A-scan: Estensione dei limiti applicativi del misuratore di spessore EMA
Modalità automatica di misurazione dello spessore
La modalità operativa principale dei misuratori di spessore è la misurazione automatica dello spessore di un oggetto, quando sullo schermo viene visualizzato un singolo numero — il risultato della misurazione.
Ma quando è necessario eseguire un controllo:
• di oggetti di forma complessa,
• di oggetti soggetti a forte corrosione,
• di oggetti molto sporchi,
• di oggetti prodotti per fusione,
la misurazione automatica del valore di spessore potrebbe non essere sufficiente.
Per gli specialisti esperti, un misuratore di spessore elettromagnetico-acustico (EMA) è uno strumento le cui potenzialità si ampliano notevolmente grazie all'uso dell'A-scan. Cerchiamo di capire, con l'esempio del misuratore di spessore EMA EM1501, come utilizzare correttamente l'A-scan e perché è importante per ottenere risultati affidabili.
Misurazioni automatiche
Il misuratore di spessore EMA EM1501 misura lo spessore del metallo e visualizza il risultato sullo schermo: il valore dello spessore in millimetri. Per oggetti con geometria semplice — un foglio o un tubo liscio e con lieve corrosione, questo valore è solitamente sufficiente.
Tuttavia, in condizioni di forte corrosione o sporcizia, quando si lavora con oggetti fusi o in presenza di forme geometriche complesse dell'oggetto, questo valore non è sufficiente per ottenere misurazioni affidabili e una conclusione sulle condizioni dell'oggetto. È proprio qui che è necessario applicare l'A-scan.
Cosa mostra l'A-scan?
L'A-scan è un grafico, sull'asse orizzontale del quale è riportato il tempo (o la distanza ottenuta moltiplicando il tempo per la velocità del suono nel materiale), e sull'asse verticale l'ampiezza del segnale ricevuto dallo strumento, solitamente espressa in percentuale.
Nella parte sinistra dell'A-scan vediamo un segnale di ampiezza molto grande, che si genera a causa dell'impulso creato dal generatore del misuratore di spessore. Quest'area è chiamata "zona morta", poiché in essa la ricezione dei segnali d'eco è impossibile.
Dopo la "zona morta" segue un'area in cui sono visibili impulsi di fondo utili sullo sfondo del rumore. Per comodità di analisi, il misuratore di spessore EMA EM1501 consente di visualizzare sia l'aspetto reale dell'A-scan sia il suo inviluppo.
Se il trasduttore si trova a una distanza troppo grande dall'oggetto del controllo, ad esempio a causa di uno spesso strato di ruggine, rivestimento o altri ostacoli, allora sull'A-scan, a destra della zona morta, vediamo solo rumore, senza impulsi di fondo utili.
Non appena avviciniamo il trasduttore all'oggetto del controllo a una distanza sufficiente per la formazione e la ricezione dell'onda acustica, sull'A-scan compaiono gli impulsi di fondo e il misuratore di spessore inizia a misurare lo spessore su di essi. Di conseguenza, quando si lavora su oggetti di controllo complessi, è necessario monitorare il livello degli impulsi di fondo sull'A-scan.
Se l'oggetto del controllo ha superfici piano-parallele e non è molto corroso, sull'A-scan vediamo segnali d'eco alternati che si attenuano gradualmente: l'onda acustica si genera al confine dell'oggetto del controllo, raggiunge la parete opposta, viene riflessa, ritorna nello stesso punto da cui è stata inviata, e poi si sposta ciclicamente tra le pareti finché non si attenua.
Corrosione e difetti sull'A-scan
Su oggetti con forte corrosione, l'immagine standard dell'A-scan viene alterata. Invece di una chiara sequenza di impulsi di fondo, l'A-scan diventa un segnale praticamente casuale. La corrosione dell'oggetto dal lato del sensore porta all'emissione dell'onda non perpendicolarmente, ma in altre direzioni, dalle quali le onde non torneranno mai indietro, e la corrosione dal lato opposto dell'oggetto del controllo porta alla riflessione dell'onda non perpendicolarmente in qualsiasi direzione, e di conseguenza tali riflessioni non torneranno mai al sensore. In questo caso possiamo concludere che c'è un difetto o una corrosione nell'oggetto del controllo che ostacola le misurazioni, e spostare leggermente il trasduttore sulla superficie in qualsiasi direzione per trovare una posizione in cui gli impulsi di fondo siano presenti senza una forte immagine di interferenza e la misurazione venga eseguita correttamente.
