oggetti fino a qualche metro di diametro con normali tubi a raggi X tensione massima 169kV Un immagine tomografica di un tronco d albero in grado di mostrare molto chiaramente gli anelli di accrescimento annuale Inoltre semplici misure di attenuazione possono fornire ulteriori dettagli come mostrato nel grafico facile immaginare che attraverso i metodi della dendrocronologia si possano rilevare eventuali elementi di interesse cronologico 63 counts Immagine tomografica del tronco di un albero Sono chiaramente visibili gli anelli di accrescimento annuale Tramite la loro conta i metodi della dendrocronologia potrebbero suggerire eventuali elementi di interesse cronologico Diagramma delle variazioni di conteggio degli f i anelli 1500 Esprime le variazioni ni i di densit ve x i ci all aumentare della distanza dal centro 64 Marmo pietra e cemento Data la presenza in alte concentrazioni di elementi ad elevato numero atomico il marmo la pietra e il cemento hanno un coefficiente di attenuazione di gran lunga superiore a quello dell acqua e molto simile tra loro I massimi spessori indagabili con tomografia a raggi X sono di 50 100 cm Per dimensioni maggiori si pu ricorrere all uso
59. sofisticate attrezzature che consentono ampie applicazioni e grande affidabilit lecito supporre che in un prossimo futuro l impiego di questo metodo di indagine pu essere amplificato da nuovi mezzi di elaborazione dei segnali La proposta di nuovi sensori supportata dalla grande opportunit di acquisizione gestione ed elaborazione di dati fornita dalle moderne tecnologie informatiche La possibilit di disporre anche in ambienti tipicamente industriali di sistemi di ingombro e peso limitato e caratterizzati da elevata capacit di calcolo ha reso sempre pi viva la necessit di dotare tali sistemi di adeguati organi periferici di senso atti a 275 fornire un flusso di informazioni di ingresso adeguato alle capacit di elaborazione La piccola e la media industria orientate verso obiettivi garanti della sopravvivenza nel proprio settore di appartenenza attuano opportune scelte dinanzi a problemi critici quali elevati costi di produzione costi di magazzino spreco di materie prime e altre conseguenze connesse a queste Azioni correttive di intervento sono sintetizzate nell obiettivo di ridurre al minimo i costi di produzione riducendo ad esempio l enorme numero di pezzi difettosi scarti semilavorati in attesa di rilavorazione Quindi comprendiamo l importanza del ruolo della diagnostica a correnti indotte che consente di ridurre al minimo i tempi di rilevazione dei parametri che individuano i difetti a
60. sonde In questo modo sulla superficie della lamina laddove sono posizionati i difetti compariranno segni di diversi colori i quali indicano i livelli di rilevazione della dispersione del flusso per esempio un 253 segno rosso potrebbe indicare un difetto abbastanza grande mentre un segno bianco potrebbe indicare un difetto abbastanza piccolo ecc Un importante caratteristica di questo metodo che poich i nastri sono flessibili le superfici curvate come le saldature nelle congiunzioni a T dei tubi possono essere esaminate analizzando un tratto piatto del nastro inoltre un metodo adattabile all automazione Il metodo ha il vantaggio di essere quantitativo cio in grado di misurare le profondit delle fessure per la rilevazione di fessure superficiali sono sufficienti campi magnetici di bassa intensit Per testing offshore il vantaggio principale della magnetografia rispetto al MPI che nessuna misura deve essere condotta sott acqua e non richiesto che il palombaro abbia conoscenze relative alle tecniche del testing non distruttivo nastri di 0 5 o 1 m di lunghezza e da 50 a 100 mm di larghezza sono collocati sull oggetto da testare e tenuti in posizione da magneti permanenti Strumentazione per il testing automatico di tubi ed aste Per il testing automatico di aste e tubi con dispersione del flusso magnetico richiesto l uso di particolari sistemi di scansione Blitz 1997 In particolare un d
61. sorpresi non tanto per la scoperta chiaramente visibile anche ad occhio nudo quanto per il fatto di essere rimasto nascosto fino alla realizzazione delle analisi Corona Ferrea La datazione attribuita all epoca di Carlo Magno 800 d C sembrerebbe da arretrare fino all epoca di Teodorico 500d C Sono chiaramente visibili le sei lamine e l anello che la tradizione voleva fosse stato ricavato dal chiodo della Croce di Cristo E stato inoltre rilevato che i filetti che delimitano i campi smaltati della parte esterna della corona e il perno di giunzione tra due lamine presentano 114 una composizione d oro al 90 e quindi nettamente superiore a quello del corpo della corona fornendo cos un supporto all ipotesi della riduzione del numero originale di lamine La cappella degli Scrovegni Sono state realizzate analisi EDXRF sugli affreschi di Giotto della cappella degli Scrovegni al fine di e Accertare e determinare la presenza di zolfo sulla superficie degli affreschi e In caso di presenza di zolfo stabilire se con opportuni trattamenti chimici sarebbe potuto diminuire o scomparire del tutto e Accertare e determinare l eventuale presenza di cloro sulla superficie degli affreschi e Stabilire la presenza di aree di precedenti restauri e Studiare la composizione chimica dei pigmenti usati da Giotto L interesse per lo zolfo e per i suoi composti durante un restauro legato a
62. velocit del suono c per un materiale isotropo di densit p c 9 p 1 2 dove q il modulo elastico appropriato La permettivit elettrica pu essere determinata utilizzando le microonde elettromagnetiche Le propriet dei metalli ferromagnetici e delle leghe possono essere determinate utilizzando metodi magnetici Per la misura della conducibilit elettrica infine efficace il metodo della corrente parassita 2 Per quanto riguarda la misura delle dimensioni ad esempio lo spessore essa normalmente effettuata con le tecniche visuali ottiche ultrasoniche delle correnti parassite e delle microonde I metodi visuali sono tuttavia raramente utilizzati mentre quelli ultrasonici consentono di 13 determinare spessori di diversi metri in un gran numero di metalli anche se lo stesso non si pu dire per i non metalli D altra parte le microonde elettromagnetiche si sono dimostrate altamente efficaci per misurare le dimensioni di molti oggetti di plastica Il testing con le microonde pu anche determinare gli spessori di oggetti metallici a facce parallele Il metodo delle correnti parassite infine pu essere utilizzato per misurare gli spessori di lamine metalliche molto sottili ed anche di rivestimenti dielettrici ad esempio vernici su substrati metallici 3 La pi comune applicazione del testing non distruttivo probabilmente la rivelazione dei difetti interni I metodi radiologici raggi X e raggi gamma son
63. 0 C per le leghe il valore di a minore I materiali possono essere classificati in base alla resistivit in e Conduttori che sono dei corpi che permettono il passaggio di corrente presentando resistenza elettrica prevalentemente bassa Nei conduttori si ha che la resistivit e pari a 10 10 Qm e Semiconduttori in cui p 10 10 Qm e Dielettrici o isolanti sostanze di conducibilit elettrica molto piccola quasi nulla p 10 10 9Qm La resistivit aumenta per la presenza di minore purezza Si notato inoltre come una cricca superficiale aumentando il percorso delle correnti indotte fa diminuire localmente la conducibilit del metallo 20 2 Corrosione nei metalli fenomeno di natura chimico fisica che provoca il graduale deterioramento di una sostanza per lo pi metallo per effetto di agenti esterni La corrosione pu avvenire per opera di agenti atmosferici ossigeno umidit anidride carbonica e consiste in genere nella trasformazione di metalli in ossidi Lo strato di ossido formato superficialmente continua la sua azione sullo strato sottostante fino a degradare completamente il metallo La presenza di difetti nel materiale non fa altro che accelerare il processo della corrosione 3 Deformabilit a freddo capacit di un corpo di deformarsi La deformazione non altro che un cambiamento di forma di un corpo provocato dall azione di forze La deformazione pu essere elastica
64. 160 0 135 0 060 0 30 1 35 300 0 000140 0 120 0 050 0 25 0 95 400 0 000120 0 110 0 045 0 22 0 80 29 500 0 000110 0 095 0 040 0 20 0 70 600 0 0001000 0 090 0 040 0 19 0 65 1000 0 000085 0 070 0 032 0 15 0 51 Tabella 1 Coefficienti di attenuazione lineare in aria acqua legno pietra e rame in funzione dell energia I valori di densit utilizzati sono rispettivamente 0 0013 1 0 5 2 2 8 6 g cm Si pu facilmente osservare che per campioni di elevato spessore per esempio una colonna di legno di 2 m di diametro o una statua di bronzo di 5 cm di spessore massimo l uso dei raggi X risulta non adeguato Allora si potrebbe pensare di ricorrere a raggi y che avendo lunghezza d onda inferiore ai raggi X risultano pi penetranti nella materia ma purtroppo richiedono maggiori precauzioni e forniscono peggiori prestazioni In realt per spessori ancora maggiori neanche i raggi y riescono ad attraversare in modo soddisfacente l oggetto e quindi in questi casi non possibile realizzare radiografie dell oggetto Dalla tabella si pu notare che le differenze tra i coefficienti di attenuazione lineare per i diversi materiali a parit di energia sono pi consistenti a energie basse e tendono ad essere trascurabili ad energie elevate Ci avviene per le diverse incidenze dei contributi a 4 legati agli effetti di interazione dei raggi X con la materia al variare dell energia Le considerazioni fatte si applic
65. 3 1 4 Metodi utilizzati per la riduzione delle correnti parassite 268 Per evitare quindi notevoli dissipazioni di energia nei nuclei magnetici sottoposti a campi induzione magnetica variabili bisogna ricorrere ai seguenti artifici 1 Suddividere il materiale con superfici di separazione parallele alla superficie del flusso cio realizzare il nucleo con sottilissimi fili reciprocamente isolati da vernici o fogli di sostanze isolanti questo processo si chiama laminatura 2 Utilizzare metalli con una resistivit maggiore possibile come gli acciai al silicio Infatti in presenza di silicio 3 4 aumenta notevolmente la resistivit dell acciao Sez AA nucleo omogeneo Sez AA nucleo laminato Riguardo alla laminatura in riferimento alle figure si pu osservare che nel nucleo laminato la lunghezza dei percorsi delle correnti parassite enormemente aumentata rispetto al blocco unico nei circuiti ove agiscono le f e m indotte quindi le resistenze risultano fortemente aumentate e le dissipazioni ridotte Inoltre tanto pi elevata la frequenza di oscillazione del campo tanto minore deve essere lo spessore dei fili si va quindi da qualche decimo di millimetro per correnti con una frequenza di 50 Hz rete domestica a pochi centesimi di millimetro per cavi telefonici Per la 269 costruzione di circuiti magnetici a frequenza telefonica si usano anche sostanze plastiche isolanti che contengono particelle
66. Difetti reticolari sono imperfezioni del reticolo cristallino Questi si suddividono in tre grandi categorie a Difetti puntiformi e La vacanza costituita da un sito atomico in cui l atomo assente Le vacanze addizionali nei metalli possono essere introdotte da deformazioni plastiche raffreddamento rapido e dal bombardamento con particelle energetiche 16 e Ll autointerstiziale l atomo occupa una posizione interstiziale tra atomi che lo circondano nelle normali posizioni atomiche Questi difetti possono essere introdotti in una struttura a causa di irradiazioni b Difetti di linea questi vengono anche detti dislocazioni le quali causano distorsioni di reticolo concentrate attorno a una linea Le dislocazioni si creano o durante la solidificazione dei solidi cristallini o durante deformazioni plastiche o dall addensamento di vacanze Un esempio di dislocazione la dislocazione a vite che si pu formare in un cristallo perfetto a seguito delle applicazioni verso l alto o verso il basso di sforzi di taglio Questi sforzi introducono una regione di reticolo 17 cristallino distorto con una forma a spirale di atomi distorti nella quale viene immagazzinata energia c Difetti di superficie questi difetti sono costituiti dai bordi di grano Questi nei metalli si creano durante la solidificazione quando i cristalli formati da diversi nuclei crescono simultaneamente e si incontrano tra loro
67. ESTA il componente viene serrato meccanicamente tra due elettrodi ed all interno di esso viene fatto circolare corrente elettrica di un determinato valore a cui proporzionale il campo magnetico che si crea sulla superficie esterna Nella tecnica di MAGNETIZZAZIONE A CONDUTTORE CENTRALE viene invece utilizzata una barra di rame attraversata da corrente elettrica e 229 il campo magnetico creato intorno alla barra di rame investir il componente stesso dall interno verso l esterno difetto To torrente linee di Forza del canga att Magnetizzazione circolare saldatura adatta per difetti longitudinali corrente pezzo in more Nella tecnica di MAGNETIZZAZIONE CON PUNTALI vengono utilizzati elettrodi di rame posizionando i puntali a contatto del componente in esame e facendolo attraversare da corrente elettrica sulla superficie da ispezionare vengono a crearsi dei campi magnetici circolari che evidenziano eventuali discontinuit Questa tecnica risulta particolarmente utile qualora debbano essere ispezionate zone circoscritte di componenti aventi notevoli dimensioni perro m giomi n f anti erro Mi i agoeizazion a dilet correnta ondini alternati Ingitudinale con solenoide Nella MAGNETIZZAZIONE LONGITUDINALE il componente in esame viene invece magnetizzato posizionandolo in un campo magnetico gi 230 esistente creato ad esempio da una BOBINA percorsa da cor
68. I LAVABILI IN ACQUA i quali contenendo un emulsificatore incorporato possono essere rimossi direttamente con acqua utilizzando dispositivi a pioggia a spruzzo oppure adeguati panni 153 imbevuti A seconda della normativa in cui si opera l acqua non dovr superare determinati valori di pressione e di temperatura al termine della fase di lavaggio il componente dovr essere completamente asciugato 2 PENETRANTI POST EMULSIONABILI che non contenendo un emulsificatore incorporato hanno bisogno di un ulteriore operazione prima di poter essere lavati con acqua l applicazione sul penetrante mediante immersione o spruzzo di un emulsificatore che li renda facilmente asportabili In base alla loro formulazione chimica gli emulsificatori possono essere suddivisi in LIPOFILICI base olio e IDROFILICI base acqua tale suddivisione determiner anche differenti metodologie di utilizzo che vengono definite di volta in volta a seconda delle caratteristiche dei prodotti del componente in esame e delle discontinuit da rilevare 3 PENETRANTI LAVABILI CON SOLVENTE i quali non vengono rimossi con acqua ma utilizzando particolari solventi REMOVER Questo tipo di prodotti sono molto sensibili e vengono utilizzati in genere su superfici lisce con sezioni uniformi oppure laddove risulti difficoltoso disporre di una fonte idrica Molte volte enfatizzando pi del necessario le propriet dei Liquidi Penetranti vengono erroneamente tralasciate alc
69. MMERSIONE Billette inclusioni segregazioni coni di ritiro Forgiati Rullati prodotti di laminazione inclusioni cricche segregazioni fiocchi incollature coni di ritiro laminazione inclusioni cricche strappi incollature inclusioni porosit incompleta fusione incompleta penetrazione cricche Saldature laminazione del materiale base porosit aumento o impoverimento di resina distacchi perdite di fibre Tubazioni cricche longitudinali e circonferenziali Per ottenere un buon accoppiamento tra la sonda ed il materiale da esaminare necessario eliminare l aria che vi si interpone cosa che viene ottenuta mediante l utilizzo di un mezzo di accoppiamento da interporre tra la sonda e la superficie da esaminare Il mezzo di accoppiamento deve avere buone caratteristiche di bagnabilit ed una buona trasparenza agli ultrasuoni Il mezzo di accoppiamento deve essere scelto in modo da non danneggiare la superficie del componente in esame In base all esigenza tale mezzo pu essere scelto tra olio tipo SAE 30 204 gel per ultrasuoni acqua glicerina E importante usare lo stesso mezzo di accoppiamento sia per la taratura della macchina che durante il controllo 1 3 7 Tecniche di controllo Il controllo ad ultrasuoni per il rilievo delle discontinuit interne ai materiali viene eseguito fondamentalmente con due tecniche tecnica per trasparenza
70. TIVE EXAMINATIONS Ea Pt gt eet CONTROLLI NON DISTRUTTIVI CONTROLLO CON ULTRASUONI TRATTAMENTI TERMICI ULTRASONIC EXAMINATION REPORT CASTELDARIO MN CLIENTE Spett GESFA Purchaser ORDINE PO Nr APPARECCHIO CARRO PIANALE SIGLA 3176 393 3 287 1 Vessel item OGGETTO Object CONTROLLO ULTRASONORO ASSALI DI MEZZI FERROVIARI STADIO DI LAVORAZIONE Working step DOPO L ESERCIZIO PERIODICO SPECIFICA DI CONTROLLO del 30 3 1994 CONDIZIONI SUPERFICIALI Li NAN P S C C N D n 9 Rif I MR TC QU end 7 2 7 Ae Sl DA ESERCIZIO RIVELATORE TIPO SCHIZZO Equipment KRAUTKRAMER type USM25 Sketch TRASDUTTORI Search units KRAUTKRAMER iu g TIPO FREQ TIPO ANGOLO a 5 type Frequency Size Anale 5 MHz mm l B2Sn 2 24 0 PESI g s Oo 5 SIL L MWB 4 8x9 45 3 MWB 4 8x9 7o Dv Soa Da L LATO DX amp SX ASSALE N 1 UT 27142 ASSALE N 2 UT 26836 ASSALE N 3 UT 825710 BLOCCO DI RIFE Reference block ASSALE N 4 UT 27010 L V1 V2 ACCOPPIAMENTO PER MEZZO DI Coupling by OLIO POSIZIONI DI ESPLORAZIONE NOTE Il Scannin usition Remarks 10 MWB45 70 7 controllo eseguito con assali montati 28 B2Sn 8 3 9 4 10 5 11 6 12 RISULTATI DELL ESAME Examination results cea DAL CONTROLLO NON SONO EMERSE ANOMALIE DATA COSTRUTTORE TRATERM ISPETTORI Date Manufacturer Inspectors BOCC PAQLO 3 Bei 1 16 02 2004 Seh A NN poai 5 LEVEL crap 1 2 3 Il monitoraggio strutturale non 319 x Il monitor
71. a pellicola radiografica tradizionale si pu osservare un basso contrasto al bordo ma un elevata variazione della densit ottica nelle zone lontane dal bordo La curva c si riferisce alla xeroradiografia l effetto elettrostatico determina un grande contrasto al bordo ma bassa variazione di densit ottica nelle regioni distanti dal bordo A 69 La xeroradiografia per le sue peculiarit risulta una tecnica interessante negli studi archeometrici Un esempio applicativo utile lo si ha nell indagine della tecnica di fabbricazione a cercine usata per la realizzazione di contenitori tramite la sovrapposizione di anelli di argilla successivamente saldati e regolarizzati dal ceramista La xeroradiografia inoltre produce risultati particolarmente interessanti nelle indagini su oggetti di cartapesta data la particolare natura del materiale Xeroradiografia di una statua di cartapesta v i 421 La statua risale al 1830 4 E possibile riscontrare dal PRE N drappeggio del vestito la capacit 19 T zt Pa l pr 3 ni di j A i D della tecnica di esaltare i dettagli e fi gli effetti di bordo 70 1 4 9 Stereoradiografia La tridimensionalit degli oggetti prodotta dal nostro cervello
72. a pi posizioni 190 il componente pu essere testato in uso ed in modo continuo possono essere rilevati cambiamenti microscopici nella struttura bassi costi di analisi possibilit di utilizzo in zone inaccessibili o rischiose Gli svantaggi sono vengono rilevati solo difetti in stato di avanzamento mentre quelli stabili non vengono rilevati il metodo non si pu utilizzare con i materiali che presentano bassa remissivit p es acciaio austenitico l attivit acustica dipende dalla temperatura e dal comportamento duttile o fragile del materiale 191 1 3 4 Ultrasuoni La tecnica ND a ultrasuoni ha assunto negli anni un ruolo fondamentale in campi quali processi di produzione di ceramiche strutturali di componenti metallici di dispositivi elettronici di potenza la diagnostica medica il controllo di opere d arte la comprensione dei fenomeni fisici Comunque il settore di maggiore applicazione rimane quello petrolchimico per il controllo di tubature ed impianti L ispezione mediante ultrasuoni un metodo non distruttivo in cui onde sonore ad alta frequenza sono introdotte nel materiale da esaminare allo scopo di evidenziare difetti superficiali o interni misurare lo spessore dei materiali misurare la distanza e la dimensione delle difettosit La tecnica si basa essenzialmente sul fenomeno della trasmissione di un onda acustica nel materiale Gli ultrasuoni sono onde elastiche vibr
73. a una risoluzione spaziale nettamente inferiore rispetto a quella garantita dalle tecniche precedenti 74 In generale la radiografia digitale fornisce immagini simil xerografiche e quindi in grado di evidenziare le interfacce o le discontinuit negli oggetti esaminati e per questo altamente apprezzata nelle indagini archeometriche 1 4 11 Fluorescenza a raggi X Da circa mezzo secolo la fluorescenza a raggi X XRF una delle tecniche chiave nello studio dei materiali di interesse archeologico e storico artistico e deve il suo successo al fatto di riunire in s alcune caratteristiche che la rendono insostituibile La prima che si tratta di una tecnica di analisi elementare che permette perci non solo di identificare molti materiali ma anche di affrontare i problemi legati alla provenienza e alle tecnologie di fabbricazione La seconda caratteristica riguarda la non distruttivit e presenta vantaggi fin troppo ovvii in un campo in cui molti degli oggetti studiati sono unici e di grande rilevanza artistica L ultima importante caratteristica la relativa facilit con cui si possono realizzare strumenti portatili trasferibili all interno di musei e laboratori di restauro per analizzare in situ oggetti inamovibili perch troppo fragili o troppo grandi 75 1 4 11 1 Principi di base Si d nome di fluorescenza a quei fenomeni ottici nei quali un materiale colpito da radiazioni elettromagnetiche di certe
74. aggio strutturale rivolto prevalentemente al restauro ed all ampliamento di vecchi edifici sia in muratura che in cemento armato Un completo check up dell opera eseguito in un determinato momento della vita della struttura consente di poter istruire la sua cartella e seguire meglio prevenire le variazioni della sua sicurezza Infatti dal punto di vista della sicurezza effettuare indagini diagnostiche su una costruzione civile consente di verificare i parametri originali di progetto ed apprezzarne gli eventuali scostamenti dalle condizioni di normalit di esercizio nonch eventuali anomalie strutturali e o di esercizio Esame visivo per formulare correttamente il progetto d indagine si deve per prima cosa procedere all ispezione ed alla redazione dell esame visivo che deve riportare tutti i difetti rilevati quadro fessurativo macchie di ruggine distacchi del calcestruzzo etc Ultrasuoni sono prove basate sulla modalit di propagazione di onde elastiche di vibrazione che vengono fatte viaggiare attraverso il mezzo in esame Le prove consistono nella misura dei tempi di propagazione delle onde elastiche indotte nel mezzo fra due punti con distanza nota trasmissione e ricezione Indagine ultrasonica 320 Si posiziona un trasmettitore di tipo piezoelettrico od impulsivo martello su un lato della parete ed un ricevitore anch esso di tipo piezoelettrico geofono sul lato opposto Un interval timer effet
75. ale considerato e p la sua densit Per le onde trasversali la formula analoga t G c p dove G il modulo di rigidit o modulo di scorrimento Il modulo di Young sempre superiore a quello di rigidit quindi le onde longitudinali sono sempre le pi veloci Se il mezzo limitato come nel caso di una sbarra o altro oggetto di piccole dimensioni sono anche le uniche ad essere eccitate Perci quando si parla di velocit del suono nel mezzo ci si riferisce correntemente alla propagazione longitudinale trascurando quella trasversale Velocit del suono nei fluidi In un fluido gli atomi sono liberi di scorrere a piacimento e quindi le onde trasversali non esistono il suono si propaga solo per mezzo di onde di pressione longitudinali 181 La velocit con cui queste si propagano dipende sia dalla densit del fluido sia dal suo modulo di compressibilit E che l analogo del modulo di Young per i fluidi Esso pu definirsi a partire dalla seguente formula AV LAP V E In pratica rispetto alla pressione unitaria E mi dice di quanto il fluido si comprime Il primo membro non ha dimensioni essendo il rapporto di volumi e cos deve succedere per il secondo Allora ha la stessa unit della pressione che nel S I m Velocit del suono nei gas ETIEN Peri gas il modulo di compressibilit dato da A E p C dove C il calore specifico del gas a volu
76. ali 26 1 4 Radiografia Lo scopo della Radiografia Industriale quello di riprodurre l immagine interna di un oggetto senza distruggerlo tale immagine viene fissata in modo permanente su di una pellicola radiografica sfruttando le propriet dei raggi X o dei raggi gamma 5 propagazione rettilinea potere di penetrazione nella materia 3 capacit di impressionare una emulsione sensibile P Pellicola Sorgente Em ne Radiografica Quando i raggi X onde elettromagnetiche passano attraverso l oggetto da esaminare vengono assorbiti in funzione dello spessore e della densit della materia attraversata quelli che riescono ad attraversare il materiale impressionano una lastra fotografica posta dietro l oggetto da esaminare A seguito dello sviluppo fotografico la lastra risulter pi o meno annerita nelle sue diverse zone in funzione della dose di radiazione assorbita Se nell oggetto esaminato esistono difetti quali cavit fessure grosse 27 inclusioni meno assorbenti della matrice o discontinuit di materiale pi denso e quindi pi assorbente sulla lastra si formeranno macchie pi scure o pi chiare d intensit proporzionale allo spessore del difetto il quale apparir delimitato dalla sua proiezione prospettica I parametri da controllare per ottenere un adeguato annerimento della lastra al variare dello spessore dei pezzi sono distanza sorgente lastra dato
77. ali tipi di componenti che sono usualmente controllati con il metodo ultrasonoro per la ricerca di eventuali difettosit componenti laminati rulli alberi azionamenti colonne delle presse 201 apparecchiatura di potenza pezzi fucinati della turbina rotori del generatore condutture in pressione insiemi di parti saldate recipienti in pressione componenti di reattori componenti di velivoli materiali per macchine particolari ferroviari parti automobilistiche 1 3 6 Sonde per ultrasuoni e mezzi di accoppiamento x La generazione e la rilevazione delle onde ultrasonore effettuata per mezzo di un elemento trasduttore Questo elemento contenuto all interno della cosiddetta sonda L elemento attivo nella sonda il cristallo piezoelettrico La piezoelettricit o pressione elettrica una propriet caratteristica di alcuni cristalli naturali e di alcuni materiali costruiti artificialmente Come dice il nome stesso in un cristallo piezoelettrico in grado di sviluppare una carica elettrica quando sottoposto a deformazione Al contrario quando il cristallo viene sottoposto ad un campo elettrico si deforma I materiali pi comunemente utilizzati per nelle sonde per ultrasuoni sono il quarzo il solfato di litio alcuni ceramici polarizzati tipo il bario titanato il piombo zirconato titanato meta niobato di piombo ecc 202 sonda resina epossidica nateriale di protezione
78. alsiasi discontinuit sia 246 considerevole altrimenti la quantit di divergenza del flusso risultante troppo piccola per essere osservata I metodi di dispersione del flusso possono essere suddivisi in e Ispezione con particelle magnetiche MPI Magnetic Particle Inspection e Ispezione con nastro magnetico Magnetografia Il campo magnetico inoltre pu essere sia continuo che alternato ed eccitato con un magnete permanente o con mezzi elettrici 2 2 1 1 Ispezione con particelle magnetiche DS L ispezione con particelle magnetiche Blitz 1997 il metodo pi largamente utilizzato per la rilevazione di difetti superficiali e sottosuperficiali nei materiali ferromagnetici Con questo metodo un campo magnetico di adeguata intensit applicato alla superficie dell oggetto da testare al quale vengono applicate contemporaneamente piccole particelle ferromagnetiche utilizzando sia il metodo wet che quello dry che verranno descritti in seguito Le particelle si allineano nella direzione del flusso magnetico e quindi indicano le deviazioni del flusso che avvengono in corrispondenza di una fessura o di qualche altra discontinuit della permeabilit magnetica figura lla Poich le linee deviate coprono una area pi grande della fessura si osserva un immagine ingrandita del difetto figura 11b 247 Figura 11 a Divergenza delle linee di flusso magnetico sopra la superficie di un campio
79. andt cos vigorosamente originali sono segnati pi di quanto non si pensi dal gusto dell epoca la moda del momento Osservate il corpo di Betsabea cos naturalmente 22 gracile ed elegante nello schizzo grazie ai raggi X nell opera finita appare ispessito con ampi tratti aggiunti dal pittore ansioso di adeguarsi ai canoni del suo secolo Dunque attraverso la radiografia possiamo ripercorrere i vari stati della creazione artistica In realt le tecniche radiografiche in ambito artistico vengono utilizzate per svariati scopi in generale consentono e di valutare le tecniche di realizzazione degli oggetti di interesse e diosservare lo stato di conservazione e diosservare eventuali restauri e dilocalizzare i punti di interesse per ulteriori osservazioni Nei paragrafi successivi verranno illustrate le principali tecniche radiografiche che trovano applicazione nel campo dei Beni Culturali Betsabea al bagno 1834 Rembrandt Olio su tela 180 x 140 cm 23 1 4 6 Radiografia 1 4 6 1 Principi di base In relazione alla loro ridotta lunghezza d onda i raggi X risultano radiazioni assai penetranti nella materia essi riescono ad attraversare indisturbati molti corpi materiali L attraversamento di un corpo da parte dei raggi X dipende da vari fattori tra i quali e il tipo di atomi che costituiscono il corpo e Ja loro densit e lo spessore del corpo
80. ano rigorosamente solo quando la radiazione impiegata monoenergetica al contrario quella emessa da un 30 tubo radiogeno radiazione di bremsstrahlung non lo In effetti il tubo genera un fascio di raggi X eterogeneo cio composto di radiazioni di diversa lunghezza d onda Il limite minimo di lunghezza d onda di questo fascio di radiazioni correlato al voltaggio applicato dalla seguente formula A 12 35 KV con A espressa in In ogni caso si pu ritenere che tale radiazione si comporti come una monoenergetica di energia media calcolabile dallo spettro di radiazioni emesso dal tubo Pi piccola la lunghezza d onda media del fascio impiegato pi penetrante nella materia esso risulta raggi X duri accade il contrario se la lunghezza d onda aumenta raggi X molli Un corpo investito dai raggi X determina quindi dalla parte opposta alla sorgente un immagine costituita da luci e ombre in relazione alla trasparenza dei raggi Parlare di luci ed ombre non propriamente adeguato in quanto i raggi X sono radiazioni invisibili all occhio umano tuttavia essi possono essere facilmente rivelati proprio come luci ed ombre o meglio chiari e scuri registrandoli su lastre fotografiche che essi sono capaci di impressionare radiografia oppure raccogliendoli su uno adatto schermo fluorescente radioscopia 31 La radioscopia fornisce quindi un immagine direttamente ed immediatamente v
81. apparire una tecnica semplice o banale In realt sebbene sia il metodo pi naturale richiede una discreta predisposizione all osservazione ed una notevole esperienza affinch possa rivelare all operatore tutte le informazioni utili potenzialmente disponibili Permette la rilevazione di difetti di ossidazione corrosione erosione impatto e frattura su superfici esterne ed interne endoscopia L importante comunque avere un foro d accesso 23 1 2 Metodi ottici e fotografici Con tale denominazione si indica una serie di test basati sull impiego della luce o di altre radiazioni infrarossi o ultravioletti quale mezzo per la rilevazione di difettosit anche a livello sub superficiale mediante l analisi dei fenomeni di riflessione assorbimento e trasmissione delle radiazioni incidenti INTERFEROMETRIA OLOGRAFICA Nel caso dei metodi ottici tale analisi viene condotta mediante l interferometria olografica tecnica sofisticata basata sulla costruzione di una mappa a frange chiare e scure ottenuta sostanzialmente sovrapponendo su una lastra olografica due esposizioni del campione in esame prima e dopo l applicazione di una sollecitazione ovvero sovrapponendo due immagini dell oggetto illuminato da sorgenti monocromatiche e coerenti luce laser la cui superficie si deforma impercettibilmente nella direzione 24 di osservazione nel caso dei metodi fotografici l analisi effettua
82. are l analisi bene valutare le condizioni necessarie a garantire la minimizzazioni di tali effetti dannosi prestando particolare attenzione ai tempi di esposizione e alle energie utilizzate 122 1 4 12 Vantaggi e svantaggi Tali tecniche radiografiche hanno il pregio di fornire una documentazione diretta duratura sotto forma di pellicola radiografica obiettiva e dimensionale del pezzo esaminato Richiede una grande esperienza quanto pi complessa la geometria dei pezzi s Tale metodo non pu dare indicazioni sulla profondit del difetto rilevato se non con due proiezioni ortogonali fra loro Le limitazioni del metodo sono legate allo spessore massimo ed alla complessit geometrica dei pezzi da esaminare alla forma e giacitura dei difetti e soprattutto all elevato costo delle attrezzature e della loro manutenzione i difetti bidimensionali possono essere rilevati solo se il loro orientamento rispetto all asse del cono radiante inclinato pu risultare inefficace nella determinazione di cricche specie se disposte perpendicolarmente alla radiazione I raggi X non superano spessori di acciaio superiori a circa 60 mm mentre i raggi gamma anche nei casi migliori non superano i 180 mm Le sorgenti fisiche di raggi x e gamma necessitano di adeguate precauzioni per non recare danno alla popolazione per cui le esposizioni devono essere controllate ed eseguite in luoghi 125 debitament
