CHE COSA SONO I CONTROLLI NON DISTRUTTIVI (NDT)?

I controlli non distruttivi sono tecniche di ispezione usate per individuare difetti su materiali e impianti senza comprometterli

I controlli non distruttivi (NDT: Non Destructive Testing) sono tecniche di ispezione utilizzate per individuare difetti, anomalie o discontinuità in materiali, componenti e impianti industriali senza danneggiarli né comprometterne il funzionamento.

Un tempo, per verificare il corretto funzionamento di un componente all’interno di un impianto industriale, era necessario procedere allo smontaggio delle singole parti per poi testarle. 

Oggi, per fortuna delle aziende, è possibile semplificare tutte queste operazioni grazie ai controlli non distruttivi: queste tecniche, infatti, permettono di effettuare verifiche accurate durante tutte le fasi del ciclo di vita di un impianto, dalla produzione alla manutenzione, riducendo costi, tempi di fermo e rischi operativi.

In questo articolo scopriremo: 

• Dove si applicano i controlli non distruttivi nei vari contesti produttivi
• Qual è la differenza tra controlli distruttivi e non distruttivi
• Quali sono le tecniche più diffuse e perché gli endoscopi sono utili per i controlli NDT

A cosa servono i controlli non distruttivi?

I controlli NDT permettono di identificare difetti o anomalie senza compromettere l’integrità degli oggetti analizzati. 

In pratica, sono l’opposto dei controlli distruttivi (o prove distruttive), dove i materiali vengono appositamente demoliti per analizzare le loro proprietà fisiche, chimiche e meccaniche.

I test non distruttivi sono utilizzati in un’ampia gamma di settori, tra cui l’aeronautica, l’automotive, l’energia e il petrolchimico. La loro applicazione è particolarmente utile in ambienti dove il margine d’errore è minimo e un difetto potrebbe causare danni irreparabili. 

• Settore petrolifero: servono a ispezionare periodicamente oleodotti e serbatoi per prevenire perdite
• Aeronautica: garantiscono che ogni componente, dalle ali ai motori, sia in perfetto stato prima di essere messo in servizio. 
• Rinnovabili: sono altrettanto fondamentali per verificare il corretto funzionamento delle turbine eoliche.

Chi ha inventato i controlli non distruttivi?

Le prime tracce di controlli non distruttivi si attestano in epoca romana, dove gli ingegneri utilizzavano metodi rudimentali per identificare difetti nei materiali da costruzione. 

Ad esempio, la combinazione di farina e olio veniva applicata alle superfici dei blocchi di marmo per rilevare crepe invisibili a occhio nudo, migliorando così la qualità di edifici e templi. Allo stesso tempo, i fabbri valutavano la solidità dei metalli forgiati ascoltando il suono prodotto dal loro martellamento.

Se però dovessimo individuare il papà dei controlli NDT in epoca moderna, tutti gli indizi ci porterebbero a Wilhelm Conrad Röntgen. Nel 1895 scoprì i raggi X, inaugurando la radiografia come metodo non distruttivo per ispezionare l’interno di materiali metallici ed effettuare il controllo dei difetti. 

A partire da quel momento, la storia dei controlli non distruttivi fu contraddistinta da un rapidissimo progresso. 

• Negli anni ’20 fu introdotta la prova ultrasonica, che sfruttava le onde sonore ad alta frequenza per rilevare difetti interni in metalli e altri materiali solidi; 
• Nel decennio successivo debuttò il test magnetico, utilizzato per identificare difetti superficiali e sub-superficiali in materiali ferromagnetici; 
• Dello stesso periodo è anche il test a correnti indotte, pensato per rilevare imperfezioni in materiali conduttivi grazie all’induzione elettromagnetica;
• Durante la Seconda Guerra Mondiale vennero lanciati i test con penetranti, che sfruttavano i liquidi per evidenziare difetti superficiali, ed i test ad emissione acustica, capace di rilevare onde sonore prodotte da difetti nei materiali; 
• Gli anni ’50 e ’60 segnarono l’ingresso nell’era digitale dei controlli NDT. Tecnologie come la radiografia digitale e l’ultrasonografia computerizzata rivoluzionarono il campo, consentendo analisi più rapide e precise grazie all’uso di software avanzati. Queste innovazioni estesero i campi di applicazione includendo settori come il petrolchimico, il trasporto ed ovviamente la medicina.

Quali sono i controlli NDT più diffusi?

I controlli NDT più diffusi oggi sono:

• Ispezione visiva
• Prova ultrasonica
• Radiografia industriale
• Test magnetico
• Test con penetranti
• Emissione acustica
• Correnti indotte
• Termografia

Le tecniche applicate sono numerose, ma tutte con il medesimo obiettivo: velocizzare le operazioni di controllo e fornire dati estremamente precisi.

