Ispezione mediante Liquidi Penetranti - people.unica.itpeople.unica.it/pau/files/2015/05/lucidi-penetranti.pdf · Applicazione del liquido penetrante Una volta che la superficie è

Ispezione mediante Liquidi Penetranti

• L’esame con liquidi penetranti è volto ad accertare l’esistenza di discontinuità che

affiorano sulla superficie da esaminare.

• Alcune classi di processi produttivi (trattamenti termici, finiture superficiali, ecc.)

possono produrre difetti superficiali che sono molto pericolosi perché le

sollecitazioni più gravose sono proprio quelle che agiscono in superficie.sollecitazioni più gravose sono proprio quelle che agiscono in superficie.

• Il controllo viene effettuato principalmente sui materiali metallici, ma può essere

eseguito anche su materiali di altra natura, purché essi risultino inerti rispetto ai

prodotti impiegati per l’indagine e non siano eccessivamente porosi.

• Il metodo LPI è spesso impiegato in modo complementare ad altre tecniche non

distruttive superficiali (magnetoscopia in particolare) e volumetriche (ultrasuoni e

radiografia)


Principio di Funzionamento:

� Una sostanza liquida a bassa tensione superficiale (ed elevato potere

bagnante) suscettibile di penetrare entro discontinuità superficiali anche molto

fini, viene deposta sul pezzo da testare

� I difetti superficiali assorbono il liquido per capillarità e non per gravità� I difetti superficiali assorbono il liquido per capillarità e non per gravitàTale prerogativa, che risulta la base di tutta la metodologia di controllo, rende facilmente ispezionabili superfici

di difficile accesso indipendentemente dalla loro posizione.

� Una seconda sostanza (rivelatore) mette in evidenza la risalita capillare

� Si formano delle indicazioni visive ad occhio nudo (macchie) in

corrispondenza della posizione del difetto


Capillarità

La capillarità è un fenomeno che permette all'acqua di salire in tubicini molto sottili. Questofenomeno è spiegato dall'esistenza di forze di attrazione tra le molecole dell'acqua e le pareti deltubicino: tali forze sono dette forze di adesione.

Anche tra una molecola d'acqua e l'altra esistono forze di attrazione che prendono il nome diforze di coesione.

Quando l'acqua è contenuta in un tubo dal diametro grande, il numero delle molecole d'acquaa contatto con il vetro è relativamente piccolo. Quando invece si tratta di un tubo capillare, ila contatto con il vetro è relativamente piccolo. Quando invece si tratta di un tubo capillare, ilnumero di molecole dell'acqua a contatto con il vetro è molto più grande, quindi prevalgonole forze di adesione sulle forze di coesione. L'acqua sale per un certo tratto lungo il tubo divetro, mentre la superficie del liquido non si presenta piana ma curva, con la concavità versol'alto.

Breve storia del metodo LPI

� Osservazioni di antichi fabbri che descrissero la risalita di liquidi da cricche

presenti nei pezzi in lavorazione, impiego di pezzi di carbone strofinati sulle

superfici da testare (terrecotte),

� Nell’800, metodo “oil and whiting” per l’ispezione di materiale ferroviario

(kerosene diluito, sospensione di gesso in alcool)

� Anni 40: La società americana Magnaflux, presenta il sistema “Zyglo” basato

sull’impiego di sostanze fluorescenti combinate con opportune sostanze

penetranti ed analizzate con luce ultravioletta

Metodo LPI vs. Ispezione Visiva

Che miglioramento apporta l’uso di liquidi penetranti rispetto alla semplice

ispezione visiva?

� Le indicazioni sono di dimensione maggiore (limiti di risoluzionedell’occhio umano)

� L’indicazione è più contrastata

L’occhio umano

La luce penetra nell’occhio attraverso la pupilla eattraversa il cristallino il quale, variando lapropria curvatura, concentra i raggi luminosisulle cellule fotorecettrici della retina.

Nella retina esistono due tipi di fotorecettori, che, per la loro forma, sonodenominati bastoncelli e coni. I bastoncelli sono sensibili alla luce blu-verde,hanno un picco di sensibilità per una lunghezza d’onda di 498 nm e vengonoutilizzati per la visione in condizioni di luce molto fioca. Essi forniscono unapercezione grossolana dei movimenti attraverso la rilevazione di cambiamenti diintensità luminosa lungo il campo visivo.

I coni invece sono sensibili alla luce intensa e ad essi si deve la nitida visionediurna e la percezione dei colori. Pigmenti presenti in diversi tipi di coni sonosensibili, rispettivamente, al rosso, al verde e al blu.

Sensibilità al contrasto

Nell’esecuzione di un controllo con liquidi penetranti, se il penetrante è deltipo visibile, la sensibilità dell’occhio al contrasto diventa di fondamentaleimportanza.