83. armente alternativamente o combinati opportunamente tra loro Il campo magnetico pu essere prodotto invece da un magnete permanente da elettromagneti o facendo attraversare il componente da corrente elettrica che potr essere continua o alternata a seconda del tipo di discontinuit da evidenziare La magnetizzazione con corrente magnetizzante alternata fornisce la rilevazione dei difetti superficiali mentre la magnetizzazione con corrente magnetizzante continua quelli subsuperficiali 228 Nella MAGNETIZZAZIONE CIRCOLARE si pu considerare il componente come conduttore elettrico e quindi far passare la corrente magnetizzante direttamente attraverso di esso si viene cos a creare intorno al componente stesso un campo magnetico circolare in cui le linee di forza risultano perpendicolari alla direzione della corrente Per generare un campo magnetico circolare si possono individuare tre tecniche fondamentali e precisamente magnetizzazione DI TESTA A CONDUTTORE CENTRALE e CON PUNTALI linee di forza del difetto superf esterna compo magnetico difetto supert interno pezzo in esame 4 Magnetizzazione circolare con conduttore elettrico passante corrente linee di forza del compo megnetico difetto Pezzo In esame N P Magnetizzazione circolare con corrente passante attraverso il pezzo corrente Applicata agl appoggi Per quanto concerne la tecnica con MAGNETIZZAZIONE DI T
84. atti realizzati per fusione la tomografia rende possibile la valutazione precisa dello spessore della lega utilizzata 66 Cartapesta Il coefficiente di attenuazione della cartapesta basso e difficile da definire univocamente a causa dell estrema disomogeneit dei campioni riportata la tomografia della statua di San Giuseppe Patriarca Lecce che mostra chiaramente la struttura interna composta di vari strati di cartapesta e un supporto in legno Valgono a tal proposito le considerazioni sul legno effettuate precedentemente Tomografia della statua N di S Giuseppe Patriarca Lecce Questa enorme statua considerata da molti la pi grande statua al mondo in cartapesta La tomografia evidenzia la presenza di diversi strati di cartapesta e la natura lignea del supporto eventualmente assoggettabile ad analisi dendrocronologiche 67 1 4 8 Xeroradiografia L effetto xerografico stato scoperto da Chester Carlson nel 1938 AI giorno d oggi il processo ampiamente utilizzato in tutte le fotocopiatrici presenti sul mercato Dato che lo stesso processo pu essere utilizzato in radiografia si parler pi propriamente di xeroradiografia Vediamone il funzionamento A tal fine supponiamo di disporre di una lastra piana di alluminio ricoperta da un sottile strato fotoconduttivo di Selenio amorfo carichiamo questo strato ad un potenziale positivo molo elevato per
85. avvolgimento vicino alla superficie dell oggetto sotto test Vengono quindi valutate variazioni di conduttivit permeabilit e geometria In particolare un largo uso di tale tecnica si ha nel controllo dei fasci tubieri degli scambiatori di calore dove le superfici da esaminare sono oltremodo estese Qualunque difetto presente nel materiale interrompe il flusso di corrente e ci viene avvertito dall apparecchio Questo strumento stato sviluppato per il controllo delle sonde a correnti indotte in grado di generare segnali di eccitazione bifrequenziali e di analizzare contemporaneamente l intensit delle correnti con la massima separazione tra i due canali Nel controllo dei tubi le correnti indotte a multifrequenza sono in grado di localizzare e dimensionare difetti sotto la piastra di supporto e nel metallo dei tubi Esistono inoltre rilevatori a flusso magnetico disperso questo metodo si basa sulla magnetizzazione del materiale da ispezionare utilizzando un forte magnete posizionato all interno della sonda 278 Quando questa incontra una diminuizione di spessore o una discontinuit netta la distribuzione del flusso varia intorno a quell area e viene rilevata o con una sonda o con una bobina di ricezione 2 Circoflux E l apparecchiatura maggiormente indicata per la ricerca di difetti superficiali e subsuperficiali su materiale ferromagnetico laminato barre o tubi Basato sulla tecnologia a fluss
86. azionali con frequenza compresa tra 1 e 10 MHZ per certe applicazioni il campo si pu estendere dai 20 KHz fino ad oltre 200 MHz Attualmente tutti gli strumenti rivelatori d ultrasuoni si compongono di due parti unite o distinte il generatore del segnale da inviare al materiale da esaminare ed il rivelatore che riceve amplifica filtra e visualizza i segnali che ritornano alla sonda dopo la propagazione In tal modo possibile rivelare soltanto gli echi riflessi da eventuali difetti interni o gli echi di fondo o della parete di confine del pezzo esaminato pi o meno attenuati in funzione dei difetti presenti Lo strumento rivelatore d ultrasuoni filtra i segnali ricevuti e questi possono essere amplificati o depressi a piacere dell operatore 192 rivelatore di ultrasuoni 1 3 4 1 Generazione Il fascio d onde ultrasonore ovvero il segnale viene generato sfruttando le propriet piezoelettriche o magnetostrittive di alcuni cristalli di quarzo ceramiche quali titanio al bario e titanio allo zinco o plastiche quali difluorite cio la loro capacit di contrarsi ed espandersi sotto l azione d un campo elettrico o di un campo magnetico alternato Le vibrazioni del cristallo producono onde elastiche di frequenza ultrasonora purch il campo elettrico 0 magnetico alternato eccitante possegga l adatta frequenza Un sistema alternativo di produzione ultrasonora che si adatta ad alcuni tipi di controlli non distruttivi con
87. azioni geologiche prodotte da infiltrazioni di acqua e formazioni di sacche di biogas che fuoriescono da aree circostanti con conseguente rischio di esplosione o incendio Tutela territorio massicce infiltrazioni di acqua su terreni considerati franosi possono essere individuate prima che la situazione possa degenerare a patto che sia stata tracciata una mappa del territorio a rischio sul quale occorrer ripetere verifiche tendenti ad accertare l omogeneit del terreno nelle varie condizioni climatiche e nell alternarsi delle stagioni Sar cos possibile individuare con buona approssimazione l estensione delle aree franose ed i periodi maggiormente a rischio Con lo stesso metodo sar possibile seguire e monitorare nel tempo le opere di bonifica eseguite apportando se necessario eventuali correttivi negli interventi di 162 consolidamento Stabilit di ghiacciai 6 2 C Cc Flir Systems Figura 15 La prevenzione delle slavine e lo studio della consistenza dei ghiacci e della neve in alta montagna pu essere eseguito sfruttando una termocamera all infrarosso per monitorare anche le pi piccole variazioni di temperatura e accorgersi per tempo di eventuali pericoli 163 3 1 4 4 Altre applicazioni Sorveglianza ambientale notturna a cose e persone analisi dei flussi e dell efficacia dei sistemi di ventilazione forzata in sistemi informatici o in apparati elettronici ispezioni al materiale rota
88. bat CD 7O 72 74 76 Trasduttori angolati In questi trasduttori si deve verificare l esatto punto di uscita del fascio ultrasonoro e l angolo reale dello stesso come illustrato nella figura 3 216 Il punto di uscita deve essere marcato sul trasduttore ed usato come riferimento per il posizionamento dei difetti L angolo misurato non deve scostarsi dall angolo nominale di pi 1 La taratura del campo di misura deve essere eseguito utilizzando il blocco N 2 per fondo scala inferiore ai 200 mm mentre si deve utilizzare il blocco N 1 per fondo scala superiore ai 200 mm come illustrato in figura Eregramma viste all ascillencepho Vrazremma vivi sI wor dlencopia IL Taratura della sensibilit 217 I blocchi campione per la taratura della sensibilit devono essere di dimensioni adeguate ed avere fori ed intagli di riferimento tali da evidenziare 1 difetti desiderati Per la scelta dei blocchi di riferimento si rimanda alle normative vigenti ad alle procedure elaborate dal committente in base alle sollecitazioni a cui il particolare deve essere sottoposto I blocchi di taratura devono avere le seguenti caratteristiche Il materiale che lo costituisce deve avere le stesse caratteristiche metallurgiche e meccaniche il pi simile al materiale da esaminare La superficie del blocco deve avere una rugosit superficiale simili al particolare da esaminare Costruzione di una curva D A C Le curve D A
89. bile per l individuazione di anomalie a freni cuscinetti mozzi compressori impianti di bassa tensione analisi dei processi produttivi per il controllo della qualit Sorveglianza x Figura 16 Con l infrarosso possibile anche effettuare servizi di sorveglianza nel buio nella notte Personal computer 164 wwwl essediemme it Figura 17 Verifica dello stress termico in personal computer utilizzati in applicazioni che ne richiedono il funzionamento continuo 24 ore su 24 per l individuazione di eventuali problemi di ventilazione all interno del case o degli ambienti in cui sono inseriti Aviazione civile 165 136 4 C 20 C Figura 18 Esempio di controlli sul funzionamento delle turbine di motori a reazione di aerei passeggeri Grazie all elevata risoluzione della termocamera e all alta precisione termica possibile individuare la pi piccola anomalia nei motori senza la necessit di procedere a lunghe e costose operazione di smontaggio 166 3 1 4 5 Termografia per il rilevamento dei punti deteriorati sulle linee elettriche in Alta Tensione WEMES Consulting Figura 19 167 Figura 20 3 1 5 La termografia applicata alla medicina Le radiazioni infrarosse hanno due propriet fondamentali 1 Non impressionano l occhio umano rimanendo invisibili 2 Sono emesse da tutti i corpi caldi e pi in generale dalle molecole indipendentemente dal loro sta
90. bulloni profilati o pezzi da trattamento termico E importante sottolineare che nella diagnostica le correnti parassite sono volutamente indotte mentre nel normale funzionamento dei dispositivi bisogna ridurle perch sono perdite che si traducono in calore con conseguente aumento della temperatura e possibile fusione del materiale 262 2 3 1 Correnti di Foucault 2 3 1 1 Classificazione dei materiali dal punto di vista magnetico Un qualsiasi corpo allo stato liquido solido o gassoso si magnetizza se viene immerso in un campo magnetico La grandezza che tiene conto dello stato magnetico il vettore induzione che legato al vettore intensit del campo magnetico dalla relazione B uH dove u rappresenta la permeabilit magnetica del materiale esprimibile in funzione della permeabilit del vuoto 44 nel modo seguente u H Ho La u detta permeabilit relativa cio il valore della permeabilit magnetica del materiale riferita a quella del vuoto il cui valore H RESI i LT 4 47107 La permeabilit magnetica il parametro che caratterizza le m varie sostanze riguardo al loro comportamento magnetico La maggior parte di esse presenta una permeabilit magnetica 4 non molto diversa da quella del vuoto e quindi suscettibili di un magnetismo estremamente debole queste sostanze sono classificate diamagnetiche se u lt 4 acqua rame oro argento etc oppure paramagnetiche aria allu
91. ca o ferromagnetica saturata che conduce elettricamente per una frequenza normalizzata f0 e un fill factor n in percentuale tra parentesi Sulla curva sono indicati i valori di fo e per dati valori di ur o e b essi sono proporzionali alle frequenze Tuttavia per una fissata frequenza la curva fo indica le variazioni di o quando ur e b sono costanti ed spesso chiamata la curva o Inoltre se il raggio della bobina costante la curva n indica i valori del diametro D del cilindro ed chiamata curva D Le variazioni sia di o che di D possono perci essere determinate simultaneamente La figura 9 mostra che la variazione d impedenza con o decresce al crescere della frequenza il che indica che le misure con corrente parassita della conducibilit elettrica sono pi sensibili alle frequenze pi basse Tuttavia la differenza di fase tra le curve do o fo e D aumenta da un minimo a basse frequenze ad un valore pi o meno costante intorno ai 45 quando fo supera 15 perci la frequenza ottimale per le misure della conducibilit corrisponde a fo 15 Quando fo supera 15 le variazioni del diametro possono essere misurate con un elevato grado di sensibilit L aumento della differenza di fase tra le curve do e D con la frequenza per valori molto bassi di fo indica che le variazioni della conducibilit possono anche essere determinate misurando questa differenza di fase Nella pratica sia la bobina che las
92. ca e quindi preferibilmente da un radiologo specialista in dipinti che operi in collaborazione con un restauratore Per le indagini dei dipinti le cui strutture sono in gran parte poco opache ai raggi X sar necessario creare le condizioni atte a potenziare le piccole differenze di trasparenza ci possibile con l uso di radiazioni molli sviluppate a bassi voltaggi e con apparecchiature appositamente costruite I voltaggi pi comunemente usati per l indagine dei dipinti sono approssimativamente compresi nell intervallo 20 50 kV la scelta del voltaggio appropriato importante per l ottenimento del miglior contrasto tra le varie strutture scelto il voltaggio la giusta densit viene ottenute variando il tempo d esposizione Inoltre al fine di ottenere una buona immagine radiografica si pone la pellicola a stretto contatto con la superficie pittorica poich proprio in 42 vicinanza di quest ultima si trovano le strutture che interessa radiografare chiaro per che tutto ci che fa da supporto al dipinto tela tavola telaio preparazione ecc trovandosi in questo modo interposto tra la sorgente e il film sensibile viene registrato sulla pellicola insieme all immagine di ci che interessa Si cerca di minimizzare tale effetto di disturbo con vari accorgimenti Nel caso ad esempio di dipinti su tavola eventuali grosse disparit di spessore del supporto potrebbero essere compensate riempiendo i vuot
93. cco come possono essere visualizzati alcuni difetti tipici B porosit da gas C inclusione di scoria D cricca 220 Controllo del particolare Il controllo del particolare deve essere effettuato in modo tale da poter individuare tutti i possibili difetti diversamente orientati Dimensionamento dei difetti Per il dimensionamento dei difetti si deve fare riferimento a fori a fondo piatto o intagli eseguiti su blocchi campione oppure alle curve AVG costruite per ciascun trasduttore 1 3 11 Difficolt nell applicazione del metodo UT Pur trattandosi di un metodo di controllo molto efficace non certo esente da difficolt di applicazione Caratteristiche del materiale La possibilit di verificare l integrit strutturale di un componente dipende fondamentalmente dalle caratteristiche fisico chimiche e metallurgiche del materiale dal tipo di discontinuit ricercate L opacit dei materiali denominata anche non trasparenza agli 221 ultrasuoni un effetto legato prevalentemente alle caratteristiche morfologiche della struttura del materiale ed particolarmente evidente nelle saldature di acciaio austenitico nei materiali fusi nei materiali compositi e nei materiali ceramici di notevole spessore In particolare per i materiali metallici esso dipende dalla grandezza e dall orientamento dei grani in relazione alla lunghezza d onda del fascio ultrasonoro In linea generale nelle ispezioni d
94. che l intensit della radiazione decresce con il quadrato della distanza dalla sorgente tempo d esposizione s parametri elettrici del dispositivo sorgente cio tensione e corrente 28 1 4 1 I raggi X Non avevo idea di cosa fossero quei raggi perci li chiamai semplicemente raggi X essendo x il simbolo matematico di una grandezza incognita Cos R ntgen comment l origine del nome della sua serendipitosa scoperta In effetti era alle prese con una serie di esperimenti sui fenomeni di scarica nei tubi a raggi catodici quando not una luce verde proveniente da un pezzo di cartone che si trovava in un altra parte della stanza Il cartone era ricoperto di una sostanza chimica luminescente platinocianuro di bario che risplendeva se colpita dalla luce Ma non c era luce nel laboratorio R ntgen tolse la corrente al tubo catodico e quella luce verde spar Ridiede corrente e mentre tratteneva degli oggetti tra il tubo e il cartone per testare quegli strani raggi con suo grande stupore vide proiettata sul cartone l ombra delle ossa della sua mano E cos dall 8 Novembre 1895 trascorsero sette settimane di esperimenti meticolosamente pianificati ed eseguiti prima di poter determinare la natura di tali raggi I raggi x sono onde elettromagnetiche con frequenze elevatissime superiori a 10 Hz lunghezza d onda compresa tra circa 10 nm e 0 001 29 nm che trasportano per ogni singol
95. che poco aderenti pu costituire una barriera insormontabile per il fascio d ultrasuoni Talvolta non possibile valutare l integrit dei semilavorati grezzi operando direttamente sulle superfici del 194 semilavorato In tal caso gli esami devono esser eseguiti sui semilavorati totalmente immersi in acqua per migliorare la propagazione degli ultrasuoni all interfaccia Gli ultrasuoni cos generati vengono trasferiti direttamente nel materiale da controllare grazie al contatto o pi propriamente al semplice accostamento del generatore trasduttore alla superficie del pezzo purch esista un mezzo adeguato tra le due interfacce cio capace di trasferire il suono senza eccessivo assorbimento si usano frequentemente sospensioni soluzioni acquose sature di colle cellulosiche Il fascio d onde ultrasonore si propaga nel materiale da esaminare con la stessa frequenza del generatore e con una velocit che dipende dal materiale attraversato Difetti che generano assorbimento e riflessione dell onda incidente Poich il materiale da esaminare possiede sempre un confine cio una parete di fondo sulla quale il fascio in ingresso si riflette comunque possibile ricavare informazioni sulla posizione del difetto presente nella massa attraverso il rapporto dei tempi di ritorno dell eco del segnale di partenza detto eco di partenza e dell eco del segnale di fondo detto eco di fondo Questo possibile perch la propagazio
96. cit di propagazione dell onda nei due mezzi 184 Leggi della rifrazione 1 sen senF Mek Va 2 L angolo di incidenza I e l angolo di rifrazione F sono complanari Assorbimento il fenomeno consiste nel fatto che parte dell energia trasportata dall onda viene assorbita dall ostacolo e si trasforma in calore Diffrazione quando la lunghezza d onda del suono emesso dalla voce umana e dello stesso ordine di grandezza degli ostacoli che incontra sul suo cammino nel punto in cui l onda incontra l ostacolo si generano onde sferiche che si propagano in tutte le direzioni permettendo al suono di giungere in punti che si trovano dietro l ostacolo Risonanza si verifica quando ad un sistema vengono trasmessi impulsi con frequenza uguale alla frequenza di vibrazione del 185 sistema stesso di conseguenza esso oscilla con oscillazioni di ampiezza massima Interferenza Effetto prodotto dalla sovrapposizione di due o pi onde che si propagano simultaneamente nello stesso mezzo per cui lo spostamento in un dato punto e in un certo istante e pari alla somma vettoriale degli spostamenti prodotti dalle onde componenti in quel punto e in quell istante Si ha interferenza costruttiva quando gli spostamenti hanno lo stesso verso e si ottiene un onda di ampiezza maggiore di quelle dovute separatamente a ciascuna onda viceversa si ha interferenza distruttiva quando gli spostamenti
97. completa per la rilevazione dei difetti in qualsiasi direzione pu essere raggiunta facendo passare il tubo attraverso i due strumenti in successione Un altro strumento che consente di rilevare i difetti presenti sulla superficie esterna di tubi ed aste di acciaio aventi diametro nel range 25 260 mm con una sensibilit pi elevata rispetto agli strumenti analizzati in precedenza il Circoflux di Forster figura 17 257 Figura 17 a Giogo Y campione S e disposizione delle sonde P per il Circoflux b Unit rotanti del Circoflux Figura 17 b Elevata magnetizzazione di un campione da testare contenente una fessura A utilizzando un campo alternato Il campione mostra una regione saturata B ed una regione ad elevata permeabilit C x Lo strumento costituito da una coppia di gioghi e di array di sonde montati in modo tale da ruotare quando il tubo o l asta passa attraverso essi ad una velocit costante fino a 2 m s Esso genera un campo magnetico alternato ad una frequenza dell ordine dei khertz con una energia di diversi kwatt L utilizzo di frequenze elevate consente di sopprimere i rumori a bassa frequenza originati dai dispositivi meccanici come gli scanner Il Circoflux in pratica applica il seguente principio viene applicato un campo magnetico alternato avente un intensit sufficientemente elevata da 258 produrre saturazione nella regione superficiale del campione Poich l a
98. con pungoli D difetto G velo di rame L linee di flusso P pungoli metallici 2 2 1 2 Metodi dry e wet Con il metodo dry le particelle consistono in una limatura di ferro polverizzato avente una elevata permeabilit magnetica e una bassa retentivit queste particelle vengono semplicemente cosparse sulla superficie del materiale da testare e spazzate via dopo il test Questo metodo risulta adeguato per ispezionare colate grezze di metallo e fucinature ed particolarmente sensibile all individuazione di difetti sottosuperficiali Il metodo wet invece quello pi comunemente utilizzato Con esso le particelle sono di solito fatte di ossido di ferro magnetico Fe304 sospeso 251 in un liquido a bassa viscosit ad esempio paraffina a formare un inchiostro Il metodo molto efficace per testare superfici ed pi sensibile e semplice da utilizzare di quello dry Normalmente viene usato inchiostro nero ma per applicazioni con superfici scure risulta vantaggioso usare inchiostri colorati e fluorescenti Gli inchiostri fluorescenti tuttavia sono meno fluidi di quelli neri e possono fornire una minore sensibilit di rilevazione per superfici luminose l osservazione delle tracce d inchiostro nero invece pu essere migliorata coprendo la superficie con un rivestimento bianco e liscio E importante infine sottolineare che gli inchiostri vanno tenuti liberi da agenti concomitanti come olio acqua e detergenti
99. cun problema poich AI contrario dove la convezione naturale ad esempio un circuito elettrico la componente Firaggineto diventa rilevante e la misura pu risultare falsata Non per ultimo va infine ricordato che l introduzione di uno strato di vernice introduce 151 inevitabilmente una nuova resistenza termica che pu fare variare la situazione dello scambio termico all interno del corpo 3 1 4 I campi di applicazione La mappatura termica superficiale di un corpo pu essere eseguita con continuit o per punti utilizzando sia la conduzione diretta del calore esistente tra il corpo in esame ed il sensore metodo a contatto sia captando tramite elementi sensibili le radiazioni trasmesse o riflesse provenienti dal corpo in esame metodo a distanza Il metodo a contatto utilizzato esclusivamente nel campo della medicina Le tecniche comunemente utilizzate per le indagini termografiche si dividono fondamentalmente in due gruppi quelle che sfruttano l emissione dell energia interna dell oggetto in esame e quelle che richiedono sollecitazione termiche dall esterno In generale ad oltre 800 K un oggetto non illuminato diventa visibile ad occhio nudo in quanto una frazione non trascurabile dell energia radiante emessa si trova nella regione visibile dello spettro A temperature inferiori ricorrendo a dispositivi sensibili alle radiazioni infrarosse I R si possono ottenere invece immagini in bianco e nero o in fa
100. dei conduttori ad essi collegati Fasci di fili 155 www essediemme it IR01 e i Heeii Min Max Heeii 24 9 C 33 7 C Figura 9 Grazie alla notevole precisione termica e all alta risoluzione x della termocamera utilizzata possibile individuare con precisione problemi su singoli elementi di un fascio di fili elettrici consentendo cos un rapido e preciso intervento per eliminare situazioni anomale che possono portare come nel caso ad interruzioni del servizio o addirittura a principi di incendi nei casi pi gravi Impianti industriali profilo termico del refrattario di un reattore di processo petrolchimico forni per produzione di cementi cadute di materiale refrattario in tubazioni di cementifici e raffinerie impianti di produzione di vapore per applicazioni industriali nel settore tessile per la produzione di acqua bollente tubazioni di trasporto vapore ed acqua calda 156 per grossi impianti di riscaldamento centralizzato turbine centrali termiche e termoelettriche complessi per il trattamento delle acque prima e dopo le lavorazioni impianti di produzione di aria compressa con particolare riferimento alle testate dei compressori Forno per cottura calce 210 1 C 200 150 100 50 www essediemme it 13 0 C Figura 10 Con interventi mirati eseguiti durante il funzionamento del forno possibile verificare con esattezza i punti in cui il refrattario denuncia cedimenti potendo
101. denza della bobina in presenza dell asta e con Z0 j L0 l impedenza della bobina in assenza dell asta il rapporto Z Z0 L L0 JR L0 detto impedenza normalizzata E possibile dimostrare che le componenti reali ed immaginarie dell impedenza normalizzata assumono in questo caso la seguente espressione oL OL0 nupr 1 n fn R LO Nu dove n detto fill factor ed definito come il rapporto tra l area della sezione trasversale dell asta 752 e l area della sezione trasversale efficace della bobina 1r02 n zb2 nro b ro UR ug sono rispettivamente la parte reale e il coefficiente della parte immaginaria di quella che Forster chiam la permeabilit relativa efficace u definita come u B BO dove BO u0H la densit del flusso magnetico risultante all interno della bobina in assenza dell asta e B la 241 densit media del flusso magnetico nella sezione trasversale dell asta che si pu esprimere nel seguente modo B 2ur BO kb J1 k5 JO Kb dove Jl e JO sono rispettivamente le funzioni di Bessel di primo ordine e di ordine zero e k la costante di propagazione Le componenti di u possono essere derivate dalle funzioni di Bessel oppure ottenute direttamente dalle tabelle calcolate da Forster Forster 1986 Tuttavia l analisi pu essere effettuata numericamente utilizzando un programma in BASIC abbastanza piccolo e relativamente semplice Blitz 1997
102. determinare il livello del liquido in serbatoi 1 2 7 Apparecchiature a Pressione recipienti tubazioni L esame visivo sicuramente una tecnica utilizzata per il controllo delle apparecchiature a pressione ma l affidabilit di questo controllo spesso minore di quella offerta da altri metodi Le correnti indotte e i controlli radiografici sono utilizzati per verificarne l integrit ma questi ultimi hanno lo svantaggio che 1 risultati delle analisi sono ottenuti off line ossia fuori dalla linea di produzione dopo il processo di sviluppo fotografico Si avverte invece la forte esigenza da parte delle industrie di misure dello spessore delle pareti dei tubi in line senza la necessit di bloccare parti del ciclo produttivo Le emissioni acustiche sono un metodo ideale per il controllo integrale di grandi apparecchiature a pressione infatti analizzando la quantit e le propriet dei segnali del EA si possono ottenere informazioni relative ai processi che si stanno verificando all interno di una struttura posta sotto sforzo Le apparecchiature a pressione o le linee non devono essere messe fuori servizio Le rilevazioni di fughe consentono di garantire la massima tenuta 332 1 2 8 Controlli sui pali di fondazione Il progettista di una qualsiasi costruzione trovandosi spesso di fronte a terreni con scarsa resistenza a compressione deve adottare dei sistemi di fondazioni profonde come i pali in cem
103. di componenti che la costituiscono 327 3 Esame visivo questa tecnica trova applicazione nella ispezione di motori diesel o turbine per gruppi elettrogeni condotte gas o fluidi pompe o compressori riduttori scatole di ingranaggi cambi condotte di aspirazione ecc Magnetoscopia vengono ispezionate parti in acciaio e gli ingranaggi S Radiografia un applicazione molto diffusa riguarda l impiego di intensi fasci di raggi X per radiografare componenti meccanici per assicurare la qualit delle fusioni e delle saldature Termografia per zi Analisi delle variazioni termiche su freni amp Distribuzione termica sui radiatori con ventola di raffreddamento Distribuzione termica di motori turbocompressori marmitte lunotti termici condizionatori ecc E Studi sulla distribuzione termica del riscaldamento sedili amp Analisi termica della superficie dei pneumatici durante test sul banco prova Analisi della distribuzione termica durante l apertura dell air bag Controllo del ciclo produttivo di automobili con ispezioni termografiche sulle linee di montaggio per monitorare il funzionamento di robot addetti alla saldatura ed alla verniciatura 328 www essediemme it Controllo sistema controllo robot sulle linee di sbrinamento parabrezza montaggio 1 2 5 1 Test di affidabilit di componenti elettrici e meccanici Un controllo ad infrarossi dedicato all impian
104. di campioni metallici una profondit di circa 20 m Infine ancora a causa dell elevata energia della radiazione X prodotta si ha che il segnale del rivelatore corrisponde quasi sempre alla rivelazione di un singolo fotone per volta si spiega cos l elevata sensibilit del metodo Il riconoscimento degli elementi presenti nel campione in analisi permette per esempio nel caso di pigmenti inorganici di risalire alla loro composizione chimica che in genere un metodo preliminare di caratterizzazione del materiale di manufatti preziosi o antichi Per quanto riguarda l analisi quantitativa nel caso dei beni culturali si hanno ulteriori complicazioni Vediamo le principali Nell analisi degli oggetti metallici per esempio le monete si presenta il problema dell irregolarit della superficie e della possibile esistenza di una patina superficiale nella quale la composizione si modificata si pensi al fenomeno della sbianchettatura delle monete in lega d argento che d luogo ad una composizione dello strato superficiale pi ricca d argento rispetto agli strati interni Quest ultimo problema non in genere risolvibile con l analisi XRF si dovr quindi ricorrere ad altre tecniche Per i vetri o le ceramiche nell analisi EDXRF si incontra il problema spesso chiamato della matrice oscura Esso consiste nel fatto che non sempre possibile per vetri e ceramiche valutare la composizione della matrice i
105. di ferro colloidale ossia di dimensioni di qualche micron in questo modo le perdite dovute alle correnti di Foucault sono praticamente nulle 2 3 2 La diagnostica industriale a correnti indotte La metodologia EDDY CURRENTS correnti indotte prevede l ispezione non distruttiva sui materiali conduttori con l obiettivo di rilevare qualunque difetto presente nello stesso Tale metodo consiste nell indurre dei campi magnetici alternati creati attraverso apposite bobine o sonde nel materiale da diagnosticare A loro volta i campi generano nella zona di intervento delle correnti indotte o correnti di Foucault il cui flusso viene interrotto dalla presenza di discontinuit all interno del componente sottoposto al controllo La sonda che non a contatto con il materiale non solo avverte con dei segnali luminosi o sonori se stata rilevata una cricca nel metallo una diminuzione di spessore per corrosione o porosit ma ne fornisce anche il dimensionamento Il campo magnetico variabile prodotto dalle sonde viene denominato 13 campo primario mentre quello generato dalle correnti indotte anch esso variabile campo secondario La fase delle correnti indotte il cui flusso funzione delle variabili specifiche del materiale sottoposto all ispezione varia a seconda della frequenza di eccitazione e delle caratteristiche connesse al materiale quali la conducibilit la permeabilit magnetica e le
106. di fondo riflesso per assorbimento da parte della materia attraversata Se l intensit del fascio riflesso dalla parete di fondo diminuisce bruscamente in una certa posizione significa che qualche ostacolo o discontinuit l ha parzialmente assorbito In questo caso non possibile individuare la posizione del difetto ma solamente valutarne la presenza ed il potere assorbente 196 1 3 4 3 Ricezione del segnale x Il fenomeno fisico della piezoelettricit o magnetostrizione che stato sfruttato per generare l onda reversibile Ne deriva che lo stesso cristallo capace di emettere ultrasuoni pu generare un segnale elettrico o magnetico quando venga investito da un fascio d onde elastiche Perci quando l onda riflessa od emessa dall ostacolo ritorna alla sonda che l ha generata dar un segnale elettrico che opportunamente amplificato e filtrato potr essere visualizzato sul quadrante dell oscilloscopio di cui sono sempre dotati gli strumenti rivelatori d ultrasuoni In altre parole l eco di partenza e l eco di fondo vengono visualizzati sullo schermo dello strumento con dei picchi la cui distanza risulta proporzionale al tempo che gli ultrasuoni impiegano per percorrere il viaggio di andata e di ritorno dalla sonda alla superficie riflettente presente all interno del materiale 197 x Il fascio ultrasonoro in uscita dal trasduttore caratterizzato dalla sua forma geometrica dimensioni e
