La tubazione era in acciaio al carbonio, in servizio da vent’anni su una linea di rimando. Lo spessimetro dava 8,7 mm su tutti i punti della griglia, con scarti di pochi centesimi fra una lettura e l’altra: un dato stabile e ripetibile. Quando lo stesso tratto è stato tagliato per sostituire un tronchetto, il calibro sulla sezione ha letto 6,2 mm. Nessuno strumento era guasto e nessun operatore aveva sbagliato manovra. Lo strumento aveva fatto esattamente ciò che sa fare, e il numero era comunque falso. I limiti degli ultrasuoni nella misura nascono tutti da questo scarto.
Che un impulso acustico entri nel materiale, si rifletta e torni alla sonda è cosa nota, e la pagina di area la spiega già. Si dice molto meno spesso che lo strumento registra una sola cosa: un intervallo di tempo. Lo spessore non viene rilevato, viene calcolato, e il calcolo ha bisogno di due ingredienti che il metodo non possiede. La UNI EN ISO 16810 fissa i principi generali dell’esame ultrasonoro, la UNI EN ISO 16809 il metodo per la misura di spessore, la UNI EN ISO 22232 la caratterizzazione di apparecchi e sonde, la UNI EN ISO 5577 la terminologia.
Qui non si sceglie uno strumento. Si descrive il perimetro entro cui un dato ultrasonoro ha significato, e i punti in cui quel perimetro finisce senza che il display lo dichiari: dentro si parla di incertezza, fuori si parla di un numero che non corrisponde a nulla.
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Il cronometro misura, lo spessore lo calcola qualcun altro
La grandezza fisica realmente acquisita è il tempo di volo: quanti microsecondi passano fra l’emissione dell’impulso e il ritorno dell’eco. Tutto il resto è deduzione. Per trasformare quel tempo in millimetri serve la velocità di propagazione del suono nel materiale, e quella velocità lo strumento non la misura: la assume, dal valore impostato dall’operatore o da una libreria. Acciaio al carbonio, ghisa, leghe di alluminio e polimeri tecnici hanno velocità diverse, e anche dentro lo stesso materiale la velocità cambia con la composizione, con il trattamento termico, con la temperatura. Sbagliare del cinque per cento la velocità assunta significa sbagliare del cinque per cento lo spessore restituito, con un display che continua a mostrare due decimali. Il secondo ingrediente è la superficie: se non lascia entrare energia sufficiente, non c’è tempo di volo da cronometrare.
Zona morta: i limiti degli echi ravvicinati che gli ultrasuoni impongono nella misura
Ci sono cose che nessuna sonda migliore e nessuna impostazione più fine rendono misurabili. La prima è lo spessore molto piccolo: sotto una certa soglia l’eco di ritorno arriva mentre l’impulso di partenza è ancora in corso, i due segnali si sovrappongono e la zona morta si mangia il dato. Non è rumore da filtrare, è geometria temporale. La seconda è il materiale fortemente disomogeneo o poroso: l’attenuazione e la diffusione su bordi di grano, vuoti e inclusioni disperdono l’energia e il segnale non torna abbastanza forte da essere riconosciuto. Aumentare la potenza aumenta anche il rumore diffuso, quindi non risolve. La terza è la più insidiosa: su un giunto incollato o saldato l’ultrasuono dice che esiste un’interfaccia, non che quell’interfaccia tiene. L’adesione è una proprietà meccanica, non acustica, e resta fuori dominio.
Accoppiante discontinuo e pezzo caldo: la lettura si guasta senza dirlo
Le condizioni che degradano il dato in silenzio sono peggiori di quelle che lo impediscono, perché producono comunque un numero. L’accoppiamento è la prima: un film di accoppiante troppo sottile, secco o interrotto lascia passare poca energia, il segnale si abbassa e lo strumento aggancia un eco secondario invece del primo utile. La temperatura del pezzo è la seconda: su una superficie calda la velocità reale del suono si allontana dal valore impostato a freddo, e la deriva è progressiva, quindi non salta all’occhio. La terza è la superficie corrosa, che devia il fascio e sposta il punto di riflessione senza segnalarlo. La quarta è la geometria: raggi, scanalature, cordoni e spigoli rimandano echi di forma puliti quanto un eco di parete.
Quando l’eco di forma risponde sempre allo stesso modo
Il caso della tubazione da 8,7 mm è esattamente questo. La sonda era appoggiata poco sopra un cordone di saldatura longitudinale: il fascio, entrando su una superficie resa inclinata dalla corrosione interna, veniva deviato e intercettava il cordone anziché la parete opposta. L’eco che tornava era netto, sempre alla stessa distanza temporale, e la ripetibilità era ottima proprio perché la geometria che lo generava era stabile. Un dato ripetibile non è un dato vero: la ripetibilità misura la costanza della catena, non la sua correttezza. Ci si accorge dell’inganno solo cambiando qualcosa a valle: spostare il punto di appoggio, ruotare la sonda, guardare la sequenza degli echi multipli invece del solo numero e verificare che siano equispaziati. Se il valore cambia in modo discontinuo mentre la sonda si muove poco, non si sta leggendo una parete.
Dichiarare la velocità assunta e uscire dal cronometro
Riconoscere di essere fuori dominio è un atto tecnico, non una resa. Il primo passo è rendere esplicito ciò che era implicito: quale velocità del suono è stata impostata, su quale materiale, a quale temperatura e su quale riferimento verificata. Un valore di spessore senza la velocità dichiarata non è un dato completo, perché chi lo riceve non può ricalcolarlo. Il secondo passo è distinguere tre esiti: dato valido, dato sospetto, misura non eseguibile. Il terzo esito deve poter essere registrato, altrimenti l’operatore è spinto a produrre un numero purché sia.
Alcune di queste domande hanno già una risposta di dettaglio altrove. Se il punto è come si comporta la catena di misura sui diversi modi di acquisire l’eco, la trattazione dedicata alla misura a eco-impulso entra nel merito del segnale. Se il dubbio riguarda il mezzo che fa passare l’energia fra sonda e pezzo, il testo su accoppianti e ritardatori descrive come si sceglie e si applica. Quando la parete è butterata e il fascio non trova un piano su cui riflettersi, la pagina dedicata alla misura su superfici corrose e irregolari affronta proprio quel caso. E per il presupposto da cui dipende tutto il resto, cioè il numero che trasforma i microsecondi in millimetri, la trattazione su velocità del suono e taratura sui materiali spiega come lo si ricava da un campione di spessore noto anziché da una tabella.
Resta un punto organizzativo: quando il pezzo cade fuori dal dominio del metodo, la decisione va presa in fase di pianificazione, non davanti al pezzo con lo strumento in mano. Per inquadrare l’intera area, i principi, le sonde e i campi applicativi si trovano nella pagina Ultrasuoni.
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