Controlli non distruttivi con liquidi penetranti: l’approfondimento

• 15 Marzo 2022
• by: Ing. Gaetano Griso

COSA SONO I LIQUIDI PENETRANTI

News: I Liquidi penetranti (o controllo Penetrant Test PT) sono un metodo dei controlli non distruttivi dei materiali; essi danno il nome alla tecnica stessa di controllo. Tale metodo venne introdotto per la prima volta nel periodo antecedente la seconda guerra mondiale; la paternità ufficialmente viene attribuita ai fratelli Robert e Joseph Switzer che condussero, per primi, degli studi sul controllo PT per migliorarne le caratteristiche. La necessità di introdurre una pratica di controllo diversa dall'esame con particelle magnetiche fu legata all'introduzione delle leghe leggere (materiali non ferromagnetici) fortemente in diffusione a cavallo tra la prima e la seconda metà del 1900.

IL METODO DEI LIQUIDI PENETRANTI

Il metodo di controllo con Liquidi penetranti (PT) si basa sulla penetrazione di un liquido con determinate caratteristiche di capillarità, viscosità, bagnabilità e densità all'interno di una discontinuità affiorante in superficie. La prova non distruttiva con il metodo dei liquidi penetranti è una procedura d'ispezione dell'integrità superficiale rispetto a difetti affioranti su materiali metallici. Tipicamente il penetrante è di colore rosso (colore legato alla presenza di anelina), mentre il rivelatore (a base di silice amorfa) si presenta di colore bianco. Tale differenza cromatica permette di rendere facilmente visibile l'eventuale difetto affiorante.

I LIQUIDI PENETRANTI FLUORESCENTI

Oltre al metodo classico del controllo con penetrante rosso, esistono altre tipologie di penetranti con pigmento fluorescente, impiegabili mediante l’ausilio di luce ultravioletta I Liquidi penetranti fluorescenti vengono utilizzati principalmente laddove viene richiesta una maggiore sensibilità di controllo (ad esempio nel campo aeronautico data la maggiore propensione dell’occhio umano alla visione della fluorescenza in ambiente oscurato. Esistono anche liquidi penetranti studiati appositamente per l'applicazione su alte temperature; si presentano tipicamente sotto forma di cere. La loro applicazione è poco sviluppata e diffusa data la difficoltà di esecuzione del metodo.

I VANTAGGI DEL METODO CON LIQUIDI PENETRANTI

I vantaggi di un controllo non distruttivo effettuato con il metodo dei Liquidi penetranti sono molteplici. Innanzitutto il suo campo di applicazione è molto ampio. Il metodo può essere utilizzato:

- su tutti i materiali, metallici e non;
- indipendente dalla geometria dei pezzi da esaminare;
- per evidenziare discontinuità affioranti in superfici, anche di piccolissime dimensioni;

Inoltre, nel caso di applicazioni con kit portatili, il metodo PT risulta relativamente semplice da impiegare e con costi contenuti. In ogni caso è indispensabile che l’esecuzione sia fatta solo da personale certificato almeno 2° livello secondo UNI EN ISO 9712.

GLI SVANTAGGI DEL METODO CON LIQUIDI PENETRANTI

Data l'elevata capillarità e il potere di penetrazione dei Liquidi penetranti, risulterà particolarmente difficile, se non impossibile, eseguire il controllo su superfici aventi struttura porosa. Inoltre, rispetto agli altri controlli non distruttivi, un forte limite di questo tipo di controllo è l'impossibilità di rilevare discontinuità "aperte" (che non possono definirsi con struttura capillare e che lascerebbero così fuoriuscire il penetrante al momento della rimozione). Anche le discontinuità situate "sotto pelle" (immediatamente sotto lo strato superficiale) o internamente al pezzo in esame risulteranno invisibili. Proprio per quanto detto, il metodo dei liquidi penetranti viene definito esclusivamente come "controllo superficiale". Ulteriore limitazione al metodo è rappresentata dall'esame di materiali plastici che potrebbero reagire con componenti del penetrante sciogliendosi o dando vita ad un principio di corrosione che invaliderebbe il controllo.

LE NORMATIVE DI RIFERIMENTO PER I LIQUIDI PENETRANTI

Tutti i controlli non distruttivi eseguiti dalla Punto Netto sono chiamati a soddisfare una serie di indicazioni contenute in normative nazionali, comunitarie ed estere. Le principali fonti normative per il controllo dei Liquidi penetranti sono le normative UNI (Ente Nazionale Italiano di Unificazione), la normativa ISO (Organizzazione internazionale per la normazione), quelle americane ASME (American Society of Mechanical Engineers) e quelle ASTM International (American Society for Testing and Materials).

