ESAME RADIOGRAFICO (RT)

Welding Inspection
ESAME RADIOGRAFICO
(RT)
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ENTE MORALE
Esame radiografico
Introduzione
•
•
•
•
Il metodo radiografico impiega un
fascio di radiazioni ionizzanti dirette
contro il pezzo in esame
Il pezzo assorbe parte della
radiazione incidente in funzione del
proprio spessore e della densità
locale
L’assorbimento differenziale delle
radiazioni si traduce, sulla pellicola,
in differenti gradazioni di grigio
In alternativa alle tradizionali pellicole
sono ormai comunemente utilizzati
sistemi di acquisizione delle immagini
di tipo elettronico
Esempio
Esempio di
di esame
esame RT
RT nel
nel settore
settore avio
avio
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2
Esame radiografico
Radiazioni elettromagnetiche
•
•
Le onde elettromagnetiche utilizzate in radiografia sono caratterizzate
da alti livelli di energia (bassa lunghezza d’onda)
Si tratta di onde analoghe a quelle che caratterizzano lo spettro
elettromagnetico, anche nella finestra del visibile
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3
Esame radiografico
Principi fisici
• Il pezzo in esame è interposto
tra la sorgente e la pellicola
• Spessori maggiori o zone a
maggiore densità hanno
maggiore assorbimento
radiografico
• L’annerimento della pellicola
(densità) dipende dalla dose
di radiazioni che l’ha raggiunta
Pellicola
= esposizione minore
= esposizione maggiore
Vista della pellicola
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4
Esame radiografico
Principi fisici
• L’energia associata alle radiazioni influenza la loro capacità
di penetrazione
– radiazioni a maggiore energia (dure) sono in grado di penetrare
spessori maggiori e/o materiali radiologicamente più densi
• L’energia del fascio e la sua intensità devono essere
finemente regolate per ottenere una buona qualità
radiografica
Area a minore spessore
Radiazioni molle
Radiazioni dure
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5
Esame radiografico
Orientamento delle discontinuità
• La giacitura delle
discontinuità è fondamentale
per la sensibilità del controllo
Inclinazione
ottimale
• Ad esempio, una cricca è vista
in funzione della variazione di
spessore attraversato che
determina: maggiore la
variazione, maggiore la sua
visibilità
• Per giaciture non parallele alla
direzione del fascio, la
visibilità risulta molto
modesta
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6
Esame radiografico
Orientamento delle discontinuità
• Data la criticità dell’angolo tra la direzione dei raggi ed il
piano della discontinuità è fondamentale la conoscenza
della morfologia delle discontinuità
0o
10o
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20o
7
Esame radiografico
Sorgenti radiogene
• Le due sorgenti più diffuse sono certamente i radioisotopi (generatori di
raggi gamma) e le macchine radiogene (per la generazione di raggi X)
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8
Esame radiografico
Radioisotopi: raggi gamma
• I raggi gamma sono ottenuti con
radioisotopi appunto
• Un radioisotopo è una sostanza
nuclearmente instabile, che tende
spontaneamente ad evolvere verso uno
stato più stabile, caratterizzato da minori
livelli di energia
• Per la (cosiddetta) gammagrafia sono
utilizzati radioisotopi che generano (anche)
raggi gamma per raggiungere una forma
stabile
• La maggior parte dei radioisotopi utilizzati
oggi è prodotta artificialmente
• Ciò è possibile sottoponendo il materiale a
bombardamento con neutroni
• Il processo è detto attivazione
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9
Esame radiografico
Radioisotopi: raggi gamma
• A differenza dei raggi X, per i gamma
la sorgente non può essere spenta
• Le procedure di incapsulamento
delle pastiglie sono estremamente
rigorose e mirate a prevenire fughe
radioattive
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Esame radiografico
Radioisotopi: raggi gamma
• Le sorgenti incapsulate sono posizionate in contenitori specifici,
opportunamente schermati e dotati di rigorosi dispositivi di
sicurezza
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11
Esame radiografico
Radioisotopi: raggi gamma
• La pastiglia viene movimentata
verso il punto d’esposizione
con una guida flessibile cava
(guide tube), collegata al
contenitore mediante una porta
d’uscita
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12
Esame radiografico
Radioisotopi: raggi gamma
• La movimentazione è possibile grazie
ad un cavo flessibile (drive cable)
