Prove non distruttive e distruttive - NOINAVI

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Prove non distruttive e distruttive

Tecnologie
Prove - testing
Si deve premettere che tutto ciò che costituisce la nave, sia statico che dinamico deve essere conforme alla normativa internazionale e di bandiera.
L'esito positivo delle prove è la condizione necessaria a garantire la giusta qualità e affidabilità della nave (classe - seaworthy).
Lamiere e strutture che costituisconolo scafo, macchinari per la propulsione e tutti gli ausiliari necessari ai servizi della nave, tubi, valvole, comandi di qualsiasi natura, nonché pavimentazioni, materassi, per un elenco che  sembra non avere limiti.
Il personale di bordo non sfugge a questa regola ferrea: titolo di studio, iscrizione nei registri abilitanti, esami delle  competenze, visite mediche, (ad esempio convenzione STCW, ILO, D. Lgs. 291/99, tanto per citarne alcuni).
In questo capitolo si tratta delle prove, sia dei materiali che della costruzione, mentre per quanto riguarda le macchine e gli impianti sono trattati altrove.
Tutte leprove si possono suddividere in:
  • Prove non distruttive (vai a ...), non destructive test, sono impiegate sia sui grezzi che sui prodotti finiti; non danneggiano il bene sottoposto a prova,
  • Prove distruttive (vai a ...), dette anche prove meccaniche (DT: destructive test) compromettono irreversibilmente il campione in prova, per cui si effettuano su campioni dei prodotti destinati a successive lavorazioni.
E’ evidente che l'entità e la natura delle prove dipenda dalla complessità del bene finale,per cui nelle attività navali si effettuano anche:
  • prove idrostatiche (vai a ...),
  • Prove di macchinari (vai a ...),
  • prove degli impianti (vai a ...),
  • Prove in mare (vai a ...),
Prove non distruttive
ND:Non Distruttive, anche NDE Non destructive examination, NDT Non Destructive Test.
Per la buona esecuzione delle prove si seguiranno le procedure NDE approvate. Se richiesto dal Cliente, si potranno utilizzare procedure e formati NDE contrattuali.
Il personale operatore dovrà essere qualificato dagli enti preposti (PCN oppureCSWIP).
Riscontrato un difetto, l'ispettore deciderà la riprazione. I difetti riparati e non riparati, dovranno essere segnalari su apposito rapporto.
Tutte le operazioni di NDE devono essere monitorate durante la costruzione come parte del sistema di controllo della qualità generale. Le prestazioni di ciascun operatore di saldatura saranno monitorate. Le gistrazioni ell'esame delle saldature sarà verificata dall ispettore preposto per l'accettazione dei risultati.
Prova con particelle magnetiche prove con liquidi penetranti coloranti.
Sarà utile allegato al modulo dei rilieviuno schizzo che mostri le dimensioni e le posizioni dell'area del difetto segnalabile.
Analisi radiografica
Registrare i risultati dell'esame radiografico di una saldatura ed allegare il supporto fotografico esposto.
Generalmente ogni relazione deve riguardare una saldatura, ma se tutti i parametri sono gli stessi, ad es. stessa bobina fotografica, spessore della parete, diametro, tempo di esposizione, densità, ecc. il rapporto può coprire più di una saldatura.
Sistema a raggi X
I procedimenti con raggi X e gamma permettono di rilevare discontinuità nei manufatti, non determinabili con altri strumenti. Usati principalmente nelle saldature a forte spessore; si utilizzano anche nella determinazione di difetti nei getti. Essi consentono di rilevare soffiature, inclusioni, mancanza di penetrazione e nei getti, porosità e fratture.
X ray
Dew test
La capsula radiogena, quando sollecitata, emetterà un fascio di onde elettromagnetiche tali da attraversare il manufatto; quando incontrerà un’anomalia, nel suo percorso, il disturbo sarà impresso su un supporto sensibile. Si potranno determinare profondità forma e dimensione della singolarità.
Lunghezza onda: Raggi X: 50 - 400 nm.; Raggi gamma 1 – 50 nm.
\Prova con liquidi penetranti
Utilizzato per rilevare difetti di superficie in tutti i materiali non porosi.
Effettuata la pulizia della superficie di applicazione, si applica il liquido penetrante Rimosso l'eccesso di liquido, si applica un prodotto esaltatore ed i difetti saranno ben visibili.
DYE
Dye 2
Analisi ad ultrasuoni
Le osservazioni ND di un manufatto tramite il metodo ad ultrasuoni si basa sulla capacità di propagazione di onde sonore elastiche non udibili, emesse da cristalli opportunamente sollecitati (proprietà piezoelettriche o magnetostrittive).
Per le analisi ND, si utilizzano due metodi:
Test ultrasuoni
  • Tecnica per trasmissione: Il trasduttore, poggiato sul pezzo da esaminare, rilascia le onde elastiche che attraversando il manufatto saranno rilevate dal ricevitore posto sulla parete opposta;
  • Tecnica per riflessione: l’emettitore ha anche funzione di ricevitore, emettendo segnali, che, se incontreranno un anomalia, saranno riflessi e registrati dallo stesso trasduttore. Con libertà di vedute, potremmo paragonarlo al radar di una nave.
Magnetico
Magnetografia indiretta
il test si effettua con magneti temporanei o permanenti. Si scoprono difetti di superficie od in profondità.
  • Si depoita un'emulsione con particelle ferrose,
  • si appoggiano i due poli,
  • le particelle si orientano secondo linee di flusso,
  • l'eventuale anomalia si riconosce dalla deviazione delle linee di flusso.