Ispezione visiva (o esame visivo)

L’ispezione visiva consiste nell’esaminare visivamente la superficie di un materiale o componente per identificare eventuali anomalie come crepe, deformazioni o corrosioni.

Può essere eseguita a occhio nudo o con l’ausilio di strumenti come lenti di ingrandimento, endoscopi o telecamere ad alta risoluzione per esami più dettagliati. Nei casi più complessi, si utilizzano droni o robot dotati di telecamere per raggiungere aree difficilmente accessibili, come serbatoi o torri di raffreddamento. 

L’efficacia di questo metodo dipende fortemente dall’esperienza dell’ispettore, ma resta una pratica essenziale per una prima valutazione dello stato di un componente. Fiber Optic si occupa di ispezioni visive da decenni e ha collaborato con aziende sparse in tutto il mondo: nel nostro catalogo sono presenti, infatti, molti dispositivi adatti al controllo non distruttivo dei materiali.

Prova ultrasonica 

La prova ultrasonica utilizza onde sonore ad alta frequenza per individuare difetti interni o misurare lo spessore di un materiale. Durante il test, un trasduttore invia onde ultrasoniche attraverso il materiale da ispezionare. Queste, quando incontrano una discontinuità, come una crepa o una porosità, si riflettono e vengono catturate da un ricevitore.

Questa tecnica di controllo non distruttivo serve a fare rilevazioni su componenti spessi o complessi, come lamiere metalliche o strutture composite. Viene utilizzata spesso per verificare la solidità di saldature in ambienti critici, come i cantieri navali o le centrali nucleari.

Radiografia industriale 

La radiografia industriale sfrutta i raggi X o gamma per esaminare l’interno di un materiale senza doverlo tagliare o distruggere. Il processo consiste nel posizionare una sorgente di radiazioni da un lato del componente e un rilevatore (come una pellicola o un sensore digitale) dall’altro. Le variazioni nell’assorbimento delle radiazioni creano un’immagine, o radiogramma, che rivela dettagli come crepe, inclusioni o variazioni di densità.

La radiografia è ampiamente utilizzata nel settore aerospaziale e automobilistico per verificare la qualità di getti in metallo o parti saldate. Nonostante l’elevata precisione, l’uso della radiografia richiede misure di sicurezza rigorose per proteggere gli operatori dall’esposizione alle radiazioni.

Test Magnetico 

Il test magnetico, o ispezione a particelle magnetiche, si basa sull’uso di campi magnetici per identificare discontinuità superficiali o sub-superficiali in materiali ferromagnetici. Applicando un campo magnetico al componente e cospargendo la superficie con particelle di ferro, è possibile rilevare eventuali interruzioni nel flusso del campo stesso, le quali indicano la presenza di difetti.

Tale metodo di controllo non distruttivo è ideale per l’ispezione di tubazioni, caldaie e recipienti a pressione. Una delle sue principali qualità è la rapidità, che lo rende particolarmente utile in applicazioni industriali dove il tempo è un fattore critico.

Test con penetranti

Il test con penetranti è uno dei metodi più semplici, ma al tempo stesso più efficaci, per identificare difetti superficiali come crepe o porosità. Si applica un liquido colorato o fluorescente sulla superficie del componente, lasciandolo penetrare nelle discontinuità. Successivamente, si rimuove l’eccesso di liquido e si applica un rivelatore che esalta il contrasto, rendendo visibili le anomalie.

Questa tecnica viene comunemente utilizzata per l’ispezione di saldature e componenti metallici in settori come l’automotive e l’energia. 

Emissione acustica 

L’emissione acustica rileva onde sonore generate da fenomeni come la crescita di crepe o deformazioni plastiche in un materiale. Durante il test, sensori posizionati sul componente catturano le onde sonore e ne analizzano l’intensità, la frequenza e la posizione per individuare eventuali difetti.

La tecnica permette di monitorare in tempo reale la salute strutturale di grandi impianti, come serbatoi di stoccaggio o ponti. La capacità di rilevare cambiamenti dinamici rende l’emissione acustica uno strumento preziosissimo ai fini della manutenzione predittiva.

Correnti indotte 

Il test a correnti indotte utilizza l’induzione elettromagnetica per identificare difetti in materiali conduttivi. Applicando un campo magnetico variabile, si generano correnti indotte all’interno del componente da analizzare. Eventuali interruzioni nel flusso delle correnti rappresentano un segnale della presenza di anomalie.

