Panoramica
Sebbene la diffrazione del tempo di volo (TOFD - time of flight diffraction) può essere usata per diverse applicazioni, il suo utilizzo principale concerne l'ispezione veloce delle saldature circonferenziali e assiali, denominata anche scansione TOFD perpendicolare. Dall'introduzione della tecnica TOFD negli anni 1970, l'uso di questo affidabile approccio ispettivo non distruttivo è costantemente cresciuto. Un'esecuzione manuale della tecnica TOFD è possibile, tuttavia è in genere eseguita in combinazione con un dispositivo di registrazione costituito da un encoder o da uno scanner di qualità industriale. Per una conformità alle norme nord americane, la tecnica TOFD è spesso associata alle modalità impulso-eco o phased array per coprire la radice e il cordone della saldatura.
Comuni tecniche di ispezione di saldature TOFD
La tecnica TOFD può essere applicata individualmente o in associazione a altre tecniche ad ultrasuoni. Alcune delle più comuni tecniche sono elencate di seguito:
- TOFD a gruppo singolo
- TOFD multipla
- TOFD con impulso-eco e onde striscianti
- TOFD con phased array
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Teoria di base della TOFD
La tecnica TOFD è in genere eseguita mediante onde longitudinali come metodo di rilevamento principale. I sensori ad ultrasuoni sono posizionati su ogni lato della saldatura. Un sensore trasmette il fascio ad ultrasuoni nel materiale e l'altro sensore riceve gli ultrasuoni riflessi o diffratti da anomalie o da riflettori. La tecnica TOFD permette un'ampia area di copertura con un singolo fascio avvalendosi della teoria di diffusione dei fasci ad ultrasuoni all'interno dello zoccolo e della componente ispezionata. Quando il fascio entra in contatto con l'estremità del difetto o della cricca l'energia diffratta viene diffusa in tutte le direzioni. La misura del tempo di volo dei fasci diffratti permette un accurato e affidabile rilevamento e dimensionamento dei difetti anche se la cricca è orientata diversamente rispetto alla direzione iniziale del fascio. Durante le tipiche ispezioni TOFD, gli A-scan sono acquisiti e usati per creare immagini B-scan (vista laterale) della saldatura. L'analisi è eseguita nell'unità di acquisizione o attraverso il software di post-analisi, posizionando i cursori per misurare la lunghezza e l'altezza nello spessore della componente da ispezionare dei difetti.
Illustrazione dell'energia sonora riflessa e diffratta
Gruppo TOFD singolo acquisito mediante uno scanner manuale su un asse
Esempio di dimensionamento con cursore TOFD dell'altezza del difetto
Principali vantaggi della tecnica TOFD per l'ispezione di saldature
- Basata sulla diffrazione, pertanto relativamente indipendente dagli angoli di smusso della saldatura e dall'orientamento dei difetti
- Uso del tempo di arrivo dei segnali ricevuti dalle estremità delle cricche per un preciso posizionamento e dimensionamento dei difetti
- Capacità di dimensionamento preciso rappresentando quindi un ottimale metodo di monitoraggio dei difetti
- Ispezione configurabile e eseguibile velocemente in quanto un fascio singolo offre un'ampia area di copertura
- Scansione rapida con acquisizione di immagini e registrazione di dati completi
- Usabile inoltre per le ispezioni di corrosione
- Apparecchiatura necessaria più economica rispetto alla tecnica phased array grazie all'essenza convenzionale della tecnica (singolo pulsatore e ricevitore) e l'uso di sonde convenzionali
- Elevata sensibilità a tutti i tipi di difetti di saldatura
Tipica apparecchiatura TOFD
- OmniScan SX UT o altri moduli OmniScan MX/MX2/SX in funzione della tecnica
- Scanner TOFD – HST-Lite o altro
- Sonde TOFD ad elevato smorzamento- CentraScan o altra
- Zoccoli TOFD - Rexolite o acciaio inossidabile
- Opzionale- Post-analisi e software di sviluppo della tecnica- NDT Setup Builder e OmniPC
- Sistema di somministrazione dell'acqua (accoppiante) - WTR-SPRAYER-8L o simile
Conclusione
La tecnica TOFD offre un'ispezione veloce della saldatura con eccellenti capacità di rilevamento e dimensionamento di difetti. La tecnica di diffrazione fornisce una capacità di dimensionamento critica in modo relativamente indipendente dall'angolo di smusso o dall'orientamento del difetto. La tecnica TOFD può essere utilizzata individualmente o in associazione con altre tecniche NDT.