Durezza
La durezza, caratteristica di un determinato materiale, indica la capacità di opporsi alla deformazione plastica della sua superficie, quando soggetta ad un “penetratore”.
La durezza è la capacità di resistere alla penetrazione.
Metodi standardizzati definiscono numericamente il “grado di durezza”.
Un penetratore, soggetto ad una forza determinata, produrrà un impronta, le cui caratteristiche identificheranno il grado di durezza. A seconda del metodo utilizzato, per valutare la durezza della superficie in esame, si misurerà la profondità di penetrazione o l’area prodotta.
Prove di durezza Rocwell
 Il metodo Rockwell è  definito dalle ASTM E-18, si utilizza per tutti i metalli, salvo particolari eccezioni che ne impediscano la lettura.
Il valore è dato dalla misura della profondità della deformazione permanebte prodotta dal penetratore con un determinato carico.
Il penetratore sarà un diamante conico a punta tonda per i metalli più duri, mentre per gli altri si utilizzeranno penetratori sferici di diverse misure.
Sequenza applicazione della forza e valutazione
 
  • Applicazione per un certo tempo della forza di prova preliminare (F0), (conseguente rottura della superficie),
  • Misura della profondità raggiunta dall’incisiome (D0), (“baseline”),
  • Applicazione di una forza addizionale (F1),
  • Trascorso un determinato tempo (tempo di sosta) si rimuove F1, lasciando la sola F0,
  • Il metallo rinverrà sino alla quota D2,
  • Trascorso un determinato tempo, rimossa F0, si misurerà la distanza D0-D2,
  • La differenza fra i due valori sarà convertita in grado di durezza Rocwell.
ASTM Rockwell
Test di durezza Brinell
 
La prova della durezza Brinell, definito dalla norma ASTM E10, si utilizza per superfici ruvida (da forgiati al legno).
L’esame si effettua con un carico di 3000 kgf, applicato ad un penetratore di carburo sferico (10 mm di diametro). Il carico è applicato per un determinato tempo. La misura dell’impronta così impressa sul campione consentirà di determinare la durezza Brinnell (HB).
Prove di durezza VICKERS
 
Il test, che si effettua a temperatura ambiente, è utilizzato sia per prove di macro che di microdurezza in conformità alle Norme: ASTM E384, ISO 6507 e JIS Z 2244.
Utilizza penetratori di diamante a forma piramidale, può essere utilizzato con  una vasta gamma di carichi per moltissimi materiali diversi.
Prima di effettuare la prova, la superficie del campione dovrà essere adeguatamente preparata.
Macro test di durezza (carichi superiori a 1 kgf), la superficie sarà rettificata.
Microtest di durezza (carichi inferiori o uguali a 1 kgf), la superficie sarà elettrolucidata o lucidata meccanicamente.
La durezza Vickers (HV) sarà calcolata misurando otticamente le lunghezze delle diagonali dell'impronta lasciata dal penetratore, per essere poi convertite in HV (tabella o formula).
Impronte
  • Metodo Rockwell,
  • metodo Vickers.
Indent
Prove distruttive
Prova di trazione UNI EN 10002
Definisce la resistenza meccanica di un materiale.
Il provino di dimensioni standardizzate è posto in una macchina che ne provocherà l’allungamento con velocità e forza programmate.
La macchina misurerà la forza di trazione istante per istante sino alla rottura.
 
