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Le radiografie industriali secondo il Codice ASMEUna garanzia per produttore e clienteCOMPONENTI IN PRESSIONE, ANALISI DELLE PRESCRIZIONI DELLA SEZIONE V, ARTICOLO II

SISTEMI QUALITÀ.

GLI AUTORI.L'ingegnere Gianluca Arru è responsabiledei Sistemi Qualità e Sicurezzaper la Remosa S.p.A., Cagliaricell. 328.6878.694telefono 070.2020.211e-mail: g.arru@remosa-valves.com

L'ingegnere Paola Lorrai

è impegnata in un periodo di tirociniopresso la Remosa S.p.A.,area Sistemi Qualità e Sicurezzacell. 328.4868968telefono 070.280936e-mail: plorrai@inwind.it

1. Scopo e campo di applicazione

La Sezione V, articolo II del codice ASME descrive il metodo radiografi-co applicabile alla costruzione di componenti in pressione per il controllo dimateriali, fusi, saldature. I requisiti della suddetta sezione sono adottati daifabbricanti quando richiamati dalle specifiche contrattuali o quando impostida regolamenti e/o norme cogenti. Nella fattispecie le costruzioni saldate, consaldature a piena penetrazione, devono essere controllate col metodo radio-grafico ad esse applicabile (raggi X o gamma).

Scopo di questo articolo è di illustrare in modo sintetico i contenuti del-l’articolo II, al fine di fornire al lettore una panoramica sulle principali prescri-zioni del Codice relative all’esame radiografico.

2. Definizioni

Radiazione retrodiffusa. È la radiazione secondaria generata dalle riflessionimultiple del fascio primario contro pareti e oggetti situati dietro l’oggetto daradiografare.

Densità. La densità ottica di una pellicola è il logaritmo decimale del rappor-to tra l’intensità del fascio luminoso emesso dal visore (negativoscopio) equella del fascio emesso dalla pellicola:

D = Log I0

I t

Sensibilità. Per sensibilità radiografica si intende convenzionalmente la mini-ma differenza di spessore del materiale in esame percepibile sul radiogramma,valutata nella direzione del fascio primario.

Macchia focale.- Raggi X. Per macchia focale si intende la proiezione delle dimensioni

effettive del fascio di elettroni provenienti dall’anticatodo del tuboradiogeno, sul piano perpendicolare alla direzione di propagazione deiraggi X.

- Raggi gamma. Per macchia focale si intende la dimensione dell’area del-la pastiglia dell’isotopo radioattivo.

Penombra geometrica. In un’immagine radiografica è definita come l’incapa-cità di riprodurre fedelmente i bordi di un dato oggetto. Lo stesso termine pe-nombra è anche usato per indicare la distanza minima che ci può essere tradue oggetti radiografati distinguibili ed è quindi una misura della sensibilità orisoluzione dell’immagine. La penombra dipende dalle dimensioni della mac-chia focale.

Tecniche di esposizione radiografica.- Tecnica a parete-singola. La radiazione attraversa una sola parete della

saldatura, che è visibile sulla radiografia per la relativa accettazione.- Tecnica a parete-doppia. La radiazione attraversa due pareti della salda-

tura. Nella tecnica con visione a parete singola la radiazione attraversadue pareti e solo una saldatura è visibile sulla radiografia; nella tecnicacon visione a parete doppia la radiazione attraversa due pareti e sonovisibili entrambe le pareti della saldatura.

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3. Requisiti procedurali

L’esame radiografico deve esseresempre eseguito in riferimento ad unaprocedura scritta, che deve contenerealmeno le seguenti informazioni:a) tipo di materiale e campo di spessorida radiografare;b) isotopo utilizzato (gammagrafia) omassimo voltaggio usato (raggi X);c) distanza minima sorgente-oggetto,d) distanza massima dell’oggetto dallapellicola, misurata a partire dalla su-perficie dell’oggetto rivolta verso la sor-gente;e) dimensione massima della sorgente(macchia focale);f) marca della pellicola e designazione;g) schermi usati.

La predisposizione di una proce-dura documentata assicura la ripetibilità

dell’esame e la sistematicità nella sua applicazione. Peraltro, il soddisfaci-mento dei requisiti relativi alla densità e alla qualità dell’immagine, specifi-cati nella suddetta procedura, attesta la conformità del metodo utilizzato.

