CND innovativi nel settore GVR: stato dell arte e linee di sviluppo

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1 CND innovativi nel settore GVR: stato dell arte e linee di sviluppo ing. Canio Mennuti Giornata di studio Tecnologie innovative in ausilio ai controlli e alle verifiche di attrezzature a pressione CONFIDUSTRIA TOSCANA NORD - Lucca, 0 aprile 208

2 Obiettivi diagnostici su attrezzature a pressione degrado strutturale e la sua velocità (incipienza del collasso), perdite o trafilamenti di fluido.

3 CND Stato dell arte Nel settore delle attrezzature a pressione la classificazione dei CND è orientata nella selezione di controlli di: screening (esame visivo, emissione acustica, onde guidate) se riguardano la struttura nel suo complesso o una sua parte di estensione significativa, dettaglio (radiografia, ultrasuoni, liquidi penetranti, correnti indotte, magnetoscopia) se l analisi strumentale è relativa ad accertamento puntuale o di dimensione circoscritta per riscontro di indicazioni localizzate nella fase di screening.

4 Esame visivo CND Stato dell arte Liquidi penetranti

5 CND Stato dell arte Magnetoscopia Correnti indotte

6 CND Stato dell arte Ultrasuoni Applicazioni del metodo UT Phased Array

7 CND Stato dell arte Ultrasuoni Applicazioni del metodo UT Phased Array

8 CND Stato dell arte Ultrasuoni Applicazioni del metodo UT TOFD

9 Radiografia CND Stato dell arte Applicazioni del metodo RT

10 Structural Health Monitoring System CND Linee di sviluppo

11 Perché il monitoraggio? Incrementa i livelli di sicurezza, (specie nel caso di attrezzature a pressione contenenti fluidi a carattere infiammabile ed esplosivo). Incrementa la produzione attraverso una maggiore affidabilità del sistema. Riduce i tempi di arresto delle macchine o degli impianti per malfunzionamenti o danni evitabili eliminando le fermate non pianificate. Consente l utilizzo di un componente per il suo intero ciclo di vita. Migliora la gestione del rischio mettendo in campo azioni di prevenzione in grado di evitare guasti o rotture. E di supporto nell analisi delle cause di guasto alla radice.

12 0,0m 5,0m 0,0-5,0m -0,0m Emissione acustica Il termine Emissione Acustica è usato per definire il rilascio spontaneo di energia nella forma di onde elastiche transitorie prodotte dal movimento repentino di discontinuità interne al materiale sottoposto a sollecitazione. Il range delle onde elastiche è quello degli ultrasuoni generalmente definito tra i 20 khz e MHz.. Crescita della discontinuità 2. Treno d onda 3. Pre-amplificatore 4. Sensore 5 Voltage [Volt]] 3 7 Time [microsec] 4 5. Segnale in uscita 6. Materiale del componente 7. Fronte dell onda 8. Azione meccanica sulla superficie esterna del componente 8 6 2

13 Emissione acustica Segnale Rumore di fondo Volt Ampiezz a Tem po alzat a Energia Soglia Time Passag gi di soglia Counts Durata Time Segnale di emissione acustica

14 Schematizzazione dell applicazione del metodo AT Localizzazione sorgente EA Sensore

15 Possibili sviluppi

16 Wireless Sensor Network - Allestimento del sistema di monitoraggio Gateway Sensor node Sensor node Server

17 Transmitter Receiver Sistema WSN di monitoraggio EA Rilevamento del segnale Amplificazione del segnale Conversione A\D del segnale Condizionamento del segnale Analisi dei dati Parametri d impianto Data display Data storage

18 WSN - Applicazione pratica

19 WSN - Applicazione pratica

20 WSN - Allestimento sperimentale DataArrival TimeSensorEnergyCounts Amplitude Duration

21 Onde Guidate

22 Fascia piezo dettaglio interno

23 Onde guidate - curve di dispersione

24 Modi di vibrare - propagazione dell onda onde Torsionali T(n,i) u θ assial-simmetrici onde Longitudinali L(n,i) u r u z assial-simmetrici onde Flessionali n F(n,i) con u θ u r u z non assial-simmetrici

25 Analisi con modellazione ad elementi finiti T(0,) T(0,) u [mm] 3 x T(0,) - -2 saldatura assial è simmetrica time [ms] 0 in parte T(0,) altri modi u [mm] 3 x corrosione non è assial simmetrica time [ms] C0 C

26 x time [ms] time [ms] 3 x time [ms] time [ms] x time [ms] time [ms] Fisica di base Indicazioni GW u [mm] 3 x T(0,) - -2 saldatura è assial simmetrica time [ms] 3 x in parte T(0,) altri modi u [mm] 3 x corrosione non è assial simmetrica time [ms] 3 x u [mm] 3 x u [mm] u [mm] 3 x time [ms] time [ms] time [ms] u [mm] 3 x 0-7 u [mm] x time [ms] u [mm] 3 x x u [mm] 0 - u [mm] 0 - u [mm] u [mm] time [ms] time [ms] u [mm] 3 x x time [ms] time - [ms] u [mm] -2 u [mm] 3 x u [mm] u [mm] 3 x u [mm] 3 x time [ms] time [ms]

27 Output grafico di acquisizione GW

28 Onde guidate Centro Ricerche I.S.P.E.S.L.

29 Applicazione piezo

30 Applicazione magnetostrittiva - EMAT Nei riquadri (a), (b), (c) rispettivamente l applicazione della colla epossidica, l installazione sul tubo e la magnetizzazione della striscia di cobalto, Nei riquadri (d), (e) rispettivamente la preparazione dell avvolgimento del sensore PM e la sua protezione con vernice epossidica Nel riquadro (f) il sensore PM2 nella fase di acquisizione dati.

31 Prima misura ovvero «stato zero» della tubazione CALIBRAZIONE VALUTAZIONE DELLA VELOCITA DELL ONDA GUIDATA d S cgw 365 m / t S s d c gw t

32 Analisi del monitoraggio

33 Variazione ampiezza eco Nessun danneggiamento in atto

34 Algoritmo di analisi sequenziale Ulteriori campioni all esterno delle soglie di confidenza sono indicativi di VARIAZIONI Ulteriori campioni non possono essere classificati OCCORRONO PIÚ CAMPIONI Ulteriori campioni all interno delle soglie NON sono indicativi di VARIAZIONI

35 Monitoraggio tubazione sistema SpotOn - LR

36 Monitoraggio tubazione sistema SpotOn - LR

37 Monitoraggio tubazione sistema SpotOn - LR

38 Output monitoraggio remoto tubazione SpotOn + LR

39 Shearography

40 GRAZIE PER L ATTENZIONE ing. Canio Mennuti c.mennuti@inail.it Laboratorio Tecnologie Diagnostiche per la Sicurezza C.R. Inail - Monte Porzio Catone (Roma)