Di seguito alcune Norme utilizzate da PUNTO NETTO:

• UNI EN ISO 9712 "Prove non distruttive - Qualificazione e certificazione del personale addetto alle prove non distruttive"
• UNI EN ISO 3452-1/2/3/4/5/6 "Prove non distruttive – Esame con liquidi penetranti"
• UNI EN ISO 5817 “Saldatura - Giunti saldati per fusione di acciaio, nichel, titanio e loro leghe (esclusa la saldatura a fascio di energia) - Livelli di qualità delle imperfezioni”
• UNI EN ISO 23277 Controllo non distruttivo delle saldature - “Controllo delle saldature mediante liquidi penetranti” - Livelli di accettabilità
• UNI EN 10228-2 “Prove non distruttive dei fucinati di acciaio – Controllo con liquidi penetranti”
• UNI EN 1371-2 “Fonderia - Controllo con liquidi penetranti - Parte 2: Fusioni a cera persa”

QUALI SONO LE FASI DI UN CONTROLLO NON DISTRUTTIVO CON LIQUIDI PENETRANTI

L’esame generalmente si effettua seguendo le fasi sotto elencate:

1) Preparazione e pulizia preliminare:
Tutti gli agenti contaminanti, quali incrostazioni, ruggine, olio, grasso o vernice, devono essere rimossi, utilizzando, se necessario, metodi meccanici o chimici o una combinazione di entrambi. La pulizia preliminare deve garantire che la superficie da esaminare sia priva di residui contaminanti e che permetta al liquido penetrante di entrare in tutte le discontinuità. La zona pulita deve essere sufficientemente ampia in modo da impedire interferenze con le aree adiacenti a quella che deve essere effettivamente esaminata. Al termine della fase di pulizia preliminare bisogna asciugare accuratamente le parti da sottoporre a prova affinché non rimangano nelle discontinuità tracce di acqua e solventi.

2) Applicazione del liquido penetrante:
Il liquido penetrante può essere applicato sulla parte da sottoporre a prova mediante nebulizzazione, pennello, umettazione, abluzione o immersione. Il liquido penetrante deve rimanere sulla superficie di prova per l’intero tempo di penetrazione. Il tempo corretto di penetrazione dipende dalle proprietà peculiari del liquido penetrante, dalla temperatura d’applicazione, dal materiale delle parti da esaminare e dalle discontinuità da rilevare. Il tempo di penetrazione deve essere compreso tra 5 e 60 minuti e non deve essere minore del tempo raccomandato dal fabbricante per la sensibilità richiesta. Il tempo di penetrazione deve essere registrato nel rapporto d’ispezione

3) Rimozione del liquido penetrante in eccesso:
L’applicazione dell’agente di rimozione deve essere tale da far rimanere il liquido penetrante nelle discontinuità. Si possono utilizzare vari metodi di rimozione, quali:
Acqua: Il liquido penetrante in eccesso deve essere rimosso per lavaggio (risciacquo), immersione o strofinatura usando acqua.

Solventi: Il liquido penetrante in eccesso deve essere rimosso, innanzitutto, utilizzando un panno pulito e non sfilacciato leggermente inumidito con solvente. Durante la rimozione del liquido penetrante in eccesso, deve essere controllata la superficie in esame affinché non vi siano residui di liquido penetrante.

4) Applicazione del rivelatore:
Il rivelatore deve essere mantenuto in condizioni omogenee durante tutto il suo impiego e deve essere applicato in modo uniforme sulla superficie in esame. L'applicazione del rivelatore deve essere eseguita appena possibile dopo la rimozione dell’eccesso di liquido penetrante.

5) Ispezione:
Per l’ispezione, l’illuminamento sulla superficie di prova deve essere di 500 lx o maggiore. Le indicazioni prodotte dal metodo con liquido penetrante possono fornire informazioni limitate sulla forma e la dimensione delle discontinuità. In alcuni casi può dimostrarsi vantaggioso eseguire il primo controllo subito dopo l’applicazione del rivelatore o non appena lo stesso si sia asciugato. Ciò facilita una migliore interpretazione delle indicazioni. Trascorso il tempo di rivelazione, si deve effettuare l’ispezione finale. Si possono utilizzare supporti all’ispezione quali gli strumenti di ingrandimento.

6) Registrazione eventuali difetti:
La registrazione può essere effettuata mediante qualsiasi metodo adeguato, per esempio descrizione scritta, schizzo o fotografia.

7) Pulizia finale:
Dopo l'ispezione finale è necessario eseguire la pulizia della parte in quei casi dove i prodotti utilizzati per l'esame con liquidi penetranti potrebbero interferire con le successive esigenze di esercizio o servizio.