4. Preparazione della superficie

Le saldature. Le irregolarità sulla superficie della saldatura devono esse-re rimosse su ambo i lati (quando possibile), in modo che la risultante immagi-ne radiografica dovuta a una superficie irregolare non nasconda o venga con-fusa con l’immagine di eventuali discontinuità del materiale radiografato. Lasuperficie finita di tutti i giunti saldati di testa può essere livellata con il mate-riale di base o avere una cresta ragionevolmente uniforme, purché il sovrametallodella saldatura non ecceda quello specificato.

La radiazione retrodiffusa. Al fine di limitare l’effetto della radiazioneretrodiffusa, nel retro di ogni pellicola, durante ogni esposizione, deve essereattaccata una lettera “B” in piombo, di dimensione minima di 13 mm in altez-za e 1,6 mm di spessore, per determinare se la radiazione retrodiffusa ha im-pressionato la pellicola.

Sistema di identificazione. Per associare la radiografia al componenteradiografato, alla saldatura o al singolo cordone di saldatura, deve essere usatoun sistema di identificazione permanente. Inoltre deve essere inserito nellaradiografia, in modo chiaro e permanente, il logo del costruttore o la ragionesociale, nonché la data di esecuzione della radiografia.

In generale, si opera attribuendo alle saldature un numero identificativo,alle posizioni radiografiche dei numeri sequenziali (p.e. giunto n.x, posizionin, n+1), e al manufatto un numero del disegno (p.e. numero del disegno d’as-sieme). Le suddette identificazioni si esplicano tramite l’utilizzo di marcature(numeri o lettere in piombo), applicate sulla saldatura prima dell’esecuzionedella radiografia.

Le marcature devono comparire come immagine radiografica sulla pelli-cola e devono essere disposte sul pezzo, non sulla pellicola. La loro posizionedeve essere indicata in modo permanente (p.e. mediante stampigliatura delleposizioni radiografiche a lato cordone) sulla superficie del pezzo da radiogra-fare, quando sia possibile, o su una mappatura, in modo da permettere chel’area radiografata sia rintracciabile sul pezzo.

Indicatori della qualità dell’immagine. Il termine “sensibilità radiografi-ca” si riferisce alla nitidezza con la quale la radiografia mette in risalto lediscontinuità nel pezzo radiografato. Per esaminare la sensibilità radiografica

diam. T

X X

T

diam. 2T

diam. 4T

designazionedel penetrametro

FIGURA 1. PENETRAMETRO A FILI (ISO) E - A DESTRA - PENETRAMETRO A FORI (ASME).

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si usano i penetrametri. Esistono diversi tipi di penetrametri, anche detti Indi-catori della Qualità dell’Immagine (IQI), costituiti dello stesso materiale delpezzo da radiografare o di un materiale radiologicamente simile.

Tra i penetrametri più usati ricordiamo gli IQI a fili, costituiti da una seriedi sette fili di diametro diverso; la sensibilità percentuale viene valutata comerapporto tra il diametro del filo più sottile visibile sulla radiografia e lo spessoredel pezzo radiografato. Questo tipo di penetrametro viene posto generalmentea cavallo della zona di interesse che deve essere radiografata. La figura 1mostra un penetrametro a fili prescritto dalle norme ISO.

Un altro tipo di penetrametro molto utilizzato è quello a piastra forata.Esso è composto da una piastrina di spessore “T”, dove T è una certa percentua-le dello spessore del pezzo da radiografare, con tre fori di diametri T, 2T, 4T: lasensibilità è valutata in base a quale dei tre fori è meglio visibile sull’immagi-ne radiografica. In figura 1 è presentato un penetrametro a piastra forata pre-scritto dalle norme ASME.

Quando viene fatta una radiografia i penetrametri a piastra forata sonogeneralmente posti sulla superficie rivolta verso la sorgente di radiazioni eaccanto all’area che deve essere radiografata. Se è difficile o impossibile po-sizionare i penetrametri sul provino essi possono essere posti sulla pellicola. Seil profilo del penetrametro è visibile sulla radiografia e lo spessore del pe-netrametro è, per esempio, il 2% dello spessore del provino, questo indica chela sensibilità radiografica è almeno del 2 per cento. L’immagine dei fori o deifili fornisce un’indicazione sulla chiarezza con la quale un difetto sarà visibilesulla radiografia. Gli IQI standard previsti dall’ASME sono riportati in appositetabelle.

