CONTROLLI NON DISTRUTTIVI SULLE SALDATURE, CHE COSA SONO E A COSA SERVONO?

In uno dei passi più celebri del “Piccolo Principe” il protagonista affermava che l’essenziale è invisibile agli occhi. Tralasciando l’aspetto filosofico, molto spesso anche nei diversi settori industriali l’ “essenziale” non è osservabile. Ad esempio, può capitare che i giunti delle saldature di un impianto presentino delle imperfezioni che con il tempo potrebbero causare dei danni importanti.

Per evitare che ciò accada diventa di vitale importanza effettuare periodicamente dei controlli non distruttivi delle saldature. Che cosa sono?

Si tratta di una serie di tecniche che permettono di verificare la qualità e l’integrità dei giunti senza alterare o danneggiare la struttura del materiale. Vengono largamente impiegati in quei settori dove la qualità della saldatura è di primaria importanza. 

Pensiamo all’aerospaziale, dove anche il minimo difetto potrebbe compromettere la sicurezza di un volo, o all’industria nucleare, dove le tubature sono sottoposte a condizioni estreme. Quindi, come vengono effettuati nella pratica i controlli non distruttivi delle saldature?

Perché sono importanti i controlli non distruttivi delle saldature?

Prima di entrare nel dettaglio delle varie tipologie di controllo delle saldature, osserviamo da vicino quali sono i rischi più comuni riguardanti i giunti.

I difetti più diffusi nelle saldature, e purtroppo spesso invisibili ad occhio nudo, sono:

• cricche: lesioni che si presentano nella zona di saldatura a causa delle tensioni provocate da brusche variazioni termiche;
• delaminazione: una separazione intralaminare tra gli strati del materiale che compone i giunti;
• incollature e inclusioni di scoria nella saldatura;
• inclusioni di tungsteno nella saldatura;
• bolle: spesso causate da un raffreddamento troppo veloce o non omogeneo della saldatura.

Un giunto che presenta uno di questi difetti appena elencati sarà caratterizzato da un livello di resistenza inferiore. Così facendo, quando sarà sottoposto a stress importanti potrebbe cedere determinando danni anche molto gravi.

Per evitare il verificarsi di certe situazioni critiche è più che mai doveroso predisporre dei controlli non distruttivi delle saldature.

Le normative di riferimento dei controlli non distruttivi

I controlli delle saldature sono regolati da alcune normative internazionali che stabiliscono i criteri di accettabilità per eventuali difetti presenti. Le principali sono:

• UNI EN 12062: fornisce linee guida generali per l’applicazione dei controlli non distruttivi in base a vari parametri, come il tipo di materiale, il giunto e lo spessore del metallo;
• UNI EN ISO 5817: definisce i livelli di qualità delle imperfezioni presenti nei giunti saldati, stabilendo limiti precisi per ciascun tipo di difetto;
• UNI EN ISO 3834: specifica i requisiti di qualità per i processi di saldatura con l’obiettivo di uniformarli agli standard internazionali;
• EN 1090-2: una normativa importante per le costruzioni strutturali, che stabilisce obblighi stringenti per le saldature di strutture con un impatto significativo sulla sicurezza pubblica;
• UNI EN ISO 9712: impone che i controlli sui giunti saldati siano eseguiti da personale qualificato e certificato, garantendo così che le verifiche siano accurate e affidabili.

Le diverse tipologie di controlli non distruttivi delle saldature

Entriamo ora nel dettaglio e distinguiamo le differenti tipologie di controlli non distruttivi delle saldature applicati nei diversi ambiti industriali.

Liquidi penetranti

L’utilizzo di liquidi penetranti è una delle tecniche più datate. Venne utilizzata per la prima volta a cavallo tra le due guerre mondiali. Si applica un liquido colorato o fluorescente sul giunto saldato, il quale, grazie alla sua capillarità, penetra nelle crepe più sottili. Dopo la pulizia della superficie, un rivelatore evidenzia i punti in cui il liquido è fuoriuscito, indicando la presenza di difetti. La tecnica è semplice, economica e veloce, ma è limitata ai difetti che emergono in superficie e non è utilizzabile su materiali porosi.

Ultrasuoni

Tra i controlli non distruttivi delle saldature più datati annoveriamo anche gli ultrasuoni. Il metodo è caratterizzato dall’impiego di onde sonore ad alta frequenza, che attraversano il metallo e rimbalzano quando incontrano una discontinuità. 

Un trasduttore posto a contatto con la superficie da analizzare rileva le onde riflesse, fornendo informazioni precise sulla posizione e la dimensione dei difetti. Gli ultrasuoni sono particolarmente utili per individuare difetti profondi e possono essere utilizzati su materiali di grande spessore. 

Con l’introduzione dei trasduttori EMAT (Electromagnetic Acoustic Transducer) la tecnica si è ulteriormente evoluta. Infatti, questi sono in grado di generare onde ultrasoniche nei materiali conduttori senza essere fisicamente a contatto con essi. 

Magnetoscopia

La magnetoscopia sfrutta le proprietà magnetiche dei materiali ferrosi per individuare discontinuità superficiali e sub-superficiali. Il processo prevede la creazione di un campo magnetico intorno alla saldatura. La presenza di eventuali difetti nel metallo provoca una distorsione del campo stesso, i quali diventeranno visibili grazie all’applicazione di polveri magnetiche. Quest’ultime tenderanno ad accumularsi in corrispondenza del flusso magnetico disperso.

Tuttavia, questa tecnica è limitata a materiali come acciai e ghise, mentre non può essere sfruttata per i materiali non magnetici.

Correnti indotte

Anche le correnti indotte si basano sull’applicazione di un campo magnetico. Il controllo non distruttivo sfrutta una bobina generatrice di corrente alternata, che viene avvicinata ad un materiale conduttivo. A questo punto all’interno del materiale hanno vita correnti contrarie a quella della bobina, le quali vengono denominate “correnti parassite”.

Le variazioni di impedenza, ovvero la differente resistenza di opposizione al passaggio della corrente elettrica, consentono di rilevare difetti come crepe e inclusioni. Grazie a questa tecnica è possibile individuare anche micro-cricche superficiali. Nonostante ciò, le correnti indotte sono efficace solo sulle superfici, ma non permettono di rilevare difetti interni.

Radiografia

La radiografia utilizza raggi X o gamma, i quali attraversano la saldatura, per poi generare su un apposito rilevatore un’immagine in grado di mostrare le imperfezioni come porosità, inclusioni e cricche. 

I controlli radiografici delle saldature costituiscono uno dei metodi più affidabili per identificare difetti interni. Tuttavia, l’uso di radiazioni alla base della tecnica rende più che mai necessaria l’adozione di rigorose misure di sicurezza. 

Controllo visivo delle saldature con endoscopi industriali

Il controllo visivo è una tecnica tanto basilare quanto essenziale per individuare difetti superficiali come crepe, sbavature, distorsioni e variazioni di colore. Questa tipologia di indagine è una di quelle che attualmente riscuote maggiore successo, grazie all’ampia flessibilità di applicazione ed ai costi decisamente contenuti.

Per tale forma di controllo delle saldature diventa spesso indispensabile l’utilizzo di endoscopi a fibre ottiche. Questi strumenti consentono di esaminare i giunti anche laddove non è possibile accedere alle superfici in esame, come ad esempio l’interno di tubi o cisterne. Offrono immagini ad alta risoluzione e permettono di scattare foto e registrare video utili a documentare le anomalie riscontrate.

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