04 - Controllo con Liquidi...

Istituto Italiano della saldaturaENTE MORALE

Welding Inspection

CONTROLLO CON LIQUIDI PENETRANTI (PT)


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Controllo con liquidi penetranti

Generalità• Il metodo di controllo non

distruttivo con liquidi penetranti èfondamentalmente basato sull’esame visivo della superficie dopo l’applicazione, in sequenza, di un prodotto penetrante e di un rivelatore

• In sostanza, il metodo rende visibili discontinuità affioranti in superficie non visibili o difficilmente visibili ad occhio nudo


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• Il metodo prevede l’impiego di un prodotto con elevate caratteristiche di bagnatura delle superfici

• Il prodotto penetra all’interno delle eventuali discontinuità affioranti in superficie fondamentalmente attraverso fenomeni di capillarità

• L’eccesso di penetrante viene poi rimosso dalla superficie per consentire l’applicazione del rilevatore, la cui funzione èesaltare il contrasto tra il penetrante e la superficie in esame

Principi fisici


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Principi fisici• Le procedure di controllo sono

mirate a favorire la risalita capillare del penetrante

• Essa, a sua volta, è fortemente legata all’angolo di contatto che il liquido forma con la superficie

• In altri ambiti, esempi di applicazione dei principi della capillarità sono le piante e i capillari del corpo umano


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1) Pulitura preliminare4) Applicazione del rivelatore

2) Applicazione del penetrante

3) Rimozione dell’eccesso di penetrante

5) Interpretazione delle indicazioni

6) Pulitura finale

Procedure di controllo


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Superfici ispezionabili• In pratica, tutte le superfici

non porose, prive di gole o zone in grado di assorbire il penetrante


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Superfici non ispezionabili• Sono quelle di parti ad elevata

rugosità superficiale, come ad esempio fusioni in sabbia

• Ceramiche porose • Legnami, altri materiali fibrosi• Materiali plastici in grado di

assorbire i liquidi o reagire con essi

• Componenti trattate con rivestimenti superficiali

• In presenza di un maggiore rumore di fondo le discontinuità effettivamente presenti divengono meno visibili


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Discontinuità rilevabili• Di principio, tutte quelle aperte in

superficie– Prodotti laminati: cracks,

inclusioni, delaminazioni, sfogliature

– Prodotti fusi: ritiri spugnosi, porosità, cricche, riprese di colata, strappi

– Prodotti forgiati: cricche, ripiegature

– Giunti saldati: cricche, porosità, incisioni marginali, mancanze di fusione / di penetrazione


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Penetrante TipoI FluorescentII Visible

MethodA Water WashableB Postemulsifiable - LipophilicC Solvent RemovableD Postemulsifiable - Hydrophilic

Rivelatore Tipologiaa Dry Powderb Wet, Water Solublec Wet, Water Suspendabled Wet, Non-Aqueous

Scelta dei penetranti e dei rivelatori


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Scelta dei penetranti e dei rivelatori• I liquidi penetranti sono miscele

complesse di composti concepite per soddisfare un elevato numero di esigenze– bagnare completamente la superficie– essere in grado di risalire all’interno

delle discontinuità– persistere nella discontinuità ma

essere facilmente rimovibile dalla superficie

– restare fluido durante la fase di rimozione ed asciugatura

– essere chiaramente visibile in luce ambiente o ultravioletta

– non nuocere alla salute degli operatori né risultare aggressivo nei confronti dei materiali esaminati


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Sensibilità d’esame• In funzione della tipologia di prodotto, possono essere

garantiti vari livelli di sensibilità di esame: quanto maggiore la sensibilità, tanto minore la minima dimensione delle discontinuità rilevabili

• Si possono distinguere quattro livelli di sensibilità:– Level 4 - Ultra-High Sensitivity– Level 3 - High Sensitivity– Level 2 - Medium Sensitivity– Level 1 - Low Sensitivity

• Va notato che, al crescere della sensibilità, cresce in proporzione anche il numero delle indicazioni non rilevanti– di fatto, la scelta della sensibilità deve tenere conto delle due esigenze


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• I prodotti normalmente impiegati sono a contrasto di colore o fluorescenti