Specimen
Sforzo akkungamento
Diagramma sforzo-allungamento
1) Limite campo elastico reversibile
2) limite linearità
3) snervamento (nuvole di Cottrel)
4) carico massimo
5) incrudimento, campo plastico
6) ritiro elastico
7) sforzo nominale
8) allungamento

Dalla prova di trazione si ricava il grafico sforzo-allungamento.
Il tratto iniziale del grafico è rettilineo, esso denota la proporzionalità diretta fra carico (sigma) e allungamento (epsilon).
Il materiale ha comportamento elastico, ovvero una volta rimosso il carico (tratto 1 del grafico) la struttura assumerà nuovamente la forma iniziale.
    Sigma = E epsilon    (legge di Hooke)   
E = modulo di Young (N/mq o Pa).
Terms
Caratteristiche dei materiali
  • Durezza: resistenza che un materiale oppone ad una deformazione permanente della sua superficie,
  • Duttilità; deformazione plastica che un materiale può sopportare prima della rottura,
  • Resilienza: energia che può essere assorbita nel  campo delle deformazioni plastiche.
Valutazione della durezza
La durezza è la resistenza che un materiale oppone ad una deformazione permanente della sua superficie provocata dalla penetrazione di un incisore.
Si valuta in tre diverse maniere:
Brinell
E' il rapporto tra il carico applicato e la superficie dell'impronta lasciata da un penetratore sferico.
Vickers
è il rapporto tra il carico applicato e la superficie dell'impronta lasciata da un penetratore in diamante piramidale.
Rockwell
con penetratore a cono circolare retto.
Durezza Brinnell
E’ il rapporto tra il carico applicato e la superficie dell'impronta lasciata da un penetratore sferico.
Si premerà una sfera di acciaio temprato sulla superficie di prova per un tempo prestabilito.
Si rileverà il diametro medio d dell'impronta lasciata sulla superficie dopo la rimozione della forza applicata.
Durezza Vickers
E’ il rapporto tra il carico applicato e la superficie dell'impronta lasciata da un penetratore in diamante piramidale.
Si utilizza per la rilevazione della durezza oltre l’applicabilità del sistema Brinell.
La durezza è proporzionale al rapporto tra il carico di prova [N] e la superficie laterale [mm2] dell'impronta  del penetratore.
Durezza Rokwell
Misura la differente profondità di un incisore che ha agito sulla superficie del materiale.
Si premerà un penetratore unificato in due tempi, con forze diverse,
Si misurreà, l‘”accrescimento rimanente” della profondità dell'impronta.
I penetratori unificati per questa prova sono di due, diverse sagome.
Penetratore a cono: misure di valori di durezza maggiori di 20 (max. 100),
A sfera valori compresi fra 20/100 (max. 130).
Penetratore a cono circolare retto.
La durezza così determinata è indicata con il simbolo HR seguito dalla lettera C della scala impiegata.

Penetratore a sfera è di acciaio temprato con diametro 1/16”.
La durezza così determinata è definita dal simbolo HR seguito dalla lettera B della scala impiegata.
Duttilità
  • Deformazione plastica che un materiale può sopportare prima della rottura.
  • È misurata in funzione dell'allungamento percentuale al momento della rottura.
  • Sono fragili quei materiali che presentano una duttilità inferiore al 5%.
Resilienza
Test di Charpy
E’ l'energia che può essere assorbita nel  campo delle deformazioni plastiche.
E’ la resistenza a reazione impulsiva; è l'inverdo della fragilità.
Un materiale che ha alta resilienza è tenace (acciaio), avrà buona capacità direazione alla trazione; un materiale con scarsa resilienza sarà fragile (ghisa), bassa ewsistenza alla trazione.
Un materiale è definito fragile se non assorbe grandi quantità di energia prima della frattura.
La resilienza è valutata tramite la prova d'urto (Charoy).
K = Resilienza (Joule/cmq)
L = Lavoro
S = sezione del provino  ( 10 x 10 ; 7,5 x 10 mm x mm etc.)
K V= L / S
L= mgH- mgh
Esistono almeno tre tipi di provetta, che si differenziano dolo per la forma di inyaglio:
  • KV = con intaglio a V, (V-notch);
  • K = Medanager intaglio a U profondo 5 mm laro 2 mm;
  • KCU = a buco di chiave, profondo  5 mm (Charpy), foro dia. 2 mm;
  • KI = Izod.
La resilienza è influenzata dalla temperatura ambiente.

Test
comparazione
Influenza della temperatura
Il metallo, sottoposto a bassa temperatura diventa fragile.
DBTT:
 
Il materiale potrà conservare la sua duttilità a temperature più basse spostando l’intorno del DBTT a sinistra effettuando la raffinazione dei grani o abbassando il carbonio o migliorando la microstruttura per renderla più omogenea (Ductile to Brittle Transition Temperature).

(estratto da SBK)

3_ typical transition S-shaped curve for steel
4_ campo deformazione-rottura plastica
5_  campo rottura fragilile
6_ Ductile to Brittle Transition Temperature occurrence  (DBTT)
7_ area di transizione.
Temperature
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