Figura 1 - Lo scanner AxSEAM™ in una configurazione di scansione assiale su una sezione di tubazione con diametro esterno di 20,32 cm (8 in.)
Tipiche problematiche dell'ispezione di saldature continue longitudinali
L'ispezione di una saldatura continua longitudinale o assiale risulta complessa sia dal punto di vista acustico che meccanico. In termini acustici la forma della tubazione tende a defocalizzare il fascio ultrasonoro, riducendo la risoluzione potenziale di imaging. Le saldature continue longitudinali realizzate mediante il metodo ERW (electrical resistance welding) sono interessate da difetti di difficile rilevamento come le cricche verticali o ad uncino. Uno strumento di acquisizione come il rilevatore di difetti OmniScan™ X3, il quale integra funzionalità del Metodo a focalizzazione totale (TFM - total focusing method) e permette di generare delle rappresentazioni volumetriche, è uno strumento ideale per migliorare il rilevamento e la caratterizzazione di questi difetti. Per quanto riguarda gli aspetti meccanici (es: apparecchiatura utilizzata), lo scanner per saldature continue longitudinali deve essere in grado di adattarsi in modo ottimale al diametro esterno curvo delle tubazioni mentre viene spostato in direzione assiale lungo la tubazione. Visto che le sonde devono essere posizionate alla distanza desiderata dall'asse centrale della saldatura, un riposizionamento facilitato rappresenta un vantaggio. Lo scanner deve inoltre essere dotato di un meccanismo per l'applicazione di una pressione costante sulla sonda in modo da assicurare l'accoppiamento acustico. Nella progettazione della struttura dello scanner AxSEAM™ (Figura 1) sono state prese in considerazione tutti questi requisiti meccanici, semplificando la configurazione degli ultrasuoni phased array (PAUT), del TFM e del TOFD (diffrazione del tempo di volo), per un'ispezione multitecnologica delle saldature continue longitudinali.
Caratteristiche e descrizione dello scanner AxSEAM™
Lo scanner AxSEAM è progettato per l'ispezione di saldature nella direzione assiale per diametri esterni di tubazioni compresi tra 152,4 mm (6 in.) e la superficie piana, tuttavia può essere usato anche nella configurazione di scansione circonferenziale su tubazioni con diametri esterno minimo di 114,3 mm (4,5 in.) quando si utilizzano solamente 2 sonde o con diametro esterno di 254 mm (10 in.) o quando si utilizzano sonde PAUT e TOFD, oppure 4 sonde in totale (Figura 2).
Figura 2 – Vista laterale dello scanner AxSEAM in una configurazione a due sonde (a sinistra) e una configurazione a quattro sonde (a destra) su una saldatura circonferenziale
Lo scanner è dotato di quattro ruotine magnetiche sferiche brevettate che permettono allo scanner di essere usato su un determinato intervallo di diametri esterni senza effettuare regolazioni. Un sistema di frenaggio può essere usato per bloccare le ruotine posteriori per mantenere la posizione dello scanner, risultando particolarmente utile nel caso di configurazioni di scansioni verticali. Altri utili elementi includono una pratica guaina per la gestione del cablaggio della sonda e della somministrazione dell'acqua, oltre a degli intuitivi meccanismi per il posizionamento delle sonde e la regolazione dello scanner senza l'ausilio di attrezzi (Figura 3).
Figura 3 – Componenti principali dello scanner AxSEAM
Il modulo ScanDeck™ dello scanner AxSEAM™ (Figure 4) fornisce all'operatore delle importanti informazioni di stato direttamente nel campo visivo durante la scansione e permette un funzionamento in remoto dello strumento. Il modulo facilmente accessibile include un pulsante per "azzerare" l'encoder e avviare l'acquisizione mediante un qualunque strumento OmniScan™. Il secondo pulsante permette di attivare la guida laser. Quando lo scanner AxSEAM viene usato in combinazione con il rilevatore di difetti OmniScan™ X3, gli indicatori LED del modulo ScanDeck inoltre facilitano il processo di scansione per l'operatore. L'indicatore di stato a sinistra del modulo avvisa l'operatore quando si verifica una perdita di accoppiamento. Il secondo indicatore di stato, costituito da due unità, avvisa l'operatore quando la velocità dello scanner è inferiore o superiore alla velocità di acquisizione massima consentita dello strumento. |  Figura 4 – Modulo ScanDeck™ |
Risultati sperimentali mediante lo scanner AxSEAM su una sezione di tubazione in acciaio al carbonio
La Figura 5 mostra un C-scan PAUT di una saldatura continua longitudinale con difetti creati artificialmente. L'acquisizione è stata eseguita mediante un rilevatore di difetti OmniScan X3 e uno scanner AxSEAM. Nei C-scan sono indicati due diversi difetti. Lo scanner AxSEAM permette una scansione regolare anche a una bassa velocità di scansione necessaria per la configurazione multigruppo (per quattro serie d'onde) del metodo a focalizzazione totale (TFM - total focusing method).
Figura 5 – C-scan (dati acquisiti con gate) in PAUT con due diversi difetti: una fusione incompleta sovrapposta (a sinistra) e un difetto da rifinitura eccessiva (a destra)
La Figura 6 e la Figura 7 mostrano i risultati ottenuti con PAUT e TFM per entrambi i tipi di difetti. Inoltre viene riportato come riferimento lo schema dei difetti. La curvatura dell'immagine delle Figure 6c e 7c illustra uno dei vantaggi offerti dalle immagini TFM con PAUT: i difetti sono riportati con una rappresentazione approssimativamente corrispondente alla forma.
 (a) Fusione incompleta sovrapposta |  (b) PAUT |  (c) TFM: Modalità T-T |
Figura 6 – Risultati relativi a una fusione incompleta sovrapposta (verticale)
 (a) Diam. int. con difetto da rifinitura eccessiva |  (b) PAUT |  (c) TFM: Modalità T-T |  (c) TFM: Modalità TT-T |
Figura 7 – Risultati relativi a un difetto da rifinitura eccessiva
Sintesi dei vantaggi
L'operatore può usare lo scanner AxSEAM per ispezionare in modo veloce e facile le saldature circonferenziali e continue longitudinali per un ampio intervallo di diametri di tubazioni. Supportando fino a quattro sonde, lo scanner permette di utilizzare contemporaneamente le tecnologie PAUT e TOFD per assicurare un rilevamento efficace e una combinazione di analisi. Le stesse sonde phased array possono inoltre essere usate per una scansione più specifica dell'area di interesse mediante un massimo di quattro modalità TFM per una rappresentazione di facile interpretazione, una migliore caratterizzazione di difetti verticali e una compensazione della defocalizzazione dei fasci a ultrasuoni. Lo scanner è dotato dell'innovativo modulo ScanDeck™ che integra un pulsante di avvio dell'acquisizione, una guida laser, un indicatore LED di verifica dell'accoppiamento e un indicatore LED della velocità di scansione. Mentre il pulsante di avvio e la guida laser possono essere usati con un qualsiasi modello di rilevatore di difetti OmniScan, i sistemi di indicazione della verifica dell'accoppiamento e della velocità di scansione possono essere compatibili solamente con il rilevatore di difetti OmniScan™ X3.