che porta la pastiglia dentro la guida
• Tale cavo flessibile entra nel
contenitore dalla parte opposta
rispetto al primo cavo
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13
Esame radiografico
Sorgenti radiogene: raggi X
• Per la generazione dei raggi X
sono utilizzata vere e proprie
macchine radiogene
• Trascurando apparecchiature
speciali (come gli acceleratori
lineari ed, in genere, le macchine
per la produsione di raggi ad
altissima energia) si può fare
riferimento ai tubi radiogeni,
composti in sintesi da:
– il tubo vero e proprio
– un generatore di tensione
– un quadro di controllo
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14
Esame radiografico
Sorgenti radiogene: raggi X
• I raggi X sono prodotti attraverso un generatore dotato di un
anodo e di un catodo, cui è applicata un’elevata differenza di
potenziale
• Per evitare la formazione di archi elettrici, all’interno del tubo è
praticato un adeguato livello di vuoto
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15
Esame radiografico
Sorgenti radiogene: raggi X
• Gli elementi essenziali per il
funzionamento del tubo radiogeno
sono:
• il catodo
• l’anodo
• il filamento
• la coppa focalizatrice
• il target (anticatodo)
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16
Esame radiografico
Metodi radiografici
•
I metodi radiografici
maggiormente diffusi oggi sono
–
–
–
–
–
Film Radiography
Digital Radiography (DR)
Computed Radiography (CR)
Real Time Radiography (RTR)
Computed Tomography (CT)
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17
Esame radiografico
Film radiography (radiografia convenzionale)
• E’ il metodo più antico e diffuso
• La pellicola contiene una
emulsione microscopica a
base di alogenuri d’argento
• Tali composti sono convertiti in
argento metallico, dopo
trattamento in camera oscura,
una volta esposti alle radiazioni
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18
Esame radiografico
Film radiography (radiografia convenzionale)
• Le pellicole sono
protette dalla luce,
che li impressiona
• Per questa ragione
sono utilizzate in
apposite
confezioni, fatte a
cura del radiologo o
già predisposte dal
costruttore
• In molti casi sono
dotate di schermi
di rinforzo
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19
Esame radiografico
Film radiography (radiografia convenzionale)
•
Il trattamento in camera oscura è analogo a quello effettuato sulle
pellicole fotografiche
•
Si adottano sistemi di sviluppo manuali o automatici
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20
Esame radiografico
Computer radiography
•
La definizione è riferita ai metodi di acquisizione dell’immagine
radiografica
• In queste tecniche non è previsto l’impiego di pellicole ma l’acquisizione
delle immagini in forma digitalizzata mediante
• speciali schermi al fosforo oppure
• pannelli piani contenenti appositi microsensori
• Non sono previsti trattamenti in camera oscura ed è possibile il
trattamento digitale delle immagini
• L’archiviazione risulta enormemente semplificata
Le principali applicazioni sono:
– Computed Radiography (CR)
– Real-time Radiography (RTR)
– Direct Radiographic Imaging (DR)
– Computed Tomography (CT)
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21
Esame radiografico
Computed Radiography (CR)
• E’ una tecnica che prevede l’impiego di speciali
schermi al fosforo
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22
Esame radiografico
Computed Radiography
• I raggi che arrivano sulla superficie dello schermo
eccitano i cristalli di fosforo, che permangono in
questo stato
Struttura degli schermi al P
Raggi X
Strato protettivo
Strato al P
Grani di P
Subastrato
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23
Esame radiografico
Computed Radiography
Lo schermo viene quindi scannerizzato e
resettato per i successivi impieghi
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24
Esame radiografico
Computed Radiography
• Lo scanner è uno scanner laser
• Quando i cristalli sono colpiti da raggi laser emettono luce nel visibile in
funzione della dose di radiazione assorbita
• Quindi, il segnale luminoso analogico viene convertito in digitale
Optical
Scanner
Photo-multiplier Tube
Laser Beam
A/D
A/D
Converter
Converter
Imaging
Plate
110010010010110
110010010010110
Motor
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25
Esame radiografico
Computed Radiography
• Le immagini digitalizzate sono quindi inviate ad un
software dedicato per la loro elaborazione,
interpretazione ed archiviazione.
