INTRODUZIONE DEL SISTEMA CR IN UNA REALTA INDUSTRIALE AERONAUTICA

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1 ARTICOLO Tematica dello studio: Radiografia Radiografia Digitale INTRODUZIONE DEL SISTEMA CR IN UNA REALTA INDUSTRIALE AERONAUTICA O. Motta Avio - Pomigliano Viale Impero angolo Viale Alfa Pomigliano d'arco (NA) Tel: Fax: ombretta.motta@aviogroup.com Se vi domandassero quali sono gli argomenti più ricorrenti degli ultimi tempi in tutte le realtà industriali, aeronautiche e non, non ho dubbi che rispondereste all unisono riduzione costi sicurezza impatto ambientale. Nella pratica operativa, a grandi linee, ciò si traduce nell ottimizzazione dei tempi e nella riduzione del costo del materiale impiegato nei processi produttivi, nella tutela della salute del lavoratore e nella salvaguardia dell ambiente. Chi lavora in ambito CND-RX non può trascurare nessuno di questi aspetti ed è per questo che si è sviluppato e sta prendendo sempre più forma un metodo alternativo alla radiografia tradizionale in grado di garantire la qualità del prodotto, la salute del lavoratore, la tutela dell ambiente e del risultato aziendale: la radiografia digitale. Tra le diverse possibili metodologie di radiografia digitale, il sito Avio di Pomigliano sta valutando la possibilità di introdurre il sistema CR (Computed Radiography) per il controllo radiografico delle parti di produzione. Gli aspetti da valutare sono molteplici ma possiamo per semplicità suddividerli in due insiemi: quelli economici, naturalmente al centro del mirino, e quelli qualitativi, ovviamente imprescindibili. Nell ottica di cambio metodologia e assoluta salvaguardia dello scopo del controllo radiografico, Avio, prima di procedere alla definizione dettagliata dei requisiti del sistema, ha condotto una fase iniziale di sperimentazione dei sistemi CR attualmente disponibili sul mercato concentrandosi sulla ricerca delle discontinuità tipiche dei prodotti più rappresentativi della produzione del sito Avio di Pomigliano sottoposta a controllo RX. L approccio è stato quindi ben diverso dal tentativo di riduzione dose e tempi di esposizione che, in realtà in cui i tempi medi di esposizione sono dell ordine di 1.5 minuti e la massima potenza è inferiore a 200kV, non si traduce in un effettivo vantaggio per il reparto e finisce con l essere uno slogan fine a se stesso. È risultata, invece, di gran lunga più soddisfacente la possibilità di utilizzare gli stessi parametri d esposizione della radiografia tradizionale. Quest ultima opzione, infatti, consente di abbattere significativamente i tempi di qualifica del nuovo processo non essendo più necessaria la ricerca di nuovi parametri d esposizione ma solo l ottimizzazione dell immagine.

