PILLOLE TECNICHE: CONTROLLO QUALITA’ SALDATURE

INTRODUZIONE

Per il suo forte impatto nei confronti delle proprietà dei materiali che costituiscono una costruzione, la saldatura ha posto, più di ogni altro processo produttivo d’officina o di cantiere, l’esigenza di effettuare verifiche accurate di tutte le condizioni preventive dei materiali, delle tecniche e delle risorse umane utilizzate. La qualità di un manufatto in cui siano presenti operazioni di saldatura può essere perseguita convenientemente solo se ogni attività è stata opportunatamente pianificata. È quindi necessario che si coordinino tutte le funzioni operative che intervengono nella fabbricazione e nel controllo.

Sulla base delle suddette considerazioni è facile comprendere come da vari decenni il Controllo Qualità delle costruzioni saldate comprenda, oltre al controllo vero e proprio della saldatura finita, prove e verifiche preliminari, nonché controlli parziali in corso d’opera.

Il Controllo Qualità della saldatura può essere suddiviso in due categorie:

• Controlli Indiretti: da eseguire cioè prima della costruzione, prima della realizzazione della saldatura;
• Controlli Diretti: da eseguire in corso d’opera e/o dopo l’esecuzione delle saldature.

CONTROLLI INDIRETTI

I Controlli Indiretti prevedono principalmente la revisione dei seguenti documenti:

• Certificazione dei Saldatori (WPQ, Welder Performance Qualification): per assicurare che la mano d’opera impiegata nell’esecuzione delle saldature possegga la necessaria abilità operativa;
• Certificazione della Procedura di Saldatura (WPQR, Welding Procedure Qualification Record): per essere sicuri di ottenere giunti sani e con le caratteristiche meccaniche richieste;
• WPS, Welding Procedure Qualification: istruzioni operative che indicano come dovrà essere eseguita la saldatura in termini di intensità di corrente, gas di protezione, velocità di avanzamento e così via. Nasce dai i range di qualifica ed è validata dalla corrispettiva WPQR;
• Documentazione tecnica di vario tipo: disegni, certificazione 3.1 o 2.2 del materiale base e del materiale di apporto.

La saldatura deve quindi essere effettuata solo da personale qualificato e utilizzando procedimenti qualificati.
Le norme di qualifica dei procedimenti variano a seconda del campo di applicazione ed a seconda del materiale che deve essere saldato.

Le principali norme di riferimento in questo ambito sono:

• Prove di qualificazione dei saldatori: UNI EN ISO 9606-1/2/3/4
• Prove di qualificazione degli operatori: UNI EN ISO 14731 (Coordinatori di saldatura), UNI EN ISO 14732 (Operatori di saldatura meccanizzata ed automatica), UNI EN ISO 13585 (Brasatori),
• Certificazione del processo di saldatura: UNI EN ISO 15614

Negli Stati Uniti si applicano invece le norme ASME Sect. IX

CONTROLLI DIRETTI

I cosiddetti Controlli Diretti comprendono tutti i Controlli non Distruttivi (CND) o le Prove non Distruttive (PND) che vengono eseguite allo scopo di ottenere le informazioni necessarie alla valutazione dell’accettabilità di un giunto saldato senza provocarne rotture, fratture o qualsiasi altro significativo cambiamento della struttura stessa.

Anche in questo caso l’esecuzione dei CND deve essere svolta da personale esperto e certificato secondo la UNI EN ISO 9712.

I controlli non distruttivi industrialmente più utilizzati e diffusi per ispezionare le saldature sono i seguenti:

CONTROLLI DI TIPO SUPERFICIALE:

• Esame Visivo (VT)
• Esame con Liquidi Penetranti (PT)
• Esame con particelle magnetiche (MT)

Questi controlli sono considerati di tipo superficiale, cioè in grado di individuare difetti presenti sulla superficie della saldatura.

CONTROLLI SULL’INTERO SPESSORE:

• Controllo mediante ultrasuoni (UT)
• Controllo radiografico (RT)

Questi ultimi invece sono considerati esami volumetrici, cioè in grado di individuare difetti presenti all’interno della saldatura. Sono infatti impiegati per le saldature a completa penetrazione.