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26
Esame radiografico
Computed Radiography: esempi
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27
Esame radiografico
Real time radiography
•
•
•
Real-Time Radiography (RTR) è la definizione utilizzata per quei
sistemi radiografici che consentono l’acquisizione e la visione in tempo
reale di immagini elettroniche
Attreverso la movimentazione dei pezzi, dato che l’acquisizione è
quasi istantanea, è possibile ottenere immagini di varie viste
L’Equipaggiamento minimo
prevede:
– tubo radiogeno
– intensificatore di immagine
– camera
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28
Esame radiografico
Real time radiography
• L’intesificatore di immagine è
un dispositivo che converte in
segnale luminoso la radiazione
che lo attraversa
• Il principio su cui si basa è quello
della fluorescenza
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29
Esame radiografico
Real time radiography
• Il segnale luminoso in uscita
è raccolto da una speciale
camera ad alta sensibilità
posta in prossimità
dell’intensificatore
• Alla camera è collegato un monitor
che rende visibile l’immagine
• Nel caso sia previsto un sistema di
movimentazione del pezzo, è
possibile gestirlo via computer
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30
Esame radiografico
Real time radiography
Confronto tra radiografia classica e Real-Time Radiography
Nella radiografia real-time, le
aree più chiare corrisondono
ad una maggiore dose di
radiazioni
Nella radiografia classica,
le aree più scure
corrisondono ad una
maggiore dose di
radiazioni
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31
Esame radiografico
Direct radiography
• La Direct radiography (DR) è
una tecnica speciale che utilizza
particolari schermi piatti
• La radiazione proveniente dal
pezzo viene convertita dal
pannello in cariche elettriche
• Gli schermi contengono numerosi
capacitori microelettronici, il cui
segnale in uscita è convertito in
altrettanti pixel per formare
l’immagine finale
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Esame radiografico
Tomografia computerizzata (CT)
• Si tratta di un sistema di ispezione realtime che prevede un dispositivo di
movimentazione dei pezzi ed un sistema
elettronico di acquisizione ed elaborazione
delle immagini
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33
Esame radiografico
Tomografia computerizzata
•
Componendo varie esposizioni immagini radiografiche è possibile
dare luogo ad una sola rappresentazione a 2D
•
A loro volta, le rappresentazioni a 2D possono essere elaborate
per dar luogo a rappresentazioni a 3D
Real-Time
Captures
Compiled 2-D
Images
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Compiled 3-D
Structure
34
Esame radiografico
Qualità dell’immagine
•
•
•
La qualità dell’immagine è un
aspetto critico per assicurare il
corretto svolgimento delle
indagini
La sensibilità radiografica
(concetto del tutto generale)
viene comprovata con l’impiego di
appositi IQI
In funzione del tipo di
semilavorato, della tradizione
tecnica e degli standard di
riferimento esistono numerosi
tipi di IQI
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35
Esame radiografico
Qualità dell’immagine
• Di norma, quando possibile, gli IQI devono essere
posizionati lato sorgente
• La qualità dell’immagine è associata al dettaglio (filo, foro
ad esempio) più piccolo individuabile sull’IQI
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36
Esame radiografico
Qualità dell’immagine: IQI EN 462-1
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37
Esame radiografico
Qualità dell’immagine: IQI EN 462-1
Designazione
Materiale
W 1 FE
W 6 FE
Acciaio a
basso tenore
di lega
W 10 FE
W 13 FE
Numero
d’ordine
W1
W2
W3
W4
W5
W6
W7
W6
W7
W8
W9
W 10
W 11
W 12
W 10
W 11
W 12
W 13
W 14
W 15
W 16
W 13
W 14
W 15
W 16
W 17
W 18
W 19
Diametri
Applicazione
3.20
2.50
2.00
1.60
1.25
1.00
0.80
1.00
0.80
0.63
0.50
0.40
0.32
0.25
0.40
0.32
0.25
0.20
0.16
0.125
0.100
0.20
0.16
0.125
0.100
0.080
0.063
0.050
Materiali
ferrosi
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38
Esame radiografico
Qualità dell’immagine: IQI ASTM (primi tre)
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39
Esame radiografico
