Post on 02-Jul-2015
transcript
Fabbricazione, aspetti applicativi
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
Esame radiografico (RT)
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
2/64
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 di esame RT nel settore avio
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
3/64
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
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
4/64
• 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
= esposizione maggiore
= esposizione minore
Vista della pellicola
Pellicola
Principi fisici
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
5/64
Area a minore spessore
Radiazioni molle Radiazioni dure
Principi fisici• L’energia associata ale 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
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
6/64
• La giacitura delle discontinuità è fondamentale per la sensibilità del controllo
• 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
Inclinazione ottimale
Orientamento delle discontinuità
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
7/64
10o0o 20o
• Data la criticità dell’angolo tra la direzione dei raggi ed il piano della discontinuità è fondamentale la conoscenza della morfologia delle discontinuità
Orientamento delle discontinuità
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
8/64
• Le due sorgenti più diffuse sono certamente i radioisotopi (generatori di raggi gamma) e le macchine radiogene (per la generazione di raggi X)
Sorgenti radiogene
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
9/64
• 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) gammagrafiasono utilizzati radioisotopi che generano (anche) raggi gamma per raggiungere una forma stabile
Radioisotopi: raggi gamma
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
10/64
• La maggior parte dei radioisotopi utilizzati oggi è prodotta artificialmente
• Ciò è possibile sottoponendo il materiale a bombardamanento con neutroni
• Il processo è detto attivazione
Radioisotopi: raggi gamma
Un reattore nucleare
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
11/64
• 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
Radioisotopi: raggi gamma
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
12/64
Radioisotopi: raggi gamma• Le sorgenti incapsulate sono posizionate in contenitori specifici,
opportunamente schermati e dotati di rigorosi dispositivi di sicurezza
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
13/64
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
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
14/64
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
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
15/64
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
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
16/64
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
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
17/64
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)
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
18/64
Metodi radiografici• I metodi radiografici
maggiormente diffusi oggi sono– Film Radiography– Digital Radiography (DR)– Computed Radiography (CR)– Real Time Radiography– Computed Tomography (CT)
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
19/64
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
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
20/64
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
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
21/64
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
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
22/64
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 semplificataLe principali applicazioni sono:
– Computed Radiography (CR)– Real-time Radiography (RTR)– Direct Radiographic Imaging (DR)– Computed Tomography (CT)
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
23/64
Computed Radiography (CR)• E’ una tecnica che prevede l’impiego di speciali
schermi al fosforo
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
24/64
• 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 al P
Strato protettivo
SubastratoGrani di P
Computed Radiography
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
25/64
Lo schermo viene quindi scannerizzato e resettato per i successivi impieghi
Computed Radiography
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
26/64
Motor
A/D
Converter
Imaging Plate
Optical Scanner Photo-multiplier Tube
110010010010110
Laser Beam
• 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
Computed Radiography
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
27/64
• Le immagini digitalizzate sono quindi inviate ad un software dedicato per la loro elaborazione, interpretazione ed archiviazione.