107. diagnostica non distruttiva pag 112 2 3 3 Strumenti per la rilevazione dei difetti pag 116 2 3 3 1 Attrezzature utilizzate pag 118 2 3 3 2 Limiti del metodo a correnti indotte pag 132 2 3 3 3 Norme di riferimento pag 133 PARTE III Applicazioni Capitolo I 1 1 Le principali applicazioni pag 1 __1 1 1 Scelta delle tecniche di controllo pag 3 1 1 2 Propriet fisiche pag 3 1 1 3 Difetti da ricercare pag 7 1 14 Geometria pag 14 1 1 5 Stato del materiale 1 2 Particolari casi di applicazione 1 2 1 L aereo 1 2 1 1 L ala 21 1 2 1 2 Il motore 1 2 2 La ferrovia e il treno 1 2 2 1 Certificato di controllo sugli assili 1 2 3 Il monitoraggio strutturale 1 2 3 1 Termografia applicata a edifici e tetti 1 2 3 2 Sistemi di riscaldamento e perdite idrauliche 1 2 3 3 Isolamento termico 1 2 3 4 Controllo di tubi di caldaia di scambiatori di calore e d acqua 1 2 4 Pompa autoadescante 1 2 5 Settore Automobilistico 1 2 5 1 Test di affidabilit di componenti elettrici e meccanici 1 2 6 I Serbatoi di stoccaggio 1 2 7 Apparecchiature a Pressione recipienti tubazioni 1 2 8 Controlli sui pali di fondazione 1 2 9 Beni artistici dipinti affreschi statue 1 2 9 1 Sculture 1 2 9 2 Dipinti su tela 1 2 9 3 Affreschi 1 2 9 4 Facciata di una chiesa 1 2 10 Applicazioni medicali 1 2 11 Campi di applicabilit PARTE IV Conclusioni Capitolo I 1 1 Conclusioni le problematiche delle prove non distruttive 1 2 Bibliografia e sit
108. difficile ottenere un adeguata componente del campo in tutte le sue parti ed allora pu essere necessario applicare tre campi in direzioni prescelte Con una moderna apparecchiatura possono essere effettuati test multipli contemporaneamente utilizzando due differenti eccitazioni in alternata alla stessa frequenza oppure una combinazione di eccitazioni in alternata e in continua E possibile dimostrare Deutsch and Vogt 1982 per esempio che con due eccitazioni simultanee in alternata che differiscono di 90 in fase il vettore campo risultante un ellisse che ruota alla stessa frequenza della corrente cos che una volta per ciclo il suo asse maggiore giace perpendicolarmente a qualsiasi fessura presente 238 Figura 6 Metodo del giogo magnetico Giogo con magnetico permanente a forma di cavallo Y per il testing di un oggetto O contenente una fessura C e che utilizza un blocco di acciaio dolce B per completare il circuito magnetico delle linee di flusso L Figura 7 Metodo del flusso di corrente per testare una sbarra di acciaio S A direzione della corrente B blocco di rame D difetto F direzione del flusso G velo di rame 239 Figura 8 metodo d induzione magnetica Sbarra penetrante T utilizzata per testare un tubo con diametro piccolo D difetto L linee di flusso S tubo 2 1 5 Analisi d impedenza per correnti parassite Con il metodo delle correnti parassite la
109. dimensioni geometriche 270 Chiaramente il campo magnetico secondario poich associato alle correnti indotte varia in modo analogo e la sua misurazione viene fatta sulla base della valutazione dei suoi effetti sulla corrente o sulla tensione dell avvolgimento primario o sulla corrente o tensione indotta in un avvolgimento secondario SIGNAL SIGNAL AMPUIFICATION PROCESSING ROTATING WORKPIECE I fattori di accoppiamento magnetico l ampiezza e la fase delle correnti indotte variano continuamente fornendo un ampio spettro di segnali e nel contempo anche gli angoli di fase della corrente di eccitazione del flusso magnetico e della tensione assumono un ruolo importante nella corretta esecuzione del metodo non distruttivo che stiamo implementando Quindi ad ogni campo magnetico associato un flusso di spostamento magnetico espresso in Weber Wb misurabile tenendo conto dei volt secondi indotti in una spira concatenata a tale flusso nell intervallo di tempo in cui il flusso taglia la spira 271 Definiamo pertanto la quantit di flusso magnetico riferita all unit di area trasversale normale alla direzione del flusso stesso come induzione magnetica indicata con B Wb m Dunque poich abbiamo dedotto un rapporto di reciprocit tra i due circuiti che generano campo primario e secondario occorre un unico strumento che consenta di evidenziare le variazioni rispetto alle condizioni iniziali in
110. dipingeva uno strato di biacca e su questo incollava una lamina di stagno L oro in questo caso non era evidenziato era caduto oppure era sostituito in origine con un pigmento color oro oppure con una lamina d argento presente allo stato attuale solo a livello di tracce Intonaco e Azzunite Pigmento a base di piombo lt Collante a base di rame 0r caso 117 L uso dell analisi XRF a volte fortemente ostacolato dal fatto che l area irraggiata in genere ampia ci impedisce l analisi di dettagli di decorazioni di caratteristiche distintive dell oggetto ecc Inoltre come detto la geometria e in particolare la superficie irregolare dell oggetto introducono errori sistematici nell analisi quantitativa L uso di un fascio di raggi X di dimensioni ridotte potrebbe far superare tali limiti di indagine Si parla in tal caso di u XRF 118 Mappe elementari di calcio e zinco ottenute con l analisi XRF in un area di un documento svedese L analisi XRF realizzata in laboratorio un eccellente tecnica di indagine per l analisi di documenti per esempio per valutarne l autenticit ci grazie al fatto che gli inchiostri pur apparendo simili presentano una composizione chimica differente Il documento in figura un contratto di vendita di uno stabile mostra segni di alterazione Si sospetta che la modifica sia stata ef
111. dipinti prevede un generatore di radiazione di raggi X usualmente posizionato sul suolo e orientato verso l alto Il fascio dei raggi limitato da uno schermo conico o comunque divergente ed diretto verso il dipinto disposto in modo da consentire la centratura della lastra applicata a diretto contatto della superficie pittorica 44 1 4 6 5 Casi di studio Verranno illustrate a supporto di quanto affermato una serie di radiografie realizzate su dipinti Dona Isabel de Porcel Si tratta di un ritratto commissionato a Goya da don Antonio de Porcel consorte di donna Isabella che ha da sempre affascinato non tanto per l accuratezza dei particolari quanto perch insinua facilmente il sospetto che all autore fosse particolarmente gradita questa commissione forse pi di quanto il povero don Antonio avrebbe gradito Di Dofia Isabel rappresentata vestita come una maya colpiscono insieme alla forme prorompenti gli occhi pi grandi del dovuto e quasi protuberanti Il dipinto considerato uno dei capolavori di Goya La radiografia realizzata sul dipinto rivela che la tela era gi stata utilizzata in precedenza Si pu infatti scorgere al centro dell immagine radiografica il volto di un uomo Si tratta di un giovane in divisa 45 Do a Isabel de Porcel prima del 1805 Francisco de GOYA 1764 1828 Olio su tela 82 x 54 6 cm Radiografia a raggi X del dipinto In corrispondenza
112. e penetrato per capillarit Dopo il lavaggio sfruttando ancora una volta il principio della capillarit viene estratto il liquido penetrante rimasto all interno delle difettosit l operazione viene compiuta stendendo sulla superficie del pezzo uno strato di polvere bianca di opportuno spessore rivelatore la cui funzione quella di assorbire ed attirare verso la superficie il penetrante rimasto nelle discontinuit dopo il lavaggio e di espanderlo in superficie con conseguente ingrandimento anche delle indicazioni relative a piccolissime discontinuit Il tempo di sviluppo dovrebbe essere compreso tra 10 e 30 minuti ma per alcune specifiche applicazioni potrebbero risultare necessari tempi diversi A seconda della tecnica applicata il difetto potr essere evidenziato in vari modi o come una macchia di colore rosso o come macchia fluorescente facilmente rilevabile mediante irradiazione al buio con luce di Wood 126 d a Difetto evidenziato come una macchia rossa Il controllo non distruttivo con Liquidi Penetranti uno dei pi tradizionali metodi di analisi utilizzati dall industria aeronautica per evidenziare discontinuit superficiali su qualsiasi materiale non poroso metallo ceramica vetro plastica etc prerogativa che lo rende utilizzabile in numerose fasi di produzione e o revisione di componenti dei velivoli In linea di principio il suo utilizzo risale all inizio del secolo quando nelle officine ferro
113. e ambientali che potrebbero ottenere riflessi vegetativi Dopo aver completato l anamnesi storica opportuno rilevare la temperatura orale del paziente se maggiore di 37 5 C il test va rimandato se normale la superficie cutanea oggetto del rilievo termografico deve essere esposta direttamente all aria per circa 15 minuti in modo da eliminare ogni modificazione termica a seguito dell esposizione a diretto contatto con l aria La temperatura ambiente deve essere tra i 20 ed i 24 C con umidit relativa tra il 35 e il 60 Nel campo della medicina oltre al metodo a distanza viene utilizzato il metodo a contatto che pu essere cos implementato e la termografia da contatto a cristalli liquidi sfrutta la propriet dei cristalli liquidi colesterici di cui sono costituite le lastre di 169 modificare la loro disposizione spaziale in funzione della temperatura ad ogni modificazione spaziale corrisponde una diversa rifrazione dei raggi luminosi che assumono quindi colori diversi a seconda dell incidenza della luce sulle facce dei microcristalli colesterici In pratica quando si appoggiano le lastre termografiche sulla zona da indagare queste assumono colorazione differente a seconda della temperatura la termografia computer assisted invece non utilizza lastre a cristalli liquidi che si colorano direttamente appoggiandole sulla zona in esame ma una lastra particolare che collegata ad un computer invia ad
114. e da noi percepita deriva dall elaborazione di immagini del medesimo soggetto osservate da due punti di vista leggermente differenti Se osserviamo due fotografie dello stesso oggetto riprese da posizioni leggermente differenti e posizionate in modo che ciascun occhio ne veda una possiamo riprodurre la sensazione della profondit Tale principio pu essere usato anche per le radiografie Si effettuano due riprese radiografiche da diverse angolazioni e si osservano le due radiografie simultaneamente in modo che ciascun occhio veda una sola radiografia il cervello fonder i due radiogrammi creando la visione stereoscopica dell oggetto Il dispositivo che aiuta a creare l immagine 3D dell oggetto detto stereovisore Per eseguire delle buone stereoradiografie lo spostamento del tubo radiogeno dovrebbe essere pari alla distanza interpupillare media 65 mm L immagine stereoradiografica consente di percepire la posizione nello spazio delle strutture interne dell oggetto indagato evitando cos di ricorrere a tecniche distruttive o all interpretazione non sempre facile di diversi radiogrammi 71 1 4 10 Radiografia digitale I risultati raggiunti con le tecniche informatiche di processamento delle immagini e lo sviluppo di nuovi sistemi di rivelazione del segnale hanno reso possibile la diffusione di tecniche di radiografia digitale che inizialmente sviluppate per l industria spaziale e la diagnostica clinica si
115. e del metodo risulta difficile in taluni casi come ad esempio quando il controllo dei tubi deve essere condotto dall interno anzich dall esterno 290 2 3 3 3 Norme di riferimento Normativa La normativa di riferimento nell applicazione delle prove non distruttive con il metodo a correnti indotte pu essere divisa in tre categorie 1 norme di metodo 2 norme di prodotto 3 norme per il personale Per quanto concerne le norme di metodo UNI EN 1330 5 30 11 00 comprende tutta la terminologia utilizzata nel controllo con correnti indotte UNIEN 12084 01 07 03 dette i principi generali e le linee guida UNI EN 13860 1 01 08 03 racchiude le caratteristiche dell apparecchiatura e della strumentazione e le relative modalit di verifica UNI EN 13860 2 specifica le caratteristiche della sonda con relativa modalit di verifica Per le norme di prodotto ne citiamo alcune come la UNI EN 1971 30 09 00 che specifica per i tubi in rame e sue leghe e la UNI EN 7045 30 04 72 per i materiali metallici non ferrosi La qualifica e la certificazione per il personale stata regolamentata in Europa dal 1993 in particolare la UNI EN 473 riguarda la qualifica e la certificazione del personale addetto alle prove non distruttive di cui fornisce i principi generali mentre la UNI EN 45013 fornisce i criteri generali riguardanti gli organismi di certificazione preposti alla certificazione del personale
116. e di conferma variazione parametri di taratura con blocco di sicurezza 287 memorizzazione interna fino a 16 set di parametri operativit semplificate per l utilizzatore per mezzo della chiave e di 3 pulsanti di taratura frequenza fissa selezionabile tra 1Khz 3Khz 10Khz 30 Khz 100 Khz 300 Khz 1 Mhz e 3 Mhz oppure modulo a frequenza variabile opzionale regolatore di fase opzionale modo dinamico filtri passa alto e passa basso regolabili separatamente n 3 soglie di selezione automatica impostabili separatamente modulo assoluto opzionale interfaccia seriale PC software Ecm Pc opzionale interfaccia per scambio segnali con meccanica di movimentazione ingressi via fotoaccoppiatori uscite via relays uscita analogica conteggio pezzi buoni scarti dimensioni mm 106x304x261 5 BxPxH peso Kg 5 circa manuale di istruzioni italiano inglese certificazione CE 4 Magnatest Il controllo all arrivo delle merci o prima dell assemblaggio evita danni successivi dovuti a materiali non corretti o componenti difettosi Il controllo a correnti indotte tipo Magnatest consente il rilevamento precoce dei difetti produttivi controllando il 100 del materiale si garantisce la massima qualit del prodotto Caratteristiche principali dello strumento 288 e alto rapporto qualit prezzo e elevata velocit di controllo sia in monofrequenza che in multi frequenza e 100 compatibilit con bobine e accesso
117. e il valore di risonanza con la formula Pr MHz V la velocit longitudinale degli ultrasuoni nel materiale d lo spessore del materiale 209 Nel caso il valore di frequenza sia molto diverso da quello del trasduttore occorre utilizzare valori multipli di frequenza ma occorre fare attenzione poich se esiste un difetto ad una certa profondit si ha risonanza anche quando la semilunghezza d onda un sottomultiplo di questa profondit Metodo per riflessione classica Nella tecnica per riflessione classica ad impulsi i segnali captati dalla sonda vengono presentati su uno schermo oscilloscopico La rappresentazione in figura rispecchia una delle condizioni pi usuali del controllo ultrasonoro effettuato con il metodo a contatto usando una sonda a fascio normale su un pezzo con superfici piane e parallele Eco di fondo PREIS e l Eco difetto Eco di fondo zu La prima eco rappresenta l impulso di eccitazione inviato dal trasduttore la TRASDUTTORE T R seconda eco corrisponde al ritorno su trasduttore del segnale riflesso dal 210 fondo Se nel percorso ultrasonoro all interno del pezzo vengono incontrate delle piccole discontinuit le loro riflessioni verranno via via rappresentate sullo schermo con l apparizione di echi posizionati all interno dei primi due con conseguente riduzioni dell altezza dell eco di fondo Nella tecnica per riflessione classica ad impulsi oltre a considerare la r
118. e isolati cio in un bunker di cemento con spessore fino a 250 cm 124 CAPITOLO 2 2 1 Metodo dei liquidi penetranti Questa prova non distruttiva sfrutta la capacit di alcuni liquidi di penetrare per capillarit e non per gravit all interno dei difetti superficiali cricche cavit ecc La bassa tensione superficiale e la buona bagnabilit di questi liquidi ne assicurano la penetrazione anche all interno di discontinuit sottilissime L esame effettuato con una preparazione e pulizia preliminare che rimuove tutti gli agenti contaminanti quali incrostazioni olio vernici e a cui segue l asciugatura delle parti da esaminare affinch non rimangano nelle discontinuit tracce di acqua e solventi Indicazione Il penetrante si insinua nella discontinuit Il penetrante assorbito dal rivelatore Applicazione del liquido Applicazione del rilevatore 125 Dopo l applicazione e la penetrazione del liquido detto appunto penetrante operazione che richiede un tempo variabile a seconda del tipo di prodotto utilizzato del tipo di materiale da ispezionare e del tipo di discontinuit da rilevare il liquido penetrante eccedente rimosso dalla superficie mediante lavaggio con acqua corrente fredda Dal momento che l acqua presenta tensione superficiale pi elevata e bagnabilit peggiore rispetto al penetrante non in grado di rimuovere lo stesso dalle fessure nel qual
119. e la stabilit e l integrit In questo caso sono ben evidenti due prese di luce circolare richiuse in un secondo momento difficilmente individuabili senza questo tipo di ispezione 1 2 10 Applicazioni medicali 3 Endoscopia in medicina tecnica diagnostica che permette di esaminare in modo diretto le cavit corporee allo scopo di evidenziare la presenza di eventuali forme patologiche o di eseguire interventi di microchirurgia 337 Endoscopia di un ulcera lesione della mucosa del tratto iniziale del duodeno L endoscopio si compone fondamentalmente di un tubo in genere flessibile del calibro di circa 6 8 mm di un obiettivo posto nell estremit che viene introdotta nel corpo e di un oculare posto all altra estremit e che rende possibile all operatore l esecuzione dell esame endoscopico Il principale ambito in cui l endoscopia si affermata sono le indagini dell apparato digerente gastroscopia colonscopia rettoscopia Molti endoscopi sono dotati all estremit di apparecchi di ripresa fotografica e di strumenti chirurgici di ridotte dimensioni e permettono l asportazione di polipi o piccoli tumori l effettuazione di lavaggi localizzati l asportazione di calcoli renali 3 La radiologia sfrutta l interazione del corpo umano con fasci di raggi x la cui lunghezza d onda compresa fra 0 001 e 1 nm onde elettromagnetiche ad alta frequenza e la creazione di immagini che rendano vi
120. ee a rilevare discontinuit all interno dello spessore PnD globali idonee a verificare con un solo metodo la difettologia del componente emissione acustica ricerche di fughe In relazione invece alle fasi di intervento le PnD possono essere classificate nel seguente modo se PnD per interventi su componente in esercizio on line PnD per interventi con componente fuori esercizio I vari metodi non distruttivi hanno in comune la caratteristica di fornire informazioni circa la conformit o meno dei materiali d altra parte essi sono fondati su differenti principi fisici per cui non esiste un metodo di prova non distruttiva a carattere universale piuttosto ogni metodo idoneo pi di altri a risolvere un determinato problema 1 1 1 Scelta delle tecniche di controllo E importante notare che i vari metodi CnD risultano spesso complementari tra loro quindi per una adatta scelta delle tecniche di controllo necessario considerare diversi fattori 295 PROPRIET FISICHE Ferromagnetismo elettrica acustica opacit ai Raggi X porosit del materiale DIFETTI DA RICERCARE Tipo posizione entit ecc F conducibilit GEOMETRIA Forma e dimensioni grado di finitura superficiale ecc STATO DEL MATERIALE Laminato forgiato saldato estruso ecc 1 1 2 Propriet fisiche 3 In Possibili a Materiale Perch particolare CND l il materiale da
121. elettrica q che si muove con velocit v F qv x Bo Dove Bo il vettore induzione magnetica Le correnti parassite prodotte dal moto relativo danno origine ad una azione frenante la cui intensit proporzionale al modulo della velocit Sono presenti conduttori massicci immersi in campi magnetici sinusoidali ossia in campi magnetici di intensit variabile nel tempo con la seguente legge B Bo sen ot Secondo la legge di Lenz la direzione delle correnti di Foucault tale da opporsi alla causa del processo cio al moto del conduttore stesso o alla variazione del campo induzione magnetica Tali correnti indotte sono chiamate anche parassite perch causano una perdita di energia per effetto Joule che nel caso di conduttori metallici massicci tanto pi evidente quanto pi elevata la 265 velocit del conduttore o la pulsazione dell induzione magnetica Questo fenomeno se da un lato fonte di gravi problemi in quanto pu causare notevoli perdite di energia pu d altra parte essere sfruttato per diverse applicazioni 2 3 1 3 Applicazione tecnologica 1 Freni elettromagnetici Le correnti parassite si generano in qualsiasi massa metallica che ruoti o si sposti comunque entro un campo magnetico Per la legge di Lenz queste correnti hanno l effetto di frenare il movimento che le induce e l energia corrispondente a questa azione frenante si traduce integralmente in calore in seno alla massa la q
122. elettrone In base alle leggi di conservazione della quantit di moto valide in generale nell urto tra corpi le due particelle deviano dalle rispettive traiettorie iniziali e il fotone uscente avendo ceduto all elettrone parte della propria energia emerge con una lunghezza d onda maggiore di quella iniziale Produzione di coppie Un particolare fenomeno di interazione radiazione materia si verifica quando elementi di alto peso atomico vengono irraggiati 20 con radiazione X ad alta energia Un fotone che penetra nello strato elettronico pi vicino al nucleo di un atomo pu determinare la formazione di una coppia elettrone positrone quest ultimo una particella con tutte le caratteristiche dell elettrone ma con carica positiva ossia convertire la propria energia in massa Perch si verifichi questo fenomeno il fotone deve avere un energia pari ad almeno 1 2 MeV ossia all equivalente in energia della somma delle masse delle due particelle da produrre Se il fotone incidente possiede un energia superiore a questo valore di soglia l eccesso di energia viene convertito in energia cinetica della coppia di particelle che si allontanano in direzioni divergenti come deve essere per il principio di conservazione della quantit di moto Effetto Rayleigh A seguito di questo effetto un fotone incidente viene deviato dalla sua traiettoria iniziale a causa dell interazione con il nucleo mantenendo invariata la sua energia
123. emperature per evitare che il Litio mobile in presenza di un campo elettrico a basse temperature danneggi il rivelatore L EDS rivela ed evidenzia lo spettro di emissione X per l intero range di energia richiedendo cos tempi notevolmente inferiori rispetto alla WDS sequenziale I principali svantaggi di tale tecnica sono legati alla somma sovrapposizione e fuga di picchi La somma si verifica quando la velocit dei conteggi abbastanza alta e due raggi impattano il rivelatore allo stesso istante temporale l impulso che si crea e viene misurato la somma delle energie dei due raggi Per esempio se si hanno due raggi Ky di Silicio E 1 74 kev e di Alluminio 81 E 1 487 keV un picco a 3 23 keV sar la somma dei due picchi e non un picco di Potassio E 3 31 keV La sovrapposizione dei picchi legata alla bassa risoluzione di tale tecnica che determina una separazione non rilevabile tra due picchi Per esempio piccole quantit di Ferro non sono rilevabili in presenza di grandi quantit di Magnesio Mn K molto vicino a Fe K La fuga di picchi un fenomeno legato alla possibilit che all impatto con il rivelatore di Silicio si abbia assorbimento della radiazione da parte del Silicio stesso vale a dire che se si ha molto Ferro Egy 6 40 keV si potrebbe osservare il picco del Ferro a 4 56 keV data l energia assorbita dal Silicio 1 84 keV In generale la strumentazione portatile basata
124. ene unite all interno del liquido stesso quando tali forze si bilanciano si ottiene la condizione di dislivello zero all interno del tubo capillare In realt considerare un tubo capillare come una discontinuit non completamente esatto in quanto l uno aperto alle estremit le altre non sempre attraversano l intero spessore del materiale in esame Infatti se immergiamo nello stesso liquido due capillari aventi lo stesso raggio interno ma uno aperto e l altro chiuso ad un estremit in quest ultimo si ottiene un dislivello meno pronunciato Il fenomeno dovuto al fatto che l aria presente nel tubo comprimendosi a causa dell innalzamento di livello genera una pressione aggiuntiva P1 che si somma al peso P della colonna di liquido questa condizione simula in maniera pi corretta quanto accade realmente in una discontinuit non passante in quanto il Penetrante dovr vincere la reazione dell aria in essa contenuta Per attenersi maggiormente alle reali condizioni operative di un controllo PT la pressione esercitata dal Penetrante per introdursi in una discontinuit viene generalmente denominata Pressione di Capillarit che tiene conto anche della Larghezza della discontinuit Partendo da questo presupposto possiamo operare una sommaria divisione classificando i Penetranti in base alle metodologie adottate per la loro rimozione dalla superficie in esame le quali determineranno anche le classi di sensibilit I PENETRANT
125. ente il secondo quello che viene trasmesso al componente da esaminare dopo che l onda ha attraversato il mezzo di accoppiamento I successivi impulsi si trovano alla stessa distanza l uno dal successivo Il segnale pi volte riflesso attraversa infatti lo stesso percorso A questo punto sfruttando semplicemente la relazione S V si risale allo spessore della parete V pu essere determinato da apposite tabelle o attraverso una prova su distanza nota La figura seguente mostra un test ultrasonico con relativi risultati 199 Water used as soupling fluid Amplitude Transmiter pulse Ultrasone transducer f Defect at position A De ect at dositior B LI b Ultrasound team path Z intemal External m Watery Gete Gate stsel Interace Tme amp Cistance La gated area l istante di tempo compreso fra l impulso trasmettitore iniziale e l istante in cui un eco dovrebbe tornare da ogni imperfezione Da notare che le differenti posizioni dei gates interni ed esterni sono dovute a differenti tempi di transito per la riflessione delle imperfezioni interne ed esterne E possibile valutare approssimativamente la dimensione della discontinuit incontrata dal fascio d ultrasuoni confrontando l intensit dell eco ricevuto con quello di difetti standard o con grafici appositamente costruiti scale AVG Nella pratica corrente le PND con ultrasuoni si eseguono tarando lo strumento con adatti campioni
126. ento armato che se da un lato risolvono l esigenza di aumentare la capacit portante dall altro generano problemi che possono influenzare la struttura come quelli relativi alla fase di esecuzione perforazione e getto Nei controlli non distruttivi sui pali di fondazione in cemento armato si possono distinguere due principali metodologie di prova gli ultrasuoni e i metodi dinamici SI primi pi propriamente detta metodologia del Cross Hole si basa sul principio che le caratteristiche di un segnale sonico impulsivo velocit di propagazione ampiezza e frequenza che si propaga attraverso un materiale sono legate alle propriet elastiche ed alla consistenza del materiale stesso La tecnica di prova consiste nell effettuare misure soniche tra coppie di fori che si sviluppano per tutta la lunghezza del palo L apparecchiatura costituita da due sonde una trasmittente e una ricevente che si muovono all interno della struttura in esame utilizzando dei tubi inseriti e inglobati nel calcestruzzo in fase di realizzazione della struttura stessa Le sonde sono collegate a uno 333 strumento ad ultrasuoni che provvede a generare il segnale sonico impulsivo attraverso la trasmittente e a visualizzare il tempo impiegato per raggiungere la ricevente Le informazioni che si ottengono riguardano le caratteristiche del getto di calcestruzzo in particolare la presenza di fratture vuoti strutture a nido d ape inclusioni di te
127. eo PAL e S Video Interfaccia Firewire IEE 1394 Registrazione di filmati AVI Digitalizzazione immagini 16 bit Registrazione immagini termiche e nel visivo su PC Card a bordo 128 Mb Porta di comunicazione a infrarossi IRDA Software ThermaCAM QuickView incluso Lampada per la ripresa di fotografie nel visibile anche in luoghi con scarsa illuminazione Caratteristiche fisiche corpo macchina in metallo grado di protezione IP 54 resistenza agli urti 25 G e alle vibrazioni 2 G Peso lt 2 Kg incluso display LCD e remote control 147 La termocamera al suo interno autoraffreddata Questo per raffreddare i componenti che scaldatisi per il funzionamento potrebbero alterare le letture dei sensori Le moderne termocamere sono tutte del tipo CCD MATRIX in altre parole presentano una matrice di sensori in grado di ricevere l immagine dell oggetto che quindi scomposta pixel per pixel Ogni sensore della matrice presenta un suo errore di taratura cio ad ogni T radiante ogni sensore risponde con una tensione V differente dagli altri che pu dare origine a volte ad errori anche di un grado I sensori vanno quindi tarati uno ad uno La curva di taratura che memorizzata dal computer all interno della termocamera viene costruita per punti Si inquadra un corpo nero avente una temperatura T nota e costante e si vanno a misurare i segnali in volt forniti da ogni sensore Questa operazione viene svolta con corpi neri a te
128. er assorbimento da parte della materia attraversata Se l intensit del fascio riflesso dalla parete di fondo diminuisce bruscamente in una certa posizione significa che qualche ostacolo o discontinuit l ha parzialmente assorbito In questo caso non possibile individuare la posizione del difetto ma solamente valutarne la presenza ed il potere assorbente Per valutare la dimensione del difetto si confronta l intensit dell eco ricevuto con quello di difetti standard o con grafici appositamente costruiti Il metodo permette l identificazione di difetti distanti dal trasduttore da pochi mm a diversi metri Pi d ogni altro CnD l esame UT richiede un operatore di grande esperienza capace d interpretare correttamente ogni segnale che compaia sul monitor e di sfruttare appieno le possibilit che questa tecnica offre Questo metodo risulta applicabile al controllo di tutti i materiali in grado di far propagare onde ultrasonore con frequenze comprese tra i 16 KHz e i 20 MHz Si complica invece in presenza di fori scanalature filettature variazioni di sezione o di geometrie complesse 177 1 3 1 Il suono caratteristiche fisiche Il suono un onda elastica vibrazionale ha bisogno di un mezzo per propagarsi e la perturbazione avviene parallelamente o perpendicolarmente alla direzione di propagazione a seconda che si propaghi in un solido liquido o gas Per la sua esistenza sono dunque necessari una sorgente corpo v
129. er poter ridurre il rumore di fondo si possono usare rivelatori a semiconduttori raffreddati termoelettricamente Per ridurre i tempi di rivelazione opportuno impiegare arrays di rivelatori oppure intensificatori di immagine equivalenti a molti rivelatori 3D 59 caratterizzati per da prestazioni finali inferiori rispetto a quelle di sistemi di rivelatori singoli L impiego di un singolo rivelatore rende necessaria la presenza di sistemi di movimentazione dotati di moto traslatorio e rotatorio al contrario con sistemi di rivelazione sufficiente un dispositivo di movimentazione dotato di solo moto rotatorio L accuratezza e la precisione dei movimenti dovrebbe essere selezionata in accordo alla risoluzione spaziale dell immagine a sua volta correlata alla dimensione dell oggetto 60 1 4 7 4 Parametri fondamentali in una tomografia Il risultato finale di una tomografia un immagine della sezione oppure del volume dell oggetto attraversato dalla radiazione I parametri che caratterizzano tale immagine sono principalmente la risoluzione spaziale e il contrasto La risoluzione spaziale indica le dimensioni della minima area o del minimo volume identificabile nell immagine ovviamente un immagine tanto migliore quanto pi piccolo il dettaglio individuabile Tale parametro dipende dal materiale che costituisce l oggetto dall energia della radiazione dal passo di traslazione o rotazione del
130. erde energia e questa viene convertita in radiazione elettromagnetica Inoltre la produzione di radiazione sia luminosa che nel campo dei raggi X pu avvenire per effetto di transizioni degli elettroni atomici tra stati energetici diversi in particolare mentre la transizione tra orbite esterne determina l emissione di radiazione luminosa quella tra i livelli energetici 32 pi interni provoca emissione di radiazione alle frequenze proprie dei raggi X La radiazione gamma infine i cui effetti sono molto simili a quelli attribuibili ai raggi X conseguenza delle trasformazioni energetiche che si verificano all interno dei nuclei atomici 1 4 2 Produzione di raggi X I tubi elettronici impiegati attualmente per l emissione dei raggi X non differiscono sostanzialmente dal dispositivo ideato dall elettrotecnico Coolidge Tubo di Coolidge 33 Un tubo radiogeno consiste in un ampolla di vetro sigillata nella quale dovrebbe essere mantenuto un vuoto molto spinto Nell ampolla si contrappongono due elettrodi il catodo un piccolo filamento di tungsteno e l anodo in genere un cilindro di rame sulla cui faccia anteriore fissata una piastrina di tungsteno Il dispositivo legato con due circuiti elettrici principali Un generatore di bassa tensione max 15 V fa circolare corrente nel filamento di tungsteno cos da provocare per effetto termoionico l estrazione di una quantit di elettroni
