CONTROLLO MANUALE DELLE SALDATURE

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1 CONTROLLO MANUALE DELLE SALDATURE NOTE 1/12

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4 S O M M A R I O 1. GENERALITA OPERAZIONI PRELIMINARI ESECUZIONE DEL CONTROLLO SCELTA DELL ANGOLO DI RIFRAZIONE DELLA SONDA ANGOLATA (α) DETERMINAZIONE DELLA ZONA DI CONTROLLO TARATURA IN AMPLIFICAZIONE E CURVA D.A.C MODALITA DI CONTROLLO VALUTAZIONE DELLA POSIZIONE DEL DIFETTO /12

5 1. GENERALITA Per effettuare il controllo di saldature è previsto l utilizzo di sonde angolate in quanto la geometria del giunto e la presenza del sovrametallo sul cordone di saldatura rende necessario un fascio ultrasonoro angolato, per sfruttare la riflessione della lamiera base. Nel caso di controllo dei giunti a T è necessario completare il controllo anche con sonde diritte (singola o doppia a seconda dello spessore delle lamiere). I difetti tipici rilevabili con il controllo ultrasonoro sono: mancanza di penetrazione: si ha alla radice del giunto, quando i due lembi risultano separati e non saldati tra loro; inclusioni di scorie: sono degli ossidi non metallici che restano inglobati nel metallo d apporto o tra questo ultimo e il metallo base. Sono localizzati tra una passata e l altra delle saldature o nelle incisioni marginali; porosità: cavità o vuoti che si riscontrano del materiale d apporto dovuti alla presenza di gas durante la saldatura; incisioni marginali: sono delle incisioni del metallo base localizzate ai bordi della zona di saldatura; cricche: sono delle crepe dovute al raffreddamento della saldatura. Possono essere sia nel metallo base che nel metallo d apporto; mancanza di fusione (incollature): quando c è una mancata fusione tra il metallo d apporto e il metallo base. Queste ultime due, difficilmente rilevabili con il controllo radiografico, risultano evidenti con il controllo ultrasonoro. I tipi di giunti solitamente controllati sono: giunto senza preparazione (singola passata, doppia passata); giunto con preparazione a V giunto con preparazione a X giunto con preparazione a J giunto con preparazione a U (o a calice) giunto con preparazione a K giunto a T (preparazione a V, a K o a lembi accostati) Analizzeremo in dettaglio come, a seconda del tipo di giunto e della preparazione, le operazioni di controllo devono essere eseguite. 5/12

6 2. OPERAZIONI PRELIMINARI La prima operazione da eseguire è verificare la superficie della saldatura che deve essere sufficientemente liscia e pulita per permettere un buon accoppiamento ultrasonoro. È necessario quindi eliminare eventuali spruzzi della saldatura e strati di vernice, nel caso di giunti già verniciati. È necessario inoltre eseguire un controllo preliminare delle lamiere del giunto per accertare l integrità dei lembi da saldare. Se le lamiere sono state certificate dal fornitore, questo controllo è superfluo e può essere omesso. In tutti gli altri casi invece si deve eseguire un controllo con sonde diritte doppie (per spessori fino a 10mm) o sonde diritte singole (spessori medio alti, >10mm). Questi controlli servono a scongiurare la presenza di sdoppiature della lamiera, riconoscibile da una diminuzione dello spessore misurato. Una volta eseguite queste operazioni, si deve considerare la geometria del giunto prima di proseguire con il controllo ultrasonoro per poter adottare la migliore soluzione operativa di controllo. Infatti, bisogna scegliere l angolo della sonda da utilizzare e dove posizionarla. 3. ESECUZIONE DEL CONTROLLO Il controllo ultrasonoro viene impostato secondo questa procedura: 3.1. SCELTA DELL ANGOLO DI RIFRAZIONE DELLA SONDA ANGOLATA (α) La scelta è fatta sulla base dello spessore e sul tipo di preparazione del giunto. Nella tabella seguente sono riportati le sonde da utilizzare e la loro posizione. GIUNTO SENZA PREPARAZIONE (Singola passata) SPESSORE: T < 3mm = 70 CONTROLLO DA UN SOLO LATO GIUNTO SENZA PREPARAZIONE (Doppia Passata) SPESSORE: 3mm < T < 6mm = 70 CONTROLLO DA UN SOLO LATO 6/12

7 GIUNTO CON PREPARAZIONE a V SPESSORE TIPICO: 6mm < T < 30mm = 70 per T < 15mm = 60 per 15mm < T < 30mm = 45 per T > 30mm CONTROLLO DA UN SOLO LATO per T < 15mm (consigliato da due lati) CONTROLLO DA DUE LATI per T > 15mm GIUNTO CON PREPARAZIONE a X SPESSORE TIPICO: 15mm < T < 40mm CONTROLLO DA DUE LATI con due angoli: = 45 e 60 per 15mm < T < 40mm = 60 e 70 per T < 15mm GIUNTO CON PREPARAZIONE a J CONTROLLO DA DUE LATI con due angoli: = 45 e 60 = 70 per cricche verticali o incollature. GIUNTO CON PREPARAZIONE a U CONTROLLO DA DUE LATI con due angoli: = 45 e 70 CONSIGLIATO anche = 60 dal lato opposto (se accessibile) da entrambi i lati. GIUNTO CON PREPARAZIONE a K CONTROLLO DA UN SOLO LATO (generalmente l altro non è accessibile) con due angoli: 7/12