Computed Radiography
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
28/64
Computed Radiography: esempi
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
29/64
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
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
30/64
• L’equipaggiamentominimo prevede• tubo radiogeno• intensificatore di
immagine• camera
Real time radiography
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
31/64
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
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
32/64
• Il segnale luminoso in uscita è raccolto da una speciale camera ad alta sensibilitàposta in prossimità dell’intensificatore
• Alla camera è collegato un monitorche rende visibile l’immagine
• Nel caso sia previsto un sistema di movimentazione del pezzo, è possibile gestirlo via computer
Real time radiography
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
33/64
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 scurecorrisondono ad una maggiore dose di radiazioni
Real time radiography
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
34/64
• 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
Direct radiography
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
35/64
• Si tratta di un sistema di ispezione real-time che prevede un dispositivo di movimentazione dei pezzi ed un sistema elettronico di acquisizione ed elaborazione delle immagini
Tomografia computerizzata (CT)
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
36/64
• 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-TimeCaptures
Compiled 2-DImages
Compiled 3-D Structure
Tomografia computerizzata
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
37/64
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
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
38/64
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
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
39/64
Qualità dell’immagine: IQI EN 462-1
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
40/64
Designazione Materiale Numerod’ordine
Diametri Applicazione
W 1 3.20W 2 2.50W 3 2.00
W 1 FE W 4 1.60W 5 1.25W 6 1.00W 7 0.80W 6 1.00W 7 0.80W 8 0.63
W 6 FE W 9 0.50W 10 0.40W 11 0.32
Acciaio a W 12 0.25 Materialibasso tenore W 10 0.40 ferrosi
di lega W 11 0.32W 12 0.25
W 10 FE W 13 0.20W 14 0.16W 15 0.125W 16 0.100W 13 0.20W 14 0.16W 15 0.125
W 13 FE W 16 0.100W 17 0.080W 18 0.063W 19 0.050
Qualità dell’immagine: IQI EN 462-1
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
41/64
Qualità dell’immagine: IQI ASTM (primi tre)
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
42/64
Designazione Materiale Numerod’ordine
Diametri Applicazione
21 0.0820 0.10
ASTM A 19 0.12718 0.1617 0.2016 0.25416 0.25415 0.33
ASTM B 14 0.40613 0.51
Acciaio a 12 0.635basso tenore 11 0.81 Materiali
di lega 11 0.81 ferrosi10 1.00
ASTM C 9 1.278 1.607 2.006 2.546 2.545 3.20
ASTM D 4 5.063 5.082 6.351 8.13
Qualità dell’immagine: IQI ASTM
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
43/64
Qualità dell’immagine: IQI EN 462-2
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
44/64
Designazione Materiale Numerod’ordine
Diametri Applicazione
H1 0.125H2 0.160
H1 H3 0.200H4 0.250H5 0.320H6 0.400H5 0.320H6 0.400
H5 H7 0.500H8 0.630
Acciaio a H9 0.800basso tenore H10 1.000 Materiali
di lega H9 0.800 ferrosiH10 1.000
H9 H11 1.250H12 1.600H13 2.000H14 2.500H13 2.000H14 2.500
H13 H15 3.200H16 4.000H17 5.000H18 6.300
Qualità dell’immagine: IQI EN 462-2
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
45/64
Qualità dell’immagine: IQI hole type (steel)
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
46/64
Qualità dell’immagine: IQI hole type (aluminum)
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
47/64
Designazione Spessore Foro 1T Foro 2T Foro 4T5 0.005 0.010 0.020 0.0407 0.0075 0.010 0.020 0.040
10 0.010 0.010 0.020 0.04012 0.0125 0.0125 0.025 0.05015 0.015 0.015 0.030 0.06017 0.017 0.017 0.035 0.07020 0.020 0.020 0.040 0.08025 0.025 0.025 0.050 0.08030 0.030 0.030 0.060 0.12035 0.035 0.035 0.070 0.14040 0.040 0.040 0.080 0.16045 0.045 0.045 0.090 0.18050 0.050 0.050 0.100 0.200
Qualità dell’immagine: IQI hole type (steel)
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
48/64
Esempi di esame radiografico
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
49/64
Esempi di esame radiografico
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
50/64
Esempi di esame radiografico
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
51/64
Esempi di esame radiografico
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
52/64
Esempi di esame radiografico
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
53/64
• 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
Vantaggi dell’esame radiografico
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
54/64
• Il metodo risulta oneroso sul piano della gestione della sicurezza
• L’addestramento degli operatori è complesso
• Il pezzo deve essere accessibileda 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
Svantaggi dell’esame radiografico
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
55/64
Slivellamento Slivellamento e LOP
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
56/64
Insellamento Eccesso di penetrazione
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
57/64
Incisioni marginali Incisioni al rovescio
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
58/64
Insellamento al vertice Sfondamento
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
59/64
Mancanza di pentrazione Inclusioni di scoria
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
60/64
Inclusioni di scoria Mancanza di fusione
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
61/64
Incollatura tra passate Porosità
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
62/64
Nido di porosità Porosità allineata
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
63/64
Cricche trasversali Cricche longitudinali
Esame radiografico
Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE
64/64
Cricche longitudinali in prima passata Inclusioni di tungsteno