2 Il raggiungimento di soddisfacenti valori di definizione, contrasto e qualità d immagine è stato, pertanto, inserito nel contesto più ampio di individuazione e corretta classificazione e valutazione delle discontinuità. Di seguito sono riportati i risultati e i commenti relativi alla prima fase di sperimentazione condotta e, dato che non c è nessun interesse a pubblicizzare l uno o l altro sistema CR, per correttezza, si farà riferimento ai sistemi A, B e C senza dare indicazione del fabbricante. Le prove sono state condotte su: - saldature di tubazioni in titanio e acciaio di diametro 0.6 mm e spessore 0.8 mm - saldature lamiera-casting di alluminio spessore 1.5 mm - saldature a fascio elettronico circonferenziali di lega base nichel, spessore 2.2 mm a distanza fuoco film ridotta per simulare un esposizione panoramica. SISTEMA A Impianto radiogeno utilizzato: Seifert_Isovolt 160 HS tubi in SS sp. 0.8 mm discontinuità: mancanza di fusione Parametri Radiografia Tradizionale: 120 kv; 5 ma; 1 min; MF G DFF: 1200 mm Film Agfa D4Pb cordone: 2.83; ZTA: 3.55 IQI.08 su blocco.08 SS: IQI.10 su blocco.10 SS: Immagini digitali di interesse sono state ottenute con i seguenti parametri: - 90 kv; 5 ma; 1 min; MF G IP: (D3/D4) 18 * 24 cm; 50µm; t scansione: 55 s - Gain 50 Duplex wire: 11/12 Sistema automatico di ottimizzazione immagine: non utilizzabile - 90 kv; 2 ma; 0.5 min; MF G IP: (D4/D5) 18 * 24 cm ; 50 µm; t scansione: 60 s - Gain 50 Duplex wire: 9 Sistema automatico di ottimizzazione immagine: efficace Nel primo caso, si è avuta una riduzione del 25% dei kv; nel secondo, una riduzione del 25% dei kv e dell 80 dell esposizione ma si è passato da un duplex wire 11/12 a 9. tubi in Ti sp. 0.8 mm discontinuità: alterazione del metallo base

3 Radiografia Tradizionale: 95 kv; 4 ma; 1 min; MF G DFF: 1200 mm Film Agfa D4DW cordone: 2.21; ZTA: IQI.08 su blocco.08 Ti: Immagini digitali di interesse sono state ottenute con i seguenti parametri: - 60 kv; 4 ma; 1 min MF G IP: (D3/D4) 18 * 24 cm; 50µm; t scansione: 55 s - Gain 50 - Duplex wire: 12 Sistema automatico di ottimizzazione immagine: non utilizzabile - 60 kv; 4 ma; 0.5 min MF G IP: (D4/D5) 18 * 24 cm ; 50 µm; t scansione: 60 s - Gain 50 - Duplex wire: 9 Sistema automatico di ottimizzazione immagine: efficace - 60 kv; 4 ma; 0.5 min MF P IP: (D4/D5) 18 * 24 cm ; 50 µm; t scansione: 60 s - Gain 50 - Duplex wire: 10 Sistema automatico di ottimizzazione immagine: efficace Nel primo caso, si è avuta una riduzione del 36% dei kv; nel secondo, una riduzione del 25% dei kv e dell 80 dell esposizione ma si è passato da un duplex wire 12 a 9; l utilizzo della macchia focale piccola ha permesso di vedere chiaramente il duplex wire 10. saldature lamiera-casting di alluminio spessore 1.5 mm; discontinuità: porosità allungate severità 6 Radiografia Tradizionale: 45 kv; 10 ma; 1.4 min; MF P DFF: 1500 mm Film Agfa (D2 + D4) DW D4 = cordone: 2.41; IQI su cordone: 2.07 D2 = ZTA: 2.57; IQI su ZTA: 2.50 Immagini digitali di interesse sono state ottenute con i seguenti parametri: - 30 kv; 12 ma; 1.8 min; MF P IP: (D3/D4) - Gain 50 Duplex wire: 11 Sistema automatico di ottimizzazione immagine: migliore per i casting che per le saldature ma ancora con soddisfacente con IP al alta risoluzione - 30 kv; 10 ma; 0.7 min; MF P IP: (D4/D5) - Gain 50 Duplex wire: 9