Scelta e posizionamento degli IQI.- Materiale. Gli IQI devono essere del materiale specificato nell’apposita

normativa (non riportata nel presente articolo) o di materiale con assorbi-mento di radiazioni minore di quello del materiale radiografato.

- Dimensione. Gli IQI a fori o a fili devono essere come specificato nellatabella T-276 (di cui si riporta un estratto). I criteri per la valutazione deglispessori sui quali sono basati gli IQI sono specificati nella tabella T-276.

- Saldature con sovrametallo. Lo spessore sul quale sono basati gli IQI è lospessore nominale a parete singola più il sovrametallo stimato, che nondeve eccedere il massimo permesso dal codice. Nella scelta degli IQI ilpiatto o l’anello di sostegno (backing) non deve essere considerato comeparte dello spessore. Non è richiesta la misura del sovrametallo.

- Saldature senza sovrametallo. Lo spessore sul quale si basano gli IQI è lo

da 0,5 a 0,75 da 12,7 a 19,0 20 8 17 7

da 0,75 a 1,0 da 19,0 a 25,4 25 9 20 8

da 1,0 a 1,5 da 25,4 a 38,1 30 10 25 9

da 1,5 a 2,0 da 38,1 a 50,8 35 11 30 10

da 2,0 a 2,5 da 50,8 a 63,5 40 12 35 11

da 2,5 a 4,0 da 63,5 a 101,6 50 13 40 12

da 4,0 a 6,0 da 101,6 a 152,4 60 14 50 13

da 6,0 a 8,0 da 152,4 a 203,2 80 16 60 14

da 8,0 a 10,0 da 203,2 a 254,0 100 17 80 16

pollici millimetridesignazione

IQI a foridesignazione

IQI a filidesignazione

IQI a fori

designazioneIQI a fili

lato sorgente lato pellicola

Indicatori della Qualità dell’Immaginerange di spessori nominaliper parete singola

TABELLA T-276

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Sistemi Qualità

spessore nominale della parete singola. Nella scelta degli IQI il sostegno(backing) non deve essere considerato come parte dello spessore dellasaldatura.

- IQI lato sorgente. Gli IQI devono essere sistemati sul lato sorgente dallaparte che deve essere esaminata. Quando, a causa della forma del com-ponente o della configurazione della saldatura o della dimensione, non èpossibile sistemare gli IQI sul pezzo o sulla saldatura, gli IQI possonoessere posizionati in blocchi separati. I blocchi separati devono esseredello stesso materiale o di uno radiologicamente simile rispetto al mate-riale da radiografare.

- IQI lato pellicola. Quando l’inaccessibilità impedisce di posizionaremanualmente gli IQI sul lato sorgente, è possibile posizionarli sul lato pel-licola a contato con la parte che deve essere esaminata. In tal caso deveessere posta a contato dell’IQI, o sullo stesso, una lettera di piombo “F”chenon deve coprire i fori dell’ IQI.

- Posizionamento degli IQI sulle saldature: IQI tipo foro. Gli IQI possonoessere posti accanto o sulla saldatura. Il numero di identificazione e, quan-do usata, la lettera di piombo “F”, non devono trovarsi nell’area di interes-se, eccezion fatta quando la configurazione geometrica lo impedisca.

- Posizionamento degli IQI sulle saldature: IQI tipo filo. Gli IQI devonoessere posizionati sulla saldatura in modo che la lunghezza dei fili siaperpendicolare alla lunghezza della saldatura. Il numero di identificazio-ne e, quando usata, la lettera di piombo “F”, non devono essere nell’areadi interesse, eccezion fatta nel caso in cui la configurazione geometricalo impedisca.

