CHE COSA SONO I CONTROLLI NON DISTRUTTIVI? TUTTE LE TECNICHE APPLICATE NEI SETTORI INDUSTRIALI

Un tempo, per verificare il corretto funzionamento di un componente all’interno di un impianto industriale, era necessario procedere allo smontaggio delle singole parti e successivamente testarle. Oggi, per fortuna delle aziende, è possibile semplificare tutte queste operazioni grazie ai controlli non distruttivi. Che cosa sono?

Nelle prossime righe andremo a scoprire come questi interventi di manutenzione vengono applicati nei vari contesti produttivi e ci soffermeremo sulle tecniche di applicazione più diffuse.

A cosa servono i controlli non distruttivi?

Proviamo prima di tutto a fornire una definizione di controlli non distruttivi. Rappresentano un insieme di tecniche indispensabili per la verifica della qualità, dell’integrità e della sicurezza di materiali, componenti e strutture industriali. 

Grazie ai controlli NDT (non destructive testing) è possibile identificare difetti o anomalie senza compromettere l’integrità degli oggetti analizzati. In pratica sono l’opposto delle cosiddette prove distruttive, dove i materiali vengono appositamente demoliti per analizzare le loro proprietà fisiche, chimiche e meccaniche.

I test non distruttivi sono utilizzati in un’ampia gamma di settori, tra cui l’aeronautica, l’automotive, l’energia e il petrolchimico. La loro applicazione è particolarmente utile in ambienti dove il margine d’errore è minimo e un difetto potrebbe causare danni irreparabili. 

Per esempio, nel settore petrolifero, servono a ispezionare periodicamente oleodotti e serbatoi per prevenire perdite, mentre in aeronautica garantiscono che ogni componente, dalle ali ai motori, sia in perfetto stato prima di essere messo in servizio. Nel campo delle rinnovabili sono altrettanto fondamentale per verificare il corretto funzionamento delle turbine eoliche.

Chi ha inventato i controlli non distruttivi?

Nonostante i controlli non distruttivi abbiano assunto sempre più importanza durante il XX secolo, le loro origini risalgano addirittura a moltissimi secoli fa. Infatti, le prime tracce si attestano in epoca romana, dove gli ingegneri utilizzavano metodi rudimentali per identificare difetti nei materiali da costruzione. 

Ad esempio, la combinazione di farina e olio veniva applicata alle superfici dei blocchi di marmo per rilevare crepe invisibili a occhio nudo, migliorando così la qualità di edifici e templi. Allo stesso tempo, i fabbri valutavano la solidità dei metalli forgiati ascoltando il suono prodotto dal loro martellamento.

Se però dovessimo individuare il papà dei controlli NDT in epoca moderna, tutti gli indizi ci porterebbero a Wilhelm Conrad Röntgen. Nel 1895 scoprì i raggi X, inaugurando la radiografia come metodo non distruttivo per ispezionare l’interno di materiali metallici e individuare difetti nascosti. 

A partire da quel momento la storia dei controlli non distruttivi fu contraddistinta da un rapidissimo progresso. Negli anni ’20 fu introdotta la prova ultrasonica, la quale sfruttava le onde sonore ad alta frequenza per rilevare difetti interni in metalli e altri materiali solidi. 

Nel decennio successivo debuttò invece il test magnetico, utilizzato per identificare difetti superficiali e sub-superficiali in materiali ferromagnetici. Dello stesso periodo è anche il test a correnti indotte, pensato per rilevare imperfezioni in materiali conduttivi grazie all’induzione elettromagnetica.

Durante la Seconda Guerra Mondiale la necessità di effettuare ispezioni su larga scala accelerò ulteriormente lo sviluppo dei controlli non distruttivi. In questo periodo vennero lanciati i test con penetranti, che sfruttavano i liquidi per evidenziare difetti superficiali, ed i test ad emissione acustica, capace di rilevare onde sonore prodotte da difetti nei materiali. 

Nel dopoguerra, gli anni ’50 e ’60 segnarono l’ingresso nell’era digitale dei controlli NDT. Tecnologie come la radiografia digitale e l’ultrasonografia computerizzata rivoluzionarono il campo, consentendo analisi più rapide e precise grazie all’uso di software avanzati. Queste innovazioni estesero i campi di applicazione includendo settori come il petrolchimico, il trasporto ed ovviamente la medicina.

Quali sono i controlli NDT più diffusi?