8 = 45 e 70 per verifica della piena penetrazione CONSIGLIATO anche = 60 dai due lati della lamiera. GIUNTO a T CON PREPARAZIONE a V CONTROLLO DA UN SOLO LATO come in figura, con due sonde angolate da: = 45 e 60 e una sonda DIRITTA (singola o doppia a seconda dello spessore) CONSIGLIATO DA DUE LATI con sonda da = 60 per alti spessori GIUNTO a T CON PREPARAZIONE a K CONTROLLO DA DUE LATI con due sonde angolate da: = 45 e 60 e una sonda DIRITTA (singola o doppia a seconda dello spessore). Se non possibile il controllo con la diritta si può usare una angolata da = 70 sull altra lamiera del giunto. GIUNTO a T CON LEMBI ACCOSTATI CONTROLLO DA DUE LATI con una sonda da: = 60 per bassi spessori = 70 per alti spessori 8/12

9 3.2. DETERMINAZIONE DELLA ZONA DI CONTROLLO Il controllo ultrasonoro si effettua con una sonda angolata per sfruttare la riflessione della parete opposta a quella di appoggio della sonda. In questo modo è possibile ispezionare il cordone dal vertice della saldatura fino alla parete superiore del cordone saldato, muovendo la sonda perpendicolarmente all asse della saldatura. Si possono quindi determinare due posizioni limite entro cui muovere la sonda identificate dalla distanza rispetto al centro della saldatura (d e d2). Fig. 1 determinazione delle posizioni limite entro cui muovere la sonda nel caso di una saldatura con preparazione a V. I percorsi ultrasonori associati sono uno il doppio dell altro (P e 2P) e sono facilmente calcolabili come: P = T / (cos ) Le posizioni rispetto al centro della saldatura possono essere calcolate come: d = T tan mentre d2 = T tan + L / TARATURA IN AMPLIFICAZIONE E CURVA D.A.C. La taratura è eseguita sfruttando come riferimento dei riflettori cilindrici (fori SDH) di medesimo diametro a quello del difetto da ricercare. L amplificazione dello strumento va regolata per avere l indicazione del riflettore più vicino oltre l 80%. Sfruttando tre percorsi differenti è possibile costruire una curva DAC. 9/12

10 Nel caso di alti spessori, si devono eseguire più fori SDH a quote diverse (solitamente a 1/4, ½ e a ¾ dello spessore T). Si possono sfruttare le risposte in percorso diretto (linee tratteggiate) o in prima riflessione (linee continue). Fig. 2 Percorsi ultrasoni per la costruzione della curva DAC con tre fori SDH a profondità diverse. Le formule per il calcolo dei percorsi sono, per il percorso diretto: p = s / cos d = s tan mentre per il percorso in prima riflessione è: p = (2T s) / cos d = (2T s) tan Nella seguente tabella sono riportati i valori del percorso ultrasonoro e della posizione dello zero della sonda rispetto alla posizione del foro SDH: PERCORSO DIRETTO PRIMA RIFLESSIONE s [mm] ¼ T ½ T ¾ T ¼ T ½ T ¾ T 7T / (4 3T / (4 p [mm] 3T / (2 cos) 5T / (4 cos) T / (4 cos) T / (2 cos) cos) cos) d [mm] ¼ T tan ½ T tan ¾ T tan 7/4 T tan 3/2T tan 5/4T tan con sin cos tan /12

11 Nel caso di bassi spessori ( < 30 mm ) si può usare un solo foro SDH a metà spessore e sfruttare le riflessioni multiple in modo da avere tre percorsi ultrasonori differenti. Fig.3 Percorsi ultrasoni per la costruzione della curva DAC con un solo foro SDH a metà spessore In questo caso i percorsi risultano: P1 P2 P3 p [mm] T / (2 cos) 3 P1 5 P1 d [mm] T / (2 tan) 3 d1 5 d MODALITA DI CONTROLLO Il controllo viene eseguito facendo compiere al punto 0 della sonda un percorso sinusoidale risultante dall insieme dei due movimenti trasversale e longitudinale (tra le linee a distanza d e 2d calcolate nel paragrafo 2). Il passo di avanzamento trasversale deve essere circa pari alla copertura della sonda in modo da esplorare al 100% la zona di controllo. Durante il controllo la sonda dovrà essere tenuta con l asse del fascio perpendicolare rispetto all asse della saldatura. È comunque consigliato, durante l esame, orientare la sonda anche con incidenze oblique per rilevare difetti che non hanno orientamento parallelo all asse della saldatura. 11/12

12 Fig.4 Movimento del punto 0 della sonda per il controllo della saldatura; in una determinata posizione è consigliato variare l incidenza della sonda 3.5. VALUTAZIONE DELLA POSIZIONE DEL DIFETTO Riveste fondamentale importanza la determinazione della posizione del difetto in seno alla saldatura, in quanto determinante ai fini dell identificazione del difetto. Una volta massimizzata l indicazione di difetto sullo schermo, il percorso ultrasonoro può essere calcolato dallo strumento posizionando un gate sopra l indicazione. Noto il percorso ultrasonoro, è possibile ricavare la distanza d del difetto dal punto zero e la profondità s dello stesso come riportato nella seguente tabella: p s d P. diretto 0 < p < T/cos p cos p sen P. 1 riflessione T/cos < p < 2T/cos 2T - p cos p sen P. 2 riflessione p > 2T/cos p cos - 2T p sen Fig.5 Determinazione della posizione del difetto nel caso di percorso diretto, prima riflessione e seconda riflessione. 12/12