I recipienti a pressione, come i tubi in acciaio per caldaie e i componenti dei recipienti a pressione, presentano spesso difetti difficili da rilevare, come mancanza di fusione, mancanza di penetrazione, inclusioni di scorie, pori, crepe, ecc. nelle saldature. È impossibile condurre ispezioni distruttive su ogni caldaia o recipiente a pressione per conoscere la posizione, le dimensioni e la natura di questi difetti. Pertanto, è necessario utilizzare metodi di prova non distruttivi. In altre parole, senza distruggere la struttura, si utilizzano metodi fisici per ispezionare e misurare le variazioni nelle grandezze fisiche del pezzo o della struttura per dedurne l'organizzazione interna e i difetti.
Apparecchiature per prove non distruttive su tubi in acciaio
Lo scopo delle prove non distruttive è:
(1) Migliorare il processo di produzione e garantire la qualità del prodotto.
(2) Nel processo di fabbricazione del prodotto, i difetti possono essere scoperti in anticipo per evitare lo scarto del prodotto, risparmiando così tempo e spese e riducendo i costi di fabbricazione del prodotto.
(3) Migliorare l'affidabilità del prodotto, garantirne la sicurezza ed evitare incidenti. Applicare test non distruttivi a tutti gli aspetti della progettazione, produzione, installazione, utilizzo e manutenzione del prodotto; attraverso una serie di test, determinare la qualità della progettazione, delle materie prime, del processo di produzione e del funzionamento, e individuare i fattori che possono causare danni, per poi migliorarli, al fine di migliorare l'affidabilità del prodotto.
I metodi di controllo non distruttivo più comunemente utilizzati includono controlli radiografici, controlli a ultrasuoni, controlli con particelle magnetiche, controlli con liquidi penetranti e controlli a correnti parassite. A questi si aggiungono il rilevamento delle perdite, i test di emissione acustica, i test di stress, l'ispezione visiva, ecc.
Test radiografici
Il metodo che sfrutta la capacità delle radiazioni di penetrare il metallo e altri materiali per verificare la qualità delle saldature è chiamato controllo radiografico. Il principio di base del controllo radiografico è il principio di proiezione. Quando la radiazione attraversa il metallo di saldatura, in presenza di difetti (come cricche, inclusioni di scorie, pori, penetrazione incompleta, ecc.), la radiazione si attenua in modo diverso nel metallo e anche il difetto e la sensibilità sulla pellicola sono diversi. La radiazione si attenua rapidamente nel metallo e lentamente nel difetto. Pertanto, la dimensione, la forma e la posizione dei difetti nella saldatura possono essere determinate mediante controllo radiografico. Poiché il rilevamento dei difetti radiografici si basa sul principio di proiezione, questo metodo è più sensibile ai difetti di volume (come le inclusioni di scorie). E poiché questo metodo può essere registrato e conservato, i recipienti a pressione delle caldaie del mio Paese hanno maggiore fiducia in questo metodo. Le normative sulle caldaie del mio Paese stabiliscono che le saldature circonferenziali longitudinali dei corpi caldaia, le giunzioni longitudinali delle testate e le giunzioni delle testate con pressioni di vapore nominali maggiori o uguali a 0,1 MPa e minori di 3,8 MPa devono essere dotate di rilevamento dei difetti radiografico al 100%; le caldaie maggiori o uguali a 3,8 MPa devono essere dotate di rilevamento dei difetti ultrasonici al 100% più almeno il 25% di rilevamento dei difetti radiografico.
Apparecchiature per il rilevamento non distruttivo dei difetti nei tubi in acciaio
Il rilevamento di difetti a ultrasuoni è un metodo di controllo non distruttivo che sfrutta le caratteristiche di riflessione delle onde sonore quando si propagano nel mezzo e incontrano diverse interfacce. Poiché l'elasticità di gas, liquidi e solidi è molto diversa, l'influenza sulla propagazione delle onde ultrasoniche è diversa, quindi riflessione, rifrazione e conversione della forma d'onda si verificheranno su interfacce eterogenee. Quando le onde ultrasoniche si propagano nella saldatura, se sono presenti difetti nella saldatura, l'interfaccia che incontra il difetto verrà riflessa e ricevuta dalla sonda, formando una forma d'onda sullo schermo, in modo da poter valutare la natura, la posizione e le dimensioni del difetto. Il rilevamento di difetti a ultrasuoni tradizionale non può registrare e salvare i risultati del rilevamento dei difetti e la valutazione dei difetti dipende troppo da fattori umani. Pertanto, attualmente, il mio Paese utilizza il rilevamento di difetti radiografici nelle caldaie a bassa pressione. Il rilevamento di difetti a ultrasuoni è più sensibile ai difetti superficiali (come crepe, penetrazione incompleta, ecc.). Pertanto, il rilevamento di difetti a ultrasuoni presenta maggiori vantaggi rispetto al rilevamento di difetti radiografici nelle piastre più spesse. Una volta che il rilevatore di difetti a ultrasuoni sarà in grado di registrare e salvare i risultati, l'ambito di applicazione del rilevamento di difetti a ultrasuoni sarà ulteriormente ampliato.
