Rilevamento di difetti e discontinuità

Il rilevamento di difetti e discontinuità con gli ultrasuoni è una tecnica di controllo non distruttivo che individua cricche, inclusioni, vuoti e mancanze di fusione all’interno di un materiale, senza tagliarlo né danneggiarlo. A differenza della misura di spessore, che sfrutta l’eco dalla parete opposta, la ricerca dei difetti si basa sul fatto che una discontinuità interna riflette l’onda ultrasonica: dove il materiale è sano l’onda prosegue indisturbata, mentre dove incontra una cricca o un’inclusione una parte dell’onda torna indietro, generando un’eco anomala prima di quella di fondo. Rilevare e interpretare queste eco permette di scoprire difetti nascosti in saldature, forgiati, getti e componenti critici. È una delle applicazioni più importanti degli ultrasuoni, alla base del controllo di qualità e della sicurezza strutturale.

Questa pagina spiega come un difetto interno riflette l’onda, il ruolo delle sonde ad angolo per le saldature, e come si valuta l’eco di un difetto. È una guida per il tecnico di controlli non distruttivi.

Come un difetto interno riflette l’onda

Il principio del rilevamento difetti è la riflessione dell’onda su una discontinuità. Quando gli ultrasuoni attraversano un materiale omogeneo e sano, l’onda procede fino alla parete opposta e torna come eco di fondo. Ma se lungo il percorso incontra una discontinuità, cioè una zona con proprietà diverse dal materiale sano, come una cricca piena d’aria, un’inclusione o un vuoto, parte dell’onda viene riflessa da quella superficie interna e torna al trasduttore prima dell’eco di fondo. Lo strumento mostra quindi un’eco intermedia, che segnala la presenza del difetto. La posizione di questa eco nel tempo indica a quale profondità si trova il difetto, e la sua ampiezza dà un’indicazione delle dimensioni e della capacità riflettente della discontinuità. Individuare queste eco anomale è il modo in cui gli ultrasuoni «vedono» dentro il materiale.

Il ruolo delle sonde ad angolo

Molti difetti, in particolare quelli delle saldature, sono orientati in modo tale che un fascio ultrasonico perpendicolare alla superficie non li intercetterebbe bene. Per questo si usano le sonde ad angolo, che inviano l’onda nel materiale con un’inclinazione definita rispetto alla superficie. Il fascio inclinato attraversa la zona della saldatura da una posizione laterale e intercetta i difetti tipici dei giunti, come cricche, mancanze di fusione e incollature, che sono spesso orientati verticalmente o obliquamente. Muovendo la sonda avanti e indietro e lateralmente, l’operatore esplora tutto il volume del giunto. Conoscendo l’angolo del fascio e il percorso dell’onda, dalla posizione dell’eco si risale alla posizione del difetto nella saldatura. Le sonde ad angolo sono quindi lo strumento chiave per il controllo ultrasonico delle saldature e dei giunti.

Aspetto	Contenuto
Eco del difetto	Riflessione da una discontinuità interna
Sonda ad angolo	Fascio inclinato per le saldature
Posizione e ampiezza	Profondità e dimensione del difetto

Come si valuta l’eco di un difetto

Trovare un’eco non basta: bisogna valutarla per capire se corrisponde a un difetto significativo. La posizione dell’eco lungo l’asse dei tempi dice a quale profondità o punto del percorso si trova la discontinuità. L’ampiezza dell’eco dà un’indicazione della dimensione e della riflettività del difetto, ma va confrontata con un riferimento, perché l’ampiezza diminuisce con la distanza. Per questo si usano curve di riferimento che tengono conto dell’attenuazione con la profondità, in modo da valutare i difetti in modo coerente indipendentemente da dove si trovano. La valutazione confronta l’eco con soglie di accettabilità definite dalle norme e dalle specifiche: al di sotto il difetto è tollerato, al di sopra va segnalato. Interpretare correttamente posizione e ampiezza dell’eco è il cuore del controllo, e richiede competenza e taratura.

• Riconoscere l’eco intermedia come segnale di difetto.
• Leggere la profondità dalla posizione dell’eco.
• Valutare la dimensione dall’ampiezza, con riferimento.
• Usare sonde ad angolo per le saldature.
• Confrontare con le soglie di accettabilità delle norme.

Taratura e affidabilità

Il rilevamento difetti richiede una taratura accurata su blocchi campione con riflettori artificiali di dimensione nota, per impostare la sensibilità e le curve di riferimento. Contano la scelta della sonda e della frequenza in funzione del materiale e del tipo di difetto, il buon accoppiamento e la copertura sistematica del volume da controllare. È un controllo che dipende molto dalla competenza dell’operatore, per questo spesso richiede personale qualificato e certificato. Documentare taratura, sonda, procedura e criteri di accettazione garantisce che il controllo sia affidabile e ripetibile, condizione per un esame non distruttivo valido di saldature e componenti critici.

Dalla tecnologia allo strumento: cosa serve in pratica

Questo tema appartiene all’area Ultrasuoni del ramo Tecnologie e principi di misura, ed è collegato alla rappresentazione del segnale A-scan e B-scan. Per la strumentazione il riferimento è il Catalogo prodotti.

Nel catalogo il rilevamento dei difetti fa capo ai rilevatori di difetti a ultrasuoni (flaw detector), con le sonde nella pagina sonde e trasduttori a ultrasuoni, nella famiglia controlli non distruttivi e spessimetri di materiale. Se devi cercare difetti interni nei materiali, il modulo di richiesta consente di ricevere un’indicazione mirata.