131. ere sulla superficie in esame una distribuzione uniforme della pellicola assorbente 3 SVILUPPATORI IN SOSPENSIONE SOLVENTE che sono senza dubbio i pi usati in quanto offrono notevoli vantaggi rispetto ai precedenti quale ad es il fatto che il solvente possedendo un elevata volatilit evapora quasi istantaneamente subito dopo l applicazione dello sviluppatore rendendo minimo il tempo di asciugatura 135 In ultima analisi bene ricordare che nel controllo con Liquidi Penetranti come anche in quello con Particelle Magnetiche l interpretazione dei risultati viene effettuata mediante osservazione visiva da parte dell operatore delle indicazioni che appaiono sulla superficie in esame Ne consegue che anche utilizzando prodotti caratterizzati da un elevata sensibilit ed eseguendo correttamente tutte le fasi operative del processo di controllo l affidabilit dell ispezione potr essere notevolmente penalizzata nel caso in cui non sussistano le condizioni ideali di illuminazione sulla superficie del componente da ispezionare Tali considerazioni assumono particolare rilievo qualora vengano utilizzati Penetranti Fluorescenti il cui impiego richiede l ausilio di apparecchi di illuminazione di tipo ultravioletto lampade di Wood in questo caso l intensit dell illuminazione sulla superficie in esame la lunghezza d onda di emissione della luce U V 365 nm e l idoneit dell oscuramento dell ambiente adibito all ispezione illuminame
132. esaminare Metalli deve ferro oro 4 metodo essere in grado di condurre argento delle l elettricit Conduttore rame correnti affinch il campo alluminio indotte magnetico possa generare correnti parassite nel ecc pezzo indagato non sono opachi alle radiazioni cio i raggi X radiografia vengono assorbiti in funzione dello spessore e della densit della materia attraversata ultrasuoni sono in grado di far propagare le onde ultrasonore con frequenze comprese tra i 16 KHz e i 296 20 MHz E metodo dei possono essere applicati con successo su qualsiasi componente purch non siano pezzi porosi come ad esempio i sinterizzati liquidi oppure pezzi con superfici penetranti particolarmente rugose a radiografia non sono opachi alle Materiali radiazioni plastici ultrasuoni non presentano alta attenuazione acustica metodo dei possono essere applicati su x liquidi qualsiasi componente Dielettrico penetranti purch non siano pezzi porosi Ceramiche ak radiografia non sono opachi alle radiazioni ultrasuoni non presentano alta attenuazione acustica Acciaio possono essere applicati su inox qualsiasi componente fatti ui 0 salvi pezzi porosi come ad Magnetico metodo dei esempio i getti di ghisa al liquidi oppure pezzi con superfici carbonio penetranti particolarmente rugose ferro magnetico radiografia non sono opachi alle
133. esso Ovviamente i prodotti utilizzati nel vecchio metodo dell olio e cenere sono stati da tempo sostituiti con altri in grado di soddisfare le pi svariate esigenze operative Di conseguenza pur rimanendo concettualmente inalterato il metodo PT impiega oggigiorno prodotti molto sofisticati i quali a seconda delle loro caratteristiche fisico chimiche determinano la tecnica di ispezione da adottare e le attrezzature da utilizzare Tuttavia affinch questo metodo di analisi possa essere proficuamente utilizzato debbono sussistere alcune essenziali condizioni operative prima fra tutte quella in cui le discontinuit da evidenziare oltre ad essere di tipo superficiale risultino aperte in superficie Infatti qualsiasi sostanza estranea presente sulla loro apertura sporcizia limatura olio grasso smeriglio di rettifica bavatura metallica vernice etc impedirebbe al liquido di penetrare al loro interno Ne consegue quindi che la preparazione superficiale di un componente da ispezionare con il metodo PT risulta 128 essere una delle fasi pi delicate di tutto il processo di controllo Queste sostanze estranee comunemente denominate contaminanti possono avere origine da numerose cause quali ad es processi metallurgici di fabbricazione abrasivi trucioli calamine da trattamento termico residui carboniosi etc controlli non distruttivi precedentemente effettuati Particelle Magnetiche Liquidi Penetranti precedentemente
134. esso e colla Le radiografie dei dipinti mettono in perfetta evidenza la presenza delle tele che risultavano in generale non perfettamente coincidenti con il pannello e caratterizzate da profili irregolari Pannello di predella della chiesa di S Domenico Fiesole ca 1420 Beato Angelico ca 1400 1455 pannello di pioppo 33 x 23 cm Radiografia a raggi X del dipinto Prendendo per riferimento le macchie bianche sistemate ai quattro angoli facile seguire il contorno irregolare della tela L incollatura della tela ancora pi chiaramente visibile nella seguente immagine ottenuta radiografando un particolare di un altro pannello 50 Radiografia di un particolare del pannello dell altare della chiesa di S Domenico La possibilit della radiografia di catturare la tecnica stilistica usata evidente anche nell immagine radiografica di un opera di Raffaello S Caterina d Alessandria in cui rileviamo come il grande artista risenta dello stile del Perugino i tratti usati nella rappresentazione dell incarnato risultano molto pi fittamente sovrapposti di quelli che definiscono altre parti del dipinto e cos l immagine ottenuta appare molto pi densa in corrispondenza del volto della santa rispetto allo sfondo 51 Santa Caterina d Alessandria particolare 1508 Raffaello Sanzio 1483 1520 Olio su tavola 71 1x 54 6 ee
135. fettuata nel 1530 quando il re svedese ridon ad alcuni nobili i loro beni confiscati da una legge precedente il nome originale del proprietario fu raschiato e rimpiazzato con quello del nobile Il contraffattore evidentemente non si preoccup di utilizzare lo stesso inchiostro L analisi XRF ha consentito l identificazione dei nomi dalle mappe di zinco elemento dell inchiostro originale e di calcio generate La stessa tecnica stata utilizzata per verificare l autenticit delle decorazioni di antichi vasi giapponesi ei Tra le possibili versioni di analisi XRS ritroviamo la tecnica PIXE Particle Induced X ray Emission nella quale la radiazione che produce la fluorescenza caratteristica costituita da protoni o pi raramente da ioni di elio e ancora pi raramente di un atomo pesante Oltre all impiego nel campo biologico e medico tale tecnica si dimostrata di grande utilit anche nell analisi dei Beni Culturali e in particolare nel caso di miniature o di codici antichi per i quali il fascio di protoni di alcuni MeV ottenuto 119 con un acceleratore elettrostatico pu essere estratto dalla zona interna dell acceleratore ad alto vuoto e focalizzato in aria su una superficie di pochi m La fonte di sollecitazione della radiazione caratteristica pu essere anche costituita da elettroni in tal caso si parla di analisi EPMA Electron Probe MicroAnalysis
136. gature cricche da rettifica da tempra da saldatura da fatica Non permette la rilevazione di cricche subsuperficiali Il metodo dei liquidi penetranti non permette di valutare in maniera quantitativa la dimensione dei difetti Il metodo degli ultrasuoni invece permette di stabilire la profondit e la dimensione dei difetti all interno dei materiali 304 La tecnica degli ultrasuoni non particolarmente adatta per gli esami di superficie ma con particolari sonde si possono rivelare i difetti affioranti 1 1 4 Geometria Geometria del pezzo Possibili CND Perch Complessa metodo delle correnti indotte non necessario il contatto fisico tra sonda e superficie in esame al esame visivo per esame visivo s intende non solo l ispezione degli oggetti ad occhio nudo ma anche con l ausilio di lenti od endoscopi a fibre ottiche piccole telecamere che in alcuni casi non raggiungono 305 307 1 1 5 Stato del materiale Stato Possibili CND metodo dei liquidi penetranti radiografia ultrasuoni Laminato magnetoscopia metodo delle correnti indotte permette l analisi anche di parti in movimento possibilit di esame di pezzi in uscita da macchinari quali laminatoi metodo dei liquidi penetranti Forgiato radiografia ultrasuoni ultrasuoni Fucinato
137. ggior potere di penetrazione nel mezzo cosa che consente di rilevare anche discontinuit che si trovano all interno del materiale Il controllo del materiale pu essere fatto anche a diversi metri di profondit per esempio nel controllo assiale di alberi d acciaio molto lunghi o in pezzi fucinati elevata sensibilit che permette di rilevare discontinuit molto piccole miglior precisione nella determinazione della posizione dei difetti interni nella valutazione della loro forma ed orientamento s sufficiente che una sola superficie del particolare sia accessibile un controllo elettronico che fornisce immediatamente il rilievo dei difetti Questo rende il metodo adatto all automazione al controllo rapido al controllo in linea consente il controllo volumetrico del pezzo dalla superficie superiore a quella inferiore il metodo non presenta pericoli di radiazioni e non ha alcun effetto secondario sul personale e su altre apparecchiature poste nelle vicinanze facilmente trasportabile Gli svantaggi del controllo ultrasonoro includono le operazioni richiedono grande attenzione ed esperienza del personale e la definizione delle procedure di controllo richiede competenze tecniche particolari con superficie con elevata rugosit o molto piccoli o sottili o non omogenei vengono controllati con grande difficolt 224 discontinuit presenti nello strato immediatamente al di sotto della s
138. giochi un ruolo importante in materiali differenti Il confronto fra le due immagini sottostanti quella nel visibile e l immagine IR evidenzia la diversa temperatura a parit di emissivit delle aree coperte da vegetazione arborea e prativa rispetto ad esempio agli argini ed alle strade od al bacino idrico 144 Figura 2 La scala colorata situata alla destra dell immagine indica infatti le temperature corrispondenti alle diverse tonalit di colore in cui il bianco corrisponde in questo caso ai 30 C mentre il nero ai 13 5 C 145 3 1 2 Lo strumento la termocamera ThermaCA MM P65 PAL Caratteristiche principali e Detector FPA Microbolometrico di IV generazione 320 x 240 pixel e Videocamera nel visibile integrata e Funzione di Autofocus e Risoluzione termica lt 0 08 C 30 C alla piena frequenza di 50 Hz 146 Campo di misura da 40 C a 500 C 1500 C e 2000 C opzionale Risoluzione spaziale 1 3 mrad Frequenza di acquisizione immagine 50 Hz Visore monoculare a colori TFT ad alta risoluzione Display LCD con coating antiriflesso orientabile e remotabile con i comandi per l uso della termocamera incorporati Commento vocale memorizzabile su scheda PCMCIA 30 secondi per ogni immagine tramite set microfono auricolare senza fili tecnologia Bluetooth Commento di testo Funzioni di misura combinazione di spot aree profilo isoterme Controllo remoto RS 232 Uscite Vid
139. i con materiali di solito in polvere che assorbano i raggi X in maniera simile al legno Gli effetti di disturbo determinati da telai o altre strutture portanti collocate sul retro del dipinto potrebbero essere minimizzati anche realizzando un assetto di ripresa che permetta il movimento relativo della sorgente rispetto al dipinto durante l esposizione permanendo il contatto tra superficie e lastra Tale sistema detto a fuoco traverso e praticamente fa muovere durante l esposizione le ombre delle strutture che disturbano pi distanti dalla pellicola di ci che interessa provocandone la sfocatura sul piano del film fotografico Pu essere realizzato in vari modi tenendo ferma la sorgente X e ruotando la coppia soggetto pellicola oppure viceversa il tipo dei movimenti relativi pu essere anche variato le traiettorie possono seguire una curva una calotta o altre figurazioni Oltre a strutture portanti altre strutture possono rimanere registrate sul film costituendo motivo di studio o di disturbo sono tali ad esempio le gallerie dei tarli frequentemente presenti nelle tavole dipinte e le venature del legno sulla superficie della tavola dove questa stata mesticata ossia 43 ricoperta dalla preparazione pittorica Tale preparazione prende la forma della superficie come un calco ed essendo sufficientemente densa pu rimanere registrata nella radiografia La tecnica classica di ripresa radiografica dei
140. i densit ottica che si ottiene comunque anche nelle zone non esposte della pellicola Il piede della curva detto anche zona di sottoesposizione inizia dal punto corrispondente alle esposizioni minime registrate In tale regione non si ha una relazione lineare tra densit ottica e logaritmo dell esposizione 34 3 0 Densia Ma 2 5 BE EERE EE ROTTE Vo 5 5 e 1 51 mamo di densita 1 0 utile e T 1 Latitudine di 0 1 0 20 30 Log Esposizione Relativa a G gt py Di un n i i i Curva sensitometrica di una lastra radiografica Il tratto rettilineo detto anche zona delle corrette esposizioni a causa della relazione lineare tra densit ottica e logaritmo dell esposizione In tale regione la pellicola utilizzata correttamente L intervallo di esposizioni di tale regione vien detto latitudine La spalla rappresenta la zona superiore della curva in cui all aumentare dell esposizione la densit ottica tende a raggiungere un valore di saturazione I particolari presenti sui film possono essere visualizzati se tra due punti adiacenti vi sia una differenza di densit apprezzabile La minima differenza di esposizione che produce una differenza di densit
141. i di eccitazione del campo magnetico Il campo magnetico pu essere generato attraverso uno dei seguenti metodi e metodo del giogo magnetico e metodo del flusso di corrente 237 e metodo d induzione magnetica Prima di analizzare i vari metodi facciamo alcune considerazioni teoriche sul campo magnetico La scelta dell intensit del campo magnetico dipende dal valore della riluttanza magnetica che regolata dalla dimensione e dalla permeabilit magnetica dell oggetto che deve essere testato e di qualsiasi pezzo di metallo utilizzato per completare un circuito magnetico o per mantenere parallele le linee di flusso nella regione di interesse Un campo troppo elevato per esempio pu provocare saturazione e la permeabilit magnetica viene conseguentemente ridotta ad un valore basso inaccettabile il che comporta una riduzione della sensibilit di rilevazione La direzione del campo magnetico applicato invece dovrebbe formare un angolo sufficientemente grande con qualsiasi difetto o con altre discontinuit della permeabilit magnetica cos da fornire la massima sensibilit di rivelazione Tutto ci pu essere ottenuto effettuando due test successivi nel secondo test il campo magnetico dovrebbe formare un angolo di 90 con quello del primo test in modo da assicurare che una considerevole componente del campo formi un angolo retto con qualsiasi discontinuit La struttura dell oggetto da testare pu qualche volta rendere
142. i materiali non molto trasparenti vengono utilizzate basse frequenze allo scopo di lavorare con un rapporto favorevole lunghezza d onda dimensione dei grani tuttavia ci sono casi in cui tale accorgimento non risulta applicabile come ad esempio quando si debbano rilevare difetti molto piccoli In altri casi l opacit locale o generale del materiale in esame pu deformare il fascio ultrasonoro e disperdere la sua energia iniziale Zona morta Il problema del rilevamento di un difetto legato anche all influenza dell impulso e del fascio ultrasonoro in questo caso particolare importanza assumono le caratteristiche dell apparecchiatura utilizzata es durata dell impulso di trasmissione e quelle del trasduttore es caratteristiche generali del fascio La corretta interpretazione dell eco di un difetto richiede una sufficiente separazione sulla base dei tempi dello schermo tra l impulso dell onda riflessa e quello dell onda trasmessa o comunque tra l eco di prima interfaccia e l eco proveniente da una discontinuit Poich la durata dell impulso emesso dalla sonda non pu essere inferiore ad un certo valore minimo ne consegue che utilizzando un trasduttore di comune applicazione normale o angolato non possibile rilevare un difetto la cui posizione sia localizzata in prossimit della superficie del componente In 222 altre parole esiste una zona morta pi o meno estesa in cui i due impulsi risultano sovrapposti Geome
143. i passanti AT AT AT MT MT bt dei trasformatori di potenza terminali di cavi AT MT giunti di potenza su conduttori isolati morsetterie varie sezionatori interruttori di potenza a qualunque valore di tensione applicata sistemi di smaltimento di calore prodotto nel loro esercizio da apparecchiature elettriche statiche e dinamiche quadri elettrici di distribuzione trasformatori di corrente e di tensione generatori di energia elettrica comprensivi degli organi meccanici di rotolamento motori elettrici di qualsiasi potenza sistemi di rifasamento e quant altro produca calore per effetto Joule durante il proprio funzionamento 153 Motore elettrico www essediemme it Figura 7 Notevole surriscaldamento del corpo motore riconducibile ad evidenti problemi meccanici degli elementi che lo costituiscono per usura degli stessi o per problemi di lubrificazione Procedere all analisi dei dati storici della manutenzione a cui stato sottoposto e se mancanti eseguire una revisione totale 154 Cavi Elettrici www essediemme it abel ARO1 max ARO2 max AROS max Figura 8 L immagine termografica relativa alla connessione di cavi di distribuzione di un quadro elettrico di bassa tensione evidenzia una situazione molto grave Siamo infatti in presenza di valori di temperatura elevati che se non rilevati e procrastinati nel tempo possono portare alla successiva fusione dei morsetti di ancoraggio e di parte
144. i web pag 17 pag 18 pag 18 pag pag 23 pag 25 pag 29 pag 30 pag 33 pag 34 pag 35 pag 36 pag 37 pag 39 pag 40 pag 43 pag 44 pag 45 pag 47 pag 47 pag 47 pag 49 pag 49 pag 50 pag 53 pag 5 CAPITOLO I 1 1 La definizione dei controlli non distruttivi Le Prove non Distruttive PnD note anche con il nome di Controlli non Distruttivi CnD consistono nell indagine su materiali manufatti e sui risultati di alcune lavorazioni al fine di verificarne l integrit la compattezza la natura e o composizione senza distruggerne o alterarne lo stato attraverso metodologie riconosciute e standardizzate Alcune di queste tecniche consentono di testare una singola parte di una struttura direttamente in loco senza doverla allontanare dagli altri componenti La materia si divide in Prove non Distruttive e o Controlli non Distruttivi quando le metodologie di analisi sono rivolte ai materiali ed ai processi di lavorazione di base sui materiali Diagnostica non Invasiva e o Diagnostica non Distruttiva quando le stesse metodologie o la combinazione di pi metodologie sono orientate alla analisi di un sistema complesso impianto industriale edificio sistema generico nel quale vi pu essere la presenza contemporanea di materiali compositi In entrambi i casi ci che sar verificata la qualit parametrizzata del materiale o del sistema Nel caso del materiale l obiettivo primario sar que
145. iamata poich viene utilizzata una sospensione di polvere magnetica nera oppure fluorescente in acqua o petrolio La tecnica del controllo ad umido viene applicata per le rilevazioni di difetti superficiali molto piccoli o su superfici lisce mentre il controllo a 227 secco viene usato su superfici non lavorate e dove richiesta una minore sensibilit 2 1 1 Tecniche di magnetizzazione Se poniamo in relazione il comportamento del campo magnetico con le eventuali discontinuit presenti nel materiale in esame risulta possibile operare una suddivisione difettologica che costituisce la base di qualsiasi criterio di scelta di un appropriata metodologia di controllo Infatti in funzione della loro posizione le discontinuit vengono suddivise come esterne aperte in superficie e che determinano una variazione geometrica del profilo iniziale del componente in esame es cricche sottopelle fino a 1 5 2 mm di profondit per varie cause di lavorazione o di esercizio ed in profondit oltre i 2 mm A seconda del tipo di discontinuit da evidenziare e delle caratteristiche fisico chimiche e geometriche del componente la magnetizzazione del materiale in esame pu essere effettuata impiegando differenti tecniche ed utilizzando apparecchiature scelte di volta in volta in funzione della specificit del caso Tuttavia si distinguono due tipi fondamentali di magnetizzazione LONGITUDINALE e CIRCOLARE che possono venire usati singol
146. ibrante e un mezzo elastico di propagazione aria acqua ecc Pu essere considerato prodotto da un susseguirsi di rarefazioni e compressioni di piccole porzioni di aria Ogni singola molecola trasferisce energie alle molecole adiacenti e dopo il passaggio dell onda e l oscillazione attorno alla propria posizione intermedia fissa ritorna pressappoco nella posizione iniziale 178 direzione di propagazione I 1 lladldlddILl 1 O compressione decompressione compresslone decompressione In uno spazio anisotropo senza direzioni privilegiate una sorgente puntiforme genera onde sonore secondo geometrie sferiche Grandezze fisiche xV Periodo T intervallo di tempo necessario per compiere una vibrazione completa Si misura in secondi s Frequenza f numero di vibrazioni complete che avvengono in un secondo E l inverso del periodo Si misura in hertz Hz Il range di udibilit dell orecchio umano compreso tra i 20 e i 20000 Hz Ci significa che pur esistendo onde sonore che si propagano a frequenze pi basse infrasuoni o pi alte ultrasuoni noi non possiamo percepirle La frequenza caratterizza l altezza o acutezza di un suono 179 Lunghezza d onda distanza percorsa dall onda in un periodo Perci se v la velocit di propagazione v T v f Si misura in metri m Ampiezza A Rappresenta lo spostamento massimo delle molecole d aria che
147. iduzione dell ampiezza dell eco di fondo si considera anche l ampiezza dell eco delle discontinuit alla sua posizione sulla base tempi e alla sua forma Tali dati forniscono informazioni rispettivamente su diametro equivalente sulla profondit e sulla forma delle discontinuit 211 1 3 8 Procedura operativa Estensione del controllo Il controllo deve essere eseguito su tutto il volume del pezzo in modo da non lasciare aree inesplorate Nel caso in cui ci non sia possibile a causa della configurazione del particolare da esaminare o per altre motivazioni deve essere segnalato nel rapporto di prova di controllo La sonda deve essere spostata sulla superficie di controllo con una sovrapposizione fra una passata e l altra non inferiore al 50 della larghezza della sonda Velocit di scansione La velocit di scansione della sonda sul pezzo non deve essere superiore a 150 mm sec Per il controllo di saldature austenitiche e delle fusioni la velocit di scansione non deve superare i S0mm sec Preparazione della superficie da controllare Le superfici interessate dal controllo ad ultrasuoni devono essere sufficientemente lisce in modo tale da permettere una buona scorrevolezza del trasduttore Dalla superficie di controllo devono essere rimosse scorie spruzzi di saldatura calamina polveri sporcizia vernice e quanto altro possa compromettere un buon accoppiamento tra sonda e la superficie da esaminare per tale
148. ifficolt per i buoni conduttori particolarmente adatta per materie plastiche e materiali compositi amp Gli ultrasuoni e la radiografia possono essere applicati su tutti i materiali ma le onde rispettivamente ultrasonore e elettromagnetiche vengono assorbite in funzione dello spessore della densit della materia attraversata e di altre propriet intrinseche 1 1 3 Difetti da ricercare I difetti rilevati vengono classificati secondo criteri che prendono in considerazione la natura l estensione e la dimensione Sotto sono riportati alcuni esempi di difetti riscontrabili 299 O UL Zell Difetti di forma 300 301 302 303 frequenze utilizzate compresa tra 100KHz e 50MHz gt frequenza del suono udibile dall orecchio umano 20KHz e ultrasuoni di conseguenza l ultrasuono avendo una lunghezza d onda minore viene riflesso da superfici molto piccole come i difetti all interno dei materiali Con il metodo dell emissione acustica non possibile rilevare il tipo o la dimensione dei difetti ma mediante l applicazione di un determinato numero di sensori posti in posizioni adeguate si rilevano la posizione della sorgente emissiva localizzazione del difetto e l intensit dell emissione acustica entit dell evoluzione del difetto Nel caso dei liquidi penetranti non devono essere chiusi quali porosit ripie
149. iffrazione gli atomi del cristallo disposti in una struttura geometrica regolare agiscono infatti da reticolo di diffrazione La figura di interferenza che ne risulta pu essere fotografata e analizzata per determinare alternativamente la lunghezza d onda dei raggi X incidenti o la distanza tra gli atomi nel cristallo e quindi le dimensioni della cella primaria del reticolo cristallino La diffrazione di raggi X pu essere ottenuta anche impiegando reticoli a righe a condizione che la spaziatura tra le righe sia dello stesso ordine di grandezza della lunghezza d onda della radiazione 19 1 4 4 Interazioni con la materia Esistono diversi meccanismi di interazione tra raggi X e materia Tutti i casi evidenziano la natura quantizzata della radiazione Effetto fotoelettrico Quando colpisce un atomo un quanto di radiazione ovvero un fotone pu essere assorbito e provocare l estrazione di un elettrone dalle orbite pi esterne Se l energia del fotone incidente superiore all energia di legame dell elettrone quest ultimo si allontana con un energia cinetica pari all eccesso di energia Questo fenomeno chiamato effetto fotoelettrico si verifica perlopi per assorbimento di raggi X di bassa energia Effetto Compton L effetto Compton scoperto nel 1923 dal fisico statunitense Arthur Holly Compton un fenomeno fisico che si osserva quando un fotone ad alta energia e quindi anche un fotone di radiazione X colpisce un
150. igina un campo elettrico variabile nel tempo e questo a sua volta genera un campo magnetico anch esso variabile entrambi si propagano nello spazio con velocit costante L emissione di energia sotto forma di onde elettromagnetiche non avviene con continuit ma tramite quanti discreti fotoni ciascuno associato ad una quantit di energia data dalla relazione 31 E h v dove h la costante di Planck h 6 6 10 js e v la frequenza dell onda L energia e la capacit di penetrazione della radiazione sono inversamente proporzionali alla lunghezza d onda dei raggi X quelli caratterizzati dalle lunghezze d onda maggiori ossia pi vicine alla banda ultravioletta dello spettro elettromagnetico vengono comunemente detti molli quelli con lunghezza d onda minore e dunque pi vicini o addirittura sovrapposti alla regione dei raggi gamma sono chiamati duri Vengono inoltre detti bianchi i raggi X che risultano dalla sovrapposizione di pi lunghezze d onda e monocromatici quelli formati da radiazione di un unica lunghezza d onda riprendendo esattamente la terminologia relativa alla regione visibile dello spettro I processi di emissione dei raggi X sono simili a quelli di emissione delle radiazioni luminose si generano quando elettroni in moto con velocit prossime a quelle della luce interagiscono e quindi scambiano la propria energia con atomi di elementi ad elevato numero atomico Dopo l interazione la particella p
151. igitale detta windowing che consente all osservatore di selezionare solo una porzione del range di intensit dell immagine cos da evitare problemi di basso contrasto Altra tecnica di processamento dell immagine spesso usata quella di sottrazione che consente di evidenziare le differenze presenti tra due immagini radiografiche dello stesso soggetto ripreso in differenti condizioni Si pu modificare di poco la posizione del dipinto in modo da far risaltare l effetto di bordo oppure si sottraggono radiogrammi realizzati a differenti energie per rilevare pigmenti diversi ma con coefficienti di attenuazione simili o ancora si pu avere una sottrazione temporale per studiare il deterioramento del manufatto o la sua autenticit Altro metodo di radiografia digitale il punto volante o scanned point source system In tale sistema l immagine si forma scandendo un sottile pennello di raggi X sull area da indagare Dopo aver attraversato l oggetto il fascio di raggi X raccolto da uno scintillatore la cui luce generata misurata digitalizzata e immagazzinata nella memoria di un computer Questa tecnica non molto diffusa in quanto il tempo richiesto dell ordine dei 15 secondi e present
152. inue e operazioni che richiedono misure di precisione per un lungo periodo di tempo senza deterioramento del sensore Il principio dei sensori di spostamento senza contatto basato sulla perdita di energia del circuito oscillatore causata dalla generazione di correnti parassite in un pezzo elettricamente conduttivo In pratica una bobina con un sensore viene percorsa da una corrente alternata ad alta frequenza quando al sensore viene avvicinato un target metallico si generano in esso per induzione magnetica delle correnti parassite che opponendosi al campo magnetico primario provocano una variazione di oscillazioni e quindi un segnale funzione della distanza tra sensore e pezzo 267 campo elettromagnetico alternato correnti parassite Altro aspetto importante e quindi molto critico per il sistema la forte influenza della temperatura sul segnale di misura A questo riguardo sono previsti dei sistemi che consentono delle compensazioni in temperatura per ottenere un eccellente stabilit VANTAGGI e utilizzabile con tutti i target metallici elettricamente conduttivi sia ferromagnetici che non ferromagnetici e dimensioni estremamente ridotte dei sensori e insensibilit alla polvere umidit olio o materiale dielettrico nell intervallo di misura e affidabilit delle misure anche in presenza di interferenze di campi elettromagnetici e ampio intervallo operativo di temperatura e elevata precisione 2
153. ione di raggi X i fenomeni dominanti sono il terzo e il quarto anche se in realt questi due processi sono eventi rari 1 dell energia cinetica viene convertita in radiazione elettromagnetica rispetto ai pi probabili effetti di dissipazione di energia con sviluppo calore 1 4 2 1 I raggi X di frenamento Se uno degli elettroni provenienti dal catodo elettrone proiettile supera la barriera elettronica di un atomo della sostanza colpita e passa nelle immediate vicinanze del nucleo sar soggetto all intensa forza di attrazione elettrostatica esercitata da quest ultimo che costringe l elettrone a mutare direzione di moto l accelerazione centripeta conseguente fa deviare l elettrone causando cos una perdita pi raggi X duri o meno raggi X molli forte di energia che viene emessa sotto forma di un fotone il cui quanto di energia associato proporzionale al frenamento subito 14 ovvero alla distanza dell elettrone dal nucleo Al limite nel caso di urto frontale dell elettrone col nucleo l energia irradiata la massima possibile e pari al valore della tensione di accelerazione Lo spettro teorico dei raggi X di frenamento risulta continuo e indica che le energie di valore pi basso sono quelle a maggiore probabilit Lo spettro reale risulta diverso per l effetto schermante dei materiali posti in corrispondenza della finestrella di uscita e per l autoassorbimento dei raggi X di bassa energia all
154. isibile degli effetti di trasparenza o assorbimento dei raggi X che hanno attraversato il corpo Ci richiede tuttavia che elevate intensit di radiazione raggiungano lo schermo fluorescente e questo implica o che il corpo sia poco assorbente oppure che l energia dei raggi impiegati sia molto elevata Pi facilmente ottenibili e soprattutto pi consone alle esigenze del settore artistico sono invece le radiografie 1 4 6 2 La pellicola radiografica Cos come avviene per la luce anche nell esposizione di una pellicola ai raggi X si determina un immagine latente Ci che accade la trasformazione di bromuro di argento in argento metallico per effetto dello sviluppo Il processo di fissaggio scioglie i cristalli di bromuro non colpiti dalla radiazione lasciando intatto l argento metallico Le aree esposte appariranno dunque oscure e l immagine risultante sar negativa Una pellicola radiografica una volta sezionata risulta essere composta da diversi strati e il supporto realizzato in poliestere dello spessore di circa 200 m ha lo scopo di sostenere l emulsione sensibile e ilsottostrato ha la funzione di collante tra l emulsione e il supporto 32 e l emulsione dello spessore di pochi micron costituita da gelatina nella quale sono sospesi dei cristalli di alogenuro di argento responsabili della formazione dell immagine e lo strato protettivo protegge l emulsione da abrasioni e danni di tipo
155. ispositivo sviluppato da Forster in tal senso relativamente ad aste e tubi aventi un diametro nel range 10 500 mm ed oltre chiamato Rotomat figura 14 Esso fu progettato per la rilevazione e la 254 misura di fessure presenti sia sulla superficie interna che esterna di tubi senza giunzioni e a saldatura continua Per ottenere un grado di sensibilit sufficientemente elevato nel misurare i difetti longitudinali viene applicato un campo continuo in direzione circolare il campo applicato mediante un giogo rotante figura 14a attraverso il quale il tubo alimentato mentre si muove ad una velocit costante fino a 2 m s in direzione assiale Una coppia di espansioni polari fornisce un circuito magnetico intorno al tubo che separato dalle espansioni da un ristretto gap di aria Le lunghezze delle espansioni polari possono essere regolate a seconda del diametro del tubo Due unit diametralmente opposte ognuna contenente un array tipicamente di 16 sonde e avente una larghezza di 80 mm sono fissate al giogo in modo tale da fornire una completa scansione del tubo 255 Figura 14 a Il giogo di magnetizzazione per il Rotomat di Forster A gap di aria E dispersione del flusso in presenza di un difetto esterno H unit contenente le sonde I dispersione del flusso in presenza di un difetto interno M avvolgimento per la magnetizzazione P espansione polare T tubo Y anello del giogo b Utilizzo del Ro
