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Ispezione delle saldature

Un'attività multidisciplinare

L'ispezione delle saldature è un compito multidisciplinare che comprende molte tecniche e scopi diversi. Questa sezione descrive l'esame delle sezioni tagliate per esaminarne le caratteristiche geometriche, la durezza o la microstruttura.

Scarica la Nota applicativa sulle Saldature

Due livelli di ispezione

L’esame delle sezioni metallografiche dei giunti saldati viene generalmente eseguito a due livelli:

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Macro:

Vengono utilizzati microscopi stereoscopici con ingrandimenti fino a 50x
L'esame macro viene generalmente eseguito su sezioni trasversali di giunti saldati non rivestiti e prevede tecniche di taglio e prelevigatura grossolana/fine. La finitura ottenuta è adeguata per l'attacco, segue poi un esame delle macro proprietà del giunto saldato. Alcune di queste sono elencate di seguito:

  • Geometria della saldatura
  • Numero e dimensione dei passaggi
  • Profondità di penetrazione
  • Estensione della HAZ (zona termicamente alterata)
  • Imperfezioni superficiali come cricche, incisioni, gola eccessiva, convessità e angolo punto di saldatura
  • Imperfezioni interne come cricche, porosità, inclusioni metalliche, mancanza di fusione, mancanza di penetrazione e scorie
  • Imperfezioni della geometria del giunto, come spazio tra i bordi, l'angolo di smussatura e disallineamento
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Micro:

Microscopio ottico con ingrandimento maggiore (fino a 1.000 volte)
Le tecniche di test micro e di durezza, richiedono una superficie lucida e otticamente uniforme. L'esame microscopico viene utilizzato per studiare le imperfezioni della saldatura e le proprietà microstrutturali, come:

  • Vuoti (porosità, contrazioni da ritiro, micro-cricche)
  • Fasi speciali (fase sigma nell'acciaio inossidabile)
  • Granulometria/struttura
  • Struttura della saldatura
  • Segregazione
  • HAZ e struttura base

Come esaminare le saldature

In generale, le tecniche convenzionali di test materialografico e di durezza si applicano anche alle sezioni saldate. Tuttavia, le proprietà delle saldature impongono alcune sfide specifiche per la preparazione materialografica.

Taglio
Spesso il taglio a fiamma viene utilizzato per tagliare una sezione saldata maneggevole da una parte più ampia. In questo caso, è importante che la macro/micro sezione sia tagliata con un processo di taglio abrasivo a umido, lontano dal calore che può essere generato dall'operazione di taglio primaria.

Per ridurre al minimo la deformazione da taglio e il rischio di danni termici sulla superficie tagliata, si applicano i generici suggerimenti per la selezione del disco e dei parametri di taglio.

Inglobamento
Di solito, le macrosezioni per test procedurali non vengono inglobate per mancanza di tempo e perché per l'esame macro è sufficiente una finitura finemente lucidata. Per la preparazione semiautomatica, sono disponibili numerosi portacampioni in grado di accogliere sezioni trasversali non inglobate di giunti saldati.

Se l'inglobamento è necessario, sono disponibili due opzioni, l'inglobamento a caldo o l'inglobamento a freddo. Non è raro, tuttavia, che nell'esame delle saldature si debbano gestire sezioni trasversali relativamente grandi. In questo caso, si possono utilizzare stampi rettangolari per l'inglobamento a freddo.

Preparazione meccanica
Generalmente le sezioni saldate per il macro esame vengono preparate manualmente con carta al carburo di silicio di grana progressivamente più fine fino a 1.200. Per campioni di grandi dimensioni o lunghe prelevigature, può essere utile un disco diamantato legante resina che offre vantaggi in termini di durata e quantità di rimozione costante.

Gli esami micro e di durezza richiedono anche la lucidatura.

Gli esami micro e di durezza richiedono anche la lucidatura.

I campioni di saldatura possono presentare grandi variazioni di durezza a causa di cambiamenti di fase durante la saldatura o per la presenza di metalli diversi nel giunto. Il metallo saldato può contenere precipitati duri o presentare alcuni difetti inerenti alla saldatura. Ecco perché è importante che il metodo di preparazione raggiunga un rilievo di lucidatura minimo tra le proprietà microstrutturali e che tutti gli elementi microstrutturali siano preservati. Da questo punto di vista, è preferibile optare per apparecchiature di preparazione semiautomatiche o automatiche che garantiscano consistenza e riproducibilità della lucidatura, e facilitino un'analisi microstrutturale precisa.

Attacco
A seconda della lega e dell'analisi richiesta, si può considerare un attacco chimico o elettrolitico. Il reagente più comunemente utilizzato per gli acciai al carbonio e basso legati è il Nital in varie concentrazioni; in alternativa, anche un persolfato di ammonio al dieci per cento. Per leghe difficili, come gli acciai inossidabili e le leghe di nichel, si dovrebbe considerare l'attacco elettrolitico. L'attacco elettrolitico offre alcuni vantaggi rispetto alle soluzioni di attacco chimico, come la velocità, facilità operativa e maggiore sicurezza per l'utente, grazie alla riduzione minima di reagenti.

Per applicazioni che richiedono un'analisi microstrutturale più dettagliata, utilizzare grana 1.000 per campioni destinati alla lucidatura e attacco elettrolitici.

Proprietà geometriche
Le proprietà geometriche di una saldatura sono in genere specificate individualmente per ogni saldatura o gruppo di saldature. Pertanto, l'analisi dei guasti, il collaudo o il controllo di una saldatura avviene nella maggior parte dei casi sulla base di una descrizione dettagliata. Vengono definiti inoltre il tipo, il numero e l'entità delle imperfezioni interne o superficiali per valutare la qualità della saldatura.

Misurare, contare, indicare e segnalare le proprietà geometriche e le imperfezioni delle saldature sono attività che possono essere svolte con sistemi di imaging dedicati, dato l'elevato grado di standardizzazione.