5. Visione delle radiografie

Gli apparecchi per la visione delle radiografie devono fornire una illumi-nazione di fondo tenue, di un’intensità tale da non causare fastidiose riflessio-ni, ombre, o bagliori sulla radiografia. L’attrezzatura usata per osservare einterpretare le radiografie deve fornire una sorgente di luce variabile sufficien-te per la visione degli IQI tipo foro e tipo filo che devono essere visti nell’inter-vallo di densità specificata. Le condizioni visive devono essere tali che la luceproveniente dal bordo esterno della pellicola o che passa attraverso le zone abassa densità non debbano interferire con l’interpretazione.

6. La tecnica radiografica

Per l’esecuzione delle radiografie deve essere usata, quando possibile, latecnica a parete-singola. Quando non è possibile usare tale tecnica deve esse-re usata quella a parete-doppia. Per dimostrare che è stato radiografata tuttal’area di interesse, deve essere fatto un adeguato numero di esposizioni.

A titolo di esempio si riportano alcuni esempi di configurazioni relativealla tecnica a parete-singola. La configurazione A illustra una tecnica a parete-singola con la visione radiografica a parete singola. Il posizionamento degli IQIpuò essere fatto sul lato sorgente o sul lato pellicola. Il posizionamento dellemarcature può essere fatto da ambo i lati.

La configurazione B illustra una tecnica a parete-singola con visioneradiografica a parete singola. Il posizionamento degli IQI può essere su en-trambi i lati come nella configurazione A.

Quando non è possibile usare la tecnica a parete-singola si deve usareuna delle seguenti tecniche a parete-doppia, con visione a parete singola odoppia.

La configurazione D rappresenta una tecnica a parete-doppia con visio-ne radiografica di una sola parete. Gli IQI possono essere su ambo i lati comenella configurazione A.

La configurazione F illustra una tecnica di esposizione a parete-doppiacon la visione radiografica di entrambe le pareti della saldatura (doppia pare-

pellicola

sorgente

CONFIGURAZIONE A

posizione opzionale

della sorgente

CONFIGURAZIONE D

pellicola

pellicola

sorgente

CONFIGURAZIONE B

pellicola

sorgente

CONFIGURAZIONE F

TECNICA RADIOGRAFICA

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te). Gli IQI devono essere posti sul lato sorgente. Il posizionamento dellemarcature può essere fatto su entrambe i lati.

La penombra geometrica di una radiografia deve essere determinata conla seguente formula:

Ug = F

* d D

dove Ug = penombra geometrica,F = dimensione lineare della sorgente;D = distanza tra la sorgente radiante e la saldatura o l’oggetto radiografato, inpollici,d = distanza dalla saldatura (misurata dal lato sorgente) alla pellicola, in pollici,O = oggetto da radiografare,A = contorno dell’oggetto,C = immagine sul piano della radiografia.

7. Valutazione

Qualità della radiografia. Le pellicole radiografiche devono essere esen-ti da difetti meccanici, chimici o altro in modo da non nascondere, o essereconfusi, con l’immagine di discontinuità presenti nella zona di interesse del-l’oggetto radiografato.

Tra i difetti si possono ricordare:a) annebbiamento;b) difetti di processo come rigature, filigrane, macchie chimiche;c) graffi, impronte delle dita, sporcizia, macchie statiche, sfumature o

gocce;d) false indicazioni date da difetti dello schermo.

Densità radiografica. La densità della pellicola trasmessa attraverso l’im-magine radiografica degli IQI a foro o a filo, nell’area di interesse, deve esserealmeno di 1,8 per radiografia fatta con sorgente a raggi X e 2,0 per radiografiafatta con sorgente a raggi gamma.

Per la visione di pellicole a esposizione multipla, ogni pellicola checompone la serie deve avere una densità minima di 1,3. La massima densitàdeve essere di 4,0 sia per l’esposizione singola sia per la serie composta. Èconsentita una tolleranza di 0,05 nella lettura delle densità.

Requisiti di sensibilità degli IQI. La radiografia deve essere eseguita conuna tecnica di sensibilità tale da mostrare l’immagine dei fori 2T degli IQI aforo, o i fili degli IQI a filo. Nella radiografia devono inoltre essere presenti inumeri e le lettere di identificazione degli IQI. Se nella tecnica delle esposi-zioni multiple, l’immagine dei fori 2T degli IQI a foro o i fili degli IQI a filonon sono presenti su ciascuna pellicola, ma sono presenti nell’immagine com-plessiva, l’interpretazione deve essere eseguita solo attraverso la visione diquest’ultima.