156. issimo rapporto segnale rumore anche per materiali con superficie grezza Informazioni descrittive e Controllo Non Distruttivo di barre o tubi ferromagnetici per la ricerca di difetti longitudinali in superficie e Diametro materiale da 10 a 180mm 280 e Velocit di controllo a garanzia del 100 del materiale controllato max 3 75 m s e Difetto minimo individuabile 0 15mm di profondit dipendente dalla qualit del materiale subordinato al rapporto segnale rumore 3 DEFECTOMAT ricerca difetti superficiali su materiali elettricamente conduttori che abbiano un orientamento prevalentemente trasversale Utilizzando il metodo a correnti indotte con passaggio in bobina permette la rilevazione di difetti superficiali con orientamento prevalentemente longitudinale A seconda del tipo di prestazioni richieste esistono modelli diversi per ogni esigenza a DEFECTOMAT CP EP Per molti anni il nome DEFECTOMAT C stato sinonimo di efficienza e convenienza per il controllo di tubi barre o filo Il nuovo DEFECTOMAT CP EP ne il degno erede L aggiunta della lettera P legata alla nuova elettronica basata su tecnologia a microprocessore 281 Caratteristiche principali del DEFECTOMAT CP EP Strumento digitale compatto a microprocessore per il controllo attraverso il metodo delle correnti indotte alla ricerca di difetti superficiali e subsuperficiali con una scansione del 100 del materiale eccetto pochi
157. istiche ferromagnetiche parti in acciaio di alberi di trasmissione s parti vitali del motore quali i dischi turbina gambe del carrello di atterraggio tutta la bulloneria ferromagnetica utilizzata nelle giunzioni critiche presenti sull aereo l esame visivo per rilevare danni perdite e le condizioni di elementi o parti purche effettuabili con accesso immediato attraverso l apertura di pannelli e portelli di ispezione la termografia per Controllo delle temperature di parti critiche di motori Controllo dei sistemi di raffreddamento delle camere di combustione Controllo delle temperature delle palette delle turbine Studi della temperatura di combustibili solidi durante la combustione Analisi delle temperature dell aria in ingresso alla turbina s Individuazione di infiltrazioni d acqua sulle superfici di materiale composito di aerei Analisi termica dei circuiti elettronici a bordo 311 261 2 C 566 C Esempio di controlli sul funzionamento delle turbine di motori 1 2 1 1 L ala La struttura tipica dell ala consiste di un intelaiatura formata da due longheroni e centine legno o ferro racchiusi da una sottile lamina metallica di rivestimento o da rivestimenti plastici rinforzati Le centine poste ad angolo retto rispetto ai longheroni conferiscono all ala la sua forma esterna Data la presenza di legno o ferro di rivestimenti metallici e plastici i c
158. l suo effetto dannoso sugli affreschi oscuramenti del colore originale I composti dello zolfo si creano per combustione di carbone petrolio e gasolio Lo zolfo stato rilevato in tutte le aree analizzate con percentuali variabili in funzione dell area e del colore sottostante Sul colore azzurro si sono riscontrate percentuali minori forse per una maggiore attenuazione della radiazione emessa dallo zolfo per la presenza del rame contenuto nel 115 lapislazzuli Il processo di pulitura dallo zolfo stato continuamente monitorato mediante l analisi EDXRF che ne ha evidenziato l efficacia Non stato rintracciato cloro tranne che in un area sul soffitto evidentemente manipolata in epoche precedenti e si sono rilevate tracce di titanio indice di interventi di restauro precedenti Interno della Cappella degli dell Annuncia zione e fu commissionata nel 13083 da Enrico Scrovegni a suffragio dell anima del padre Reginaldo accusato di usura Gli affreschi furono commissionati a Giotto Gli affreschi sono stati sottoposti ad analisi EDXRF condotte con strumentazione portatile in oltre 300 punti prima durante e dopo il restauro del 2001 2002 I risultati dell analisi condotta sulla raffigurazione dell ingresso di Ges a Gerusalemme immagine a sinistra sono riportati nel diagramma a destra dal quale rilevabile la presenza di zolfo 116 Spettro EDXRF di un aureola w do
159. l controllo PT in quanto particolare importanza assume il modo in cui questi due parametri interagiscono tra loro Infatti se consideriamo una goccia di liquido in equilibrio su una superficie piana nel punto di contatto delle tre fasi solida liquida e gassosa esiste un bilanciamento delle forze regolato dalla seguente relazione Tensione Superficiale del solido a contatto con l aria Tensione Superficiale all interfaccia solido liquido Tensione Superficiale all interfaccia aria liquido Angolo di contatto Tensione Superficiale ed Angolo di Contatto assumono un ruolo di particolare importanza nel fenomeno della capillarit che costituisce la base dell azione penetrante di un liquido all interno delle discontinuit Infatti per capillarit viene generalmente inteso quel particolare fenomeno per il quale immergendo un tubo capillare in un liquido si ottiene una differenza di livello tra il liquido contenuto nel tubo e quello al suo esterno Il dislivello ottenuto risulter positivo o negativo a seconda dell Angolo di Contatto e della bagnabilit del liquido se esso ha una buona bagnabilit lt 90 all interno del tubo si ottiene un innalzamento del livello dislivello positivo mentre in caso contrario gt 90 si ottiene invece un abbassamento Tale fenomeno dovuto al fatto che le molecole del liquido sono attratte da quelle della parete del tubo con maggiore o 132 minore forza di quella che le ti
160. la concentrazione relativa Inoltre si dovr tener conto anche degli effetti di eccitazione secondaria per i quali l emissione X di un elemento pesante contenuto nel campione 78 causa dell eccitazione degli elementi pi leggeri Tale fenomeno frequente soprattutto nelle leghe metalliche Infine ulteriori complicazioni all analisi quantitativa si hanno nel caso di eccitazione policromatica dato che sar necessario rappresentare l intensit sperimentale come sovrapposizione di contributi di intensit corrispondenti alla suddivisione dello spettro di eccitazione in un numero finito di intervalli di energia e considerare separatamente il contributo all intensit di ciascun intervallo 1 4 11 2 Analisi del segnale Le principali tecniche utilizzate per l analisi dello spettro di emissione dei raggi X sono due e WDS Wavelength Dispersive X ray Spectroscopy e EDS Energy Dispersive X ray Spectroscopy Nella tecnica WDS i raggi X vengono prima monocromatizzati per mezzo di un reticolo di diffrazione e poi rivelati mediante una camera di ionizzazione L identificazione degli elementi si basa sulla lunghezza d onda dei raggi X caratteristici da cui il nome del metodo 79 Il fascio policromatico che emerge dalla superficie del campione scomposto nelle sue componenti monocromatiche mediante l uso di un cristallo secondo la legge di Bragg nA 2dsen con d distanza tra piani interat
161. la penetrazione in profondit la profondit a sua volta tanto minore quanto maggiore il valore di frequenza permeabilit e conducibilit Ai fini pratici l indagine non distruttiva implementata prescindendo dal contatto tra sonda e superficie dell oggetto quindi consente di controllare manufatti in movimento componenti di particolari geometrie o con valori di temperature superficiali elevate Si presenta come una metodologia ad alta rapidit di esecuzione basso costo di esercizio che preserva i manufatti da rischi di danneggiamento e nel contempo preserva l efficienza degli utensili usati 2 3 2 1 Cenni sui metodi numerici della diagnostica non distruttiva Dato un materiale conduttore ci proponiamo di rilevare eventuali difettosit partendo da un modello opportunamente strutturato che ci permetta di calcolare il campo elettromagnetico in presenza di una sorgente assegnata ed una cricca volumetrica perfettamente isolante Dalle misure del campo elettromagnetico generato dalla sorgente nota che interagisce con il materiale conduttore si rivelano le stime di posizione e forma delle cricche 273 Ovviamente disponendo di metodi numerici veloci possibile implementare in tempo reale sofisticati algoritmi di ricostruzione Alla base del metodo vi sono determinate ipotesi il cui fine quello di semplificare il fenomeno fisico e pervenire a risultati numerici riducendo il costo computazionale per la solu
162. licazione dei controlli volumetrici si ha la possibilit di verificare l integrit del materiale purtroppo in alcuni casi specifici non si riescono ad individuare difettosit superficiali Dal momento che i metodi di esame volumetrici e superficiali hanno dei limiti per aumentare l affidabilit del controllo buona norma abbinare una tecnica di controllo volumetrico con una di controllo superficiale 10 Metodi superficiali I metodi di controllo non distruttivo superficiali sono esame visivo esame con liquidi penetranti esami con particelle magnetiche Metodi volumetrici I metodi di controllo non distruttivo volumetrici sono esame radiografico esame radioscopico esame ad ultrasuoni s esame con correnti indotte Un altro tipo di classificazione a cui possono essere assoggettate le prove non distruttive quella riguardante la visibilit del metodo infatti i controlli non distruttivi di tipo non visivo sono il metodo degli ultrasuoni emissione acustica metodi dinamici la magnetoscopia VWVWVYWwWWvwv il metodo delle correnti indotte 11 Mentre i controlli non distruttivi di tipo visivo sono l endoscopia ottici e fotografici rilievi fotogrammetrici la radiografia la tecnica dei liquidi penetranti rilevazioni di fughe VYVVYVYVY la termografia Infine un altra grossolana classificazione la seguente metodi radiologici raggi x
163. lie presenti in tale distribuzione sono indice di un possibile difetto E possibile determinare mediante uno strumento detto termocamera ad alta risoluzione circa 1 cm a qualche metro di distanza la temperatura di una superficie attraverso la misura delle radiazione infrarossa emessa da ogni oggetto proporzionalmente alla sua temperatura Il risultato finale una immagine termografica che rappresenta in falsi colori livelli di grigio oppure una scala cromatica opportuna le differenze di temperatura tra zone contigue per una profondit di 3 4 cm In altri termini una immagine tradizionale registra le differenze di intensit luminosa mentre una immagine termografica registra le differenze di temperatura La diagnostica termografica applicata all industria permette un monitoraggio dei processi produttivi che producono calore dando un apporto determinante alla MANUTENZIONE PREVENTIVA nella gestione delle avarie e del contenimento dei costi di riparazione dei sistemi e macchinari 140 Controllo della distribuzione termica degli alimenti durante la cottura in forni 3 1 1 La tecnica termografica La termografia la tecnica che consente di evidenziare e misurare il calore emesso da tutti i corpi caldi per mezzo delle radiazioni infrarosse Queste radiazioni essendo in funzione della temperatura dei corpi stessi consentono ad opportuni strumenti come le termocamere ad infrarossi di misurarne ed analizzarne con precisio
164. ll interno dei laminati metallici usando sistemi completamente automatici sia per posizionare la sonda sia per acquisire dati Il metodo pu essere applicato o in modo manuale o automatico Viene valutato il segnale prodotto dal difetto che varia a seconda delle diverse caratteristiche geometriche ed elettriche delle sonde utilizzate Le sonde utilizzate possono essere statiche o dinamiche ad anello per superfici fori o zone interne assolute o differenziali con avvolgimento singolo o doppio a ponte o per riflessione Le sonde scelte sono del tipo pancake coil collegate in modalit differenziale su di un circuito a ponte ed ogni apparecchiatura dotata di elevata sensibilit da consentire la rilevazione di imperfezioni del materiale metallico anche di dimensioni ridotte e in profondit rispetto alla superficie di analisi Occorre che forma dimensione frequenza di alimentazione delle sonde e qualit dei componenti usati per i circuiti siano scelti con criterio per non 276 incorrere per esempio nel problema relativo al rumore e all effetto di deriva sui segnali rilevati Le sonde sono costituite da avvolgimenti che inducono correnti vorticose sul metallo e collegati a circuiti che rendono il sistema notevolmente sensibile A volte occorre confrontare i risultati provenienti da simulazioni effettuate variando per esempio la posizione di una sonda a diverse distanze dai difetti presenti su una piastra metallica mantenendo
165. lla sfera a temperature via via maggiori dal foro uscir della radiazione la cui intensit e il cui colore dipenderanno dalla temperatura del corpo nero All aumentare della temperatura infatti il colore della radiazione emessa dal corpo nero si sposter dal rosso al violetto al blu fino al bianco In altre parole quando la temperatura assoluta aumenta la gran parte della radiazione emessa dal corpo nero si sposta verso le lunghezze d onda pi corte e quindi le frequenze pi alte Ma non solo al crescere della 143 temperatura assoluta del corpo nero cresce la quantit totale di energia emessa secondo la legge di Stephan Boltzmann il potere emissivo di un corpo nero risulta proporzionale alla quarta potenza della sua temperatura assoluta Il corpo nero dunque anche idealmente un perfetto emettitore di radiazione L emissivit infrarossa il rapporto tra l emissione di un corpo grigio e quella di un corpo nero alla medesima temperatura assoluta questo rapporto va da zero per un corpo privo di emissione all unit 100 per un corpo nero Per la maggior parte delle superfici terrestri naturali l emissivit comparativamente alta nell arco compreso tra l 85 e il 99 Le differenze nell emissivit possono risultare importanti nel determinare la configurazione dell immagine all infrarosso Le differenze di temperatura sono la variabile pi importante nel provocare le differenze di tonalit sebbene l emissivit
166. llo di accertarsi che esso non nasconda difetti congeniti o conseguenti alle lavorazioni del ciclo di produzione nel caso invece di un sistema complesso l analisi diagnostica tender a verificare lo stato di funzionamento del complesso stesso e ad evidenziare le eventuali malformazioni o anomalie di funzionamento che potrebbero dipendere sia da difettologia dei materiali sia da cattivo impiego o stato di manutenzione del sistema 1 2 Il ruolo dei controlli non distruttivi La finalit di tutti i controlli non distruttivi in ogni caso la sicurezza la cui presenza viene verificata in termini di rispondenza a requisiti di affidabilit e di conformit al progetto secondo i quali un determinato prodotto stato concepito e realizzato Tali requisiti vengono generalmente valutati in base ad analisi di accettabilit o di conformit rispetto a campioni di riferimento Le analisi di caratterizzazione risultano invece finalizzate a definire accuratamente il comportamento di un qualsiasi materiale o prodotto in diverse condizioni operative e o ambientali in modo tale da fornire risultati proficuamente utilizzabili per valutarne l utilizzo in differenti campi di applicazione I controlli non distruttivi rivestono un ruolo fondamentale in tre diversi ambiti in fase di collaudo cio quando il prodotto viene testato prima dell utilizzo in fase di controllo cio durante la vita utile del p
167. lsi colori il grado di grigio o la sfumatura del colore sono strettamente legati alla temperatura ed alle propriet della superficie degli oggetti esaminati Un sistema termografico a distanza costituito fondamentalmente da una telecamera con rivelatore all infrarosso IR un monitor e molto frequentemente da un computer per l elaborazione delle immagini Questo metodo di analisi soprattutto noto per le applicazioni militari presenta una grande variet di usi di tipo civile in campi che vanno 152 dall agricoltura alla geologia alla meteorologia ed alla medicina Di particolare rilevanza risultano essere le applicazioni nel campo dell industria manifatturiera nella manutenzione preventiva di impianti e macchine finalizzati alla produzione ed utilizzazione dell energia nel controllo qualit dei processi produttivi ed in generale nel settore degli Esami non Distruttivi In quest ultimo campo di applicazione la termografia assume particolare importanza in quanto la distribuzione della temperatura superficiale di un componente pu fornire utili informazioni sulla presenza di difetti superficiali e o sub superficiali soprattutto in quei materiali che risultano difficilmente ispezionabili con altri metodi di esame non distruttivo es materiali dielettrici materiali compositi etc 3 1 4 1 Industria Elettricit individuazione di sovratemperature causate da anomale resistenze di contatto su giunzioni connessioni elettriche su
168. ltrazioni e ristagni di umidit con conseguente rischio di danneggiamento degli intonaci Restauro esame accurato della porzione oggetto di restauro per determinare le aree su cui intervenire avendo chiaro lo stato superficiale e sottostante non altrimenti rilevabile In presenza di opere pittoriche come affreschi e quadri si possono valutare con chiarezza se vi sono stati precedenti interventi con quali risultati e stabilire poi il tipo di intervento da eseguire Possono altres essere rilevate presenze di muffe senza dover operare rimozioni anche se parziali Dopo il restauro possibile verificarne la qualit visionando la parte maggiormente interessata e valutando la omogeneit dei materiali impiegati Facciata di una chiesa 159 SP01 Baic SP02 _ 87 5 C e EEES Figura 13 Una ispezione termografica alla facciata di questa chiesa evidenzia delle modifiche successive apportate alla struttura originale In fase di restauro pu essere molto utile valutare con anticipo ogni variazione apportata alla struttura originaria cos da concentrarsi maggiormente su queste per verificarne la stabilit e l integrit In questo caso sono ben evidenti due prese di luce circolare richiuse in un secondo momento difficilmente individuabili senza questo tipo di ispezione 3 1 4 3 Ambiente Incendi proprio perch sensibile alle sorgenti di calore la termocamera all infrarosso si presta eccellentemente a rilevare sul territorio ogni
169. lunghezze d onda riemette radiazioni con lunghezze d onda superiori a quelle della radiazione incidente I raggi incidenti vengono detti primari quelli che costituiscono la fluorescenza secondari Fluorescenza il nome che si d al fenomeno quando esso ha carattere temporaneo si parla di fosforescenza quando il fenomeno si prolunga nel tempo In particolari condizioni operative la fluorescenza pu essere provocata utilizzando quale radiazione incidente raggi X Abbiamo gi discusso come si generano raggi X per effetto dell interazione elettroni materia in realt si verificano gli stessi effetti quando gli elettroni incidenti su una data sostanza vengono sostituiti da un fascio di fotoni Riassumiamo il processo Quando una radiazione nel campo dei raggi X generata da un tubo catodico o da una sorgente radioattiva colpisce un oggetto il raggio pu essere assorbito dall atomo o passare attraverso la materia Se il raggio assorbito e possiede energia sufficiente superiore alla soglia fotoelettrica di un elettrone interno tale da espellere un elettrone di un orbitale interno si crea una vacanza e l atomo si ritrova in una condizione instabile Durante il riassestamento dell atomo un elettrone di un orbitale esterno va ad occupare la vacanza creata emettendo la radiazione caratteristica della 76 sostanza la cui energia pari alla differenza delle energie di legame dell elettrone agli stati energetici intere
170. me costante il calore specifico a pressione costante e p la pressione media 182 Visto che l esperienza pratica dimostra che le compressioni ed espansioni causate dal suono nel gas avvengono troppo rapidamente perch ci sia scambio apprezzabile di calore si pu considerare il processo adiabatico Questo ci permette di scrivere K R T C spec M dove R la costante dei gas perfetti T la temperatura assoluta del gas e M il suo peso molecolare Quindi la velocit del suono nei gas non dipende dalla loro pressione ma soltanto dalla loro temperatura Nell aria la velocit del suono di 331 5 m s a 0 C e di 343 m s a 20 C 1 3 2 Fenomeni connessi con la propagazione delle onde sonore 183 Quando un onda sonora che si propaga in un mezzo incontra una superficie di attraversamento di un mezzo dalle caratteristiche differenti parte dell onda viene riflessa parte assorbita e parte rifratta Riflessione Fenomeno che si verifica quando un onda sonora per esempio incontra un ostacolo e torna indietro dalla parte da cui proviene Leggi della riflessione L angolo di incidenza I e l angolo di riflessione R sono uguali e complanari Rifrazione Il fenomeno consiste in un cambiamento di direzione di propagazione dell onda quando questa attraversa la superficie di separazione di mezzi di densit diversa Questo cambiamento dipende dal rapporto fra le diverse velo
171. meccanico Il processo di esposizione di una pellicola radiografica ai raggi X del tutto identico a quello della pellicola fotografica esposta alla radiazione luminosa Se osserviamo la lastra esposta mediante un negativoscopio e indichiamo con Bo l intensit della luce generata dalla sorgente illuminante ovvero la luce incidente sul film e con B la luce emergente che ha attraversato il film ovvero la luce che giunge al rivelatore allora la densit D del film esposto definita come D log ByB La densit ottica di una pellicola ad esposizione descrive quindi il grado di annerimento dell immagine radiografica conseguente ad una maggiore o minore quantit di argento metallico nello strato di emulsione fotosensibile della pellicola Insieme alla densit ottica altro parametro utilizzato per la caratterizzazione delle immagini radiografiche l esposizione E Tale parametro rappresenta la quantit totale di radiazione che investe il 33 rivelatore e viene definita come il prodotto della intensit della corrente nel tubo radiogeno e il tempo in cui il supporto di registrazione esposto alla radiazione E B Atesp La curva sensitometrica o caratteristica di una lastra radiografica descrive la relazione tra densit ottica e il logaritmo dell esposizione Nel grafico si possono distinguere quattro regioni il velo il piede il tratto rettilineo e la spalla Il velo corrisponde al valore minimo d
172. mezzo dell effetto corona Il Selenio amorfo un fotoconduttore in grado di mantenere la carica elettrostatica per qualche tempo La lastra caricata pu essere scaricata dalla luce perci riposta in una cassetta del tutto simile a quelle usate nella radiografia convenzionale Quando i raggi X colpiscono il Selenio la carica distribuita sulla sua superficie decresce secondo la legge Q Qoe dove Q e Qo indicano rispettivamente la carica residua e iniziale sulla lastra R l esposizione e k una costante Si ottiene cos un immagine elettrostatica latente dell oggetto esaminato che pu essere evidenziata mediante della finissima polvere di materiale 68 sintetico di colore blu toner caricata per effetto tribolelettrico L immagine viene quindi trasferita su un foglio di carta plastificata che per il fissaggio viene riscaldato cos da fondere il toner con il sottile strato di plastica Le caratteristiche principali dell immagine xeroradiografica sono e esaltazione dell effetto di bordo dovuta all effetto dei campi elettrici che si determinano nelle discontinuit tra le superfici cariche e esaltazione dei dettagli e elevato potere risolutivo e lampia latitudine di esposizione Densitometrie ottiche x relative a diversi tipi di film e di metodi radiografici Si tratta dell immagine di un gradino prodotta da diversi sistemi radiografici Le curve a e b sono relative a un
173. minio manganese platino ecc seu gt 4h Esistono per altre sostanze che presentano una permeabilit centinaia o migliaia di volte superiore a quella del vuoto e quindi uno spiccato stato 263 magnetico Queste ultime ferro nichel cobalto e loro leghe sono classificate come ferromagnetiche e di esse si fa uso per la costruzione dei circuiti magnetici Il processo di magnetizzazione delle varie sostanze pu essere sintetizzato del seguente diagramma E Ferromagnetiche Diamagnetiche o Paramagnetiche H FIG 1 Andamento della magnetizzazione delle varie sostanze I materiali ferromagnetici sottoposti a cicli di magnetizzazione cio a campi magnetici variabili sono soggetti ad un fenomeno dannoso costituito dalle correnti parassite o di Foucault che circolano in piani di materiale perpendicolari alla direzione dell induzione B 2 3 1 2 Cenni teorici sulle correnti parassite 264 In un conduttore metallico massiccio qualora venga variato il flusso del campo magnetico ad esso concatenato sia per variazione dell induzione sia per spostamento del conduttore si generano delle f e m e quindi delle correnti indotte dette di Foucault Esse si manifestano quando si ha una massa metallica che si muove in un campo magnetico costante allora le correnti di Foucault sono dovute alla forza di Lorentz sugli elettroni La forza di Lorentz la forza esercitata da un campo magnetico su una carica
174. missione UNI EN 583 4 2004 Prove non distruttive Esame ad ultrasuoni Parte 4 Esame delle discontinuit perpendicolari alla superficie UNI EN 583 5 2004 Prove non distruttive Esame ad ultrasuoni Parte 5 Caratterizzazione e dimensionamento delle discontinuit UNI EN 12223 2001 Prove non distruttive Esame ad ultrasuoni Specifica per blocco di taratura N 1 UNI EN 27963 1994 Saldature in acciaio Blocco di riferimento N 2 per il controllo mediante ultrasuoni delle saldature UNI EN 473 2001 Prove non distruttive Qualificazione e certificazione del personale addetto alle prove non distruttive Principi generali 226 CAPITOLO II 2 1 Magnetoscopia La tecnica si basa sul principio di creare un campo magnetico all interno del pezzo che in presenza di cricche superficiali presenta un addensamento delle linee di flusso tale addensamento determina l insorgere di una forza attrattiva su particelle magnetiche cosparse sul pezzo la cui distribuzione quindi strettamente collegata alla presenza delle cricche perpendicolari alle linee di flusso Rivelatore particelle magnetiche Flusso disperso Pezzo magnetizzato I rilevatori si distinguono in polveri per controllo a secco caso tipico degli impianti fissi Sulla superficie perfettamente pulita sgrassata ed asciutta viene soffiata la polvere ad umido tipico dei controlli eseguiti con gioghi od elettrodi cos ch
175. mm di testa e coda L elettronica di valutazione e test risulta completamente contenuta in un robusto housing di 19 particolarmente adatto per difficili condizioni di lavoro L apparecchiatura dotata di un design compatto ed ermetico con sistema di raffreddamento interno Le funzioni principali sono facilmente selezionabili direttamente con tasti funzione dell apparecchiatura altri comandi disponibili con una tastiera esterna opzionale Lingue disponibili Tedesco Inglese Francese Italiano Spagnolo Giapponese altre lingue disponibili a richiesta 8 frequenze disponibili 3 6 10 15 20 30 60 100 KHz frequenze appositamente focalizzate per il controllo di tubi oppure 1 3 10 30 100 300 1000 3000 KHz Analisi del segnale attraverso un canale differenziale filtri passa basso e passa alto con regolazione dinamica automatica in base alla velocit modificabili anche manualmente Questa funzione permette di aggiustare automaticamente 1 filtri cambiando le impostazioni in funzione delle variazioni di velocit di passaggio del materiale in modo da avere sempre la taratura ottimale Valutazione del segnale con discriminazione del segnale tra difetti piccoli e grandi con due soglie indipendenti 282 Taratura statica del difetto memorizzazione del segnale proveniente dalla sonda di controllo in una finestra preimpostabile con possibilit di variare ampiezza e fase del segnale Questa funzione permette di effet
176. mperature diverse in modo da completare la curva di taratura con tutte le temperature che la termocamera deve essere in grado di analizzare Il segnale fornito in volt dai sensori un segnale analogico Per convertirlo in digitale nelle termocamere furono usati prima ADC Analogue to Digital Converter a 8 bit che forniscono 256 diverse discretizzazioni e poi i migliori ADC a 12 bit che ne forniscono 4096 in grado di permettere tarature raffinate anche a basse T zona in cui le escursioni di V sono molto piccole Vv 148 Figura 3 grafico qualitativo della caratteristica della curva di taratura di un sensore Le immagini vengono poi memorizzate nelle memory card Figura 4 immagine ripresa da una termocamera ccd Ogni immagine memorizzata come fosse una matrice all interno della quale ad ogni pixel viene associato un numero rappresentante il valore di tensione che il sensore aveva registrato e di conseguenza ne rappresenta il livello di luminosit da adottare per la visualizzazione della immagine 3 1 3 Le problematiche La termocamera in grado di rilevare le temperature dei corpi analizzati anche se in verit essa non misura propriamente la temperatura T bens la intensit di radiazione I e di conseguenza la quantit di calore q emessa dal corpo Si presentano per numerosi problemi da risolvere per la corretta 149 gestione delle informazioni acquisite dallo strumento Prima fra tutte la non
177. n quanto le radiazioni di bassa energia emesse degli elementi 112 leggeri della pasta vetrosa tra cui il Sodio sono quasi del tutto assorbite dall aria e dalla finestra di protezione del rivelatore Infine per la stesure pittoriche a volte addirittura necessario ricorrere all analisi stratigrafica di un microprelievo e in genere l analisi quantitativa non possibile Per effettuare delle analisi quantitative su un campione senza commettere grossi errori necessario avere e campione lucidato e privo di asperit e concentrazioni maggiori del 15 e assenza di serie interferenze spettrali e 7 gt 10 Se queste condizioni sono rispettate si riescono ad ottenere precisioni del 4 con tecnica EDS e del 1 con tecnica WDS Il calcolo delle concentrazioni complesso e affidato a programmi Il metodo pi usato denominato ZAF e tiene conto di correzioni al picco misurato dovute a e Z numero atomico medio del materiale e A assorbimento e F fluorescenza 113 1 4 11 4 Casi di studio La corona ferrea Attualmente il corpo della corona ferrea composto di 6 lamine delle 8 che molto probabilmente formavano il manufatto originale tenute insieme da un anello che secondo la tradizione medioevale sarebbe stato ricavato da un chiodo di ferro della Croce di Cristo L analisi XRF del chiodo ha messo in evidenza che tale anello fatto di argento al 99 Si tratta di un risultato che lascia
178. ndividuazione di difetti o dando direttamente la misura dello spessore in mm In presenza di una discontinuit lungo il tragitto il fascio US subisce una riflessione parziale la cui entit strettamente legata alla dimensione di tale difettosit infatti l energia assorbita dal difetto fa s che esso possa vibrare emettendo a sua volta onde elastiche di frequenza tipica della sua risonanza impulso Ssciiosconio _ Il fenomeno fisico della piezoelettricit reversibile perci quando l onda riflessa od emessa dall ostacolo ritorna alla sonda che l ha generata dar 176 un segnale elettrico contiene tutte le informazioni sulle dimensioni geometria e natura dell ostacolo incontrato dal fascio d ultrasuoni incidenti nonch la sua posizione infatti possibile ricavare informazioni sulla posizione del difetto attraverso il rapporto dei tempi di ritorno dell eco del segnale e dell eco di fondo dato che il materiale da esaminare possiede sempre un confine cio una parete di fondo sulla quale il fascio in ingresso si riflette comunque Inoltre possibile rivelare la presenza d un difetto interno anche nel caso che questo non generi la riflessione ma soltanto l assorbimento del fascio incidente Ci possibile perch lo strumento visualizza il fondo sia come distanza tempo per la ricezione dell eco di fondo che per assorbimento attenuazione dell intensit del segnale di fondo riflesso p
179. ne del segnale proveniente dalla sonda di controllo in una finestra preimpostabile con possibilit di variare ampiezza e fase del segnale Questa funzione permette di effettuare la taratura anche a posteriori cio dopo il passaggio del materiale e Nota Il sistema permette il Remote Service tutte le operazioni effettuate sullo strumento possono essere effettuate anche da un PC remoto Eventuali problemi di funzionamento taratura e o ottimizzazione possono quindi essere risolti da FOERSTER ITALIA attraverso un collegamento telefonico c DEFECTOMAT ECM 286 E un modulo a correnti indotte con ottima relazione qualit prezzo per la ricerca di difetti superficiali E in grado di controllare materiali ferrosi austenitici e non ferrosi sia con sezione circolare come barre tubi ma anche sezioni pi complesse ovali rettangolari poligonali E disponibile sia in versione stand alone sia con oscilloscopio analogico o digitale inoltre disponibile un SW di gestione del modulo Caratteristiche principali e modulo per controllo a correnti indotte compatto con microprocessore particolarmente adatto per rilevamento difetti superficiali in sistemi automatici o manuali con selezione buono scarto e possibilit di collegare in serie altri moduli DEFECTOMAT e MAGNATEST e rappresentazione dei messaggi in forma abbreviata su cristalli liquidi e auto test per malfunzionamento e menu guidato per la taratura e chiav