• Nel caso di prodotti a contrasto di colore l’esame è condotto in luce bianca

• Per liquidi fluorescenti si deve impiegare luce ultravioletta, in ambiente oscurata

• I prodotti fluorescenti garantiscono una maggiore sensibilità per ragioni legate alla fisiologia dell’occhio umano

Liquidi fluorescenti e a contrasto di colore


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• Il colore rosso è diffuso per il contrasto fornito nei confronti dell’illuminazione ambientale

• I prodotti fluorescenti sono giallo - verdi data la sensibilità dell’occhio per lunghezze d’onda attorno a 555 nm

Liquidi fluorescenti e a contrasto di colore


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I penetranti possono anche essere classificati in funzione del metodo di rimozione:• rimovibili con solvente sono adoperati per lo più

per controlli a campione o per superfici limitate; sono rimossi con panni leggermente imbevuti di solvente

• lavabili con acqua sono rimossi tramite un getto di acqua nebulizzata. Si tratta dei prodotti piùeconomici, facili da rimuovere ed adatti per superfici estese

• post - emulsionabili: possono essere rimossi solo dopo la loro emulsificazione con appositi emulsificatori.

Tipologie di penetrante


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Tipologie di rivelatore• La funzione del rilevatore è assorbire

localmente il penetrante e renderlo visibile, in superficie, per effetto del suo contrasto

• I rilevatori sono disponibili in varie tipologie– Rivelatori secchi: sono in grado di fornire

indicazioni molto definite– Rivelatori umidi, in sospensione acquosa: si

tratta di prodotti che creano un sottile strato sulla superficie, dopo l’applicazione, la cui fase liquida evapora

– Rivelatori umidi, in soluzione acquosa: si tratta di prodotti che risultano disciolti nella fase liquida e ricristallizzano, dopo l’asciugatura

– Rivelatori umidi base solvente: sono i prodotti più sensibili, costosi e di uso limitato a superfici poco estese. Forniti in bombolette spray, in genere


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1. Pulitura preliminare2. Applicazione del penetrante3. Rimozione dell’eccesso di

penetrante4. Applicazione del rilevatore5. Valutazione delle indicazioni6. Pulitura finale

Le principali fasi di controllo


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La pulitura preliminare può essere considerata la fase piùimportante del metodo

• Le superfici devono essere prive di oli, grassi, primer, polvere o altri inquinanti per garantire un controllo affidabile

• Il metodo di pulitura deve garantire la pulizia delle superfici, senza alterare la natura del difetto o la sua accessibilità

Pulitura preliminare


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• Alcune lavorazioni superficiali possono provocare la formazione di sottili strati superficiali che ostacolano la penetrazione del liquido nelle discontinuità

• La preparazione chimica delle superfici può talvolta essere necessaria

Before Sanding

After Sanding

After Etching

Pulitura preliminare


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Applicazione del penetrante

Tra i metodi di applicazionefondamentali si ricordano:

– Con pennello– Spray– Per immersione


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• E’ un parametro fondamentale, per consentire al penetrante la necessaria risalita nella discontinuità

• Il tempo di penetrazione èinfluenzato da numerosi parametri, tra cui:

• le temperatura della superficie• il tipo di discontinuità• la finitura superficiale• il materiale base

Tempo di penetrazione (dwell time)


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Rimozione dell’eccesso di penetrante• Il metodo di rimozione

dipende dal tipo di penetrante:– Rimovibile con solvente– Rimovibile con acqua– Post emulsionabile

Il controllo con liquidi a contrasto di colore di giranti Pelton


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Liquidi rimovibili con acqua

• Si adopera un getto di acquanebulizzata (spray)

• Le procedure prevedono limitazioni tanto alla temperaturadell’acqua (ad esempio, 50-100°F) quanto alla sua pressione(inferiore, in genere, a 40 psi)

Rimozione dell’eccesso di penetrante


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Liquidi rimovibili con solvente

• L’eccesso di penetrante viene rimosso inizialmente tramite un panno bianco, secco, privo di filacce

• Il resto del prodotto in eccesso viene quindi rimosso tramite un secondo panno, leggermente imbevuto di solvente



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• Nel caso il rivelatore sia del tipo base solvente è necessario attendere il necessario flash time prima di procedere (funzione del prodotto e della temperatura)



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Rimozione dell’eccesso di penetrantePost - emulsionabili• Si tratta di prodotti la cui

rimozione è ottenuta tramite l’emulsificazione con appositi emulsificatori da effettuarsi al termine del tempo di penetrazione

• Il tempo di emulsificazione è un parametro critico– non deve essere eccessivo, per

non causare la rimozione del penetrante risalito all’interno delle discontinuità

– non deve essere insufficiente, per consentire la rimozione dell’eccesso dalla superficie


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Applicazione del rivelatore• Il metodo di applicazione del

rivelatore dipende dal rivelatore stesso.

