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ⓘ Controllo non distruttivo




                                     

ⓘ Controllo non distruttivo

I controlli non distruttivi sono il complesso di esami, prove e rilievi condotti impiegando metodi che non alterano il materiale e non richiedono la distruzione o lasportazione di campioni dalla struttura in esame finalizzati alla ricerca e identificazione di difetti della struttura stessa.

Come abbreviazione si usa spesso la sigla NDT, derivata dallespressione inglese Non Destructive Testing, o la sigla PnD, derivata dallespressione "Prove non Distruttive".

                                     

1. Campi di applicazione

-Nel settore industriale ogni prodotto di importanza critica deve essere controllato per la verifica della sua integrità e conformità alle norme vigenti. È noto infatti che una piccola cricca superficiale, innocua in condizioni normali, se sottoposta a sollecitazioni da fatica, cresce costantemente di dimensioni fino a portare a rottura il componente. Vengono utilizzati i metodi di controllo non distruttivo per lanalisi di ogni singolo pezzo, sostituendo in molti campi il più incerto "controllo distruttivo a campione".

-I Controlli Non Distruttivi vengono ampiamente impiegati anche per lispezione di particolari Aeronautici, sia in "servizio" che in fase di fabbricazione. L’ITANDTB ITAlian Non Destructive Testing Board è il Comitato italiano che fornisce servizi di qualifica di personale addetto ai Controlli Non Distruttivi del settore aeronautico e spaziale, nonché di approvazione di Centri di Addestramento ed Esami, in base alla Norma UNI EN 4179. È riconosciuto da ENAC Ente Nazionale Aviazione Civile come l’equivalente organismo italiano del" National Aerospace NDT Board” previsto dalla Norma UNI EN 4179 norma equivalente della NAS 410 per la formazione e certificazione del personale CND.

Tra le metodologie di controlli non distruttivi sono citabili i seguenti metodi:

  • MT - Magnetoscopia, si basa sullattrazione di particelle ferromagnetiche e disperse in liquido) attratte dal campo magnetico disperso in prossimità delle eventuali cricche.
  • ET - Correnti indotte, tecnica che si basa sullesame delle correnti parassite indotte mediante un campo magnetico alternato.
  • AT - Emissione acustica, sistema per lidentificazione di propagazione delle difettologie.
  • UT - Ultrasuoni, tecnica che fa impiego di onde acustiche ad alta frequenza nellordine dei MHz per i materiali metallici, dei kHz per materiali più eterogenei quali quelli lapidei ed i conglomerati cementizi, e che comprende anche la metodologia TOFD.
  • Shearografia - simile allinterferometria olografica.
  • PT - Liquidi penetranti, si basa sullesaltazione della visibilità di difetti superficiali aperti mediante lutilizzo di sostanza liquida che penetra per capillarità nei difetti penetrante ed uno sfondo rivelatore o il pezzo stesso.
  • TIR - Termografia, analisi della risposta termica in presenza di discontinuità del materiale.
  • VT - Visual test, sistema di controllo visivo.
  • RT - Radiografia, comprendente i sistemi Raggi X, Metodo neutronico e Raggi gamma.
                                     

2. Classificazione delle metodologie di controllo

Le metodologie di controllo possono essere classificate in diversi modi.

La prima differenziazione è fra metodologie volumetriche e superficiali. Le prime mostrano indicazioni difetti presenti in tutto il volume delloggetto RT, UT, AT, TIR, mentre le altre mostrano solo i difetti affioranti in superficie PT, VT o molto prossimi alla superficie su cui si sta effettuando il controllo ET, MT.

Lesame VT è molto importante perché è lunico che verifica le geometrie del cordone di saldatura previste dal progettista, mentre tutti gli altri ne verificano la qualità, proprio per questo motivo la norma UNI EN ISO 3834 prevede Il controllo Visivo VT su tutte le costruzioni metalliche strutturali.