In generale, per contrasto si intende la differenza tra il colore dell’oggettoche si sta osservando (le indicazioni nel caso del controllo LPI) e il colore difondo. Se si riduce la differenza nelle tonalità di colore, si peggiora il contrastoe, conseguentemente, diminuisce la percettibilità dell’oggetto osservato.e, conseguentemente, diminuisce la percettibilità dell’oggetto osservato.

E’ stato determinato sperimentalmente, che la minima differenza che l’occhioumano può distinguere nella scala del grigio, è circa il 2% della luminositàtotale; si è altresì osservato che la sensibilità al contrasto è funzione delformato e della frequenza spaziale delle caratteristiche dell’immagine.

Tuttavia, il legame con tali caratteristiche, non è diretto, infatti, spesso oggettigrandi non sono più facilmente visibili di altri piccoli, a causa di un bassolivello del contrasto.



La curva a destra, mostra la risposta dell’occhio nellenormali condizioni di illuminazione ed è detta rispostafotopica. In tali circostanze, sono i coni a permettere lavisione, in quanto i bastoncelli diventano soprasaturi enon trasmettono alcun segnale.

La curva della risposta fotopica, presenta un picco incorrispondenza di una luce avente lunghezza d’ondadi 555 nanometri, il che significa, che in condizioni didi 555 nanometri, il che significa, che in condizioni dinormale illuminazione, l’occhio è più sensibile ad uncolore giallo-verdastro.

La risposta dell’occhio ad un’illuminazione tipica diuna cabina di controllo per liquidi penetranti presentaun picco in corrispondenza di una lunghezza d’ondadi 550 nanometri. I liquidi penetranti fluorescenti,sono studiati per emettere luce circa a questalunghezza d’onda, cosicché, l’occhio che osserva sianelle condizioni di massima sensibilità.

Schema della procedura di controllo LPI

1. Preparazione della superficie

2. Applicazione del liquido penetrante

3. Attesa (Tempo di penetrazione)3. Attesa (Tempo di penetrazione)

4. Rimozione del penetrante in eccesso

5. Applicazione del rivelatore

6. Esame delle indicazioni


� È una fase estremamente critica del processo di controllo con i liquidipenetranti. Da una corretta preparazione dipende l’esito del controllo (falseindicazioni)

� Il requisito essenziale del controllo LPI è che le discontinuità sfocino insuperficie e ciò presuppone che la superficie del componente sia esente daagenti contaminanti quali

• incrostazioni, scaglie, ossidi• incrostazioni, scaglie, ossidi

• strati o macchie di olio o grasso (particolari lavorati. Se il componente da ispezionare è statosottoposto di recente ad operazioni di tornitura, fresatura o rifinitura superficiale in genere, puòrendersi necessario un trattamento a base di solventi per eliminare residui delle sostanzelubrificanti impiegate nelle lavorazioni che possono otturare le cricche.

• rivestimenti quali nichelature, cromature ecc.

• strati di vernici

� Questi agenti, che possano potenzialmente impedire o limitare l’accesso delpenetrante all’interno dei difetti devono essere rimossi, utilizzando metodimeccanici, chimici o una combinazione di entrambi.


PULIZIA MECCANICA

Gli agenti contaminanti vengono rimossi con spazzolatura, raschiatura, abrasione,sabbiatura, getti di acqua ad alta pressione (attenzione alla temperatura nel caso dimateriali “teneri”)

PULIZIA CHIMICA

• Sgrassaggio con vapore d’acqua o di opportuni solventi

• Lavaggio con solventi e detergenti liquidi, con e senza agutazione dei bagni, con o• Lavaggio con solventi e detergenti liquidi, con e senza agutazione dei bagni, con osenza agitazione ultrasonica.

• Attacco chimico: decapaggio acido o basico (Per decapaggio si intende un’operazionechimica atta a rimuovere e disciogliere ossidi superficiali presenti sui pezzi, come peresempio gli ossidi di saldatura o gli ossidi di ricottura, la ruggine, le scorie inquinanti.

• Sverniciatura (svernicianti, disincrostanti)

I residui della pulizia chimica preliminare possono reagire con il liquido penetrante e ridurre lasensibilità dello stesso.

Al termine della pulizia preliminare bisogna asciugare le parti da esaminare affinchénon rimangano nelle discontinuità tracce di acqua e solventi


PREPARAZIONE DI TIPO MECCANICO

• In questo tipo di preparazione occorre fare molta attenzione a non richiudere gli orifizi dellediscontinuità compromettendone la rivelabilità. Trattamenti superficiali quali la pallinaturapossono essere nocivi perché tendono ad esercitare questo tipo di effetto.

• Per le giunzioni saldate la preparazione è di norma eseguita mediante una semplicespazzolatura, tuttavia in alcuni casi particolari può essere richiesta la molatura (rasatura) delcordone per eliminare una eccessiva rugosità superficiale.

