Dimostrazione di impiego apparecchiatura UT Phased

GENOVA SESTRI, 03/12/13
Autori: Federico BACCARINI (Fincantieri SE/QTA), Marco GRIMOLDI (CASONI S.r.L.)
Dimostrazione impiego di apparecchiatura UT Phased Array su pezzi campione di Pannel Line
Partecipanti:
per Fincantieri STA/SE: Ghigliotti G.B., Cavallero I., Zucca M., Baccarini F., Dainotto E., Scipioni
A., Lioi D.
per Casoni S.r.L.: Grimoldi M, Scala N.
Il giorno 21 Novembre 2013 è stata organizzata presso il Laboratorio qualità di Fincantieri Cantiere di
Genova Sestri una dimostrazione dell’impiego di apparecchiatura a ultrasuoni con tecnologia Phased
Array su alcuni pezzi campioni di giunti saldati realizzati in Pannel Line.
L’apparecchiatura utilizzata per il test è costituita da uno strumento UT Marca DOPPLER Modello
PHASCAN, sonde 5L16 e 7.5L32 e relativi zoccoli e cavetti. È stato, inoltre, impiegato un piccolo
carrello encoder per consentire la registrazione dei segnali durante la manipolazione della sonda sui
pezzi più lunghi.
L’apparecchio DOPPLER PHASCAN si presenta compatto, con un ampio e luminoso display da 10’’
con tecnologia touchscreen, di costruzione solida e con certificazione IP54 Il peso dell’apparecchio è
di 4.5 Kg, batteria esclusa. È possibile inserire 2 pacchi batteria nell’apparecchio, in modo da
aumentarne l’autonomia, già piuttosto elevata. Durante la dimostrazione, lo strumento è sempre stato
utilizzato con la sua batteria ed è stato possibile verificare che l’autonomia di circa 6 h dichiarata dal
costruttore è veritiera.
È sempre possibile alimentare da rete lo strumento.
La giornata è cominciata con un’accurata presentazione del PHASCAN. L’apparecchio può funzionare
con sonde di tipo Phased Array, e con sonde di tipo convenzionale, inoltre, le 2 tipologie di sonde
possono essere utilizzate contemporaneamente quando si opera con la tecnica ultrasonora TOFD.
Il sistema operativo è basato su LINUX. Possono essere impiegate sonde fino a 128 cristalli, anche se
per le normali saldature sono sufficienti quelle a 16 o 32 cristalli.
L’apparecchio ha uscita USB e lettore di SD card, per collegamento a PC o Mouse/Tastiera esterni e
per la memorizzazione su schede di memoria delle registrazioni effettuate.
L’interfaccia grafica è configurabile in numerosi modi; ad esempio, è possibile avere le
rappresentazioni A-Scan, B Scan, C-Scan e S-Scan in contemporanea.
L’interfaccia GUI è in lingua inglese.
Apparecchio DOPPLER PHASCAN
L’apparecchio (in questa immagine) è predisposto per funzionare secondo la logica definita
MULTIGROUP dal Costruttore, ciò permette di eseguire più analisi contemporaneamente, sia di tipo
Phased Array che TOFD, riducendo così le tempistiche di esame.
Esempio di possibile visualizzazione per esame con funzionalità MULTIGROUP
Per la configurazione del sistema di esame, attraverso passi guidati molto chiari, un comodo Wizard
permette, di impostare tutti i parametri necessari per l’analisi, dal tipo di sonda, allo spessore dei pezzi
e alla geometria del giunto.
Le altre impostazioni propedeutiche all’analisi del pezzo in esame sono facilmente raggiungibili e
vengono affrontate in modo piuttosto agevole, anche dopo un breve addestramento.
Lo strumento permette di redigere e stampare un report di esame direttamente dall’apparecchio,
oppure di scaricare i dati su PC e di effettuare una post analisi del pezzo.
Dopo la fase di preparazione del sistema, si è passato alla fase di analisi di alcuni pezzi campione,
appositamente preparati da Fincantieri STA/SE.
1° Pezzo Campione: Piastra saldata testa/testa, spessore 15 mm
Fase di impostazione del sistema di esame
Fase di impostazione del sistema di esame
La piastra da 15 mm, saldata testa/testa in arco sommerso, presenta dei difetti, creati appositamente, e
conosciuti grazie all’esecuzione di radiografie su tale giunto. In particolare, si nota un’incollatura sui
lembi a partire da circa 20 cm del lembo di sinistra, come evidente nelle seguenti immagini:
Analisi piastra 15mm
Analisi piastra 15mm
Incollatura sui lembi del giunto
Utilizzo carrello encoder per facilitare l’analisi della saldatura
Particolare del carrello encoder
2° Pezzo Campione: Piastra saldata testa/testa, spessore 4 mm
La piastra da 4 mm, saldata testa/testa in arco sommerso, presenta difetti solamente alle estremità,
come evidenziato da un precedente esame radiografico. Nonostante questo fatto, si è voluto procedere
all’analisi con il metodo UT Phased Array, per vedere il comportamento degli ultrasuoni su spessori
così bassi e per escludere eventuali false indicazioni. La strumentazione di esame si è ben comportata
anche in questo campo, dopo le opportune regolazioni, in particolare per quanto riguarda l’apertura del
fascio ultrasonoro e i rispettivi angoli di apertura (partenza e fine di quest’ultimo).