Entriamo ora nel dettaglio dei controlli non distruttivi più utilizzati nei contesti industriali. Come vedremo, le tecniche applicate sono numerose, ma tutte con il medesimo obiettivo: velocizzare le operazioni di controllo e fornire dati estremamente precisi.

Ispezione visiva

L’ispezione visiva rappresenta la tecnica più elementare e, al contempo, fondamentale nell’ambito dei controlli non distruttivi. Questo metodo consiste nell’esaminare visivamente la superficie di un materiale o componente per identificare eventuali anomalie come crepe, deformazioni o corrosioni.

L’ispezione può essere eseguita a occhio nudo o con l’ausilio di strumenti come lenti di ingrandimento, endoscopi o telecamere ad alta risoluzione per esami più dettagliati. Nei casi più complessi, si utilizzano droni o robot dotati di telecamere per raggiungere aree difficilmente accessibili, come serbatoi o torri di raffreddamento. 

L’efficacia di questo metodo dipende fortemente dall’esperienza dell’ispettore, ma resta una pratica essenziale per una prima valutazione dello stato di un componente. Fiber Optic si occupa di ispezioni visive da decenni ed ha collaborato con aziende sparse in tutto il mondo. Scopri tutti i nostri dispositivi presenti in catalogo e contattaci per avere maggiori informazioni!

Prova ultrasonica 

La prova ultrasonica utilizza onde sonore ad alta frequenza per individuare difetti interni o misurare lo spessore di un materiale. Durante il test, un trasduttore invia onde ultrasoniche attraverso il materiale da ispezionare. Queste, quando incontrano una discontinuità, come una crepa o una porosità, si riflettono e vengono catturate da un ricevitore.

La tecnica serve a fare rilevazioni su componenti spessi o complessi, come lamiere metalliche o strutture composite. Ad esempio, è spesso utilizzata per verificare la solidità di saldature in ambienti critici, come i cantieri navali o le centrali nucleari. 

Radiografia industriale 

La radiografia industriale sfrutta i raggi X o gamma per esaminare l’interno di un materiale senza doverlo tagliare o distruggere. Il processo consiste nel posizionare una sorgente di radiazioni da un lato del componente e un rilevatore (come una pellicola o un sensore digitale) dall’altro. Le variazioni nell’assorbimento delle radiazioni creano un’immagine, o radiogramma, che rivela dettagli come crepe, inclusioni o variazioni di densità.

La radiografia è ampiamente utilizzata nel settore aerospaziale e automobilistico per verificare la qualità di getti in metallo o parti saldate. Nonostante l’elevata precisione, l’uso della radiografia richiede misure di sicurezza rigorose per proteggere gli operatori dall’esposizione alle radiazioni.

Test Magnetico 

Il test magnetico, o ispezione a particelle magnetiche, si basa sull’uso di campi magnetici per identificare discontinuità superficiali o sub-superficiali in materiali ferromagnetici. Applicando un campo magnetico al componente e cospargendo la superficie con particelle di ferro, è possibile rilevare eventuali interruzioni nel flusso del campo stesso, le quali indicano la presenza di difetti.

Tale metodo è ideale per l’ispezione di tubazioni, caldaie e recipienti a pressione. Una delle sue principali qualità è la rapidità, che lo rende particolarmente utile in applicazioni industriali dove il tempo è un fattore critico.

Test con penetranti

Il test con penetranti è uno dei metodi più semplici, ma al tempo stesso più efficaci, per identificare difetti superficiali come crepe o porosità. Si applica un liquido colorato o fluorescente sulla superficie del componente, lasciandolo penetrare nelle discontinuità. Successivamente, si rimuove l’eccesso di liquido e si applica un rivelatore che esalta il contrasto, rendendo visibili le anomalie.

Viene comunemente utilizzata per l’ispezione di saldature e componenti metallici in settori come l’automotive e l’energia. 

Emissione acustica 

L’emissione acustica rileva onde sonore generate da fenomeni come la crescita di crepe o deformazioni plastiche in un materiale. Durante il test, sensori posizionati sul componente catturano le onde sonore e ne analizzano l’intensità, la frequenza e la posizione per individuare eventuali difetti.

La tecnica permette di monitorare in tempo reale la salute strutturale di grandi impianti, come serbatoi di stoccaggio o ponti. La capacità di rilevare cambiamenti dinamici rende l’emissione acustica uno strumento preziosissimo ai fini della manutenzione predittiva.

Correnti indotte 

Il test a correnti indotte utilizza l’induzione elettromagnetica per identificare difetti in materiali conduttivi. Applicando un campo magnetico variabile, si generano correnti indotte all’interno del componente da analizzare. Eventuali interruzioni nel flusso delle correnti rappresentano un segnale della presenza di anomalie.