ASCIUGATURA

• Prima dell’immersione nel penetrante, la superficie dei pezzi deve essere resa perfettamenteasciutta onde evitare che residui d’acqua possano permanere all’interno delle discontinuità.

• L’asciugatura può essere fatta all’aria ambiente o con l’ausilio di forni a circolazione d’aria caldae lampade a raggi infrarossi.

• La temperatura dell’aria non deve comunque superare i 70°

• È consentito soffiare preventivamente la superficie dei pezzi con aria compressa e filtrata(pressione massima 70 kPa)


� Una volta che la superficie è stataaccuratamente ripulita, sgrassata easciugata, il penetrante vieneapplicato per immersione,spennellatura o spruzzatura.

� Il penetrante deve costituire unostrato uniforme esteso a tutta lasuperficie da esaminare.

� Nel caso di zone di estensionelimitata (come ad es. saldature), l’arearicoperta deve estendersi per circa 25mm oltre il margine delle zone stesse.


� La scelta dei materiali da impiegare per l’esecuzione di un controllo coi liquidipenetranti non avviene a priori, ma solo dopo la valutazione di una serie di fattori.Questo perché esiste una grande varietà di penetranti e sviluppatori ciascuno dei qualiè maggiormente indicato per specifiche applicazioni.

� In generale, le variabili da tenere in considerazione riguardano la sensibilitàrichiesta, il tipo di materiale da testare, il numero dei componenti da testare,l’estensione della superficie da controllare e la portabilità.

� Quando il requisito più importante del controllo è la sensibilità, la prima decisioneche viene presa è se usare un penetrante fluorescente oppure uno visibile.Generalmente, i liquidi penetranti fluorescenti permettono di individuare difettipiù piccoli perché l’occhio è particolarmente sensibile a tali indicazioni.

� Viceversa, in determinate circostanze il penetrante visibile si dimostra più indicato:ad esempio, quando l’esame è volto all’individuazione di difetti relativamentegrandi e non è necessaria un’elevata sensibilità che darebbe luogo a numeroseindicazioni irrilevanti. Ancora, quando la rugosità della superficie da analizzare èelevata o i difetti sono situati in zone quali i giunti saldati, i penetranti visibili sono piùadatti di quelli fluorescenti.


CLASSIFICAZIONE PRODOTTI

Tipo Descrizione Metodo Descrizione Forma Descrizione

1/ILiquido penetrante

fluorescenteA Acqua a A secco

LIQUIDO PENETRANTE RIMOZIONE PENETRANTE SVILUPPATORE

1/Ifluorescente

A Acqua a A secco

2/IILiquido penetrante

rossoB Emulsionante lipofilico b Idrosolubile

C Solvente c Idrosospensione

D Emulsionante idrofilico d/eBase solvente a

rapida evaporazione

3. Attesa del tempo di penetrazione

� Il penetrante deve essere lasciato agire sulla superficie per un temposufficiente a consentire il massimo assorbimento possibile per capillarità daparte del difetto.

�Il tempo di penetrazione dipende anzitutto dal tipo di discontinuità che siva cercando. Discontinuità larghe e relativamente poco profonde richiedonotempi di penetrazione inferiori rispetto a quelle sottili e profonde.tempi di penetrazione inferiori rispetto a quelle sottili e profonde.

� Altre variabili che condizionano il tempo di penetrazione sono legate allecaratteristiche specifiche del prodotto impiegato (in genere si assume untempo di almeno 10 minuti)

� Anche se di solito non è dannoso prolungare il tempo di penetrazione oltrequello raccomandato, con alcune sostanze esiste il rischio che si verifichinoprincipi di essiccamento che potrebbero rendere difficoltosa la fuoriuscita delpenetrante stesso nella fase di assorbimento da parte del rivelatore.


� L’eccesso di penetrante che è presente sulcomponente deve essere rimosso ponendo moltaattenzione a non eliminare anche il liquidointrappolato nei difetti.

� Lavaggi incompleti riducono l’efficacia dell’esamea causa di macchie luminose che si formano nellezone poco pulitezone poco pulite

Penetranti lavabili in acqua (metodo A)

Il penetrante in eccesso viene solitamente tolto dallasuperficie mediante immersione del pezzo in acquacorrente oppure mediante spruzzo di acqua a bassapressione (non oltre 275 kPa) e temperatura fra +10° e+38°C. Lo spruzzo deve essere discretamente largo eprodotto ad una distanza dalla superficie di circa 30cm. L’adeguatezza del lavaggio viene normalmentegiudicata con l’osservazione visiva continua.


Penetranti rimovibili con emulsificatore (metodi B e D)

• Quando il lavaggio rischia di asportare anche il penetrante contenuto nei difetti, (come ad esempionel caso di discontinuità relativamente larghe e poco profonde) può essere conveniente utilizzare ipenetranti cosiddetti post-emulsificabili.