CONTROLLO VISIVO (VT)

Il controllo visivo delle saldature viene condotto secondo la norma UNI EN ISO 17637, mentre i criteri di accettabilità sono contenuti nella UNI EN ISO 5817. Come prova non distruttiva l’esame visivo assume un ruolo fondamentale in quanto, sebbene sia il metodo più naturale e apparentemente semplice, richiede una grande predisposizione all’osservazione e soprattutto una notevole esperienza, per poter trarre tutte le informazioni potenzialmente disponibili e da queste ottenere dei risultati concreti. Questi verranno poi confrontati in relazione ai campi di accettabilità della ISO 5817.
Questo tipo di controllo permette di rilevare specifiche caratteristiche superficiali e/o dimensionali quali: disallineamenti, slivellamenti, forme e dimensioni errate, stato superficiale, presenza di scoria, presenza di spuzzi, cricche, porosità, soffiature e così via.

Anche per le saldature, l’esame visivo si distingue in:

• Esame diretto: se non c’è un‘ interruzione tra la visione dell’operatore e la saldatura da controllare. Può comunque essere effettuato con attrezzatura quali specchi, lenti, calibri, profilometri;
• Esame remoto: se c’è un’interruzione tra la visione dell’operatore e la saldatura da controllare. Viene generalmente effettuato con boroscopi, endoscopi, sistemi robotizzati o sistemi televisivi.

CONTROLLO CON LIQUIDI PENETRANTI (PT)

Il controllo delle saldature con liquidi penetranti viene condotto secondo la norma europea UNI EN ISO 3452-1, mentre i criteri di accettabilità sono contenuti nella  UNI EN ISO 23277. Questo controllo è essenzialmente basato sulla “capacità di penetrazione” di tali liquidi, cioè la possibilità di inserirsi in strette discontinuità come cricche, porosità, fenditure ecc, affioranti in superficie. Il penetrante contenuto nelle discontinuità può essere evidenziato mediante l’impiego di un opportuno rivelatore assorbente. Il controllo con liquidi penetranti, per affidabilità e semplicità esecutiva è uno dei metodi più impiegati in molti campi industriali. Il controllo può essere eseguito con due diverse modalità di rivelazione: a contrasto di colore (liquidi penetranti rossi) e fluorescenti; per ognuna delle due, si possono utilizzare diversi tipi di liquidi penetranti aventi differenti caratteristiche chimico – fisiche e conseguentemente gradi differenti di sensibilità. Questo controllo può essere effettuato su qualsiasi tipo di materiale purché non presenti una rugosità superficiale eccessiva.

 

 

 

CONTROLLO CON PARTICELLE MAGNETICHE (MT)

Il controllo delle saldature con particelle magnetiche viene condotto secondo la norma UNI EN ISO 17638, mentre i criteri di accettabilità sono contenuti nella UNI EN ISO 23278. La tecnica sfrutta una particolare caratteristica delle leghe ferrose: il ferromagnetismo, ossia la proprietà di alcuni materiali, detti materiali ferromagnetici, di magnetizzarsi molto intensamente sotto l’azione di un campo magnetico esterno e di restare a lungo magnetizzati quando il campo si annulla, diventando così magneti. Nei pressi di una discontinuità, quale per esempio una microcricca, le linee di flusso del campo magnetico deviano localmente e creano, ai bordi del difetto, un’anomalia dello stesso campo. Se il difetto affiora in superficie, parte delle linee di flusso vengono disperse oltre la superficie stessa; per evidenziare il difetto sarà sufficiente spruzzare le superfici con adatte sospensioni di polveri ferromagnetiche, colorate o fluorescenti. Le particelle si concentreranno allineandosi lungo le linee di flusso del campo magnetico e saranno rese visibili. La massima sensibilità di rilevazione si ottiene quando si intercetta la discontinuità con le linee di forza del campo magnetico orientate perpendicolarmente rispetto alla stessa. Questo tipo di controllo può essere effettuato solo su materiali ferromagnetici per cui sarà impossibile ispezionare materiali a matrice austenitica come gli acciai inox (es. 304, 316 ecc).

 

CONCLUSIONI

La saldatura è un processo complesso che provoca un forte impatto nei confronti delle proprietà meccaniche e delle caratteristiche metallurgiche dei metalli. Per questo motivo si è visto come il Controllo Qualità della saldatura sia ben strutturato, comprendendo anche delle vere e proprie verifiche preliminari. In questo caso di parla di Controllo Indiretto, in quanto vengono principalmente controllati tutti i documenti e le qualifiche tecniche essenziali per ottenere giunti saldati di buona qualità. Si è introdotto poi il Controllo Diretto delle saldature, che prevedono l’applicazione dei CND per valutare la presenza di difetti. In questo articolo si sono descritti i metodi superficiali.

Nel prossimo articolo parleremo invece dei metodi volumetrici utilizzati per il Controllo Diretto delle saldature.