È particolarmente utile per l’ispezione di tubi, cavi e strutture metalliche in settori come l’aerospaziale e l’automotive. La sua sensibilità ai difetti superficiali e sub-superficiali ne fa una scelta ideale per applicazioni ad alta precisione.

Termografia

La termografia misura la distribuzione del calore su una superficie consentendo di identificare anomalie termiche generate da corrosioni o distacchi. Il procedimento di analisi avviene attraverso una termocamera, grazie alla quale l’ispettore potrà verificare eventuali variazioni di temperatura ed identificare i possibili difetti.

La tecnica è molto diffusa nelle ispezioni su larga scala, come la verifica dell’isolamento termico negli edifici o l’analisi di pale eoliche. La sua capacità di rilevare difetti a distanza la rende uno strumento versatile per molte applicazioni.

Perché alle aziende convengono i controlli NDT?

I controlli non distruttivi offrono alle aziende una serie di importanti vantaggi. Il primo aspetto da considerare è quello della manutenzione predittiva. Infatti, individuare i difetti strutturali o funzionali prima che si trasformino in problemi gravi consente di prevenire guasti e, in casi estremi, incidenti catastrofici. Ritornando all’esempio del petrolchimico, il controllo regolare degli oleodotti può evitare fuoriuscite di sostanze pericolose, proteggendo sia le persone che l’ambiente.

Dal punto di vista economico, i controlli NDT riducono i costi operativi, poiché scongiurano le tanto impegnative quanto costose opere di demolizione. Tutto ciò si traduce in un risparmio significativo, soprattutto per le aziende che lavorano con materiali costosi o difficilmente reperibili. Inoltre, proprio grazie alla manutenzione predittiva offerta da queste tecniche è possibile prolungare la vita delle infrastrutture.

Altro punto a favore dei controlli non distruttivi è la versatilità: i test possono essere applicati a metalli, polimeri, compositi e persino materiali avanzati. Inoltre. la precisione offerta da queste tecniche permette di ottenere dati dettagliati e affidabili, migliorando la qualità complessiva dei prodotti e dei processi produttivi.

Chi svolge i controlli non distruttivi?

I controlli NDT sono eseguiti da personale altamente qualificato e certificato. La norma di riferimento per questo genere di ispezioni è la ISO 9712, la quale assicura l’affidabilità delle rilevazioni e la coerenza a livello internazionale. La normativa stabilisce procedure standardizzate per l’esecuzione dei test.

Inoltre, lo standard ISO prevede tre livelli di qualifica per i tecnici:

• livello I: per tecnici che eseguono test semplici sotto supervisione;

• livello II: per ispettori in grado di condurre test complessi e interpretare autonomamente i risultati;

• livello III: per esperti responsabili dello sviluppo delle procedure e della supervisione generale delle attività.

Quali prospettive per il futuro?

Le scoperte tecnologiche degli ultimi anni stanno ovviamente influendo positivamente anche sui controlli non distruttivi mettendo a disposizione strumenti sempre più all’avanguardia ed in grado di restituire dati sempre più accurati.

Tra gli sviluppi più rilevanti troviamo l’introduzione dei droni nelle ispezioni. Possono raggiungere aree difficilmente accessibili, come ciminiere, torri eoliche o condotti industriali riducendo così anche i rischi per gli operatori.

Un’altra innovazione che rivoluzionerà i test non distruttivi nei prossimi anni è l’intelligenza artificiale (IA). I software di machine learning analizzano grandi quantità di dati raccolti, identificando schemi o anomalie che potrebbero sfuggire all’osservazione umana. Ad esempio, algoritmi avanzati possono esaminare immagini radiografiche o termografiche per rilevare difetti con un livello di precisione senza precedenti. Inoltre, l’automazione dei processi di analisi riduce i tempi di valutazione, migliorando la produttività complessiva.

Infine, i progressi dei software di analisi e visualizzazione hanno reso gli NDT più intuitivi e accessibili. Gli strumenti di modellazione 3D offrono l’opportunità di visualizzare i difetti in modo chiaro e dettagliato, facilitando la comunicazione tra tecnici e ingegneri. 

I controlli non distruttivi incarnano il presente ed il futuro della manutenzione predittiva negli stabilimenti industriali. La mission di Fiber Optic è contribuire a questo orizzonte caratterizzato da sempre più efficienza ed operatività!