• Questi prevedono l’applicazione di un emulsionante separato che reagisce con il penetranterendendolo lavabile. Solitamente l’emulsionante viene applicato per immersione o, nel caso dei post-emulsificabili idrofili, anche per spruzzatura. La spennellatura dell’emulsionante, è sconsigliataperché le setole potrebbero forzare l’emulsionante contenuto nei difetti, permettendo così la suarimozione.rimozione.

• Una volta applicato, l’emulsificatore si diffondelentamente in un certo tempo (detto tempo diemulsificazione) sotto forma di minuscole goccioline nellostrato superficiale di penetrante in eccesso

• A seguito di questo processo lo strato di penetrante ineccesso diviene lavabile e può essere rimosso pulendo lazona mediante immersione in una vasca d’acqua o conlavaggio a spruzzo.


Il tempo di emulsificazione rappresenta un parametro critico nel processo di ispezionepoiché:

• se è troppo breve non tutto lo strato di penetrante in eccesso sarà reso lavabile, quindidurante il successivo lavaggio rimarranno ancora sulla superficie chiazze di penetrantenon asportato.

• se è eccessivamente lungo, durante il successivo lavaggio parte del penetrantecontenuto nelle discontinuità rischia di essere asportato con notevole perdita disensibilità nei confornti delle discontinuità relativamente larghe e poco profondesensibilità nei confornti delle discontinuità relativamente larghe e poco profonde

Tipi di emulsificatori

Esistono due tipi di emulsificatori disponibili per i controlli LPI

• Lipofili (a base oleosa), gli emulsionanti lipofili, sono stati introdotti verso la fine degli anni ‘50ed esplicano sul penetrante, sia un’azione chimica che un’azione meccanica; infatti, dopo chel’emulsificante ha ricoperto il penetrante, tramite l’azione meccanica di un getto d’acqua è possibilerimuovere il penetrante in eccesso perché durante il tempo di emulsificazione l’emulsionantediffonde nel penetrante trasformandolo in un penetrante del tipo autolavante.

• Idrofili (a base acquosa) per i quali l’azione emulsificante si esplica attraverso un abbassamentodella tensione superficiale del liquido da emulsificare; si tratta di composti a peso molecolarerelativamente elevato le cui molecole contengono ad un’estremità un radicale idrofobo (repellenterelativamente elevato le cui molecole contengono ad un’estremità un radicale idrofobo (repellenteall’acqua ma capace di attaccarsi alle molecole organiche del liquido da emulsificare) e all’altra unradicale idrofilo, solubile in acqua. Essi frammentano lo strato di penetrante in minuscole goccioline eimpediscono che queste si ricongiungano fra loro o si riattacchino alla superficie. Successivamente, taligoccioline vengono rimosse dall’azione di un getto d’acqua.


Penetranti asportabili con solvente (metodo C)

• A volte il lavaggio per immersione in vasca o con getto d’acqua a bassa pressione non èapplicabile in pratica, come ad esempio può accadere nel caso in cui debbano esserecontrollati grandi manufatti in opera (grosse cisterne, tralicci, ecc.) oppure in esercizioper la ricerca di cricche da fatica su organi meccanici anche di notevoli dimensioni.

• Per questi scopi possono essere impiegati i liquidi penetranti asportabili con solvente,che presentano elevata sensibilità e capacità di penetrare in discontinuità anche moltofini.che presentano elevata sensibilità e capacità di penetrare in discontinuità anche moltofini.

•Il penetrante in eccesso viene tolto strofinando la superficie della parte in esame conuno straccio asciutto o salvietta di carta e ripassandola con un altro straccio pulitoinumidito leggermente con solvente a rapida evaporazione fino alla completaeliminazione del penetrante superficiale. Lo straccio deve essere leggermente imbevuto enon intriso di solvente al fine di evitare l’asportazione del penetrante dalle discontinuità

•L’essiccazione avviene in tempi estremamente rapidi.


� Qualunque sia il metodo adottato, la superficie dei pezzi in esame deve presentarsiasciutta prima dell’applicazione del rivelatore.

� Un sottile strato di rivelatore (sviluppo) è successivamente applicato sul pezzo

� Il penetrante contenuto nelle discontinuità, avendo proprietà bagnanti, risale percapillarità fuoriuscendo sulla superficie ed espandendosi per produrre l’indicazione

� L’asciugatura del rivelatore (laddove necessaria) può essere accelerata con aria caldapurché la sua temperatura non superi i 52°C onde evitare essiccamento del penetrantepurché la sua temperatura non superi i 52°C onde evitare essiccamento del penetrante

� Con i penetranti di tipo fluorescente è sufficiente applicare un leggerissimo strato dirivelatore senza che sia necessario livellare le asperità, che del resto non appaionoall’esame effettuato in locale buio.