180. ne delle onde ultrasonore avviene sempre a velocit costante in un mezzo omogeneo Quando il fascio incontra un ostacolo sar riflesso assorbito deviato o diffratto secondo le leggi comuni a tutti i fenomeni di propagazione delle onde 195 Le onde riflesse possiedono la stessa frequenza di quelle incidenti ma sono sfasate rispetto ad esse anche in funzione del cammino percorso cio della distanza del trasduttore dai vari punti della superficie dell ostacolo Analoga sorte spetta alle onde diffratte L energia assorbita dal difetto colpito dalle onde incidenti fa s che esso possa vibrare a sua volta emettendo onde elastiche di frequenza tipica della sua risonanza e variamente sfasate In definitiva il segnale che ritorna verso il trasduttore molto complesso perch la risultante della sommatoria di molte onde di uguale frequenza ma sfasate e di altre onde di frequenza diversa pure sfasate fra loro Tale segnale contiene tutte le informazioni sulle dimensioni geometria e natura dell ostacolo incontrato dal fascio d ultrasuoni incidenti Difetti che generano solo assorbimento E possibile rivelare la presenza di un difetto interno anche nel caso che questo non generi la riflessione ma soltanto l assorbimento del fascio incidente Ci possibile perch lo strumento visualizza il fondo sia come distanza tempo per la ricezione dell eco di fondo che per assorbimento attenuazione dell intensit del segnale
181. ne e il materiale della lastra dipende da s Inoltre per una lastra di materiale omogeneo e di spessore costante l assorbimento della radiazione dipende dall energia della radiazione stessa e aumenta al diminuire dell energia L intensit I del fascio di radiazione che attraversa l oggetto diminuir quindi con l aumentare dello spessore della lastra e verr registrata su un eventuale film radiografico con un maggiore annerimento del film oppure su un eventuale rivelatore di raggi X con un minore numero di fotoni Se il fascio di raggi X non collimato ma largo e se attraversa una lastra di materiale omogeneo e di spessore costante allora si avr sul film radiografico un annerimento uniforme in tutta la zona attraversata dalla radiazione Se eventualmente tale fascio incontrasse un buco lungo il suo 25 percorso nella lastra allora i raggi X in quella zona sarebbero meno assorbiti di quelli che passano altrove La lastra sar quindi meno impressionata in quella zona o il rivelatore misurer pi fotoni Cerchiamo di capire meglio il significato del coefficiente di attenuazione lineare u Tale coefficiente dipende da e l energia della radiazione impiegata e il materiale che costituisce la zona attraversata dalla radiazione e la densit del materiale A causa della dipendenza di 4 dalla densit A del materiale opportuno scrivere il coefficiente di attenuazione lineare come u cm a
182. ne la temperatura senza emissioni di radiazioni dannose e in maniera non invasiva rendendo questo tipo di ispezione fondamentale in tutti i campi dove non sia possibile effettuare misure di temperatura per contatto Le termocamera ad infrarossi sono in grado di riprodurre sotto forma di immagine le radiazioni infrarosse emesse dagli oggetti Le radiazioni infrarosse sono onde elettromagnetiche invisibili all occhio umano che si differenziano da quelle luminose e visibili esclusivamente per la loro lunghezza d onda La radiazione infrarossa pu essere registrata sia di giorno che di notte dal momento che si tratta di energia emessa piuttosto che riflessa I raggi passano senza 141 difficolt attraverso la foschia ed il fumo contaminanti atmosferici che tendono invece ad oscurare la radiazione nel campo del visibile Poich un oggetto pi caldo emette pi energia di uno pi freddo esso appare nell immagine all infrarosso a falsi colori di tonalit pi chiara L infrarosso IR la radiazione invisibile al di sotto del rosso caratterizzata da valori di frequenza compresi tra 3 10 Hz e 3 85 10 4 Hz la regione dello spettro compresa tra le microonde e la luce visibile Quasi tutte le sostanze emettono nell infrarosso a causa dell agitazione termica delle loro molecole Circa la met dell energia raggiante proveniente dal Sole costituita da infrarosso e una lampada elettrica ordinaria emette molto pi infrarosso
183. ne metallico magnetizzato nelle vicinanze di una fessura superficiale C b Indicazioni di fessure mediante particelle magnetiche sulla superficie di un cuscinetto d acciaio le fessure sono state causate dalla levigatura L MPI pu essere utilizzato per testare oggetti di varie misure ed considerato come un preliminare essenziale per esaminare componenti e strutture in ferro ed acciaio che sono adatti a sopportare forti stress quando sono in funzionamento Esso ampiamente utilizzato nelle installazioni di petrolio e gas e nelle industrie dell energia nucleare dell aviazione e automobilistiche con lo scopo principale di rilevare la presenza di fessure falde inclusioni non metalliche e scissioni sia alla superficie che immediatamente sotto I principali vantaggi dell ispezione con particelle magnetiche sono a esso semplice da utilizzare 248 o altamente sensibile o fornisce indicazioni chiaramente visibili o relativamente economico Anche se sono necessarie elevate correnti per produrre un campo magnetico di intensit sufficiente per raggiungere un adeguata sensibilit di rilevazione tuttavia devono essere applicate soltanto basse tensioni tipicamente 6 27 V conseguentemente i rischi di una scossa elettrica sono ridotti al minimo Il metodo presenta alcuni svantaggi 1 sono accessibili solamente le regioni superficiali e sottosuperficiali dell oggetto da testare 2 richies
184. ne valutare preventivamente l entit e stabilire gli interventi da eseguire e la fermata dell impianto 3 1 4 2 Civile Edilizia verifica statica di intonaci rivestimenti di facciate con materiali di diversa natura pavimentazioni ancoraggi vari coibentazione termica caldo freddo perdite di tubazioni per acqua calda e fredda impianti di riscaldamento e o condizionamento infiltrazioni di acqua da soffitti e o lastrici solari e discendenti processi di impermeabilizzazione Verifica di omogeneit nella realizzazione di manufatti in calcestruzzo sia per gettata in sito che precompressi Verifica di omogeneit dopo interventi di 157 ristrutturazione di facciate e o parti di esse con malte e resine cementizie diverse dalle originali Dispersione di calore c fallo Figura 11 L ispezione con una termocamera all infrarosso evidenzia tutte le vie di fuga dell impianto di riscaldamento domestico quando non sono stati adoperati idonei materiali termoisolanti nella costruzione di fabbricati adibiti a civile abitazione permettendo di valutarne anche le perdite economiche provocate dalle maggiori spese Da queste immagini si possono rilevare le parti che pi di ogni altra necessitano di intervento per contenere o eliminare definitivamente le dispersioni termiche cos individuate Cornicioni 158 15 10 Figura 12 Verifica dello stato di cornicioni con individuazione delle zone interessate da infi
185. netrazione nelle discontinuit pi sottili Assicurare un apprezzabile permanenza nelle discontinuit relativamente larghe e poco profonde Risultare facilmente asportabile durante la fase di rimozione ma contemporaneamente permanere nelle discontinuit per fornire valide indicazioni Rimanere allo stato liquido anche in differenti condizioni di esercizio in modo da essere facilmente richiamato in superficie dallo sviluppatore Assicurare un evaporazione minima ed una buona resistenza alla perdita di colore o di fluorescenza O Essere esente da agenti corrosivi per i materiali da ispezionare e da componenti tossici per gli operatori Possedere un alto punto di infiammabilit nel rispetto delle vigenti norme antinfortunistiche Non sempre i Penetranti presenti sul mercato possiedono contemporaneamente tutte le suddette propriet in quanto per rendere i prodotti economicamente competitivi spesso i produttori giungono a compromessi costo qualit che caratterizzano un tipo di penetrante 130 esclusivamente per specifiche applicazioni In cos poco spazio risulta difficile fornire sufficienti informazioni su ognuna delle suddette propriet e sulle analisi da effettuare per verificare l idoneit dei vari prodotti presenti sul mercato a soddisfare l affidabilit e la sensibilit richiesta da questo metodo di CND Tuttavia si rende necessaria una breve trattazione su una particolare caratteristica del controll
186. nto max 20 Lux risultano elementi determinanti per assicurare l affidabilit del controllo liquido pereirante haudo poncha nle _ t 136 2 1 1 Vantaggi e svantaggi Metodo di facile impiego ed economico in quanto non necessita di attrezzature costose ma di semplici materiali facilmente reperibili Non si possono rivelare difetti troppo grossi che siano accessibili anche all acqua e che quindi non trattengano il penetrante Non si possono rilevare difetti troppo piccoli non penetrabili dal liquido stesso o che non possano accumularne una sufficiente quantit Non permette di valutare in maniera quantitativa la dimensione dei difetti Il suo impiego nelle analisi in loco di pezzi di grosse dimensioni risulta complicato e non di sicuro successo L interpretazione dei risultati lascia un certo margine alla soggettivit e all esperienza interpretativa dell operatore 137 2 2 Rilevazione di fughe Questo tipo di test si basa sul principio che in presenza di una discontinuit passante all interno di una parete che separa due liquidi a pressione differente il fluido a pressione maggiore passa in quello a pressione minore Lo scopo di tale tecnica quindi quello di verificare la tenuta di recipienti sigillati che contengano liquidi fluidi inquinanti per esempio la cui fuoriuscita improvvisa non pu essere tollerata come nel caso dei grandi impianti di distribuzione
187. nze del traferro L equazione Ni R viene spesso chiamata legge di Ohm per i circuiti magnetici infatti se si sostituiscono in essa le forze magnetomotrici Ni con le f e m i flussi con le correnti e le riluttanze R con le resistenze si ottiene proprio la legge di Ohm 2 1 3 Magnetizzazione ed isteresi CS Il testing non distruttivo delle propriet magnetiche confinato principalmente ai materiali ferromagnetici e ferrimagnetici che possono avere valori della permeabilit magnetica relativa ur che vanno dall unit a diverse migliaia in dipendenza della natura delle loro propriet e della storia precedente come pure del valore H dell intensit del campo magnetico applicato Il ferromagnetismo esiste in un numero di metalli che comprendono il ferro alcuni tipi di acciaio nichel e cobalto Un fenomeno analogo si ha in certi materiali non metallici noti come ferriti 1 quali sono detti essere ferrimagnetici Questi materiali possono essere magnetizzati e sono caratterizzati da variazioni della permeabilit magnetica u con l intensit del campo magnetico generalmente in maniera non lineare e danno origine all isteresi Consideriamo una sbarra non magnetizzata di materiale ferromagnetico Blitz 1997 posta all interno e diretta lungo l asse di un solenoide connesso ad una sorgente variabile in continua cos da produrre variazioni di H quindi dell intensit B della densit del flusso magnetico Ricordiamo
188. o con Liquidi Penetranti e precisamente al fatto che la penetrazione del liquido all interno di una discontinuit avviene per capillarit e non per gravit tale prerogativa che risulta la base di tutta la metodologia di controllo rende facilmente ispezionabili superfici di difficile accesso indipendentemente dalla loro posizione orizzontali verticali o inclinate Le caratteristiche fisico chimiche dei Penetranti che incidono maggiormente nel fenomeno della capillarit risultano essere Tensione Superficiale Potere Bagnante e Viscosit La Tensione Superficiale dipende prevalentemente dalle forze di coesione tra le molecole del liquido quando questo viene a contatto con una superficie solida tali forze competono con quelle di adesione tra le molecole del liquido e quelle del solido L equilibrio che si instaura oltre a determinare l Angolo di Contatto caratterizza il prodotto Liquido Penetrante con una buona o scarsa bagnabilit caratteristica che risulta strettamente legata alla tensione superficiale Appare quindi evidente come un Liquido Penetrante di apprezzabile qualit debba necessariamente possedere un piccolo Angolo di Contatto al fine di assicurare una buona bagnabilit della superficie in esame ed un ottima penetrazione nelle discontinuit da rilevare In realt la Tensione Superficiale e l Angolo di 131 Contatto non risultano sufficienti a valutare la capacit di penetrazione dei prodotti utilizzati ne
189. o disperso EHP Extremely High Power il sistema magnetizza il materiale con un campo sinusoidale rotante ad alta frequenza 6 kHz a differenza del Rotomat che invece utilizza una magnetizzazione costante La figura sottostante illustra il principio di funzionamento del Circoflux 279 Il flusso magnetico generato nelle bobine di magnetizzazione viene trasmesso al materiale senza contatto Poich la permeabilit relativa dell aria risulta essere di molto inferiore alla permeabilit del materiale in assenza di difetto il flusso magnetico si propaga all interno del materiale senza dispersione Nel caso invece vi sia un difetto il flusso magnetico forzato a deviare seguendo la geometria del difetto Una piccola parte del flusso emerge in superficie in corrispondenza del difetto e crea il flusso disperso Speciali sonde differenziali sensibili a variazioni di campo magnetico rilevano questa dispersione di flusso fornendo l informazione relativa al difetto L alto potere magnetizzante e la qualit delle sonde differenziali fornisce un ottimo rapporto segnale rumore Disturbi causati da variazioni geometriche e o di permeabilit magnetica problematiche difficilmente risolvibili poich legate al processo di lavorazione sono in larga misura soppresse dalla saturazione magnetica presente in superficie e dalla realizzazione stessa delle sonde differenziali I segnali relativi ai difetti sono invece amplificati raggiungendo un elevat
190. o fotone energia compresa tra 0 12 e 120 keV Appartengono alle radiazioni ionizzanti ossia radiazioni che trasportano quantit di energia sufficienti a generare nella materia fenomeni di ionizzazione e dato che la minima energia di legame degli elettroni dell ordine di 10 eV si stabilisce Wilhelm Conrad R ntgen 1895 1923 La prima radiografia Si tratta della famosa radiografia fatta da R ntgen e inviata al fisico Franz Exner E tradizionalmente nota come la prima radiografia o la radiografia della mano della signora R ntgen Non stata certo la prima n l ultima come limite convenzionale tra le radiazioni ionizzanti e quelle non ionizzanti un valore di energia attorno ai 100 eV leV 1 6 10 joule L eV si usa come unit di misura dell energia dei fotoni 1 eV corrisponde all energia cinetica acquistata da un elettrone quando viene accelerato da una differenza di potenziale di 1V 30 5 x E z E a S N Spettro elettromagnetico Le onde elettromagnetiche sono onde trasversali costituite da un campo elettrico E e da un campo magnetico H perpendicolari tra loro che si propagano in direzione perpendicolare a quella di oscillazione luno e l altro variano nel tempo con una funzione periodica sinusoidale con frequenza v determinata Le equazioni di Maxwell suggeriscono che una carica elementare posta in moto oscillatorio or
191. o in cui durante la verifica dell apparecchiatura si riscontra uno spostamento degli echi di riferimento nell asse dei tempi maggiore del 10 oppure una riduzione di sensibilit del 20 si deve ricontrollare tutto quanto precedentemente controllato nel corso dell ultima taratura corretta Nel caso in cui si riscontri un incremento dell amplificazione degli echi di riferimento superiore al 20 si deve ricontrollare solo l ampiezza degli echi di difetto riscontrati e registrati dall ultima taratura corretta 1 3 9 Controllo dei trasduttori Blocchi usati per il controllo Per il controllo dei trasduttori devono essere usati il blocco N 1 avente le caratteristiche secondo la norma EN12223 ed il blocco N 2 avente le caratteristiche secondo la norma EN27963 Trasduttori ad onde longitudinali 214 Per il controllo del potere risolutore si deve posizionare la sonda come indicato in figura in posizione 1 se il trasduttore ha un buon potere risolutore i tre echi di risposta dai tre gradini devono risultare ben distinti sullo schermo posizione 1 a gt 60 64 68 70 72 74 76 t OL bZ BL 08 Taratura del campo di misura La taratura del campo di misura deve essere eseguita posizionando il trasduttore sul blocco vedi prima figura nella posizione 2 spessore 25 mm per fondo scala inferiori a 100 mm e in posizione 3 per fondi scala superiori a 100 mm 215 posizione 2 posizione 3 GO
192. o maggiormente utilizzati per questo scopo figura 2 Essi hanno il vantaggio di produrre un immagine prontamente visibile e spesso ad alta risoluzione della regione interna dell oggetto sotto test Figura 2 Dispositivo base per il testing con raggi X le frecce indicano la direzione del fascio T tubo a raggi X O oggetto da testare F pellicola I principali svantaggi sono rappresentati dalla necessit di proteggersi dai rischi legati alle radiazioni ionizzanti il che richiede un area protetta e il 14 continuo controllo della salute del personale e dal fatto che la profondit di penetrazione della radiazione nell oggetto da testare pu essere molto limitata ad esempio 50 mm o meno in alcuni metalli e ancora meno in molti polimeri Anche i metodi ultrasonici possono essere utilizzati per la rilevazione dei difetti interni Essi presentano il vantaggio di essere adatti ad individuare le posizioni dei difetti in una singola operazione e di non essere soggetti ai rischi legati alle radiazioni Infine anche le microonde possono essere utilizzate per misurare i difetti interni in oggetti non metallici ma generalmente con un grado di precisione pi basso rispetto agli ultrasuoni 4 La rivelazione delle fessure superficiali ottenuta mediante i metodi delle tinture penetranti e delle particelle magnetiche Il metodo delle tinture penetranti tuttavia non pu essere utilizzato per rilevare difetti sottosuperficiali
193. olti h v Wx W con W e W che indicano rispettivamente livello energetico di partenza e di arrivo dell elettrone Poich l energia di legame degli elettroni differente per ogni elemento i raggi X prodotti saranno differenti da elemento a elemento pi precisamente saranno caratteristici dell elemento bersaglio impiegato 16 L energia del fotone emesso nella transizione dal livello L n 2 al livello K n 1 cresce all aumentare del numero atomico l energia di legame degli elettroni pi vicini al nucleo cresce proprio nello stesso modo secondo quanto suggerito dalla legge di Moseley v C Z a dove C e a sono delle costanti che dipendono dalla particolare transazione che si osserva Lo spettro dei raggi X caratteristici quindi uno spettro a righe ciascuna riga posizionata in corrispondenza dell energia di transazione possibile e la corrispondente ordinata indica la probabilit della transizione stessa ew x rays m Esempio di spettro di raggi X caratteristici X rays from a mol num target at 35 kW Relative imensity Mi n a E i Wavelength nm Rappresentazione schematica di un atomo 17 1 4 3 Propriet dei raggi X I raggi X impressionano un emulsione fotografica similmente a ci che fa la luce visibile L assorbimento di raggi X da parte dei diversi elementi avviene in modo selettivo in particolare minore il peso atomico e la
194. omici e 4 angolo di diffrazione quindi importante la conoscenza dei parametri del cristallo e dell angolo di diffrazione per poter scegliere il cristallo che copre il range di interesse delle lunghezze d onda Si pu parlare di spettrometri WDXRF sequenziali in cui si effettua un movimento rotatorio del rivelatore cambia 2 in modo da selezionare diverse lunghezze d onda oppure di spettrometri WDXRF simultanei in cui si hanno uno o pi rivelatori piazzati ad angoli definiti cos da rivelare diversi elementi contemporaneamente Negli ultimi anni lo sviluppo di cristalli sintetici ha reso possibile analizzare elementi a basso numero atomico O N C sebbene dei limiti al processo fisico perdita del segnale per assorbimento nel campione ne limitano l utilizzo Nella tecnica EDS i raggi X vengono direttamente rivelati da un rivelatore a semiconduttore che in grado di distinguere l energia dei fotoni Molto spesso utilizzato un Si Li detector 80 gt A S P Diffrazione secondo la WON Pari legge di Bragg NN Z i Ae S A K Ng aa Una forte riflessione del 2a lt lt a y raggio di lunghezza d onda 8 O O Ne 1 avviene solo quando l angolo B i di incidenza 2 Viene diffuso del Litio in un Silicio di tipo p cos da creare una giunzione p n Quando viene applicato un campo elettrico inverso la regione intrinseca zona sensibile si allarga a qualche millimetro necessario operare a basse t
195. ondenza del quale la curva interseca l asse B Nel punto C H uguale a zero e B uguale a Br che chiamato retentivit ed il suo valore caratteristico del materiale Invertendo la corrente e quindi la direzione di H la curva continua fino ad intersecare l asse H nel punto D dove B zero ed H pari ad Hc che detto coercivit ed il cui valore ancora caratteristico del materiale della sbarra Proseguendo al di l del punto E di coordinate HA BA si ha la saturazione tratto EF Il valore di H poi riportato a zero punto G e invertendo di nuovo la sua direzione esso viene incrementato fino ad intersecare l asse H nel punto H e proseguendo fino a che si abbia ancora la saturazione punto A In questo modo otteniamo il cappio d isteresi ACDEGH A L area racchiusa dal cappio d isteresi rappresenta la perdita di energia per ciclo per volume unitario della sbarra questa energia viene dissipata in calore Un ciclo d isteresi pu anche essere ottenuto facendo passare una corrente alternata di opportuna intensit attraverso il solenoide L isteresi magnetica inoltre pu essere ottenuta senza la necessit di raggiungere il livello di saturazione Per esempio un metodo comune di smagnetizzare un oggetto magnetizzato quello di sottoporlo ad un campo magnetico che varia in maniera sinusoidale e avente un ampiezza che viene 236 gradualmente diminuita a zero le curve risultanti allora pre
196. one del flusso 245 Con questi metodi viene indotto un campo magnetico all interno dell oggetto da testare e la distribuzione delle linee di flusso magnetico risultanti determinata dai valori della permeabilit magnetica all interno della regione di interesse La figura 10 infatti mostra come le discontinuit della permeabilit magnetica causate dalla presenza di una fessura che simula un difetto in una sbarra ferromagnetica magnetizzata modificano la distribuzione delle linee di flusso magnetico indotto il flusso esce fuori dall oggetto La dispersione del flusso si verifica non solo sulla superficie contenente la fessura ma anche su quella opposta anche se qui la densit del flusso disperso ha un ampiezza minore La figura 10 mostra anche che una parte del flusso passa attraverso la fessura Figura 10 Dispersione del flusso magnetico in presenza di un taglio che simula una fessura in una sbarra ferromagnetica magnetizzata Le linee tratteggiate indicano il flusso magnetico Il principale vantaggio di questi metodi l alta probabilit di rilevazione quando essi sono opportunamente applicati un altro vantaggio che essi mostrano una sensibilit pi elevata rispetto a tutti i metodi convenzionali dell NDT nel rilevare piccole fessure superficiali perfino su superfici rugose Uno svantaggio invece consiste nel fatto che questi metodi richiedono che la componente del campo applicato normale a qu
197. ono particolare importanza i ceramici Infatti la loro utilizzazione nelle turbine potrebbe permettere di lavorare a temperature pi elevate con il risultato di avere a disposizione una maggiore spinta Esempi tipici sono il Nitruro di silicio l Allumina il Carburo di silicio che hanno temperature di fusione pari a circa 2550 C e densit pi basse dei metalli 5 8 g cm materiale Alluminio composito Titanio Acciaio Nichel Sia per i componenti in acciaio o nichel e forgiati sia peri ceramici si possono realizzare radiografia metodo dei liquidi penetranti ultrasuoni per le parti in acciaio o nichel si possono inoltre effettuare controlli con magnetoscopia 314 metodo delle correnti indotte 1 2 2 La ferrovia e il treno La ferrovia il sistema di trasporto su veicoli a ruote che si spostano su guide di ferro parallele dette binari I principali controlli non distruttivi applicabili per la sicurezza nei trasporti ferroviari sono gt l esame visivo per controllare 315 se l usura del rodiggio in termini di usura del profilo trasversale e circonferenziale delle ruote la variazione delle caratteristiche e la rottura degli eventuali elementi smorzanti nelle sospensioni la superficie esterna esaminata a vista deve essere esente da qualunque difetto come ripiegature bruciature incisioni scagliature o altro che possa nuocere all impiego delle molle le correnti
198. ontrolli pi indicati e compatibili con i diversi materiali sono 4 radiografia s ultrasuoni L ala assemblata alla fusoliera 312 Inoltre per verificare le turbolenze che le estremit delle ali possono sopportare si eseguono prove dinamiche che impiegano prevalentemente cilindri idraulici e calcolatori di processo che coordinano i movimenti per rendere le sollecitazioni uguali a quelle dei voli quotidiani Prove dinamiche 1 2 1 2 Il motore Le parti fondamentali sono il compressore la camera di combustione e la turbina Il compressore immette aria nel motore facendo aumentare la temperatura e la pressione L aria ad alta pressione viene miscelata al combustibile ed accesa nella camera di combustione dove i gas molto caldi si espandono rapidamente e ad alta velocit passano nella turbina I gas attraversano la turbina e vengono espulsi dall effusore determinando la spinta dell aereo Il movimento di rotazione della turbina indotto dal passaggio dei gas di scarico viene trasmesso attraverso alberi di trasmissione al compressore che aspira altra aria Acciaio e leghe di titanio usata per le palette del compressore generalmente forgiata sono largamente usati nei motori ma negli stadi pi 313 caldi si richiedono le leghe di nichel usate per le palette degli stadi finali del compressore e per i dischi delle turbine ad alta pressione Tra i materiali utilizzati per le alte temperature assum
199. parazione delle superfici d esame per alcune PnD es US LP MT indispensabile per la loro buona riuscita e ha una incidenza sui costi delle stesse 3 conoscenza dei difetti tipici d esercizio la conoscenza della tipologia caratteristica dei difetti nei componenti di impianto quali la loro origine la loro collocazione la loro probabilit di individuarli in zone prestabilite 342 e la loro evoluzione sono elementi indispensabili per una corretta metodologia di controllo Sensibilit dei controlli Partendo dal presupposto che l affermazione componente senza difetti tecnicamente non ha senso necessario sempre riferirsi alla normativa applicabile che identifica l accettabilit o l inacettabilit dei difetti riscontrati A tal proposito la normativa definisce oltre alla classe di accettabilit anche la taratura della strumentazione che fa parte integrante della sensibilit del controllo e la tipologia dei difetti accettabili con cui confrontare le indicazioni riscontrate ualificazione del personale Dato che l efficacia delle PnD basata principalmente sulla loro ripetibilit fuor di ogni dubbio che diventa necessario il rispetto nella sua interezza della specifica da applicare Quindi per poter raggiungere tale scopo risulta indispensabile che la conduzione delle PnD deve essere affidata a personale adeguatamente qualificato di provata capacit seriet professionale e che abbia maturato una
200. pici in esercizio sensibilit dei controlli qualificazione del personale v documentazione un esame anche ben condotto ma non sufficientemente ed appropriatamente documentato perde gran parte della sua validit in quanto non pu essere confrontabile n con i controlli precedenti n con quelli futuri Frequenza ed estensione delle PnD 341 Programmazione Il primo gradino quello di elaborare una appropriata ceck list che consenta la raccolta e l elaborazione dei dati attinenti al componente eseguendo le seguenti azioni a conoscere il tipo di materiale le condizioni di progetto e di esercizio le dimensioni del componente b raccogliere e catalogare indicazioni fornite da precedenti esperienze sullo stesso componente c stabilire le cause e le modalit pi probabili di degrado d stabilire le PnD pi adeguate per verificare i danni subiti dal componente con riguardo all efficacia ai tempi ed ai costi e stabilire la sequenza cronologica di tutte le azioni necessarie da effettuare prima durante e dopo le PnD Problematiche dei controlli Ci sono degli aspetti che rendono il controllo dei componenti in esercizio diverso dal controllo dei componenti in fase di costruzione 3 accessibilit a differenza dei controlli in costruzione il componente non pu essere movimentato e quindi necessario che l operatore possa accedere a tutte le superfici per poter essere esaminate con le PnD pre
201. plicabilit In base alle caratteristiche qualitative operative strumentali o funzionali dei mezzi utilizzati nei CND e ai parametri di riferimento ad esempio dimensioni e morfologia del difetto tipo di materiale temperature di esercizio condizioni operative etc le tecniche hanno differenti campi di Aero Petrol Civile Beni Dl f Energetico Meccanico nautico chimico Edile Artistici applicabilit Correnti indotte Liquidi 3 penetranti m e e eje Magnetoscopia e Rilevazione fughe Metodi dinamici Rilievi fotogrammetrici E Termografia e w 340 PARTE IV CAPITOLO 1 1 Conclusioni le problematiche delle prove non distruttive I Controlli Non Distruttivi non destructive evaluation sono oramai entrati in una fase di piena maturit sia scientifica che tecnologica La loro importanza deriva dalla possibilit di ottenere grandi economie sia nel processo produttivo che nella manutenzione in quanto eliminano la necessit di sovrastimare i margini di sicurezza e affidabilit garantendo la qualit del prodotto finale Ma la scelta corretta delle Pnd da utilizzare consequenziale ad un analisi della problematica nel suo insieme ed per questo che le varie fasi di applicazione di un metodo di controllo sono costituite da Programmazione Problematiche dei controlli accessibilit preparazione delle superfici d esame conoscenza dei difetti ti
202. pretazione dei dati pag 28 1 3 5 Applicazioni pag 32 1 3 6 Sonde per ultrasuoni e mezzi di accoppiamento pag 32 1 3 7 Tecniche di controllo 35 bi 1 3 7 2 Tecnica per riflessione pag 39 1 3 8 Procedura operativa pag 43 1 3 9 Controllo dei trasduttori pag 46 1 3 10 Tecnica di esplorazione pag 52 1 3 11 Difficolt nell applicazione del metodo UT pag 54 1 3 12 Vantaggi e svantaggi pag 56 1 3 13 Prospettive future pag 58 1 3 14 Norme di riferimento per controlli con ultrasuoni pag 58 Capitolo II 2 1 Magnetoscopia pag 60 2 1 1 Tecniche di magnetizzazione pag 61 2 1 2 Circuiti magnetici pag 66 2 1 3 Magnetizzazione ed isteresi pag 68 2 1 4 Metodi di eccitazione del campo magnetico pag 73 2 1 5 Analisi d impedenza per correnti parassite pag 76 2 2 Metodi magnetici pag 81 2 2 1 Metodi di dispersione del flusso pag 82 2 2 1 1 Ispezione con particelle magnetiche pag 83 2 2 1 2 Metodi dry e wet pag 88 2 2 1 3 Ispezione con nastro magnetico pag 89 2 2 2 Vantaggi e svantaggi pag 99 2 3 Metodo delle correnti indotte pag 100 2 3 1 Correnti di Foucault pag 102 2 3 1 1 Classificazione dei materiali dal punto di vista magnetico pag 102 2 3 1 2 Cenni teorici sulle correnti parassite pag 104 2 3 1 3 Applicazione tecnologica pag 105 2 3 1 4 Metodi utilizzati per la riduzione delle correnti parassite pag 108 2 3 2 La diagnostica industriale a correnti indotte pag 110 2 3 2 1 Cenni sui metodi numerici della
203. raggi gamma e fasci di neutroni metodi acustici e oscillatori misure con impedenze ultrasoniche e meccaniche metodi elettrici e magnetici corrente parassita dispersione di flusso magnetico ispezione con particelle magnetiche analisi con le microonde e misure con caduta di potenziale e campo alternato metodi visivi e ottici interferometria olografia e tinture penetranti Wi metodi termici radiazione infrarossa e vernici termiche Per la completa ispezione di un oggetto generalmente richiesta una combinazione di due o pi metodi Tuttavia la decisione di scegliere un metodo piuttosto che un altro dipende da diversi fattori 12 valutazione della struttura e della composizione dei materiali misura delle dimensioni rivelazione dei difetti interni Ro drei rivelazione dei difetti superficiali e sottosuperficiali 1 Per quanto riguarda il primo punto bisogna dire che i diversi fattori che determinano la composizione di un materiale comprendono la natura del materiale stesso i costituenti di una lega e le concentrazioni dei componenti di un miscuglio I fattori connessi alla struttura invece includono la durezza dei metalli la profondit nelle leghe il contenuto di impurit e il grado di sollecitazioni interne Questi fattori modificano i valori delle costanti elastiche della conducibilit elettrica delle propriet magnetiche e della permettivit elettrica Le costanti elastiche sono connesse alla