Eccesso di radiazioni retrodiffuse. Se sullo sfondo annerito di una radio-grafia appare un’immagine chiara della lettera “B” di piombo, la protezioneper le radiazioni retrodiffuse non è stata sufficiente e la radiografia è da consi-derarsi inaccettabile. Un’immagine nera della lettera “B” su uno sfondo chiaronon è causa di eliminazione.

Limitazioni della penombra geometrica. La penombra geometrica di unaradiografia non deve oltrepassare i seguenti valori:

Spessore del materiale, pollici (mm) Ug massima, pollici (mm)

fino a 2 (50,8) 0,020 (0,51)

da 2 a 3 (50,8-76,2) 0,030 (0,76)

da 3 a 4 (76,2-101,6) 0,040 (1,02)

maggiore di 4 (101,6) 0,07 (1,78)

Lo spessore del materiale è quello utilizzato per la scelta degli IQI.

PENOMBRA GEOMETRICA

F

C

O

123456789012345678901231234567890123456789012312345678901234567890123123456789012345678901231234567890123456789012312345678901234567890123

F

C

O

A

D

d

RADIOGRAFIA NITIDA

RADIOGRAFIA CON PENOMBRA

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8. Esame della radiografia a cura del costruttore

Il costruttore è responsabile del riesame, dell’interpretazione, della valu-tazione e dell’accettabilità della radiografia per assicurare la conformità con irequisiti dell’articolo 2 del Codice.

La documentazione (modulistica) relativa ai dettagli della tecnica radio-grafica adottata e al riesame delle radiografie deve accompagnare le stesse.L’accettazione deve essere completata prima della presentazione della radio-grafia al cliente e deve essere accompagnata dalla documentazione suddetta.

9. Documentazione

Documentazione e dettagli della tecnica radiografica.Il costruttore deve preparare e documentare i dettagli della tecnica ra-

diografica adottata. Devono essere fornite le seguenti informazioni:a) numero di identificazione, per esempio, numero di commessa, del

contratto, numero di colata (se applicabile),b) la mappatura (se usata) del posizionamento delle marcature,c) numero di esposizioni radiografiche (numero di pellicole usate per

radiografare una saldatura di data lunghezza),d) voltaggio usato per la produzione dei raggi X o tipo di isotopo usato,e) dimensione della macchia focale (Rx) o dimensione fisica

dell’isotopo sorgente,f) tipo di materiale base e spessore, spessore della saldatura e spessore

del rinforzo della saldatura,g) minima distanza sorgente-oggetto,h) massima distanza, misurata dal lato sorgente, dell’oggetto dalla

pellicola,i) produttore e designazione della pellicola,j) numero di pellicole (pellicola singola o doppia),k) esposizione a singola o doppia parete,l) visione a singola o doppia parete.

Modulo di revisione radiografica.Il costruttore deve presentare un modulo di riesame della radiografia, che

deve contenere almeno le seguenti informazioni:a) lista di ogni posizione radiografica,b) le informazioni richieste nel precedente paragrafo, incluse o richia-

mate,c) valutazione e disposizione dei materiali o della saldatura esaminata,d) nome del rappresentante del costruttore che ha accettato le radio-

grafie,e) data della valutazione delle radiografie eseguita del produttore.

10. Conclusioni

Le commesse che un costruttore di serbatoi in pressione può acquisire indiverse parti del mondo impongono l’esecuzione dei controlli radiografici qua-si sempre in accordo al codice ASME, universalmente riconosciuto.

Il vantaggio che il costruttore può trarre dalla applicazione del codiceconsiste sostanzialmente nella prescrizione agli addetti all’esame radiograficodegli strumenti operativi da adottare per la sua esecuzione, rendendo sistema-tico e ripetibile tale esame tramite la codifica della tecnica radiografica e deicriteri per la valutazione della qualità di una radiografia.

Rispettando le suddette prescrizioni il costruttore si trova infatti nellacondizione di poter presentare al cliente i risultati di una radiografia, con lasicurezza di vedere accettati tali risultati senza la riserva dipendente dall’in-terpretazione soggettiva.

GIANLUCA ARRUPAOLA LORRAI