La geometria conta
Oltre alla corrosione, anche la forma dell'oggetto può influenzare il processo di misurazione dello spessore. Durante il controllo di superfici non standard, ad esempio aree con pieghe o transizioni brusche, l'onda può essere riflessa ad angolo e deviata di lato, senza tornare al trasduttore. In tali casi, l'A-scan aiuta a identificare le zone in cui i segnali d'eco ritornano effettivamente, consentendo di eseguire la misurazione dello spessore.
Quando l'automazione non ce la fa: modalità manuali e gate
La modalità automatica di misurazione dello spessore funziona bene finché l'A-scan contiene segnali d'eco interpretabili in modo univoco. Ma in condizioni di disomogeneità del materiale, la modalità automatica di misurazione dello spessore può funzionare in modo non corretto a causa della presenza di segnali d'eco ambigui sull'A-scan. Per tali casi, nel misuratore di spessore EMA EM1501 sono previsti due algoritmi di funzionamento in modalità manuale – con uno o due gate.
Ogni gate rappresenta un intervallo di tempo selezionato in cui viene calcolato il valore massimo del segnale d'eco.
L'impostazione di due gate consente di utilizzare per i calcoli impulsi più tardivi, che rimangono stabili, nei casi in cui i primi sono attenuati o "rumorosi". Ad esempio, nell'esempio sopra, il primo segnale d'eco si trova nella "zona morta" a causa del piccolo spessore dell'oggetto del controllo. In singole aree, il terzo e il quarto impulso di fondo scendono quasi al livello del rumore, per cui lo strumento considera solo un segnale d'eco, lo conta come il primo (poiché i segnali d'eco successivi sono scesi al livello del rumore) e calcola in modo errato lo spessore, raddoppiando il valore reale. La modalità manuale di misurazione con due gate consente di prendere come base il quinto e il sesto segnale d'eco e di misurare correttamente il valore dello spessore.
Tale effetto può verificarsi a causa dell'anisotropia del metallo. Per anisotropia del metallo intendiamo la dipendenza della velocità di propagazione dell'onda trasversale polarizzata dalla direzione in cui avvengono le oscillazioni. Quando è presente, l'onda con polarizzazione circolare si scompone in due onde trasversali e ciascuna di queste due onde si muove con una velocità leggermente diversa da quella adiacente. A volte sull'A-scan in tali casi è possibile vedere entrambe queste onde.
Ignorare i segnali d'eco 'parassiti'
A volte è necessario ignorare determinati segnali d'eco. Ad esempio, sull'oggetto di forma complessa mostrato (rotaia) vediamo all'inizio dell'A-scan segnali d'eco provenienti da una distanza di 16-17 mm. Lo spessore della rotaia è molto maggiore, quindi se dobbiamo misurare proprio lo spessore della rotaia - indichiamo esplicitamente allo strumento l'intervallo in cui cerchiamo lo spessore, commutando lo strumento sull'algoritmo manuale e posizionando un gate nella zona in cui si trova proprio l'impulso di fondo. Il misuratore di spessore terrà conto solo del segnale d'eco in questa zona e non reagirà al segnale d'eco 'parassita', che in questo caso ostacola la misurazione.
Questo metodo per ignorare parte dei segnali d'eco è adatto per il controllo di oggetti spessi ma fortemente corrosi, prodotti in ghisa o altri prodotti fusi, che presentano segnali d'eco parassiti che ostacolano a causa della struttura a grana grossa.
Aumento della stabilità delle misurazioni: accumulo del segnale
Nei casi in cui il rumore è abbastanza forte e porta a risultati di misurazione instabili, aiuta un'altra utile funzione dello strumento – la regolazione del numero di accumuli. Aumentando il numero di accumuli, il misuratore di spessore EMA EM1501 media diverse misurazioni, eliminando i disturbi casuali. Ciò rallenta leggermente il processo di misurazione, ma aumenta notevolmente la stabilità delle letture.
L'A-scan come strumento decisionale
Per gli specialisti esperti di test non distruttivi, l'A-scan è un importante strumento per prendere decisioni, garantire la precisione e aumentare l'affidabilità del controllo.
Con il suo aiuto, lo specialista può non solo misurare lo spessore, ma anche capire perché un determinato valore è apparso sullo schermo e se vale la pena fidarsi di esso.
Se lavori con oggetti di forma complessa, soggetti a forte corrosione, o in condizioni in cui la modalità automatica non ce la fa, utilizza le potenzialità dell'A-scan. È uno degli strumenti che rivelano tutto il potenziale del controllo EMA.