• Si distinguono, in particolare, rivelatori– a polveri secche– umidi base acquosa– umidi base non acquosa (solvente)


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Rivelatori secchi• Prima di applicare il rivelatore, il

componente deve essere completamente asciugato

• Allo scopo, si usano spesso forni a circolazione forzata di aria

• Il rivelatore viene applicato a sruzzo o mediante l’immersione del pezzo

• In alternativa, il pezzo è posto in un ambiente confinato, in cui è stato nebulizzato il rivelatore in sospensione aerea

Applicazione del rivelatore


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Rivelatori in sospensione acquosa• Sono applicati, in genere, per

immersione del pezzo sino alla completa formazione di un velo di rivelatore sulla superficie

• Il pezzo è poi essiccato in un forno a circolazione d’aria



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Rivelatori base solvente• Sono applicati con

bombolette spraydirettamente sulla superficie, perfettamente asciugata

• Deve essere applicato uno strato molto sottile ed uniforme

• Nel caso di penetranti fluorescenti, lo strato deve essere possibilmente ancora più sottile



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• Durante questa fase le indicazioni sono valutate a fronte di specifici criteri di accettabilità (basati, a loro volta, su opportuni livelli di qualità).

• Al solito, le indicazioni possono essere classificate come rilevanti, non rilevanti o false

Esempio di indicazioni non rilevanti

Esempio di indicazioni rilevanti

Interpretazione delle indicazioni


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• La verbalizzazione delle indicazioni rilevanti deve essere fatta avvalendosi, quando necessario, di schizzi o fotografie

• Gli standard metodologici prevedono sempre requisiti minimi per il contenuto dei verbali

Interpretazione delle indicazioni


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Pulitura finale• E’ di norma prevista al

termine dell’esame e fa parte integrante della procedura stessa del controllo

• I residui non rimossi possono compromettere l’esercibilità del componente o, semplicemente, renderlo esteticamente inaccettabile


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Attrezzature

Sistemi portatili Sistemi fissiCourtesy of Nebraska Army National Guard


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Verifiche di sensibilità• Dato l’elevato numero di variabili in

grado di alterare la sensibilitàdell’esame, è necessario procedere a verifiche periodiche della stessa con metodi procedurati

• Sono applicati, allo scopo, pannellicontenenti discontinuità note e caratterizzate

–– TAM TAM PanelsPanels

–– Crack Crack SensitivitySensitivity PanelsPanels

–– RunRun CheckCheck PanelsPanels


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• Relativa facilità d’uso• Applicabile a numerosi tipi di

materiale• Superfici ispezionabili ampie, con

costi contenuti• Sono ispezionabili anche pezzi a

geometria complessa• Le indicazioni sono visibili

direttamente sulla superficie del pezzo

• Acquisto di apparecchiature e consumabili a basso costo

• Estrema flessibilità dei prodotti in bomboletta spray

Vantaggi del metodo


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• Sono rilevabili solo discontinuità affioranti in superficie

• I materiali devono avere superfici non porose• La pulitura preliminare è una fase critica (la

sensibilità può risultare compromessa da inquinanti)

• Sono necessarie varie fasi da procedurare, per garantire la massima ripetibilità dei risultati

• Occorre fare attenzione a taluni prodotti che possono risultare nocivi o dannosi per contatto, inalazione, ingestione

• Talune lavorazioni superficiali prima del controllo possono diminuire la sensibilitàdell’esame

• La pulitura finale può essere necessaria per eliminare ogni traccia di prodotti

Svantaggi del metodo


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Verbaledi Prova


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Verbale di Prova


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Verbale di Prova


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