È particolarmente utile per l’ispezione di tubi, cavi e strutture metalliche in settori come l’aerospaziale e l’automotive. La sua sensibilità ai difetti superficiali e sub-superficiali ne fa una scelta ideale per applicazioni ad alta precisione.

Termografia

La termografia misura la distribuzione del calore su una superficie consentendo di identificare anomalie termiche generate da corrosioni o distacchi. Il procedimento di analisi avviene attraverso una termocamera, grazie alla quale l’ispettore potrà verificare eventuali variazioni di temperatura ed identificare i possibili difetti.

La tecnica è molto diffusa nelle ispezioni su larga scala, come la verifica dell’isolamento termico negli edifici o l’analisi di pale eoliche. La sua capacità di rilevare difetti a distanza la rende uno strumento versatile per molte applicazioni.

Quali sono i vantaggi dei controlli NDT?

I controlli non distruttivi offrono alle aziende una serie di importanti vantaggi: nessun danneggiamento dei componenti, la riduzione dei costi, la possibilità di effettuare controlli ripetibili nel tempo, maggiore sicurezza operativa e versatilità.

• Il primo aspetto da considerare è quello della manutenzione predittiva: individuare i difetti strutturali o funzionali prima che si trasformino in problemi gravi consente di prevenire guasti e, in casi estremi, incidenti catastrofici. Il controllo regolare degli oleodotti, ad esempio, può evitare fuoriuscite di sostanze pericolose, proteggendo sia le persone che l’ambiente;
• Dal punto di vista economico, i controlli NDT riducono i costi operativi, poiché scongiurano le tanto impegnative quanto costose opere di demolizione. Tutto ciò si traduce in un risparmio significativo, soprattutto per le aziende che lavorano con materiali costosi o difficilmente reperibili. Inoltre, proprio grazie alla manutenzione predittiva offerta da queste tecniche è possibile prolungare la vita delle infrastrutture;
• Altro vantaggio dei controlli non distruttivi è la versatilità: i test possono essere applicati a metalli, polimeri, compositi e persino materiali avanzati. Inoltre, la precisione offerta da queste tecniche permette di ottenere dati dettagliati e affidabili, migliorando la qualità complessiva dei prodotti e dei processi produttivi.

Normative e standard dei controlli non distruttivi

I controlli NDT sono eseguiti da personale altamente qualificato e certificato. La norma di riferimento per questo genere di ispezioni è la ISO 9712, la quale assicura l’affidabilità delle rilevazioni e la coerenza a livello internazionale. La normativa stabilisce procedure standardizzate per l’esecuzione dei test.

Inoltre, lo standard ISO prevede tre livelli di qualifica per i tecnici:

• Livello I: per tecnici che eseguono test semplici sotto supervisione;

• Livello II: per ispettori in grado di condurre test complessi e interpretare autonomamente i risultati;

• Livello III: per esperti responsabili dello sviluppo delle procedure e della supervisione generale delle attività.

Quali sono le prospettive per il futuro nell’ambito dei controlli NDT?

Le scoperte tecnologiche degli ultimi anni stanno influendo positivamente anche sui controlli non distruttivi, mettendo a disposizione strumenti sempre più all’avanguardia e in grado di restituire dati sempre più accurati.

• Tra gli sviluppi più rilevanti troviamo l’introduzione dei droni nelle ispezioni. Possono raggiungere aree difficilmente accessibili, come ciminiere, torri eoliche o condotti industriali riducendo così anche i rischi per gli operatori;
• Un’altra innovazione che rivoluzionerà i test non distruttivi nei prossimi anni è l’intelligenza artificiale (IA). I software di machine learning analizzano grandi quantità di dati raccolti, identificando schemi o anomalie che potrebbero sfuggire all’osservazione umana. Ad esempio, algoritmi avanzati possono esaminare immagini radiografiche o termografiche per rilevare difetti con un livello di precisione senza precedenti. Inoltre, l’automazione dei processi di analisi riduce i tempi di valutazione, migliorando la produttività complessiva;
• Infine, i progressi dei software di analisi e visualizzazione hanno reso gli NDT più intuitivi e accessibili. Gli strumenti di modellazione 3D offrono l’opportunità di visualizzare i difetti in modo chiaro e dettagliato, facilitando la comunicazione tra tecnici e ingegneri. 

I controlli non distruttivi incarnano il presente ed il futuro della manutenzione predittiva negli stabilimenti industriali: è per questo che in Fiber Optic contribuiamo a questo orizzonte caratterizzato da sempre più efficienza ed operatività con dispositivi innovativi adatti ad effettuare controlli NDT sempre più mirati.