� Solitamente l’indicazione si presentaleggermente più lunga e significativamente piùlarga delle dimensioni dell’apertura dellediscontinuità

� L’indicazione cresce nel tempo, allargandosivia via con tendenza a stabilizzarsi dopo uncerto tempo; in realtà essa continua ancora acrescere, sebbene molto più lentamente.crescere, sebbene molto più lentamente.

� Si definisce tempo di rivelazione, ad iniziaredall’applicazione del rivelatore, un tempo percui l’indicazione è ritenuta sufficientementestabile senza sensibili variazioni (in genere taletempo è assunto pari a 5 min)

�Se l’osservazione viene effettuata troppo tardi,si rischia di avere indicazioni sfumate (oaddirittura quasi svanite) poiché la maggiorlarghezza dell’indicazione implica la maggiordiluizione del penetrante

Materiali impiegati nelle ispezioni LPI

La funzione dello sviluppatore è quella di assorbire ed attirare verso la superficie ilpenetrante rimasto intrappolato nelle discontinuità dopo il lavaggio e di espanderlo insuperficie con conseguente ingrandimento anche delle indicazioni relative a piccolissimediscontinuità.

Gli sviluppatori si classificano

In base al principio di funzionamento:

� Fluorescenza: le fini particelle delle sostanze di sviluppo riflettono e rifrangono la luce � Fluorescenza: le fini particelle delle sostanze di sviluppo riflettono e rifrangono la luce ultravioletta incidente incrementando l’efficacia dell’effetto di fluorescenza.

� Rivelatori bianchi: la funzione della sostanza è quella di creare un efficace livello di contrasto con il colore rosso del penetrante.

In base alle modalità con la quale si applicano in:

� Polveri secche

� Solubili in acqua

� Sospensioni in acqua

� Non acquosi

Sensibilità ed evidenziabilità

Sensibilità di un certo CND: capacità «globale» del metodo di fornire il maggior numero diinformazioni riguardo ad eventuali discontinuità superficiali presenti sul componente in esame.

Sensibilità dei liquidi penetranti: capacità del liquido a penetrare nelle discontinuità aventi piccoledimensioni, differente natura e geometria, in diverse condizioni di rugosità superficiale e sul maggiornumero di materiali ispezionabili.

Evidenziabilità («seeability») rappresenta la capacità del penetrante a rendersi visibile anche inEvidenziabilità («seeability») rappresenta la capacità del penetrante a rendersi visibile anche inpiccolissime quantità, quando illuminato in determinate condizioni operative

Classificazione e proprietà dei rivelatori

Un buon rivelatore deve poter essere facilmente distribuito sotto forma di strato sottilesulla superficie in esame allo scopo di:

• Agire uniformemente nell’estrazione del penetrante dalle discontinuità agevolandone lafuoriuscita per adsorbimento

• Costituire uno sfondo suscettibile di dare, in luce bianca, un buon contrasto di colorerispetto alle indicazioni

• Non risultare fluorescente all’osservazione sotto lampada di Wood


Dunque, in sintesi, un buon rivelatore dovrebbe possedere le seguenti caratteristiche:

• Elevata capacità di adsorbimento (capacità di estrarre il penetrante dalle cricche senzareagire con esse chimicamente)

• Elevata capacità di dispersione sulle superfici così da formare strati sottili e senza grumi

• Attitudine a formare un sottofondo bianco...oppure

• ...attitudine a formare un sottofondo non fluorescente• ...attitudine a formare un sottofondo non fluorescente

• Buona adesione alla superficie in esame

• Facile bagnabilità per consentire al penetrante di fuoriuscire dalle discontinuità edespandersi in superficie per formare le indicazioni

• Facile rimovibilità dopo l’esame

• Chimicamente inerte

• Non essere tossico

• Non essere infiammabile


Rivelatori asciutti

• Polvere di silice amorfa, polialcoli, carbonati insolubili

• Granulometria 2-4 micron

Rivelatori umidi in sospensione acquosa

• Liquido di sospensione: acqua• Liquido di sospensione: acqua


• Concentrazione: 0.04-0.11 Kg per litro di sospensione

Rivelatori umidi non acquosi

• Liquido di sospensione o di soluzione: solvente (ad es. alcol isopropilico)



• I rivelatori asciutti sono i più economicisi prestano bene al test di superfici grezze,essendo più facili da asportare per lapulizia finale. Hanno sensibilitàleggermente inferiore rispetto ai rivelatoriumidi non acquosi e sono particolarmenteadatti alla rivelazione di discontinuitàmolto profonde (e dunque contenentiparecchio penetrante), perché evitano unparecchio penetrante), perché evitano unallargamento eccessivo delle indicazioninel tempo.