Rilevamento di difetti tramite particelle magnetiche
Il rilevamento dei difetti tramite particelle magnetiche sfrutta il campo magnetico di dispersione formatosi in corrispondenza del difetto per attrarre polvere magnetica e visualizzare difetti difficili da osservare a occhio nudo. Il rilevamento dei difetti tramite particelle magnetiche applica innanzitutto un campo magnetico esterno alla saldatura da ispezionare per verificarne la magnetizzazione. Dopo la magnetizzazione della saldatura, una polvere magnetica fine (la cui dimensione media delle particelle è compresa tra 5 e 10 μm) viene spruzzata uniformemente sulla superficie della saldatura. Se non sono presenti difetti in prossimità della superficie della saldatura da ispezionare, questa può essere considerata un corpo uniforme, senza variazioni di permeabilità magnetica dopo la magnetizzazione; inoltre, la polvere magnetica è distribuita uniformemente sulla superficie della saldatura. Quando sono presenti difetti in prossimità della superficie della saldatura, i difetti (cricche, pori, inclusioni di scorie non metalliche) contengono aria o materiale non metallico e la loro permeabilità magnetica è molto inferiore a quella del metallo di saldatura. A causa della variazione della resistenza magnetica, si genera un campo magnetico di dispersione in corrispondenza dei difetti sulla superficie o in prossimità della superficie della saldatura, formando un piccolo polo magnetico. La polvere magnetica verrà attratta dal piccolo polo magnetico e il difetto verrà visualizzato a causa dell'accumulo di ulteriore polvere magnetica, formando un modello di difetto visibile a occhio nudo. I difetti superficiali o prossimi alla superficie della saldatura generano campi magnetici di dispersione a causa della loro bassa permeabilità magnetica. Quando l'intensità del campo magnetico di dispersione raggiunge il livello in grado di assorbire la polvere magnetica, è possibile osservare i difetti superficiali o prossimi alla superficie della saldatura. Maggiore è l'intensità del campo magnetico applicato, maggiore sarà l'intensità del campo magnetico di dispersione formato e maggiore sarà la sensibilità dell'ispezione con particelle magnetiche. L'ispezione con particelle magnetiche facilita l'individuazione di difetti superficiali o prossimi alla superficie, in particolare crepe, ma il grado di visibilità del difetto è correlato alla posizione relativa del difetto rispetto alla linea del campo magnetico. Quando il difetto è perpendicolare alla linea del campo magnetico, è più chiaramente visibile, mentre quando è parallelo alla linea del campo magnetico, non è facile da individuare. I test con particelle magnetiche sono ampiamente utilizzati nella produzione, installazione e ispezione di recipienti a pressione per caldaie, in particolare nell'ispezione di serbatoi sferici. Si tratta di un metodo di ispezione indispensabile.
Rilevamento di difetti penetranti
Il test con liquidi penetranti è un metodo per ispezionare difetti superficiali o prossimi alla superficie delle saldature. Questo metodo non è limitato dal magnetismo del materiale e può essere utilizzato per vari materiali metallici e non metallici, magnetici e non magnetici. Il test con liquidi penetranti si basa sulla capacità di bagnare i solidi dei liquidi e sui fenomeni di capillarità in fisica. Quando si esegue il test con liquidi penetranti, la superficie della saldatura da ispezionare viene prima immersa in un penetrante ad alta penetrazione. Grazie alla capacità di bagnare e ai fenomeni di capillarità del liquido, il penetrante penetra i difetti sulla superficie della saldatura, quindi il penetrante sulla superficie esterna della saldatura viene pulito e quindi viene applicato uno strato di sviluppatore bianco ad alta affinità e adsorbimento per assorbire il penetrante che ha penetrato le crepe sulla superficie della saldatura, e un motivo chiaro che riflette la forma e la posizione del difetto viene visualizzato sul rivestimento bianco. Il test con liquidi penetranti può essere suddiviso in metodi di visualizzazione a colori e metodi fluorescenti a seconda dei diversi metodi di visualizzazione dei difetti.