204. ragione gli elementi devono essere rimossi utilizzando nel caso anche la spazzolatura 212 Procedura nella tecnica per riflessione Questa tecnica utilizza il segnale riflesso da qualsiasi interfaccia all interno del particolare esaminato Il segnale caratterizzato dall ampiezza e dalla posizione lungo l asse dei tempi che a sua volta dipende dalla distanza tra la discontinuit presente nel materiale e la sonda La posizione della discontinuit viene definita sulla base di tale distanza dalla direzione di propagazione del suono e dalla posizione della sonda Si raccomanda a ciascun operatore di misurare l ampiezza del segnale del riflettore in rapporto ad una curva di correzione ampiezza distanza D A C o ad una serie di curve D A C costruite utilizzando blocchi campione con discontinuit realizzate artificialmente fori trapanati lateralmente fori piani intagli ecc o ad un diagramma di riflessione equivalente metodo A V G Taratura dell apparecchio Prima di ogni esame deve essere eseguita la taratura dello strumento con gli stessi trasduttori da utilizzare durante il controllo La taratura deve essere poi verificata almeno ogni tre ore di lavoro quando si spegne e si riaccende lo strumento quando si sostituisce il cavo la sonda o si cambia il mezzo di accoppiamento quando cambia l operatore quando si abbiano dei dubbi sulla corretta funzionalit dell apparecchiatura 213 Nel moment
205. ragioni e cattiva risoluzione se abbiamo due oggetti opachi a distanza d con contorni netti le loro immagini radiografiche non li avranno altrettanto Diremo che il sistema radiografico ha scarsa risoluzione se in qualche modo riusciamo a vedere separatamente i due oggetti Qualora ci non fosse possibile per effetto dell avvicinamento egli oggetti diremo che le immagini non sono risolte La risoluzione si misura in coppie di linee per millimetro Ip mm e contrasto supponiamo che la fluenza di fotoni in un punto di riferimento sia e che in un punto adiacente sia allora il contrasto dato da C D Doy Do e nebbia fog la radiazione diffusa produce un velo che riduce il contrasto e nasconde 1 dettagli 37 Le valutazioni svolte finora in termini qualitativi possono essere condotte in termini quantitativi attraverso una funzione matematica la funzione modulazione di frequenza MTF Possiamo definire la MTF di un sistema come il rapporto tra la quantit di informazione che il sistema in grado di registrare e quella che riceve Per ottenere delle buone immagini nelle ricerche archeometriche necessario disporre di tubi RX con macchie focali molto contenute microfocus Un fuoco di grandi dimensioni produce un immagine sfocata perch l immagine creata da raggi X che partono da diverse parti di esso L ampiezza della penombra data da dove D il diametro del fuoco L la distanza
206. rata in nero e di un aureola scura in rosso Durante le analisi stata condotta un indagine sistematica sulle aureole che ha evidenziato l assenza di piombo ferro rame e argento dalla lega d oro utilizzata se tali elementi fossero appartenuti alla lega le loro concentrazioni relative rispetto all oro sarebbero rimaste costanti L oro utilizzato purissimo e molto probabilmente le foglie utilizzate sono state ottenute martellando monete di Firenze o Venezia fiorini o ducati contenenti oro al 99 7 Si potuto valutare tramite analisi differenziali che lo spessore medio delle foglie d oro 1 6 m e quindi sono stati impiegati circa 600 g d oro per ricoprire le aureole dell intera cappella La stessa analisi dato il rapporta piombo oro pressoch costante ha portato a supporre la presenza di uno strato di piombo appena inferiore a quello d oro Tale ipotesi stata confermata dall analisi diretta di un frammento d oro prelevato dagli affreschi Infine si potuto dedurre che Giotto ha realizzato le aureole in almeno tre modi diversi e Sopra l intonaco dipingeva uno strato di azzurrite poi uno di biacca e un collante a base di rame sul quale veniva applicata la lamina d oro come in figura e Sopra l intonaco dipingeva l eventuale stato di azzurrite su cui Tubo X Rivelatore X applicava una lamina di stagno e su uno strato di colla una lamina d oro e Sopra l intonaco e l azzurrite
207. rente elettrica alternata I campi circolari intorno alle spire della bobina generano un campo magnetico longitudinale al suo interno La rivelazione dei difetti migliore quando sono orientati in senso ortogonale alle linee di flusso del campo magnetico Quindi affinch i difetti siano intercettati dalle linee di forza del campo magnetico indotto il pezzo in esame deve essere magnetizzato almeno in due direzioni fra loro ortogonali 2 1 2 Circuiti magnetici 231 La soluzione del problema generale della magnetostatica in presenza di materiali ferromagnetici e correnti libere risulta particolarmente complessa Fortunatamente in molte applicazioni possibile condurre lo studio facendo riferimento a parametri globali analoghi a quelli che nel caso del campo di corrente stazionario tensioni correnti resistenze ecc consentono una notevole semplificazione del modello e una valutazione pi immediata delle grandezze di interesse Figura 3 Mezzo a permeabilit infinita costituito da una struttura toroidale interrotta in corrispondenza di un traferro di spessore N numero di spire e i corrente elettrica A tal proposito esaminiamo una struttura del tipo mostrato in figura 3 nella quale si suppone che il materiale ferromagnetico sia caratterizzato da una permeabilit magnetica infinita che nel seguito per brevit chiameremo ferro De Menna 1998 In virt di questa ipotesi il campo magnetico nel fer
208. ri e facile integrabilit all interno delle linee di produzione Il magnatest prevede inoltre e interfaccia windows come nuova interfaccia standard e sequenza automatica di test e men guidati di calibrazione e configurazione Principali caratteristiche tecniche e frequenze 2H 10H e 10 pezzi al secondo a 1kHz e Valutazione circolare ellittica rettangolare Manuale ed automatica e Peso 15Kg Esistono diverse versioni di magnatest tra cui possiamo menzionare il magnatest ecm questo un modulo a correnti indotte compatto ed economico per selezionare i campioni in base alle propriet dei materiali come durezza composizione profondit di tempra Utilizzando un vero controllo magneto induttivo con valutazione delle armoniche fornisce un affidabile strumento per individuare inammissibili deviazioni dalle propriet richieste 2 3 3 2 Limiti del metodo a correnti indotte Le limitazioni del metodo sono in stretta relazione con le caratteristiche dei materiali in prova 289 il metodo applicabile soltanto su materiali conduttori e per localizzare discontinuit superficiali o subsuperficiali a profondit non superiori a 10 15mm per materiali di conduttivit medio bassa Questa profondit diminuisce drasticamente per valori di conduttivit pi elevati e per i materiali ferromagnetici l interpretazione delle indicazioni agli effetti del riconoscimento del tipo di difetto difficoltosa l automazion
209. rimentale di difetti presenti in laminati metallici con l uso di tecniche differenziali per una migliore risoluzione assiale l altra impegnata nello sviluppo di una modellistica numerica capace di determinare la risposta dei sensori di misura partendo dalle caratteristiche del campo elettromagnetico delle propriet dei materiali ispezionati e dalle tipologie dei difetti presenti L applicazione del metodo degli elementi finiti necessaria alla modellistica numerica comporta diversi problemi riguardo alla geometria dei sistemi trattati e alla loro discretizzazione Una soluzione a tale proposito quella di ricorrere a simulazioni tridimensionali mediante una tecnica di estrusione partendo dal modello bidimensionale 293 PARTE Ill CAPITOLO 1 1 Le principali applicazioni Viaggi in Viaggi in treno Viaggi in Guardi un aereo macchina quadro una statua Ogni Almeno 30 Miriadi di determinato Le ruote gli assili particolari della tua indagini sono numero di ore di sono controllati auto sono controllati fatte su tutte le volo almeno 50 con PnD con PnD opere d arte con particolari PnD dell aereo vengono controllati con PnD Rispetto ai campi di applicabilit le PnD come abbiamo visto possono essere distinte nelle seguenti tre classi 294 gt PnD superficiali idonee a rilevare anomalie superficiali ed in qualche caso sub superficiali gt PnD volumetriche idon
210. rnati di solito ristretto a testare fessure superficiali Questo metodo normalmente non impiegato per misurare le dimensioni di un difetto ma un operatore esperto pu valutarle grossolanamente a partire dalle dimensioni e dal pattern dell accumulo di particelle che si ha dove localizzato il difetto Questa valutazione pu essere assistita con l aiuto di un blocco contenente tagli sottili di diverse profondit e fatto con lo stesso materiale dell oggetto da testare King Blitz et al 1969a ha mostrato inoltre che possibile identificare il tipo di difetto dal tipo di indicazione per esempio le fessure dovute a trattamento con calore sono di solito lunghe e strette L MPI largamente utilizzato per testare strutture marine subacquee come i supporti di una piattaforma e gli oleodotti specialmente per difetti di saldatura inoltre i difetti maggiormente rilevati sono le fessure superficiali dovute a logoramenti Le strutture sono di solito ricoperte da organismi marini e prima del testing devono quindi essere pulite per mettere a nudo il metallo solitamente con getti di fluido ad alta pressione Un metodo di magnetizzazione largamente utilizzato in questi casi il metodo del flusso di corrente che utilizza due sonde figura 12 una 250 corrente opportuna fornisce un adeguata intensit del campo Le sonde sono capaci di funzionare sopra superfici aventi un alto grado di curvatura Figura 12 Testing
211. ro nullo e le linee vettoriali di H avranno un andamento qualitativo del tipo riportato in figura 4 Il traferro di altezza invece sede di un campo magnetico dovuto alla corrente i che interessa l avvolgimento di N spire 232 Zooo Figura 4 Andamento delle linee vettoriali di H nella struttura di figura 2 1 In queste ipotesi possibile dimostrare che se il traferro ha dimensioni trascurabili rispetto allo sviluppo complessivo della struttura in ferro il campo nell aria al di fuori del traferro trascurabile rispetto al valore che esso assume nel traferro Questa considerazione induce allora a trattare 1 sistemi del tipo in esame introducendo un ulteriore approssimazione che consiste nel trascurare del tutto il campo al di fuori del traferro Ci si riconduce cio ad una situazione nella quale il campo completamente incanalato nel ferro il quale costituisce pertanto una sorta di circuito magnetico per le linee vettoriali del campo Si osservi in particolare che mentre H nullo B si mantiene limitato nel ferro Ci premesso possibile dimostrare utilizzando anche la legge di Ampere che si perviene alla seguente relazione Ni R La grandezza R uoS prende il nome di riluttanza del tratto di circuito magnetico considerato mentre rappresenta il flusso del campo B 233 esistente nella generica sezione del ferro S infine l area della sezione retta del ferro nelle immediate vicina
212. rodotto quando si rende necessario effettuare un monitoraggio della qualit e o della sicurezza in fase di diagnostica cio quando rilevata la presenza di un malfunzionamento si rende necessaria la ricerca della causa la valutazione dell entit del problema da cui il malfunzionamento stesso dipende nonch la raccolta di informazioni di carattere generale dalle quali dipende l intervento risolutivo Di grande importanza la possibilit di impiegare i metodi non distruttivi per l effettuazione di un monitoraggio completo e continuativo di parametri significativi in periodi pi o meno lunghi quali l inflessione di strutture portanti orizzontali oppure per il controllo dello stato di difetti possibile ad esempio mantenere sotto controllo lo stato di avanzamento di un quadro fessurativo ritenuto pericoloso valutando implicitamente le cause che lo governano e lo determinano o valutare nel corso della sua vita utile l inflessione di un ponte Controlli effettuati sui pezzi di prova permettono l individuazione di zone sistematiche difettose e quindi i C N D diventano parte integrante del processo di progettazione dando un qualificato apporto alla Garanzia di Qualit ovvero quel complesso di azioni sistematiche e ben pianificate volte a dare assicurazione che un impianto sistema possano fornire le prestazioni richieste nelle diverse condizioni operative La garanzia di qualit un aspetto che riguarda anche
213. rreno variazioni nette di qualit del calcestruzzo ecc sono evidenziate da un aumento del tempo di ritardo tra l impulso trasmesso e il segnale ricevuto rispetto a quello registrato in condizioni di integrit del materiale Le prove vibrazionali metodi dinamici consistono nell applicare un accelerometro alla testa del palo o alla struttura da controllare generare l impulso mediante il martello sollecitando la testa del palo e acquisire i segnali provenienti dal sensore Ogni volta che l onda di compressione che si propaga verso il basso all interno del palo incontra una variazione nella sua sezione viene generata un onda riflessa che si propaga verso l alto dove viene rilevata dall accelerometro La forma d onda cos acquisita fornisce quindi informazioni su eventuali diminuzioni o aumenti di sezione lunghezza del palo eventualmente integro o nei casi pi gravi fratture e discontinuit lungo il palo 334 1 2 9 Beni artistici dipinti affreschi statue 1 2 9 1 Sculture 3 Metodi ottici e fotografici fotografia della fluorescenza U V per l individuazione della patina superficiale e Tomografia assiale per la caratterizzazione della struttura interna e la ricerca di danni meccanici conseguenti ad un trasporto 3 Termografia 1 2 9 2 Dipinti su tela 3 termografia per determinare le aree su cui intervenire avendo chiaro lo stato superficiale e sottostante non altrimenti rilevabile In presen
214. scadente o a una condensa formatasi a causa di un isolamento non adeguato o inesistente assume un ruolo importante nell incremento dell efficienza in termini di risparmio energetico L indagine termografica applicata alle superfici murarie consente dalla individuazione di zone a differente temperatura di evidenziare la presenza di strutture architettoniche nascoste Infatti le 322 diverse risposte in temperatura sono causate da differenze di conducibilit e di capacit termica tra i materiali posti all interno delle pareti La condensazione che si forma per un isolamento difettoso del muro si tradurr nel tempo in deterioramento e di conseguenza in elevati costi di riparazione L umidit nascosta in un tetto costituisce una causa ancor pi grave per quanto riguarda dispersione di energia e deterioramento del sistema di isolamento E senz altro meno oneroso riparare o sostituire una parte di un tetto che ricostruirne uno completamente 1 2 3 2 Sistemi di riscaldamento e perdite idrauliche La sorveglianza ad infrarossi pu rivelarsi estremamente efficace per localizzare perdite di vapore sulle linee difetti del sistema di isolamento sulle linee di distribuzione del vapore e scaricatori di condensa difettosi La termografia consente di risparmiare tempo e denaro individuando e rilevando eventuali perdite nelle condutture sotterranee 323 Il vantaggio principale di questo tipo di analisi che si
215. sentano un area che si riduce progressivamente Questo normalmente fatto collocando l oggetto nelle vicinanze di una bobina che trasporta una corrente alternata sufficientemente elevata che fornisce il valore di saturazione di H e allontanando l oggetto lentamente dalla bobina per una distanza che dipende dal valore di corrente in essa Quando si presenta isteresi magnetica in un metallo soggetto ad un campo alternato sono indotte in esso correnti parassite come risultato si ha un ulteriore perdita di energia accompagnata da un corrispondente aumento dell area del cappio Partendo da un certo punto P o P sulla curva pu essere tracciato un cappio d isteresi pi piccolo con variazioni di B ed H uguali a B e a H rispettivamente Il gradiente medio di questo cappio cio il gradiente della linea PQ o P Q rappresenta la permeabilit incrementale uinc che dipende dalle propriet materiali e dalla storia precedente del materiale Quando P giace nell origine ed i valori di B e 6H sono piccoli cio il cappio d isteresi pi piccolo si estende sopra la parte lineare della curva di magnetizzazione la permeabilit incrementale viene chiamata la permeabilit recoil prec Essa quel valore di u che rilevante nel testing con correnti parassite di bassa intensit in cui la linearit delle variabili corrente campo etc essenziale per testare accuratamente metalli ferromagnetici non saturati 2 1 4 Metod
216. sibili le modificazioni indotte dal corpo umano sul fascio di raggi x La radiologia tradizionale delle ossa e dell apparato scheletrico la pi antica applicazione dei raggi x allo studio del corpo umano La risonanza magnetica una moderna tecnica diagnostica usata in medicina che fornisce immagini dettagliate del corpo umano La RM produce immagini 338 di sezioni del corpo sottoposto all azione del campo magnetico originate grazie all aiuto di un computer che trasforma gli impulsi radio nelle immagini anatomiche in questione Un esempio di radiologia digitale costituito dalla Tomografia Assiale Computerizzata TAC indagine nella quale un tubo radiogeno ruota intorno al corpo del paziente emettendo un sottile fascio di raggi x Dall altra parte del corpo una corona di sensori radiosensibili collegati al un computer misura l intensit dei raggi che hanno attraversato il paziente punto per punto Questo insieme di dati viene raccolto e rielaborato dal computer che crea l immagine virtuale su un monitor Da questo il nome di tomografia che significa immagine in sezione Sezione orizzontale del cervello gt Termografia per la verifica della circolazione sanguigna e per l identificazione di infiammazioni tendinee o muscolari In alcuni casi viene impiegato questo tipo di indagine anche per la diagnosi di tumori della pelle ke i 26 9 C ww essediemmetit 339 1 2 11 Campi di ap
217. siste nell usare trasduttori elettromagnetici acustici EMAT electromagnetic acoustic transducer Durante questo processo le onde ultrasonore sono prodotte come risultato di un disordine meccanico indotto in un metallo mediante grandi correnti alternate che percorrendo una spira formano un campo magnetico avvolto sulla superficie del metallo 193 Gli EMAT sono particolarmente utili per scanning continui e temperature di utilizzo superiori ai 1000 in contrasto ai trasduttori piezoelettrici che operano efficientemente fin sotto i 450 Le onde ultrasonore generate possono essere di tipo trasversale e di tipo longitudinale si propagano con la stessa frequenza del generatore ed hanno una capacit di penetrazione nel materiale che inversamente proporzionale alla loro frequenza Naturalmente la capacit di penetrazione dipende anche dalle caratteristiche intrinseche del materiale che deve essere attraversato in particolare la principale caratteristica del mezzo che devono attraversare l impedenza acustica Z definita come il prodotto della sua densit R per la velocit di propagazione dell onda nel mezzo 1 3 4 2 Trasmissione Il metodo richiede uno stato superficiale che consenta o non ostacoli eccessivamente il passaggio degli ultrasuoni Per esempio una superficie lappata pu essere considerata ottimale mentre la superficie grezza di lavorazione a caldo che presenti scaglie di calamina di rilevante spessore ed an
218. sistema di movimentazione e infine dagli algoritmi di ricostruzione A parit di materiale la risoluzione spaziale dell ordine di grandezza della collimazione il passo di movimento adottato viene adeguato Ad esempio se si impiega un fascio collimato di 1 mm la risoluzione spaziale ottimale non potr essere molto inferiore al millimetro e il passo di movimentazione dovr essere inferiore ad esso Nella normale tomografia per campioni da dimensioni massime da 1cm a qualche metro un valore indicativo di risoluzione spaziale dell ordine di 0 1 1 mm Per risoluzioni spaziali migliori ma su oggetti pi piccoli possibile ricorrere alla microtomografia con la quale si possono ottenere soluzioni micrometriche Il contrasto indica invece la capacit di distinguere materiali diversi attraverso la tomografia Esso dipende fondamentalmente dal coefficiente di attenuazione dei materiali stessi e in particolare dalla differenza dei 61 coefficienti di attenuazione dei materiali che si vogliono distinguere quanto pi sono diversi i coefficienti tanto pi facile distinguere i materiali opportuno ricordare che i coefficienti di attenuazione tendono a differenziarsi maggiormente ad energie inferiori pertanto quando le dimensioni dell oggetto lo rendono possibile utile lavorare a basse energie Un valore indicativo del contrasto che peraltro dipende dalla statistica dei conteggi e da altri fattori minori
219. sono rivelate di grande utilit anche per l analisi di dipinti Sono diversi i limiti fondamentali delle radiografia convenzionale che tali nuove tecniche si propongono di risolvere Tra questi si ha il problema della mancata conoscenza a priori delle caratteristiche di attenuazione del dipinto che richiedono la realizzazione lo sviluppo e la valutazione di molte radiografie prima di ottenere la densit ottimale Inoltre non sempre possibile osservare l intero range di densit da una singola radiografia e cos necessario produrre pi radiogrammi con differenti esposizioni per ottenere quante pi informazioni possibili sul singolo dipinto Si cerca anche di risolvere il problema relativo al basso contrasto dovuto a piccole variazioni di densit Infine ovvio il vantaggio della digitalizzazione dell immagine che consente l archiviazione la trasmissione su linee telefoniche la possibilit di eseguire copie multiple ecc Sono state proposte varie apparecchiature per la radiografia digitale tra le pi diffuse si annovera quella basata su fosfori a memoria Tali fosfori colpiti dai raggi X che hanno attraversato l oggetto in studio memorizzano l informazione che pu essere recuperata punto per punto sotto forma di 72 segnale luminoso mediante opportuna esposizione a luce preferibilmente laser Vediamo brevemente altre tecniche Nella fluoroscopia digitale il fascio di raggi X che emerge dall oggetto
220. ssati dalla transizione A volte per l energia prodotta dalla transizione non viene emessa sotto forma di radiazione caratteristica ed ceduta ad un elettrone che pu cos essere espulso dall atomo L elettrone espulso prende nome di elettrone Auger Questo processo si pone in competizione con l XRF e risulta pi frequente negli elementi a basso numero atomico Ricordiamo che i raggi X caratteristici sono denominati K LLM oNa seconda dell orbitale da cui stato espulso l elettrone e presentano un pedice V 4 o per indicare l orbitale da cui proviene l elettrone irradiante Pertanto un raggio di tipo Ky generato dalla transizione di un elettrone dal livello energetico L a quello K Si potrebbe specificare ulteriormente l indicazione dell energia di partenza dell elettrone dato che ciascun livello pu ospitare pi elettroni L aspetto saliente degli spettri X di emissione degli atomi che essi variano con grande regolarit in funzione del numero atomico Per l identificazione degli elementi di peso leggero Si Ca o medio Cr Fe Cu Ag si utilizzano di solito le righe di emissione X della serie K che si generano nelle transizioni allo stato ionizzato di energia minima 15S mentre per gli elementi pi pesanti si ricorre alle righe di emissione della serie L che si generano nelle transizioni agli stati elettronici di energia immediatamente superiore 2S 2P L analisi qualita
221. ssione acustica ha lo scopo di rilevare le onde di pressione generate dalla nascita o dall evoluzione di discontinuit nelle strutture dei materiali Il malfunzionamento di macchinari spesso segnalato dalla comparsa o dalla variazione di rumorosit Il rilievo eseguito con sonde che basano il loro funzionamento sul principio della piezoelettricit ovvero tali sonde trasformano i segnali acustici in segnali elettrici E applicato per v monitoraggio continuativo di componenti e macchinari in esercizio al fine di individuare anomalie per poter porvi rimedio con interventi di manutenzione preventiva v controllo dell usura e della resistenza a fatica di strutture o parti di esse Un grosso problema di tale tecnica risiede nel fatto che i segnali originali sono molto deboli e richiedono per tanto una forte amplificazione 10 10 volte A tali livelli di amplificazione il rumore proveniente dall ambiente e dalla stessa strumentazione tutt altro che trascurabile essendo spesso dello stesso ordine di grandezza del segnale che si vuol misurare L operazione di filtraggio risulta quindi fondamentale e molto delicata 174 1 2 Metodi dinamici L analisi dei modi vibrazionali consente la rilevazione di difetti e imperfezioni in quanto la presenza di una qualsiasi anomalia all interno di un sistema dinamico d luogo ad una variazione dell intensit vibratoria del sistema stesso Il metodo si basa sulla costru
222. standard cio cercando gli echi di difetti precostituiti In tal modo possibile assegnare ad ogni difetto una dimensione equivalente cio affermare che le sue dimensioni e forma sono tali da generare un eco simile a quello d un foro di diametro definito e posizionato alla stessa distanza dal trasduttore La dimensione equivalente non direttamente collegabile con quella reale ma un parametro approssimativo attualmente necessario per classificare l entit dei difetti rivelati Altre volte si tara lo strumento direttamente sul pezzo da esaminare per cogliere l eco di fondo e la sua scomparsa od attenuazione 200 Il controllo con ultrasuoni reso pi efficace e semplice dal grado di simmetria del pezzo da esaminare ovvero dalla presenza di superfici piane o cilindriche di piani paralleli o comunque in grado di riflettere efficacemente l onda di fondo Si complica invece in presenza di fori scanalature filettature variazioni di sezione o di caratteristiche geometriche complesse Anche la finitura superficiale gioca un molo importante sull efficacia del controllo con ultrasuoni Gli ultrasuoni rivelano con difficolt i difetti che giacciono troppo vicino al trasduttore Tuttavia questa difficolt la cui entit non generalizzabile dipende soprattutto dal tipo di sonda e pu essere aggirata con l affinamento delle tecniche di controllo e dall esperienza dell operatore 1 3 5 Applicazioni Ecco alcuni dei princip
223. sull EDS tuttavia importante notare che gli elementi leggeri non possono essere misurati direttamente con tali rivelatori in quanto raggi X con energie inferiori a 2 eV sono facilmente assorbiti dall aria Pertanto bene analizzare tali elementi in laboratorio dove possibile creare il vuoto Le principali differenze tra PEDS e la WDS si hanno nell efficacia della rivelazione e nella risoluzione L efficacia complessiva nel raccogliere raggi X bassa per entrambe le tecniche per la WDS inferiore allo 0 2 e per PEDS inferiore al 2 il rivelatore pi vicino al campione rispetto alla WDS inoltre nella WDS dei raggi che entrano nel rivelatore solo il 30 viene effettivamente preso in considerazione al contrario nell EDS quasi il 100 conteggiato 82 Ci consente nell EDS l uso di fasci di radiazione di diametro pi piccolo La risoluzione per di gran lunga migliore nella WDS come evidenziato dalla figura 239 6m 3m Figure 5 53 EDS spectrum of the same mickel base superalloy used lo obtain ihe WDS spectra in Figures 5 12a and 5 12b Spettro di fluorescenza X caratteristica di una lega di Nichel ottenuto con lEDS sopra e con la WDS sotto ENERGY RVI 130 138 14 155 165 in 1a T T T T T m i a jeta Si pu rilevare la differente un risoluzione dei due spettri nel range Ee di lunghezze d onda rilevato dalla fl WDS b res Resa a pes ri s5 se
224. ta mediante registrazione su apposite emulsioni fotografiche sensibili alle radiazioni specifiche impiegate 1 3 Rilievi Fotogrammetrici La fotogrammetria permette attraverso la digitalizzazione delle immagini l acquisizione delle dimensioni geometriche e di tutte le informazioni necessarie ad un rilievo accurato ed utilizzata per creare una documentazione che permetta l identificazione dettagliata e completa della struttura in esame Tale tecnica viene eseguita mediante il rilievo topografico il raddrizzamento delle immagini avviene secondo un modello matematico di ricostruzione e la restituzione grafica di ogni singolo prospetto che definisce ogni particolare costruttivo rappresentando mattoni infissi pietre malta ecc Una rappresentazione grafica fedele consentir ai restauratori di avere il maggior numero di informazioni per poter intervenire sul degrado del soggetto in esame Sotto riportato il rilievo fotogrammetrico eseguito sul prospetto principale del Palazzo Agresta D Alessandro a Rotondella MT con la restituzione vettoriale riportante l individuazione dei materiali e l analisi dello stato attuale del degrado 25 Daach paaa E ah ai TE baie Ga Medio ZI medita per risalita Caciara Paati conf a uil Ao vato dhatu ch dapat Prospetto elaborato al CAD con l analisi dello stato di degrado E Pitta doliente E E cyi Eie EE inao cateto Prospetto con individuazione dei materi
225. ta hanno lunghezza finita perci nascono discrepanze tra i valori misurati e quelli teorici delle componenti 244 normalizzate dell impedenza Queste discrepanze non dovrebbero superare piccole percentuali a patto che la bobina sia pi corta dell asta e la lunghezza della bobina superi il suo diametro di un fattore 2 o pi Predizioni pi precise dell impedenza possono essere ottenute per bobine di lunghezza finita con l uso di una analisi pi complicata Dodd et al 1974 Tuttavia lo scopo principale di tracciare le curve di impedenza quello di valutare le frequenze ottimali per il testing e il metodo di Forster normalmente adeguato per questo scopo perfino per bobine relativamente piccole 2 2 Metodi magnetici Con i metodi magnetici del testing l oggetto che deve essere testato viene sottoposto ad un campo magnetico e poi vengono osservati i cambiamenti risultanti del flusso magnetico nella regione di interesse Le applicazioni sono confinate ai materiali ferromagnetici ed includono la rilevazione di fessure la misura dei cambiamenti dimensionali e l osservazione delle variazioni della permeabilit magnetica I campi magnetici applicati possono essere sia continui che alternati 2 2 1 Metodi di dispersione del flusso I fenomeni localizzati come le fessure superficiali o sottosuperficiali nell acciaio ferritico ed in altri materiali ferromagnetici possono essere rilevati mediante i metodi di dispersi
226. ta un accurata preparazione delle superfici come la rimozione di grasso e di altre sostanze che possono alterare la mobilit e la visibilit delle particelle 3 dopo ogni test deve essere effettuata la smagnetizzazione infatti la presenza di qualche magnetismo residuo pu attrarre sostanze che potrebbero aderire permanentemente provocando probabilmente guasti quando l oggetto viene usato 4 le particelle ferromagnetiche possono ostruire le fessure rendendo pi difficile la rilevazione 5 occorrono test in almeno due direzioni perch alcune linee di flusso orientate nella direzione di un difetto non sono deviate e quindi ostacolano la rilevazione 6 l efficienza del metodo dipende dall abilit dall esperienza dalla concentrazione e dall onest dell operatore 249 In generale la massima profondit alla quale pu essere rilevata una fessura superficiale con l utilizzo di campi continui circa 1 5 mm Con i campi alternati invece le onde elettromagnetiche si propagano all interno del metallo ma la penetrazione bassa come indicato dalla profondit di penetrazione 2 u0 1 2 dove la frequenza angolare u e o sono rispettivamente la permeabilit magnetica e la conducibilit elettrica del mezzo in cui le onde si propagano che tipicamente 0 5 mm per l acciaio testato alla frequenza di 50 Hz Inoltre decresce all aumentare della frequenza pertanto l utilizzo dei campi alte
227. tato della girante per verificare la presenza di eventuali segni di cedimento solitamente delle crepe alla base delle alette poich il materiale costituente l acciaio inox le tecniche possono essere metodo dei liquidi penetranti radiografia W ultrasuoni 326 lo stato delle valvole di aspirazione e di mandata pulendole accuratamente e accertandosi che non si sia fermato qualche corpo estraneo che ne impedisca il perfetto funzionamento le valvole per bassa pressione sono generalmente di ottone ghisa o plastica mentre per le valvole ad alta pressione si ricorre all acciaio o all acciaio inossidabile nel caso in cui il fluido sia corrosivo in questo caso i controlli sono quelli sopra riportati invece nel caso di valvole in ghisa possibile effettuare anche la magnetoscopia essendo la ghisa un materiale ferromagnetico Nel caso di valvole di plastica i controlli sono Wl radiografia ultrasuoni lo stato delle membrane verificando che non ci siano crepe e che siano morbide ed elastiche s il filtro e il tubo di aspirazione e di mandata accertandosi che non siano intasati la parte rotante per la tenuta meccanica con tecniche che consentono il monitoraggio di parti in movimento Wi la termografia amp i il metodo delle correnti indotte se il materiale conduttore 1 2 5 Settore Automobilistico Un auto sottoposta a una serie di prove non distruttive data la variet