• Il rivelatore asciutto si applica solitamente per spruzzo utilizzando un soffietto ma puòessere impiegato anche il metodo elettrostatico con buoni risultati perché si possonoimpiegare polveri molto fini, assicurando un più uniforme ricoprimento, in quanto lapolvere aderisce al pezzo grazie alla carica elettrostatica senza dispersioni edinquinamento nell’ambiente

• L’eccesso di polvere può essere rimosso con un leggero soffio d’aria (pressione nonsuperiore a 35 kPa)


• Gli sviluppatori non acquosi (base solvente), sonouniversalmente riconosciuti come i più sensibilimentre vi è meno accordo per quanto riguarda leprestazioni degli sviluppatori in polvere secca e acquosianche se questi ultimi sono considerati più sensibili inquanto formano uno strato di particelle più sottile chestabilisce un contatto migliore con la superficie datestare.

• Tuttavia, se lo spessore dello strato è troppo elevato si• Tuttavia, se lo spessore dello strato è troppo elevato sicorre il rischio che i difetti vengano mascherati.

• Gli sviluppatori acquosi, inoltre, possono causare l’offuscamento delle indicazioni seusati in combinazione con penetranti rimovibili con acqua.

• L’asciugatura del rivelatore (laddove necessario) può essere accelerata con ariacalda purché la sua temperatura non superi i 52°C onde evitare essiccamento delpenetrante.

• Questa operazione po’ risultare conveniente perché l’evaporazione spontanea è lentae può causare a sua volta principi di essiccamento.


Sviluppatore Vantaggi Svantaggi

Polvere secca

Le indicazioni tendono a rimanere col tempo più luminose e più

distinte

Applicazione semplice

Non crea un buon contrasto

Difficile assicurare una copertura omogenea dell'intera

superficie

Solubile in acqua

Facilità a ricoprire la superficie in esame

Il rivestimento bianco che si produce, determina un buon contrasto

per cui è utilizzabile sia con sistemi visibili che fluorescenti

Se il rivestimento è traslucido fornisce uno scarso contrasto

(non suggerito per i sistemi visivi)

Le indicazioni per i sistemi lavabili in acqua

sono fioche e vagheper cui è utilizzabile sia con sistemi visibili che fluorescenti

sono fioche e vaghe

Sospensione acquosa

Facilità a ricoprire la superficie in esame

Le indicazioni sono luminose e marcate



Le indicazioni si indeboliscono dopo poco tempo e sono

diffuse

Non acquoso

Molto portatile

Facile da applicare alle superfici



Le indicazioni si manifestano velocemente e bene sono definite

Fornisce la più alta sensibilità

Più difficile pulire la superficie testata dopo il controllo

6. Esame delle indicazioni

• In questa fase viene condotta l’ispezione visiva vera e propria dei segnali prodotti dal trattamento, impiegando l’opportuno tipo di illuminazione.

• L’esame deve essere effettuato dopo che sia trascorso un certo tempo (detto “tempo di rilevamento”) compreso tra 7 e 30 minuti.

• Qualora si esegua l’esame con lampada ultravioletta (penetranti fluorescenti) l’operatore deve avere l’accortezza di abituare la vista al buio per almeno 5 minuti prima dell’ispezione.almeno 5 minuti prima dell’ispezione.

Pulizia post-esame

� I residui di rivelatore devono essere rimossi dalla superficie dei pezzi testati per ragioni estetiche e perché possono compromettere il funzionamento del componente attraverso fenomeni di corrosione e/o grippaggio

� Per tali ragioni è necessario effettuare una pulizia finale che, a seconda dei casi può essere:seconda dei casi può essere:

• Semplice lavaggio con acqua, se si tratta di asportare semplicemente residui di rivelatore secco

• Sgrassaggio con solventi se si devono asportare anche residui di penetrante dalle discontinuità

� Nel caso di superfici lavorate e rettificate, in genere è anche necessaria una protezione contro la ruggine


Composizione chimica:

� Dal punto di vista chimico i liquidi penetranti sono nella maggior parte di natura organica a pesospecifico molto basso come miscele di: alcoli, oli minerali o vegetali e prodotti di sintesi a base dipetrolio. (Attualmente sono prodotti anche liquidi water-based)

� Composizione tipica di un penetrante convenzionale:• Elemento di base (40-80%): petroli ed olii leggeri, distillati da idrocarburi aromatici ed alifatici• Additivi (solventi, emulsificatori, tensioattivi, ecc.)• Pigmenti (colorati o fluorescenti)• Pigmenti (colorati o fluorescenti)

� Tutti i prodotti da utilizzare devono essere chimicamente inerti nei confronti dei materiali daesaminare, specialmente per ciò che concerne i fenomeni di corrosione

Proprietà fisico-chimiche:

� Tensione superficiale

� Bagnabilità

� Capillarità

� Viscosità

� Densità

� Punto di infiammabilità

� Inerzia Chimica

� Tossicità


Altre caratteristiche:

• Devono essere facilmente spruzzabili sulla superficie per fornire una copertura totale

ed uniforme

• Devono poter essere drenate dal difetto per azione capillare

• Devono restare intrappolate all’interno del difetto ma nel contempo essere

facilmente rimovibili dal resto della superficie.