Metodo di rilevamento dei difetti di colore
Utilizza il colore del colorante per visualizzare i difetti. Il colorante disciolto nel penetrante deve avere un colore brillante e visibile. Il metodo di rilevamento dei difetti a fluorescenza utilizza la luminescenza di sostanze fluorescenti per visualizzare i difetti. Nel rilevamento dei difetti, la sostanza fluorescente adsorbita nel difetto viene irradiata da raggi ultravioletti e raggiunge uno stato eccitato a causa dell'assorbimento di energia luminosa, entrando in uno stato instabile. È destinata a tornare da questo stato instabile a uno stato stabile, ridurre l'energia potenziale ed emettere fotoni, ovvero emettere fluorescenza.
Rilevamento attuale dei difetti di Eddy
Si tratta di un metodo di rilevamento dei difetti del pezzo che utilizza una bobina di eccitazione per generare correnti parassite in un pezzo conduttivo e misura la variazione della corrente parassite dell'oggetto ispezionato attraverso una bobina di rilevamento. Le bobine di rilevamento dei difetti a correnti parassite possono essere suddivise in tre tipologie in base alla loro forma: bobine passanti, bobine a sonda e bobine a inserimento. Le bobine passanti vengono utilizzate per rilevare fili, barre e tubi e il loro diametro interno si adatta perfettamente a barre e tubi rotondi. Le bobine a sonda vengono posizionate sulla superficie del pezzo per il rilevamento locale. Le bobine a inserimento sono anche chiamate sonde interne e vengono posizionate all'interno di tubi e fori per il rilevamento delle pareti interne.
Apparecchiature per prove non distruttive per accessori di recipienti a pressione
La prova con correnti parassite è adatta a pezzi realizzati in materiali conduttivi quali acciaio, metalli non ferrosi e grafite, ma non a materiali non conduttivi quali vetro e resina sintetica.
I suoi vantaggi sono:
(1) Poiché i risultati del test possono essere emessi direttamente come segnali elettrici, è possibile eseguire test automatici.
(2) Poiché viene adottato il metodo senza contatto (la sonda non entra direttamente in contatto con il pezzo da testare), la velocità di rilevamento può essere molto elevata.
(3) È adatto per il rilevamento di difetti superficiali o prossimi alla superficie.
(4) Ha una vasta gamma di applicazioni. Oltre al rilevamento di difetti, può anche rilevare cambiamenti nel materiale, nelle dimensioni, nella forma, ecc.
Test di emissione acustica
Metodo che utilizza una sonda per rilevare le onde sonore emesse da un solido a causa della deformazione o dell'inizio e dello sviluppo di una crepa sotto l'azione di sollecitazioni esterne, per dedurre la posizione e le dimensioni del difetto.
Metodo di rilevamento dei difetti ad ultrasuoni
Il segnale ultrasonico emesso dalla sonda viene riflesso e ricevuto dopo aver rilevato un difetto. Il ruolo dei difetti in questo processo è solo quello di riflettere passivamente il segnale ultrasonico, mentre il rilevamento delle emissioni acustiche consente all'oggetto da testare (difetto) di partecipare attivamente al processo di rilevamento. L'emissione acustica si verifica solo quando i difetti vengono generati e sviluppati, quindi il rilevamento delle emissioni acustiche è un metodo di prova dinamico non distruttivo. In base alle caratteristiche delle onde sonore emesse e alle condizioni esterne che causano l'emissione acustica, è possibile verificare la posizione del suono (la posizione del difetto) e le caratteristiche microstrutturali della sorgente di emissione acustica. Questo metodo di rilevamento non solo consente di comprendere lo stato attuale del difetto, ma anche di comprenderne il processo di formazione e la tendenza allo sviluppo e all'aumento in condizioni di utilizzo reali.
Il rilevamento delle emissioni acustiche può essere suddiviso in rilevamento monocanale, rilevamento bicanale e rilevamento multicanale in base al numero di sonde di rilevamento. Il rilevamento monocanale può solo rilevare la presenza di difetti nell'oggetto da testare, ma non può determinarne la posizione, mentre il rilevamento bicanale può eseguire solo il posizionamento lineare ed è generalmente utilizzato per il rilevamento di saldature con condizioni note. Il rilevamento multicanale è generalmente un rilevamento delle emissioni acustiche a 4, 8, 16 e 32 canali, utilizzato principalmente per il rilevamento delle emissioni acustiche di componenti di grandi dimensioni. Non solo può rilevare l'esistenza di sorgenti di emissioni acustiche, ma anche localizzarle.
Data di pubblicazione: 12-06-2024