Le metodologie volumetriche possono essere divise fra metodologie per trasmissione e metodologie per riflessione. I RT sono sempre per trasmissione, cioè devono attraversare tutto il pezzo per essere rivelati sulla faccia opposta a quella da cui sono entrati. Gli UT possono essere effettuati per trasmissione, nel caso di controlli particolari, utilizzando due sonde poste su due facce opposte delloggetto, ma, generalmente, sono effettuati per riflessione. TIR e AT si basano sullemissione di energia da parte del pezzo in condizioni particolari, quindi devono essere classificati a parte. I vantaggi dei metodi per trasmissione sono la minore attenuazione del segnale, che deve attraversare lo spessore delloggetto solo una volta, tuttavia richiedono che entrambe le superfici delloggetto siano accessibili, mentre i metodi per riflessione permettono che sia accessibile una sola superficie delloggetto. Le metodologie di controllo superficiali, ovviamente, richiedono laccessibilità della superficie su cui vengono effettuati i controlli.

                                     

3. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia

Tutti gli edifici, anche se realizzati a regola darte, sono soggetti a degrado a causa dellinvecchiamento dei materiali e della prolungata mancanza di manutenzione.

Per una corretta analisi dello stato di degrado di un manufatto, a partire dagli ottanta, vengono impiegate indagini non distruttive, in alcuni casi affiancate ad interventi distruttivi quali il prelievo di campioni per prove fisico-chimiche da effettuare in laboratorio, in altri casi vengono utilizzate come unico metodo di indagine. In realtà queste indagini non hanno avuto la diffusione prevista, infatti il loro utilizzo è limitato agli edifici monumentali, alle grandi strutture in cemento armato e alla verifica degli organismi edilizi e relativi componenti ai fini di contenere il consumo energetico.

Le metodiche non distruttive presentano diversi vantaggi quali:

  • evitare ulteriori traumi a strutture dissestate, limitando il numero dei saggi distruttivi ai punti realmente rappresentativi per la formulazione del quadro diagnostico generale.
  • poter operare allinterno degli edifici senza dover sospendere le normali attività, limitando al minimo i disagi per gli abitanti;

Tra le più frequenti tecniche diagnostiche non distruttive ci sono:

  • le prove pacometriche;
  • la magnetometria;
  • le indagine soniche;
  • le prove sclerometriche;
  • le prove ultrasoniche;
  • lendoscopia;
  • la termografia;
  • le prove sonreb.


                                     

3.1. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Termografia edile

La termografia è tra le metodiche non distruttive maggiormente utilizzate nel campo del riuso, per la diagnostica delle patologie edilizie.

                                     

3.2. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Principi di funzionamento

Lutilizzo della termografia permette la lettura delle radiazioni emesse nella banda dellinfrarosso da corpi sottoposti a sollecitazione termica. Lenergia radiante è funzione della temperatura superficiale dei materiali e questa è a sua volta condizionata dalla conducibilità termica e dal calore specifico. Questi ultimi esprimono in termini quantitativi lattitudine dal materiale stesso a trasmettere il calore o a trattenerlo. Quindi un materiale con valori alti di conducibilità si riscalderà velocemente ed altrettanto velocemente si raffredderà.

Per effetto dei differenti valori di questi parametri, specifici per ciascun materiale, i diversi componenti di un manufatto, quale una muratura, assumeranno differenti temperature sotto lazione di sollecitazioni termiche. Tale caratteristica è sfruttata dalla termografia per visualizzare, con appositi sistemi, i differenti comportamenti termici dei materiali.

                                     

3.3. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Influenza dei fattori ambientali e climatici

Per quanto sopra, la termografia è influenzata dalle condizioni ambientali e climatiche del luogo in cui si opera. Pertanto occorre rispettare alcune regole generali per ottenere risultati corretti:

  • occorre operare in assenza di pioggia e di vento.
  • occorre operare in assenza di irraggiamento solare, meglio se dopo il tramonto quando la struttura da analizzare è in fase di raffreddamento

La temperatura, lumidità e la velocità del vento influenzano la qualità dei risultati, in quanto essi modificano le modalità con cui avviene lo scambio termico tra materiali e lambiente circostante. Pertanto è necessario avere un controllo strumentale di questi fattori. È necessario inoltre che a cavallo della struttura vi sia uno sbalzo termico di almeno 10 °C al fine di apprezzare sui termogrammi le anomalie termiche eventualmente presenti.