• Devono restare fluide durante tutta la durata della prove per poter essere richiamate

alla superficie durante la fase di sviluppo

• Non devono avere tendenza ad evaporare

• Devono essere altamente visibili (o fluorescenti) per poter produrre indicazioni

facilmente rilevabili

• Non devono essere pericolose o nocive per l’operatore che le maneggia

Tensione superficiale, viscosità

La Tensione superficiale (γ) è definita comel’energia richiesta per aumentare l’area dellasuperficie del liquido di una unità.

Si misura pertanto in J/m2 oppure in N/m

In altri termini, la tensione superficiale può esserepensata come la forza che agisce tra le molecolealla superficie di un liquidoalla superficie di un liquido

Si può definire la viscosità di un liquido comesua la resistenza allo scorrimento.

La viscosità è determinata da forma e dimensionidelle molecole, ma soprattutto dalle forzeintermolecolari che permettono il facile (bassaviscosità) o difficile (alta viscosità) scorrimento diuno strato di liquido sull’altro.

Bagnabilità

La bagnabilità rende conto dell’attitudine di un liquidoad espandersi su una superficie, e quindi a bagnarla

• La bagnabilità (così come la capillarità) dipendeessenzialmente dalle condizioni di equilibrio fra forzedi coesione e di adesione nella linea di contatto liquidi-aria-solido

• In un liquido ad alta tensione superficiale prevalgonole forze di coesione fra le molecole omologhe delle forze di coesione fra le molecole omologhe delliquido stesso rispetto alle forze di adesione framolecole del liquido e superficie del solido

• Al contrario, per un liquido a bassa tensionesuperficiale prevalgono le forze di adesione liquido-solido rispetto a quelle di coesione.

Bagnabilità

Il test LPI può essere eseguito solo allorché illiquido è libero di scorrere e bagnare lasuperficie in esame

• Se l’angolo di contatto è < di 90° lasuperficie viene effettivamente bagnatadal liquido.dal liquido.

• Se l’angolo è > di 90° le forze coesiveesistenti tra le molecole sono maggiori diquelle adesive (che tendono ad unire lemolecole di liquido e la parete tra loro)dunque la superficie non si bagna e illiquido assume l’aspetto di goccedisgiunte.

La penetrazione del liquido nei difetti

Per un difetto disposto superiormente (come in questo caso) le forze dovute all’azione capillare ed al peso proprio del liquido si sommano e originano compressione del gas residuo presente al fondo del difetto

In sintesi, l’altezza h di penetrazione:

• dipende dalla forza capillare (che è funzione della tensione superficiale)

La forza capillare guida il liquido all’interno della cricca (di raggio r) a causa della tensione superficiale γLV

agente con angolo di contatto θ.

della tensione superficiale)

• richiede un angolo di contatto < 90°

• aumenta al diminuire dalla larghezza della cricca

• non dipende dalla viscosità del liquido

Ad ogni modo, il tempo necessario al liquido per penetrare DIPENDE dalla viscosità, ciò significa che prodotti più viscosi richiedono generalmente tempi di penetrazione più lunghi in particolar modo se si ha a che fare con cricche molto sottili.

Vantaggi e svantaggi del metodo

Vantaggi:

• Il metodo è altamente sensibile alla presenza di piccole discontinuità superficiali

• Esistono poche limitazioni pratiche al suo impiego. Possono essere testati materiali metallici e non metallici, magnetici e amagnetici, conduttivi e non conduttivi

• Possono essere ispezionate grandi aree e grandi volumi rapidamente e a basso costo

• Geometrie anche complesse sono testate comunemente

• Le indicazioni relative ai difetti sono prodotte direttamente sulla superficie e costituiscono una traccia visibile dell’entità del difetto

• La disponibilità dei liquidi penetranti in formato spray rende il metodo facilmente portabile

• I consumabili (penetranti e rivelatori) e tutto l’equipaggiamento associato hanno basso costo

Vantaggi e svantaggi del metodo

Svantaggi:

• Possono essere visualizzati solo difetti superficiali o che comunque sfociano in superficie

• Il metodo funziona solo su superfici di materiali relativamente non porosi

• La pulizia pre-trattamento è essenziale (i contaminanti possono nascondere la presenza di difetti)

• Tutti i residui delle lavorazioni meccaniche devono essere rimossi prima di iniziare l’ispezione

• L’operatore deve avere accesso diretto alla superficie da testare

• La finitura superficiale e la rugosità possono influenzare significativamente la sensibilità del test• La finitura superficiale e la rugosità possono influenzare significativamente la sensibilità del test

• Devono essere eseguite e controllate numerose operazioni (in genere almeno 5)

• È necessario ripulire la superficie al termine della prova

• Il metodo richiede lo stoccaggio e il trattamento opportuno delle sostanze chimiche impiegate

•Non si possono rivelare difetti troppo grossi, che siano accessibili anche all'acqua e che quindi non trattengano il penetrante.