4 Sistema automatico di ottimizzazione immagine: efficace Nel primo caso, si è avuta una riduzione del 33% dei kv e un aumento del 54% dell esposizione ma, la maggiore latitudine, ha permesso di valutare cordone e zona termicamente alterata sulla stessa immagine contrariamente alle 2 pellicole richieste dalla radiografia tradizionale; nel secondo, una riduzione del 25% dei kv e del 50% dell esposizione, ma si è passato da un duplex wire 11 a 9 (anche in questo caso, una sola immagine da valutare). Con l ausilio dei plates ASTM E 2422 è stato possibile classificare correttamente il tipo di discontinuità ed il suo livello di severità. Fig 1. Immagine della discontinuità rilevata e confronto con plate ASTM E 2422 saldature a fascio elettronico circonferenziali di lega base nichel, spessore 2.2 mm a distanza fuoco film ridotta per simulare un esposizione panoramica; discontinuità: scanalatura superficiale. Radiografia Tradizionale: 45 kv; 10 ma; 1.4 min; MF G DFF: 210 mm; DPF: 20 mm Film Agfa D4 DW cordone: 2.23; metallo base: 2.53 IQI.08 Ni su metallo base: 2.43 Immagine digitale di interesse ottenuta con i seguenti parametri:

5 - 55 kv; 7 ma; 1.8 min; MF G IP: (D4/D5) - Gain 50 - Duplex Wire: 7 Si è avuto un aumento del 77% dei kv e una riduzione del 10% dell esposizione. A distanze fuoco film ridotte, è fondamentale il mascheramento delle parti dell IP direttamente esposte al fascio. Per quanto riguarda i SISTEMI B e C, entrambi sono al momento sprovvisti di una funzione in grado di consentire l ottimizzazione automatica dell immagine. In aggiunta, per il sistema B sono applicabili le riduzioni di kv e tempi di esposizione applicabili per il sistema A, mentre il sistema C ha consentito di utilizzare gli stessi parametri di esposizione della radiografia tradizionale a parità di set up (le variabili in gioco riguardavano le modalità di scansione dell immagine). In quest ultimo caso, all apparente e poco significativo svantaggio dovuto alla mancata riduzione di tempi e dose, si contrappone il vantaggio di utilizzo di parametri e metodologia consolidate. Tuttavia, occorre approfondire la fase sperimentale e verificare su un campione significativo di controlli il beneficio effettivo della mancata modifica dei parametri rispetto a qualità d immagine ottenuta e numero di esposizioni effettuate. Nel caso specifico del controllo RX delle saldature dei serbatoi di alluminio, come anche per gli altri sistemi digitali, risulta sufficiente una sola esposizione per la valutazione dell area che viene attualmente ispezionata con sistema tradizionale utilizzando 2 pellicole (doppio caricamento). La mancata disponibilità di indicatori specifici per la valutazione della risoluzione del sistema digitale analoghi a quelli utilizzati nel corso delle prove con gli altri sistemi non ha permesso un confronto diretto tra i dati, ma i risultati ottenuti sono incoraggianti. Le difettosità dei particolari utilizzati per le prove erano chiaramente visibili come anche i fori dei tradizionali indicatori di qualità immagine. Gli indicatori utilizzati per la valutazione della risoluzione, relazionati ai duplex wire, corrisponderebbero a un D11/D12 (dato naturalmente che richiede di essere verificato sperimentalmente). Riassumendo, le prove condotte con i sistemi A, B e C hanno evidenziato che: l IP più sensibile non sempre fornisce l immagine migliore; l ottimizzazione automatica dell immagine è una funzione da migliorare/implementare che ha notevoli vantaggi in ambienti produttivi i nuovi standard ASTM specifici per radiologia digitale consentono la corretta classificazione e valutazione delle discontinuità dei castings

6 la riduzione complessiva dei tempi richiesti per l esame radiografico non sembra essere così significativa contrariamente a quanto propagandato dalle aziende produttrici di sistemi digitali; tuttavia, il passaggio sembra obbligato e i vantaggi ambientali sicuramente non trascurabili. è fondamentale un investimento significativo nella formazione degli ispettori RX è arrivato il momento che tutti i Clienti ed il Nadcap ufficializzino le linee guida per la scelta e l utilizzo dei sistemi digitali. I sistemi disponibili sono sicuramente migliorabili, ma se i difetti contrariamente a 4 anni fa ora li vediamo vuol dire che non possiamo continuare ad ignorare i progressi che la radiografia digitale fa giorno dopo giorno.