Poiché le pressioni del mercato costringono i produttori di tubi a trovare modi per aumentare la produttività rispettando al contempo rigorosi standard di qualità, scegliere il metodo di ispezione e il sistema di supporto migliori è più importante che mai. Mentre molti produttori di tubi si affidano all'ispezione finale, in molti casi i produttori utilizzano test più a monte nel processo di produzione per rilevare precocemente materiali o processi difettosi. Ciò non solo riduce gli scarti, ma riduce anche i costi associati alla gestione dei materiali difettosi. Questo approccio si traduce in definitiva in una maggiore redditività. Per questi motivi, aggiungere un sistema di controlli non distruttivi (NDT) a uno stabilimento ha una buona senso dal punto di vista economico.
Molti fattori (tipo di materiale, diametro, spessore della parete, velocità del processo e metodo di saldatura o formatura del tubo) determinano il test migliore. Questi fattori influenzano anche la scelta delle caratteristiche del metodo di ispezione utilizzato.
Il test a correnti parassite (ET) viene utilizzato in numerose applicazioni su tubazioni. Si tratta di un test relativamente economico e può essere utilizzato in applicazioni su tubazioni a parete sottile, in genere fino a 0,250 pollici di spessore. È adatto per materiali magnetici e non magnetici.
I sensori o bobine di prova rientrano in due categorie fondamentali: avvolgenti e tangenziali. Le bobine avvolgenti ispezionano l'intera sezione trasversale del tubo, mentre le bobine tangenziali ispezionano solo l'area saldata.
Le bobine wrap-around rilevano i difetti nell'intera striscia in arrivo, non solo nella zona di saldatura, e tendono a essere più efficaci quando testano dimensioni inferiori a 2 pollici di diametro. Sono anche tolleranti alla deriva della piazzola. Uno svantaggio importante è che il passaggio della striscia in arrivo attraverso il laminatoio richiede passaggi extra e un'attenzione particolare per farla passare attraverso la bobina di prova. Inoltre, se la bobina di prova si adatta perfettamente al diametro, una saldatura difettosa può causare l'apertura del tubo, danneggiando la bobina di prova.
Le bobine tangenti esaminano una piccola porzione della circonferenza del tubo. Nelle applicazioni di grande diametro, l'utilizzo di bobine tangenziali anziché di bobine avvolgenti generalmente produce un rapporto segnale/rumore (una misura dell'intensità del segnale di prova rispetto a un segnale statico sullo sfondo) migliore. Le bobine tangenti, inoltre, non richiedono filettature e sono più facili da calibrare all'esterno del laminatoio. Lo svantaggio è che controllano solo la zona di saldatura. Sono adatte per tubi di grande diametro e possono essere utilizzate per piccole dimensioni se la posizione della saldatura è ben controllata.
Entrambi i tipi di bobina possono testare discontinuità intermittenti. Il test dei difetti, noto anche come test di vuoti o discrepanze, confronta costantemente la saldatura con una porzione adiacente del metallo di base ed è sensibile a piccole variazioni causate da discontinuità. Ideale per rilevare piccoli difetti come fori o saldature a salto, il metodo principale utilizzato nella maggior parte delle applicazioni dei laminatoi.
Il secondo test, il metodo assoluto, ha rilevato difetti prolissi. Questa forma più semplice di ET richiede che l'operatore bilanci elettronicamente il sistema su buoni materiali. Oltre a trovare cambiamenti generali e continui, rileva anche cambiamenti nello spessore delle pareti.
L'utilizzo di questi due metodi ET non deve risultare particolarmente problematico. Se lo strumento ne è dotato, possono essere utilizzati simultaneamente con una singola bobina di prova.
Infine, la posizione fisica del tester è fondamentale. Caratteristiche quali la temperatura ambiente e le vibrazioni del laminatoio (trasmesse al tubo) possono influenzare il posizionamento. Posizionando la bobina di prova vicino alla scatola di saldatura, l'operatore riceve informazioni immediate sul processo di saldatura. Tuttavia, potrebbero essere necessari sensori resistenti alla temperatura o un raffreddamento aggiuntivo. Posizionando la bobina di prova vicino all'estremità del laminatoio è possibile rilevare difetti introdotti dal processo di dimensionamento o formatura; tuttavia, vi è una maggiore probabilità di falsi positivi perché questa posizione avvicina il sensore al sistema di taglio, dove è più probabile che rilevi le vibrazioni durante il taglio o la cesoiatura.