È importante infine tenere in considerazione la presenza di sorgenti calde, quali tubazioni non coibentate o elementi scaldanti, che possono influenzare la distribuzione di temperatura sui componenti linvolucro, e i riflessi provenienti da altre superfici che potrebbero essere scambiati per difetti della struttura.



                                     

3.4. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Caratteristiche tecniche

Un sistema termografico IR è costituito da una telecamera collegata ad un sistema di elaborazione e registrazione delle immagini. I rilevatori IR hanno il compito di individuare la consistenza della radiazione che li investe e di analizzare punto per punto la superficie radiante, per giungere alla definizione della mappa termica.

I sistemi termografici attualmente in commercio si differenziano per le diverse modalità di raffreddamento:

  • azoto liquido invaso dewar;
  • argon ressurizzato in bombola Joule - Thomson
  • termoelettrico o effetto Peltier;
  • ciclo chiuso Sterling.

Il sistema di raffreddamento più efficace, per applicazioni della termografia in edilizia è questultimo, costituito da una pompa a pistola capace di cerare un punto freddo in un circuito sigillato con carica di elio.

                                     

3.5. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Boroscopia o endoscopia

I boroscopi sono comunemente utilizzati per raggiungere cavità inaccessibili allosservazione diretta, hanno diametri di sezione compresa tra qualche centimetro a pochi millimetri.

                                     

3.6. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Caratteristiche tecniche

In commercio vi sono due tipi costruttivi:

  • il secondo tipo è costituito da fibre ottiche, con diametri anche di pochi millimetri, con struttura rigida o flessibile.
  • il primo simile ad un periscopio, costituito da un obiettivo abbinato ad uno o più prismi e a più gruppi ottici che proiettano limmagine sul piano focale di un oculare esterno, il tutto montato su una struttura rigida che può essere prolungata sino ad otto metri;

La sonda è in genere collegata ad un video processore che fornisce sia un segnale tricromatrico RGB sia un segnale video composito che consente registrazione su supporto magnetico o trasmissione di segnale via modem.

                                     

3.7. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Principali applicazioni

Gli endoscopi vengono utilizzati per:

  • ispezioni allinterno di turbine.
  • ispezioni di tubazioni di impianti;
  • ispezioni di nuclei di muratura portante, al fine di verificare lentità dei vuoti e valutare gli interventi di consolidamento statico;
                                     

3.8. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Magnetometria

La magnetometria consente il rilievo di materiali metallici annegati in materiali non ferromagnetici es. murature, calcestruzzo.

Il principio del metodo si basa sul principio dellinduzione magnetica.

                                     

3.9. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Caratteristiche tecniche

Le apparecchiature pacometri in commercio sono in genere costituite da una centralina di rilevamento a cui è collegata una sonda con due bobine disposte a distanza prefissata.

Allinterno della sonda un flusso di corrente alternata, con frequenza prefissata, crea un campo magnetico di forma allungata secondo lasse della sonda.

Gli oggetti metallici che intercettano il campo magnetico modificano il voltaggio della bobina nella misura espressa dal rapporto diametro/copriferro delloggetto metallico.

Ciò permette di leggere su un display analogico della centralina il diametro dei materiali ferrosi, la posizione, e il relativo copriferro con unincertezza della misurazione di ± 1 cm.

                                     

3.10. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Principali applicazioni

Le principali applicazione della magnetometria sono:

  • individuazione della posizione, del copriferro e del diametro dei ferri, di armature di strutture in calcestruzzo armato e di tubazioni metalliche di impianti in genere.
                                     

3.11. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Indagini soniche

Si basano sulla misura e lanalisi delle caratteristiche di propagazione delle onde elasticheonde soniche con frequenza compresa fra 16 e 20 kHz, allinterno di corpi solidi.