228. tiva di solito molto semplice essendo pochi i casi di esatta sovrapposizione tra righe di emissione della serie L e righe della 11 serie K Per esempio la riga Ky del Titanio Egy 4 51 keV si sovrappone ad una delle righe Ly del Bario ELy 4 46 keV cosicch nel caso in cui il Bario sia preponderante tra i due elementi l identificazione del Titanio pu fallire Tuttavia questo tipo di analisi che consiste semplicemente nell identificazione delle righe X caratteristiche di emissione di uno spettro non di solito sufficiente Per ottenere anche l analisi quantitativa o meglio semiquantitativa deve essere sviluppata un opportuna elaborazione dei dati di intensit delle diverse righe X La condizione irrinunciabile per l analisi quantitativa che la composizione del campione sia omogenea a livello microscopico ovvero su distanze minori del percorso medio della radiazione X nel materiale in esame Approssimativamente l intensit di fluorescenza della riga di emissione per un dato elemento dipende direttamente dalla sua concentrazione relativa anche se non in modo lineare data l influenza della concentrazione relativa degli altri elementi sull autoassorbimento nel campione L effetto della presenza nel campione di elementi diversi da quello analizzato si esprime in termini di coefficienti di influenza mediante i quali si determina l andamento effettivo dell intensit dell emissione X in funzione del
229. to all interno di un materiale SENSOR LS Emissione acustica rilevata da trasduttori Punto di emissione acustica dovuta a crescita della cricca l Cricca 189 Il monitoraggio dell emissione acustica acoustic emission AE che consiste nell ascolto di suoni non percepibili dall orecchio umano prodotti da materiali strutture o macchine in uso o sotto carico permette di trarre numerose informazioni circa lo stato di salute del componente analizzato La tecnica consiste nel posizionare uno o pi sensori piezoelettrici sulla superficie esterna dell oggetto in esame e nell analizzare i segnali elettrici risultanti mediante sistemi computerizzati che valutano le grandezze caratteristiche dei segnali acustici rilevati Tali rumori possono derivare da numerose cause quali l attrito la propagazione e crescita del crack il cambiamento nella struttura del materiale causato ad esempio dalla corrosione I principali campi di utilizzo del test non distruttivo AE sono settore industriale in cui si valutano macchinari e saldature settore petrolchimico per il controllo di impianti tubature e cisterne settore civile strutturale per l analisi di ponti grattacieli etc Tale tecnica ha inoltre molta importanza nell analisi di strutture composite come fibra di vetro plastiche rinforzate e materiali aerospaziali avanzati I vantaggi della tecnica AE sono un intera struttura pu essere monitorata d
230. to elettrico consente di identificare le anomalie causate dall azione tra corrente e resistenza La presenza di un punto caldo all interno di un circuito elettrico dovuta di solito ad un collegamento corroso ossidato oppure allentato o ancora al malfunzionamento del componente in questione Per i componenti meccanici Il livello eccessivo di calore pu essere dovuto alla frizione prodotta da cuscinetti difettosi lubrificazione insufficiente normale usura I meccanismi ispezionabili con la termografia ad infrarossi comprendono ingranaggi alberi dispositivi di accoppiamento cinture trapezoidali FEFEFE F pulegge 329 frizioni pneumatici riparati cuscinetti il controllo si basa sul principio dell attrito generato all interno dei cuscinetti in condizioni anomale Il principale vantaggio che si trae dal verificare con questo metodo le parti meccaniche un notevole risparmio di tempo riduzione dei fermi macchina in quanto si localizza rapidamente l area in cui si e presentato il problema Nel caso di determinati componenti elettromeccanici la termografia l unica tecnica di ispezione che consenta di determinare quale tipo di intervento sia opportuno se di manutenzione o di riparazione si potrebbero individuare i punti caldi sulle spazzole di alimentazione all interno di un motore che indicano un contatto insufficiente dovuto a consumo disuguale e la necessit di rettificare il colle
231. to termico per effetto di transizioni elettroniche tra i diversi livelli energetici L uomo ad esempio un organismo omeotermico capace cio di mantenere costante la sua temperatura interna indipendentemente dalle condizioni esterne per questo motivo produce calore che disperde per la maggior parte nell ambiente l interfaccia attraverso la quale il calore prodotto viene disperso la pelle La pelle come qualsiasi corpo a 168 temperatura superiore allo zero assoluto irradia energia elettromagnetica nell ambiente circostante ad una intensit che massima nella regione infrarossa dello spettro elettromagnetico La termografia medica una tecnica innocua e incruenta che consente di evidenziare e misurare le temperature della superficie del corpo umano sfruttando l energia calorica emessa dall organismo attraverso la cute sotto forma di radiazioni elettromagnetiche infrarosse In definitiva la termografia si basa sulla constatazione che vari processi patologici provocano un aumento della produzione di calore nella regione corporea interessata un esame assolutamente privo di effetti collaterali indolore non invasivo di semplice esecuzione e non utilizza radiazioni dannose Il paziente deve essere messo a proprio agio in comoda poltrona in ambiente ad illuminazione costante sufficientemente spazioso e tranquillo al fine di ridurre al minimo gli spostamenti d aria sulla superficie esposta e le manovr
232. tomat per testare un tubo Figura 15 Variazioni della tensione di uscita V della sonda in funzione dello spostamento s per la circonferenza di un tubo testato con il Rotomat a difetti esterni e b difetti interni x x Nella figura 15 invece mostrato come possibile distinguere i difetti presenti sulle superfici interne da quelli presenti sulle superfici esterne La tensione d uscita della sonda inizialmente continua diventa alternata quando il rilevatore attraversa una regione di dispersione del flusso La frequenza dell uscita perci pi alta per le fessure esterne rispetto a quelle interne 256 Con questo strumento possibile misurare fessure con profondit dell ordine di 0 4 mm Uno strumento che pu essere utilizzato in maniera complementare al Rotomat il Transomat di Forster Figura 16 Innalzamento laterale di un tubo T testato con il Transomat il diagramma mostra due sonde S che fanno parte di un array circolare Con esso il campo magnetico di eccitazione continuo indotto in direzione assiale da una coppia di sonde figura 16 in modo tale da facilitare la rilevazione dei difetti trasversali Le sonde fanno parte di un array circolare e le loro posizioni possono essere regolate a seconda del diametro del tubo La distinzione tra i difetti presenti sulle superfici interne e quelli presenti sulle superfici esterne ottenuta in maniera del tutto analoga al Rotomat Una scansione
233. tore orizzontale Deriva Alettone sinistro Timone di direzione Ipersostentatore sinistro s Cabina Timone di quota Elica Ti R Yano motore e Fusoliera Ipersostentatore destro Carrello di atterraggio Alettone destro Estremit dell ala I principali controlli non distruttivi applicabili per la sicurezza nei voli SONO le correnti indotte per il controllo s su parti in lega di alluminio per la ricerca di cricche da fatica e aree corrose a parit di volume l alluminio pesa circa 1 3 del rame e dell acciaio Anche per questa ragione l 80 del peso di un aereo da trasporto dato dall alluminio su viti bulloni dadi ed altri particolari miniaturizzati inseriti in strutture pi ampie come l ala dal momento che la distribuzione delle correnti parassite interessa un volume molto ristretto per cui il test che si effettua di tipo localizzato 3 l ultrasuono e precisamente le onde di Lamb come particolare forma di propagazione per il controllo degli incollaggi delle strutture metalliche Le onde di Lamb hanno un complesso modo di vibrazione delle particelle e si manifestano quando 310 lo spessore del materiale interessato dal fenomeno minore della lunghezza d onda dell ultrasuono che lo attraversa se delle palette del compressore nei motori 5 la magnetoscopia per l ispezione dell integrit superficiale di numerosi componenti il cui materiale presenta apprezzabili caratter
234. tria e rugosit del particolare da controllare Una delle maggiori difficolt di applicazione di questo metodo di analisi non distruttiva deriva da particolari geometrie del componente in esame che non risultano accessibili all ispezione ultrasonora Basti pensare ad esempio alla difficolt di eseguire il controllo di gomiti o valvole su impianti realizzati senza prevedere sufficienti spazi per la manovra delle sonde molte volte per tali difficolt sono determinate dalle dimensioni e dalla natura del materiale nonch dalla complessit costruttiva del componente Anche l eccessiva rugosit della superficie di scansione nelle ispezioni a contatto o casi in cui non possibile utilizzare dei mezzi di accoppiamento perch alterano il materiale in esame costituisce una seria limitazione all applicazione del metodo ultrasonoro Qualifica dell operatore L interpretazione delle indicazioni fornite da un esame ultrasonoro necessita di operatori altamente qualificati e allo stesso tempo di notevole esperienza Infatti la sola qualificazione del personale soprattutto nel caso di controllo di particolari complessi o di sicurezza non sufficiente a garantire la corretta interpretazione dei segnali rilevati sull oscilloscopio l esperienza del tecnico fondamentale 1 3 12 Vantaggi e svantaggi 223 I principali vantaggi forniti dal controllo ultrasuoni rispetto agli altri metodi di controllo non distruttivo riguardano se ma
235. ttenuazione del campo magnetico aumenta con la profondit la saturazione si annulla al di sotto dello strato superficiale in modo tale da produrre un incremento della permeabilit magnetica e quindi della densit del flusso Questo ha come effetto di ridurre lo spessore dell area magnetizzata ed apparentemente aumenta lo spessore di qualsiasi fessura come indicato dalla dispersione del flusso attraverso la regione saturata figura 17 b Osserviamo infine che per alcuni tubi come gli oleodotti le superfici esterne sono inaccessibili ed il giogo di magnetizzazione e gli array di sonde sono montati su un carrello che viene spinto internamente al tubo Per la rilevazione necessaria l applicazione di campi magnetici continui al fine di garantire una sufficiente penetrazione Un carrello d ispezione adatto ad individuare difetti generalmente risultanti da corrosioni e stress in oleodotti molto lunghi con il metodo di dispersione del flusso magnetico stato sviluppato dalla British Gas plc ed chiamato Maiale intelligente figura 18 Figura 18 Maiale intelligente carrello d ispezione per testare oleodotti con la dispersione del flusso magnetico x Il carrello spinto attraverso l oleodotto mediante il flusso di un fluido sotto pressione ad esempio combustibile per aviazione gas olio esso trasporta oltre ad unit di magnetizzazione e alle sonde anche un unit di elaborazione dati particolarmente svil
236. ttore 3 Metodo dei liquidi penetranti emissione acustica radiografia ultrasuoni e termografia per misurare e caratterizzare il danneggiamento di materiali compositi in fibra di vetro e polipropilene per uso 330 automobilistico evidenziando vantaggi e difetti dei laminati per uso in componenti 1 2 6 I Serbatoi di stoccaggio Sono degli elementi fondamentali nella catena di produzione di ogni impianto di trasformazione I prodotti contenuti le condizioni atmosferiche e di esercizio l et li rendono potenzialmente ad alto rischio di inquinamento ambientale Le esigenze di produzione raramente consentono di poterli mettere fuori servizio I CND per i serbatoi di stoccaggio sono i seguenti gt Controllo con EMISSIONI ACUSTICHE del fondo per il rilievo di corrosioni e perdite con serbatoio in esercizio Controllo con MAGNETOSCOPIA del fondo per la mappatura della corrosione proveniente anche dalla parte non calpestabile del fondo con serbatoio aperto ed in manutenzione Misura degli spessori di mantelli e tetti con CORRENTI INDOTTE e o ULTRASUONI Controllo con ESAME VISIVO per il rilievo di difetti macroscopici superficiali Questo metodo utile per interpretare indicazioni dubbie provenienti da altri controlli non distruttivi come gli ultrasuoni Controllo con RILEVAZIONI DI FUGHE per verificare la fuoriuscita di liquidi che non pu essere tollerata gt Controllo con TERMOGRAFIA per
237. tua la lettura del tempo t intercorso tra la generazione e la ricezione del disturbo sonico Nota di distanza L tra ricevitore e trasmettitore si ricava come rapporto L t la velocit di propagazione dell onda sonica attraverso le pareti Trasmettitore e ricevitore piezoelettrici Se Indagine magnetometrica mediante un pacometro si in grado di identificare la presenza di elementi metallici ferromagnetici al di sotto delle superfici intonacate o lapidee I pacometri sfruttano il principio dell induzione magnetica ed essenzialmente costituito da un sonda con la quale si spazzola la superficie da esaminare e da una centralina di rilevamento capace di emettere un segnale digitale e sonoro allorquando viene rilevata la presenza di un tondino d acciaio Utilizzo di un pacometro 321 Rilievi fotogrammetrici verifica dati dimensionali e posizione elementi Termografia la lettura dell immagine ottenuta consente di identificare la presenza di differenti materiali che compongono la struttura pietre mattoni malta ecc e di analizzarne le possibili anomalie presenti distacchi d intonaco infiltrazioni di umidit presenza di travi tubature finestre murate ecc 1 2 3 1 Termografia applicata a edifici e tetti La termografia ad infrarossi viene spesso impiegata per individuare e ridurre le dispersioni di energia degli edifici La capacit di identificare la causa dei difetti imputabili a una costruzione
238. tuare la taratura anche a posteriori cio dopo il passaggio del materiale Doppia registrazione dei risultati di controllo Alta risoluzione VGA 640 x 480 pixels a colori CP oppure in bianco e nero EP semplice interfaccia operatore con visualizzazione delle principali funzioni moderno sistema a finestre e semplici controlli operativi RAM interna per il salvataggio ed il richiamo dei settaggi dell apparecchiatura fino ad un massimo di 24 settaggi differenti Memory card per la memorizzazione esterna dei settaggi e della configurazione del sistema Interfaccia Computer remoto solo CP interfaccia stampante Canale assoluto opzionale Valutazione EN1971 oppure SFS opzionale solo CP Interfaccia per collegarsi a sistema di marcatura massimo 2 classi e sistema di selezione massimo 3 classi Report finale possibilit a stampare protocollo di controllo per pezzi singoli o prodotti lunghi filo vergella tubi in rotoli Valutazione automatica in base ai difetti presenti in una sezione preimpostata secondo il numero o la densit 283 b DEFECTOMAT DS Nuovo sistema di controllo per la ricerca di difetti superficiali gestito interamente via PC interfaccia Win NT 284 Sistema di controllo non distruttivo universale per la ricerca di difetti su filo barre tubi E in grado di interfacciarsi con tutte le sonde ed i sistemi di controllo FOERSTER sia a correnti indotte CIRCOGRAPH DEFECTOMATI sia a fl
239. uale pertanto si riscalda Tale azione frenante viene direttamente utilizzata nella costruzione dei freni elettromagnetici 1 quali vengono realizzati prevalentemente in forma di disco metallici Freni elettromagnetici sono usati per esempio in molte metropolitane elettromagneti posti in vicinanza delle rotaie permettono di esercitare un azione frenante sulle ruote del treno in arrivo causando la frenata 2 Forni elettromagnetici lo sviluppo di calore dovuto alle correnti indotte di Foucault nella massa di un conduttore implica in molte macchine perdite di energia e riscaldamenti che si cerca di ridurre Ma questo calore in altri casi viene utilizzato per elevare la temperatura dei corpi Un forno elettromagnetico permette di fondere massimo 15 libbre di metallo acciaio oro rame a temperature fino a 30000 F 1650 c in 30 min ad una potenza di 20kw 266 3 Sensori di movimentazione senza contatto i sensori di spostamento senza contatto di alta precisione sono oggi la soluzione ai difficili problemi relativi alla misura nel campo della ricerca dello sviluppo e dell automazione industriale inoltre recenti sviluppi dell elettronica e dei sensori hanno permesso di ampliare le applicazioni La nuova generazione di sensori di precisione senza contatto ideale per le seguenti applicazioni e rilevazioni di movimenti molto veloci e misure senza contatto fisico e senza forza esterna e montaggio su linee cont
240. une importanti considerazioni sulle caratteristiche degli altri prodotti impiegati nel processo Infatti la sensibilit e l affidabilit di questo metodo di analisi non distruttiva dipendono dalla loro corretta interazione al fine di soddisfare le specifiche esigenze del controllo Nel contesto del processo di applicazione dei Penetranti assume particolare importanza lo sviluppatore 134 denominato anche rilevatore il quale essendo prevalentemente costituito da una polvere bianca altamente assorbente ha lo scopo di amplificare e rendere visibili all occhio dell operatore le sottili indicazioni fornite dal Penetrante presente nelle discontinuit Anche in questo caso possibile operare una suddivisione dei prodotti in base alle loro caratteristiche fisico chimiche e precisamente 1 SVILUPPATORI A SECCO costituiti da una polvere bianca impalpabile di adeguata granulometria e potere assorbente che vengono applicati mediante apposite cabine a turbolenza d aria oppure mediante attrezzature elettrostatiche 2 SVILUPPATORI IN SOSPENSIONE D ACQUA costituiti da una polvere bianca tenuta in sospensione in acqua dove siano stati precedentemente disciolti additivi anticorrosione Vengono applicati per immersione del componente in apposite vasche dove un agitatore mantiene le particelle costantemente in sospensione successivamente il componente dovr essere essiccato con apposite attrezzature in modo da far evaporare tutta l acqua ed otten
241. uno dei due circuiti come conseguenza delle influenze reciproche tra essi In pratica basta che uno solo dei due circuiti elettricamente separati venga alimentato direttamente con tensione alternata per individuare possibili variazioni di resistenza verificatesi nell altro Perch ci sia possibile necessario che vengano generate le correnti indotte ovvero che vi sia un flusso magnetico indotto nel nucleo della bobina A tale proposito descriviamo di seguito due tipologie di tecniche tramite cui generare correnti parassite nel materiale 1 TECNICA A BOBINA PASSANTE la bobina di eccitazione produce il campo magnetico mentre l avvolgimento secondario riceve la tensione indotta dal flusso prodotto dalle correnti parassite 2 TECNICA A TESTINA PICK UP una sonda scorre sulla superficie del componente da ispezionare per rilevare eventuali difetti Vantaggi e Svantaggi L indagine EC eddy currents un metodo estremamente versatile che ben si presta a qualunque tipo di applicazione che coinvolga specifiche variabili legate alle caratteristiche fisico chimiche del materiale esaminato Tuttavia abbiamo riscontrato aspetti 272 svantaggiosi esplicati per esempio nella necessit che il materiale in questione sia conduttore di corrente Inoltre essendo un metodo superficiale non trascurabile I effetto pelle fenomeno per cui in un conduttore piano la corrente si riduce in modo esponenziale in funzione del
242. uperficie possono sfuggire al controllo s occorre impiegare mezzi d accoppiamento per facilitare la trasmissione degli ultrasuoni dal trasduttore al materiale da controllare sono richiesti dei campioni di riferimento tanto per la calibrazione dell apparecchiatura che per la caratterizzazione dei difetti 1 3 13 Prospettive future Gli sforzi della ricerca nel settore dei CnD industriali con UT sono attualmente tesi alla demodulazione dei segnali di ritorno attraverso l applicazione delle trasformate di Fuorier Ci permetterebbe non solo d individuare la posizione e di valutare la dimensione equivalente dei difetti ma di vederne realmente la forma diagnosticandone la natura come gi accade nell ecografia in campo medico che consente di vedere sul monitor la forma e la posizione del bimbo nel grembo materno La ricerca volta anche all integrazione dei risultati dell applicazione del metodo UT con altre informazioni provenienti dall analisi del medesimo componente fornite dall applicazione di altre tecniche non distruttive 1 3 14 Norme di riferimento per controlli con ultrasuoni UNI EN 583 1 2004 Prove non distruttive Esame ad ultrasuoni Parte 1 Principi generali UNI EN 583 2 2004 225 Prove non distruttive Esami ad ultrasuoni Parte 2 Regolazione della sensibilit e dell intervallo di misurazione della base dei tempi UNI EN 583 3 1998 Prove non distruttive Esame ad ultrasuoni Tecnica per tras
243. uppata un nastro magnetico e un raccoglitore di energia collocato in moduli cilindrici resistenti agli urti Questi strumenti sono fatti di diverse dimensioni per consentire l ispezione di oleodotti aventi diametri nel range 200 1200 mm 2 2 2 Vantaggi e svantaggi s E un CND pi rapido meno laborioso e pi efficace di quello con liquidi penetranti ma richiede l uso d apparecchiature talvolta assai costose s Il metodo meno soggetto ad errori dell operatore rispetto a quello con liquidi penetranti e non richiede necessariamente la perfetta pulizia preventiva delle superfici sebbene sia sempre auspicabile per ottenere i migliori risultati Raggiunge elevate sensibilit e presenta una buona accessibilit Presenta scarsa sensibilit ai difetti tondeggianti ed assolutamente inefficace per i difetti interni o per difetti troppo lontani dalla superficie Le dimensioni minime del difetto rivelabile con la magnetoscopia dipendono soprattutto dalla sua distanza dalla superficie 260 2 3 Metodo delle correnti indotte x Il principio fisico alla base della tecnica quello per cui un campo magnetico generato da una bobina alimentata a corrente alternata produce delle correnti indotte nel materiale metallico da esso investito che sono causa dell insorgere di un campo magnetico secondario che si oppone alla causa che lo ha generato cio la variazione del campo magnetico Il fenomeno di mutua ind
244. usso disperso Circoflux Rotomat Sistema di visualizzazione ed interfaccia operatore in ambiente Windows WinNt con menu guidati ed aiuti in linea Documentazione dei risultati del controllo ampiamente personalizzabili con memorizzazione a scelta di ogni elemento o di ogni segnale di difetto sia come conteggio sia come densit EN1971 Separazione totale tra canale di controllo ed interfaccia utente per garantire il 100 del materiale controllato anche in presenza di eventuali crash del PC Novit compensazione della distanza Circograph con aggiustamento automatico e procedura guidata Monitoraggio continuo del sistema elettronico di controllo e novit monitoraggio del rumore di fondo della sonda di controllo per eventuali anomalie di funzionamento L elettronica di valutazione e test risulta completamente contenuta in un robusto housing di 12 HU o 37HU nella quale presente sia l elettronica di controllo che il computer di interfaccia utente Tutte le connessioni elettronica PC sono accessibili facilmente la porta frontale dotata di serratura IP54 8 frequenze disponibili standard1 1Khz 3Khz 10Khz 30Khz 100 Khz 300 Khz 1Mhz 3Mhz standard2 3Khz 6 Khz 10 Khz 15 Khz 20 Khz 30 Khz 60 Khz 100 Khz opzionale 8 frequenze a scelta da 375Hz a 3Mhz 285 e Filtro dinamico per mantenere inalterate le modalit di controllo al variare della velocit della linea Taratura statica del difetto memorizzazio
245. utilizzati olio impiegato nel controllo con Ultrasuoni etc oppure condizioni di esercizio lubrificanti oli protettivi ossidi vernici etc A seconda delle caratteristiche fisico chimiche del materiale in esame e della particolare natura del contaminante la preparazione superficiale del componente potr essere effettuata mediante Pulizia Meccanica Pulizia con Solventi o con Attacco Chimico Il Penetrante fondamentalmente costituito da un liquido oleoso e di colore variabile generalmente rosso o fluorescente deve essere applicato sul componente in maniera tale da assicurare una completa copertura di tutte le superfici in esame Affinch possa penetrare anche nelle discontinuit pi sottili esso deve rimanere sulle superfici per un periodo di tempo variabile a seconda del tipo di prodotto utilizzato del tipo di materiale da ispezionare e del tipo di discontinuit da rilevare L applicazione del Penetrante che pu essere effettuata a spruzzo con pennello mediante apparecchiature elettrostatiche o immergendo direttamente il componente nel penetrante stesso qualora le dimensioni in gioco lo consentano deve comunque essere scelta di volta in volta a seconda della specificit del caso Affinch un Penetrante risulti di qualit 129 apprezzabile deve necessariamente soddisfare alcune esigenze operative quali ad esempio Assicurare una completa ed uniforme copertura della superficie in esame Assicurare una buona pe
246. uzione che si verifica altera il valore dell impedenza misurabile ai capi del circuito primario e tale misura permette di valutare le eventuali anomalie presenti dal momento che l entit ed il percorso di tali correnti influenzato dall eventuale presenza di difetti Tale tecnica consente di rilevare difetti superficiali e sub superficiali in tutti 1 materiali conduttori e permette l analisi anche di parti in movimento Inoltre possibile rilevare spessori di inserti di materiale avente caratteristiche di conduttivit differenti e variazioni di permeabilit Come strumentazione si pu utilizzare un circuito primario per esempio costituito da due solenoidi collegati in serie alimentato da un generatore di corrente sinusoidale e frequenza scelte in modo opportuno 261 un circuito secondario su cui viene indotta la corrente dovuta alla variazione del campo magnetico generato dal circuito primario in cui immerso anche il secondario un oscilloscopio per rilevare la tensione indotta sul circuito secondario La profondit di penetrazione nel pezzo indagato da parte delle correnti indotte dipende dalla frequenza della corrente eccitatrice Naturalmente perch il sistema dia risultati non solo qualitativi ma anche quantitativi necessita di precise tarature Le operazioni di taratura sono piuttosto complesse e questo limita l applicabilit del sistema solo a controlli di pezzi in numero elevato quali
247. viarie venivano evidenziate discontinuit sugli assi e sui ganci dei vagoni utilizzando olio o petrolio come liquido penetrante e cenere in polvere come sviluppatore La tecnica denominata dell olio e cenere consisteva nell applicare inizialmente il liquido sui componenti in esame dopo un certo tempo di penetrazione veniva rimosso l eccesso di olio 0 petrolio ed applicata la cenere in polvere sulla superficie Quest ultima assorbendo il liquido infiltratosi nelle discontinuit formava delle macchie oleose sulla superficie del componente che venivano opportunamente interpretate dagli operatori Questo metodo di analisi non distruttiva passa da una concezione artigianale ad una di tipo industriale negli anni che precedono l ultima guerra mondiale ed il suo rapido sviluppo viene 127 determinato prevalentemente dall utilizzo sempre pi frequente delle leghe leggere specialmente in campo aeronautico Infatti poich tali materiali non presentavano caratteristiche ferromagnetiche apprezzabili era di basilare importanza avere a disposizione un valido controllo alternativo a quello Magnetoscopico gi solidamente affermato Il metodo di CND con Liquidi Penetranti permetteva di evidenziare in maniera rapida ed affidabile discontinuit aperte in superficie cricche porosit ripiegature strappi cricche di fatica e di trattamento termico etc su qualsiasi componente indipendentemente dalla geometria e dal materiale dello st
248. ww webuser unicas it iacoviello METODOLOGIE www giordiano it www twr it termo htm www mat casaccia enea it controlli www apilombardia it innovare www tinycomp it freeserv www etd adm unipi it www fluxinos it it processo www gilardoni it end www bruel ac com prove www web uni com settoretecnico it provenondistruttive home www boviar it www enac italia it documents WWw arpa piemonte it intranet www ispesl it ispesl www otic it 345
249. za di opere pittoriche come affreschi e quadri si possono valutare con chiarezza se vi sono stati precedenti interventi con quali risultati e stabilire poi il tipo di intervento da eseguire Possono altres essere rilevate presenze di muffe senza dover operare rimozioni anche se parziali 3 fotografia della fluorescenza U V per la diagnosi dello stato di conservazione e la classificazione delle vernici e dei pigmenti usati in un dipinto originali o provenienti da passati interventi di restauro La fluorescenza U V la capacit di alcuni materiali di emettere luce quando vengono colpiti da raggi ultravioletti per osservare il fenomeno una lampada accesa lampada di Wood emette una luce di colore viola 335 scuro e una certa quantit di raggi ultravioletti invisibili all occhio umano Gli atomi assorbono tale energia e gli elettroni si spostano da un livello energetico a uno superiore ma la permanenza a tale livello brevissima successivamente gli elettroni tornano al livello energetico originario liberando l energia assorbita sottoforma di radiazioni elettromagnetiche Poich la resa energetica non mai del 100 le radiazioni liberate sono sottoforma di luce visibile o di raggi infrarossi con lunghezza d onda superiore e quindi energia minore rispetto a quella dell energia eccitatrice La riflettografia infrarossa IR consente di registrare immagini nell infrarosso dette riflettogrammi aventi l aspetto di
250. zione d immagine iterativa 56 Il principio della misura e ricostruzione dell immagine si pu schematizzare mediante un cubo di cui riportata una proiezione in figura suddiviso in nove elementini di volume caratterizzati da un proprio valore di intensit o fattore di attenuazione mostrato numericamente Si consideri il voxel caratterizzato dal valore 1 3 in giallo Una prima misura d per i tre voxel orizzontali il valore 3 6 per quelli verticali 3 8 per quelli diagonali 2 5 e 2 4 rispettivamente Da questi si ottengono valori medi di 1 2 1 27 1 25 1 2 rispettivamente per un valore medio complessivo di 1 27 Naturalmente pi volte si coinvolge lo stesso voxel in misure di attenuazione pi ci si avviciner al valore vero di densit che lo caratterizza Una tomografia consiste quindi nell eseguire migliaia e a volte milioni di misure di attenuazione Qualora invece di un fascio collimato si utilizza un ventaglio di raggi X fan beam oppure un cono di raggi X si possono realizzare contemporaneamente pi misure per mezzo di altrettanti singoli rivelatori Nella tomografia detta anche radiografia a strati l esposizione viene effettuata durante una serie di movimenti sincroni ad arco della sorgente e
251. zione del problema diretto Il volume occupato dal conduttore V quello della cricca Vo e il volume della regione osservata V Vo incluso in V Si dimostra che la densit di corrente assume valore nullo in presenza di Vo ed visibile dalla figura a quindi il flusso di corrente che investe la cricca subisce alterazione a INR oral Ekina STARACE ARTO Dai via I aa 0066 x A A A iad i a dial A a i i i 0 105 Mi mee APRE SETT SAI NN YSE a z nE PA CE 0 098 Jy NS 0 098 AAS a SNSsaergdi Se a x Me N A A 7 0 095 0 096 0 097 0 098 0 099 0 1 0 101 0 102 0 108 0 104 0 105 0 094 0 096 0 098 0 1 0 102 0 104 x 274 b c fig a distribuzione della densit di corrente J in presenza di una cricca volumetrica fig b corrente imperturbata fig c variazione infinitesima di corrente 2 3 3 Strumentazione per la rilevazione dei difetti Introduzione sviluppo delle nuove tecnologie informatiche Nei paragrafi precedenti abbiamo verificato gli indiscussi vantaggi offerti dalle correnti indotte come metodo di controllo non distruttivo di conseguenza i costruttori sono stati obbligati a realizzare apparecchiature di elevate prestazioni tecnologiche in vista del conseguimento dei benefici legati alla metodologia EC Sebbene oggi si possa gi disporre di
252. zione della carta dinamica del sistema in esame mediante registrazione delle vibrazioni rilevate dai trasduttori posizionati in vari punti del sistema stesso Una volta individuati i modi vibrazionali e le frequenze proprie di vibrazione della struttura in esame indice evidente della presenza di un difetto sono i picchi vibrazioni isolate di intensit tale da superare il cosiddetto rumore di fondo proprio del sistema Il metodo viene applicato a macchinari a funzionamento rotante turboalternatori pompe compressori nella rilevazione del deterioramento di cuscinetti a rotolamento nell analisi di strutture a forte caratterizzazione dinamica quali i ponti 1 3 Introduzione ultrasuoni Il suono e una vibrazione che trasmette energia attraverso una serie di piccoli spostamenti di materiale Le vibrazioni con frequenza superiore a quella udibile dall orecchio umano vengono chiamate vibrazioni ultrasonore 175 Un esame con US pu essere descritto come segue l impulso di US emesso da un opportuno trasduttore si propaga nel materiale in linea retta secondo un fascio regolare di data divergenza finch giunto alla superficie opposta subisce una riflessione ritornando al trasduttore il quale essendo reversibile riconverte l impulso US in un segnale elettrico che pu venire rappresentato su di uno schermo sotto forma di echi il metodo quindi l applicazione tecnologica del fenomeno dell eco consentendo l i

1.2 Il ruolo dei controlli non distruttivi - DEE

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