I test a ultrasuoni (UT) utilizzano impulsi di energia elettrica e li convertono in energia sonora ad alta frequenza. Queste onde sonore vengono trasmesse al materiale in prova attraverso mezzi come acqua o refrigerante di laminazione. Il suono è direzionale; l'orientamento del sensore determina se il sistema sta cercando difetti o misurando lo spessore della parete. Un set di trasduttori può creare il contorno della zona di saldatura. Il metodo UT non è limitato dallo spessore della parete del tubo.
Per utilizzare il processo UT come strumento di misurazione, l'operatore deve orientare il trasduttore in modo che sia perpendicolare al tubo. Le onde sonore entrano nel diametro esterno del tubo, rimbalzano sul diametro interno e tornano al trasduttore. Il sistema misura il tempo di volo, ovvero il tempo impiegato da un'onda sonora per passare dal diametro esterno al diametro interno, e converte questo tempo in una misurazione dello spessore. A seconda delle condizioni della laminazione, questa configurazione può misurare lo spessore della parete con una precisione di ± 0,001 pollici.
Per individuare difetti nei materiali, l'operatore posiziona il trasduttore con un angolo obliquo. Le onde sonore entrano dal diametro esterno, viaggiano verso il diametro interno, si riflettono sul diametro esterno e viaggiano lungo la parete in questo modo. La discontinuità della saldatura fa sì che l'onda sonora si rifletta; segue lo stesso percorso per tornare al sensore, che la riconverte in energia elettrica e crea un display visivo che indica la posizione del difetto. Il segnale passa anche attraverso il gate dei difetti, che attiva un allarme per avvisare l'operatore o attiva un sistema di verniciatura che contrassegna la posizione del difetto.
I sistemi UT possono utilizzare un singolo trasduttore (o più trasduttori monocristallini) oppure trasduttori phased array.
I tradizionali UT utilizzano uno o più trasduttori monocristallini. Il numero di sensori dipende dalla lunghezza prevista del difetto, dalla velocità della linea e da altri requisiti del test.
I sensori a matrice di fase utilizzano più elementi trasduttori in un corpo. Il sistema di controllo controlla elettronicamente le onde sonore senza riposizionare gli elementi trasduttori per scansionare l'area di saldatura. Il sistema può eseguire diverse attività, come il rilevamento di difetti, la misurazione dello spessore delle pareti e il monitoraggio delle variazioni nella pulizia della zona di saldatura. Queste modalità di ispezione e misurazione possono essere eseguite sostanzialmente simultaneamente. È importante notare che l'approccio a matrice di fase può tollerare una certa deriva di saldatura perché la matrice può coprire un'area più ampia rispetto ai tradizionali sensori a posizione fissa.
Un terzo metodo NDT, il Magnetic Leakage (MFL), viene utilizzato per ispezionare tubi di grande diametro, con pareti spesse e di grado magnetico. È ideale per applicazioni nel settore petrolifero e del gas.
I MFL sfruttano un forte campo magnetico in corrente continua che attraversa un tubo o la parete di un tubo. L'intensità del campo magnetico si avvicina alla saturazione completa, ovvero al punto in cui qualsiasi aumento della forza magnetizzante non determina un aumento significativo della densità del flusso magnetico. Quando le linee del campo magnetico incontrano un difetto nel materiale, la conseguente distorsione del flusso magnetico può causarne l'emanazione o la formazione di bolle dalla superficie.
Una semplice sonda a filo avvolto fatta passare attraverso un campo magnetico può rilevare tali bolle. Come nel caso di altre applicazioni di induzione magnetica, il sistema richiede un movimento relativo tra il materiale in prova e la sonda. Questo movimento si ottiene ruotando il magnete e il gruppo sonda attorno alla circonferenza del tubo o della condotta. Per aumentare la velocità di elaborazione, questa configurazione utilizza sonde aggiuntive (di nuovo una matrice) o più matrici.
L'unità MFL rotante può rilevare difetti longitudinali o trasversali. Le differenze risiedono nell'orientamento delle strutture magnetizzanti e nella progettazione della sonda. In entrambi i casi, il filtro del segnale gestisce il processo di rilevamento dei difetti e distingue tra posizioni ID e OD.
L'MFL è simile all'ET e i due si completano a vicenda. L'ET è adatto per prodotti con spessori di parete inferiori a 0,250 pollici, mentre l'MFL è utilizzato per prodotti con spessori di parete superiori.
Un vantaggio dell'MFL rispetto all'UT è la sua capacità di rilevare difetti non ideali. Ad esempio, l'MFL può rilevare facilmente difetti elicoidali. I difetti in tali direzioni oblique possono essere rilevati dall'UT, ma richiedono impostazioni specifiche per l'angolo previsto.
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