                                     

3.12. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Principi di funzionamento

Se il mezzo è omogeneo ed isotropo si hanno due tipi di onde:

  • di taglio
  • di compressione

dette anche primarie e secondarie in quanto appaiono in sequenza come le onde sismiche.

Nel suo propagarsi londa perde energia sia per cause naturali sia in corrispondenza dei piani di discontinuità del materiale. Questa caratteristica è sfruttata per lindividuazione allinterno di strutture, che si possono considerare piuttosto omogenee, lesistenza di lesioni o zone degradate.

                                     

3.13. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Caratteristiche tecniche

La configurazione standard delle apparecchiature è costituita da:

  • captatore dellenergia sonica costituito da un misuratore di velocità e accelerazione e da un microfono;
  • una sorgente di emissione di onde elastiche martello o generatore di onde sonore collegato ad una centralina di rilevazione che permette, con un impulso, di dare inizio alla registrazione delle onde soniche;
  • sistema di rilevazione segnali costituito da un amplificatore dei segnali collegato ad un filtro a selezione di banda, più un oscilloscopio ed un registratore.
                                     

3.14. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Principali applicazioni

Le principali applicazione delle indagini soniche sono:

  • individuazione di lesioni e/o discontinuità di paramenti murari
  • misurazione della profondità del piano di posa delle fondazioni,
                                     

3.15. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Prove ultrasoniche

Le prove ultrasoniche si basano sulla misura e sullanalisi delle caratteristiche di propagazione delle onde ultrasoniche con frequenza compresa tra i 50 KHz e i 10 MHz.

                                     

3.16. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Principi di funzionamento

Come per le onde soniche se il mezzo è omogeneo ed isotropo si hanno due tipi di onde:

  • di taglio
  • di compressione

dotate di capacità di propagazione su lunghe distanze.

Al contrario delle onde soniche non si propagano nei gas dai quali sono riflesse e rifratte entrambe però possono essere trasmesse, anche per lunghe distanze, attraverso i liquidi e i solidi. È questa la proprietà che viene sfruttata per individuare discontinuità o per misurare lo spessore di strati. Infatti in presenza di una cavità, londa viene quasi completamente riflessa.

                                     

3.17. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Caratteristiche tecniche

Lapparecchiatura è costituita da:

  • due sonde: una emittente onde con frequenza compresa tra 10 – 200 kHz e laltra ricevente.
  • una centralina con display per la lettura delle velocità di propagazione delle onde,
  • un oscilloscopio per la rilevazione delle onde;
                                     

3.18. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Principali applicazioni

Le principali applicazioni delle prove ultrasoniche per calcestruzzi e acciai sono:

  • la resistenza dei calcestruzzi metodo combinato ultrasuoni - sclerometro con una precisione di ± 15%.
  • la presenza di vuoti, lesioni o discontinuità delle strutture;
  • il valore del modulo elastico;
  • il grado di omogeneità;
                                     

3.19. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Prove ultrasoniche per calcestruzzi

Le prove ultrasoniche consentono anche di stimare, in maniera indiretta, la resistenza meccanica del calcestruzzo in sito.

Infatti la resistenza meccanica del conglomerato è correlata al valore del modulo di Young del materiale che a sua volta è correlato alla velocità di propagazione delle onde ultrasoniche.

                                     

3.20. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Prove sclerometriche

Le prove sclerometriche consentono di determinare la durezza superficiale di un materiale la quale è correlata alla resistenza meccanica dello stesso.

Per la sua semplicità applicativa è sicuramente la prova non distruttiva più impiegata dai tecnici.

                                     

3.21. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Prove pacometriche

la prova pacometrica si basa sullutilizzo del pacometro che permette di rilevare la presenza, la direzione e il diametro delle barre nel calcestruzzo armato e misura inoltre lo spessore del copriferro con notevole precisione.

                                     

3.22. Tecniche diagnostiche non distruttive in edilizia Prove sonreb

La prova SONREB consente di determinare la resistenza meccanica di un calcestruzzo in opera combinando la velocità ultrasonica V, ottenuta con prove ultrasoniche, con lindice di rimbalzo S ottenuto con prove sclerometriche.

                                     
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