Qualità dell’immagine: IQI ASTM
Designazione
Materiale
ASTM A
ASTM B
Acciaio a
basso tenore
di lega
ASTM C
ASTM D
Numero
d’ordine
21
20
19
18
17
16
16
15
14
13
12
11
11
10
9
8
7
6
6
5
4
3
2
1
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Diametri
Applicazione
0.08
0.10
0.127
0.16
0.20
0.254
0.254
0.33
0.406
0.51
0.635
0.81
0.81
1.00
1.27
1.60
2.00
2.54
2.54
3.20
5.06
5.08
6.35
8.13
Materiali
ferrosi
40
Esame radiografico
Qualità dell’immagine: IQI EN 462-2
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41
Esame radiografico
Qualità dell’immagine: IQI EN 462-2
Designazione
Materiale
H1
H5
Acciaio a
basso tenore
di lega
H9
H13
Numero
d’ordine
H1
H2
H3
H4
H5
H6
H5
H6
H7
H8
H9
H10
H9
H10
H11
H12
H13
H14
H13
H14
H15
H16
H17
H18
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ENTE MORALE
Diametri
Applicazione
0.125
0.160
0.200
0.250
0.320
0.400
0.320
0.400
0.500
0.630
0.800
1.000
0.800
1.000
1.250
1.600
2.000
2.500
2.000
2.500
3.200
4.000
5.000
6.300
Materiali
ferrosi
42
Esame radiografico
Qualità dell’immagine: IQI hole type (steel)
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ENTE MORALE
43
Esame radiografico
Qualità dell’immagine: IQI hole type (aluminum)
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ENTE MORALE
44
Esame radiografico
Qualità dell’immagine: IQI hole type (steel)
Designazione
5
7
10
12
15
17
20
25
30
35
40
45
50
Spessore
0.005
0.0075
0.010
0.0125
0.015
0.017
0.020
0.025
0.030
0.035
0.040
0.045
0.050
Foro 1T
0.010
0.010
0.010
0.0125
0.015
0.017
0.020
0.025
0.030
0.035
0.040
0.045
0.050
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ENTE MORALE
Foro 2T
0.020
0.020
0.020
0.025
0.030
0.035
0.040
0.050
0.060
0.070
0.080
0.090
0.100
Foro 4T
0.040
0.040
0.040
0.050
0.060
0.070
0.080
0.080
0.120
0.140
0.160
0.180
0.200
45
Esame radiografico
Esempi di esame radiografico
Istituto Italiano della saldatura
ENTE MORALE
46
Esame radiografico
Esempi di esame radiografico
Istituto Italiano della saldatura
ENTE MORALE
47
Esame radiografico
Esempi di esame radiografico
Istituto Italiano della saldatura
ENTE MORALE
48
Esame radiografico
Vantaggi dell’esame radiografico
•
•
•
•
•
•
Tecnica applicabile a
numerosissimi materiali
Consente l’ispezione di
componenti anche assemblati
Ridotta preparazione delle
superfici
Consente di rilevare variazioni
di spessore, stati di corrosione,
porosità, cricche, variazioni di
densità
Possono essere rilevate
discontinuità superficiali come
interne
Fornisce un report permanente
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49
Esame radiografico
Svantaggi dell’esame radiografico
•
Il metodo risulta oneroso sul
piano della gestione della
sicurezza
•
L’addestramento degli operatori
è complesso
•
Il pezzo deve essere accessibile
da entrambi i lati
•
La giacitura della discontinuità è
critica
•
Non è possibile determinare la
profondità delle discontinuità (a
meno di tecniche specifiche)
•
I costi delle attrezzature sono
significativi
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ENTE MORALE
50
Esame radiografico
Slivellamento
Slivellamento e LOP
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ENTE MORALE
51
Esame radiografico
Insellamento
Eccesso di penetrazione
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ENTE MORALE
52
Esame radiografico
Incisioni marginali
Incisioni al rovescio
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ENTE MORALE
53
Esame radiografico
Insellamento al vertice
Istituto Italiano della saldatura
ENTE MORALE
Sfondamento
54
Esame radiografico
Mancanza di pentrazione
Inclusioni di scoria
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55
Esame radiografico
Inclusioni di scoria
Mancanza di fusione
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ENTE MORALE
56
Esame radiografico
Incollatura tra passate
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Porosità
57
Esame radiografico
Nido di porosità
Porosità allineata
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ENTE MORALE
58
Esame radiografico
Cricche trasversali
Cricche longitudinali
Istituto Italiano della saldatura
ENTE MORALE
59
Esame radiografico
Cricche longitudinali in prima passata
Istituto Italiano della saldatura
ENTE MORALE
Inclusioni di tungsteno
60