Analisi piastra 4mm
Difetto all’estremità della saldatura di piastra da 4mm
Rappresentazione del difetto sull’estremità della saldatura della piastra da 4mm
3° Pezzo Campione: Piastra da 6mm con profilo a bulbo saldato ad angolo:
Per simulare il caso di esame UT di saldatura testa/testa posta in prossimità di un bulbo, è stato
preparato il pezzo di esaminare con un intaglio praticato con mola flessibile. Nonostante l’intaglio non
fosse particolarmente preciso e profondo, a causa del metodo con cui è stato realizzato, dopo una fase
iniziale di settaggio e impostazione dello strumento, è stato visualizzato; è chiaro che si tratta di
un’applicazione al limite del controllo UT Phased Array, è evidente che, sia lo strumento PHASCAN
che le sonde impiegate abbiano grandi margini di configurazione e personalizzazione. Durante la
dimostrazione, si è raggiunto un livello di definizione dell’intaglio accettabile, lavorando sempre sugli
angoli di emissione del fascio e sulla distanza della sonda rispetto al difetto.
Da questo punto di vista è importante notare come l’esperienza dell’operatore sia fondamentale per
impostare al meglio la strumentazione.
Piastra da 6mm con profilo a bulbo con intaglio di mola
Piastra da 6mm con profilo a bulbo con intaglio di mola
Piastra da 6mm con profilo a bulbo con intaglio di mola
Rappresentazione dell’intaglio di mola su piastra da 6mm con profilo
Conclusioni:
Lo strumento DOPPLER PHASCAN si dimostra molto versatile e di facile utilizzo.
Durante questa dimostrazione, si è cercato di coprire più situazioni possibili di controllo, dalle lamiere
più spesse (15mm) a quelle più sottili (4mm), fino ad arrivare al caso del bulbo in prossimità della
saldatura, caso in cui anche la normale tecnica di controllo non distruttivo UT non sarebbe facilmente
applicabile. La tecnologia Phased Array permette di spingersi molto oltre il controllo UT con tecniche
tradizionali, ma è necessario saper “guidare” lo strumento e raggiungere una buona esperienza di
interpretazione delle indicazioni, sfruttando sia pezzi campione con difetti artificiali noti che il
confronto con altri controlli non distruttivi (ad esempio, il controllo RT).
Lo scopo della giornata è stato quello di sondare l’applicabilità di tale metodo nella fase di Pannel
Line, per impostare un controllo più veloce rispetto alle radiografie e che vada a superare i problemi di
sicurezza e di impatto ambientale che il controllo radiografico comporta. In una fase produttiva
“automatica” come quella della Pannel Line, il controllo non distruttivo a ultrasuoni con metodi
avanzati permette una rapidità di esame e una flessibilità tali da andare praticamente in ombra al
processo produttivo. Chiaramente, occorre definire sia cosa controllare sia quale tecnica utilizzare,
magari pensando di accoppiare sonde Phased Array e sonde TOFD in un unico carrello dotato di
encoder, per esaminare in una sola scansione l’intero volume del giunto saldato.
Lo strumento permette di lavorare in parallelo con metodo UT avanzato e metodo tradizionale,
realizzando così le più diverse tipologie di esame UT.
A titolo di esempio, si può pensare di impiegare 2 sonde Phased Array per l’esame del giunto saldato e
2 sonde UT a onde longitudinali per l’esame del materiale base, alla ricerca di eventuali sdoppiature o
strappi lamellari all’interno di quest’ultimo.
L’impiego di tale tecnologia comporta inoltre, la messa in opera di un sistema di gestione e
conservazione dei dati (Report) delle scansioni di esame; essendo fondamentalmente dei file, deve
essere previsto un server di backup dedicato, per ottemperare ai requisiti di conservazione dei report di
esame previsti dalle normative internazionali di riferimento.
È necessario segnalare che l’impiego di tale tecnica e la parziale esenzione di controllo radiografico
devono essere discussi ed accordati sia con i rappresentanti delle Società Armatrici che, soprattutto,
con quelli degli Enti di Classifica. Inoltre, le normative internazionali di riferimento potrebbero non
coprire tutto il campo di applicazione richiesto dalla costruzione di una nave da crociera, ma è
necessario produrre delle procedure aziendali specifiche per questo controllo non distruttivo,
suffragate da esperienze di laboratorio.