•Non si possono rilevare difetti troppo piccoli, non penetrabili dal liquido stesso o che non possano accumularne una sufficiente quantità.

•L'interpretazione dei risultati lascia un certo margine alla soggettività e all'esperienza interpretativa dell'operatore.

Interpretazione dei test LPI

La presenza di un’indicazione nell’esame LPI non significa di per sé stessa l’esistenza diun difetto; riprendendo le definizioni generali, possiamo distinguere:

Indicazioni false: dipendenti da fattori estranei alla fuoriuscita del penetrante e relativaformazione dell’indicazione (macchie di grasso, sfilacciature di stracci impiegati per lapulizia ecc.) In generale le false indicazioni sono dovute ad una non accuratapreparazione superficiale preliminare o ad una scorretta manipolazione dei pezzi primadell’osservazione

Indicazioni non rilevanti: dipendentidalla geometria del particolare (gole confondo a spigolo vivo, fondi filetto,eccessiva rugosità superficiale ecc.) epresenti laddove l’emulsificazione e larimozione del penetrante è difficoltosa perproblemi di accessibilità

Indicazioni rilevanti: dovute effettivamente a penetrante fuoriuscito da discontinuitàpossibili fonti di difetto (cricche a freddo, a caldo, porosità affioranti, ecc.)

Interpretazione dei test LPI

Le discontinuità riscontrate con un controllo con i liquidi penetrantivengono usualmente classificate come segue:

•Lineari (se il rapporto lunghezza/larghezza è ≥ 3)

•Tondeggianti (se il rapporto lunghezza/larghezza è < 3)

Le indicazioni tondeggianti normalmente sono attribuibili a porositàed inclusioni globulari in getti e saldature, mentre quelle lineari sonotipiche di inclusioni in laminati e fucinati o sono causate da fenomenitipiche di inclusioni in laminati e fucinati o sono causate da fenomenidi segregazione

Linee continue. Le fessurazioni sono generalmente osservabili sottoforma di linee frastagliate, i difetti causati da processi di laminazione otrafilatura appaiono come sottili linee continue, mentre la forgiaturapuò lasciare tracce che appaiono a forma di linea ondulata

Linee spezzate. A volte le linee continue possono chiudersiparzialmente a seguito dell’azione di processi di lavorazione e dareorigine a difetti che si presentano con traiettorie tratteggiate

Piccoli fori tondeggianti. Tipici di fenomeni quali porosità indotte daelevata dimensione dei grani del materiale o dalla presenza di gas.

Analisi dei segnali

Segnali non indicativi

sono relativi ad anomalie note a priori e che, comunque, non pregiudicano la funzionalità del pezzo

Falsi segnali

non corrispondono ad alcuna anomalia del pezzo

Segnali indicativi

sono quelli che si riferiscono a discontinuità che corrispondono a reali anomalie del pezzo

Giunti saldati

Incisione marginale: se di entità limitata èspesso tollerabile. A volte visibile anche adspesso tollerabile. A volte visibile anche adocchio nudo

Mancanza di fusione laterale: difettogravissimo rilevabile solo se affiorante insuperficie

Cricche a caldo: spesso emergono solo dopoeventuale molatura di rasatura

Incompleta penetrazione: a volte è previstada progetto (saldatura senza ripresa) a voltecostituisce difettosità. Rilevabile solo dallaparte opposta all’estradosso

Esempi

Esempi

Normativa

UNI 8374 (1982)

“Prodotti per l’esame con liquidi penetranti : classificazione,caratteristiche e prove”

UNI EN 571-1 (1998)UNI EN 571-1 (1998)

“Esame con liquidi penetranti: principi generali”

UNI EN ISO 3452-4

“Esame con liquidi penetranti: attrezzatura”

UNI 8374

• Criteri di classificazione dei prodotti

• Procedimento per la caratterizzazione dei prodotti (determinazione di alcune caratteristiche chimico-fisiche)

• Valutazione delle prestazioni dei prodotti nel tempo• Valutazione delle prestazioni dei prodotti nel tempo

UNI 8374

UNI 8374

UNI 8374

UNI 8374

UNI 8374

UNI 8374

UNI 8374

UNI 8374

UNI 8374

UNI EN 571-1

UNI EN 571-1

UNI EN 571-1

UNI EN 571-1

UNI EN 571-1

UNI EN 571-1

UNI EN 571-1

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Ispezione mediante Liquidi Penetranti - people.unica.itpeople.unica.it/pau/files/2015/05/lucidi-penetranti.pdf · Applicazione del liquido penetrante Una volta che la superficie è