INDIVIDUARE I DIFETTI DI SALDATURA CON GLI ENDOSCOPI INDUSTRIALI

All’interno di uno stabilimento industriale la qualità delle saldature è determinante ai fini della sicurezza, della funzionalità e della durata degli impianti. Ma quali sono i difetti di saldatura più comuni?

Nelle prossime righe metteremo sotto la lente d’ingrandimento le varie cricche, spatter e tutte quelle imperfezioni in grado di compromettere nel lungo periodo le attività nei contesti produttivi. Ci soffermeremo anche sulle cause e gli effetti dei difetti di saldatura. Infine, vedremo anche come individuarli grazie al supporto dei nostri fidati endoscopi industriali.

Quali sono le cause di una “cattiva” saldatura?

Per scongiurare l’insorgere dei difetti di saldatura è necessario comprendere i motivi per i quali si formano. Il primo elemento da considerare riguarda la preparazione dei bordi da saldare, i quali devonoi essere puliti in maniera adeguata prima di qualunque operazione. Infatti, la presenza di sporcizia o superfici contaminate da oli e vernici, può dare vita ad imperfezioni di inclusione e porosità.

A tutto ciò si aggiunge anche la giusta regolazione dei parametri di saldatura. Il livello di tensione elettrica e la scelta dell’elettrodo devono essere calibrate con precisione in base al materiale da saldare al tipo di giunto.

Nelle operazioni di saldatura anche il gas di protezione svolge un ruolo determinante: se il flusso non è adeguato l’arco risulterà instabile e il bagno di saldatura sarà esposto all’ossigeno. Il risultato? Si formeranno ancora una volta ossidi e porosità.

Sul banco degli imputati per i difetti di saldatura troviamo anche le condizioni ambientali. Il freddo e l’umidità elevata possono alterare il comportamento del bagno di fusione.

La classificazione dei difetti di saldatura

Dopo la carrellata sulle cause del paragrafo precedente, passiamo ora alla classificazione vera e proprio dei difetti di saldatura. La normativa tecnica li suddivide in quattro grandi categorie, ognuna con le sue specificità.

Difetti geometrici 

I difetti geometrici sono solitamente visibili ad occhio nudo e si manifestano come alterazioni nella sagoma e nelle dimensioni del cordone saldato. Tra questi “inestetismi” troviamo:

• sovrametallo eccessivo (overfill). La quantità di metallo utilizzato per la saldatura è eccessiva e genera un rigonfiamento eccessivo del cordone. L’overfill non è solo una questione estetica. Infatti, nella zona interessata possono accumularsi tensioni ed in alcuni ostacolare l’assemblaggio dei componenti adiacenti;
• riempimento insufficiente (underfill). Al contrario del sovrametallo, si verifica quando il volume di metallo depositato è inferiore a quello necessario per colmare l’intera giunzione. Il cordone risulta piatto o addirittura incavato rispetto al piano dei pezzi saldati. Può causare una riduzione della sezione resistente e quindi compromettere la capacità del giunto di sopportare carichi meccanici;
• incisioni marginali (undercut). Sono solchi o depressioni che si formano lungo i bordi del cordone, nel punto di transizione con il metallo base. Possono essere causate da un angolo di torcia inadeguato, da un’arco troppo aggressivo o da una velocità di avanzamento eccessiva;
• spruzzi metallici (spatter). Si tratta di piccole goccioline di metallo fuso che, a causa dell’instabilità dell’arco, vengono proiettate al di fuori del bagno di fusione e si solidificano sulla superficie del pezzo;
• cordoni irregolari o asimmetrici. Un altro difetto frequente è l’andamento non uniforme del cordone, che può essere serpentinato, troppo largo, troppo stretto o con oscillazioni.

Difetti di fusione e penetrazione

I difetti di saldatura legati alla fusione e alla penetrazione costituiscono una delle categorie più critiche, in quanto compromettono direttamente la continuità strutturale del giunto. A differenza dei difetti geometrici, possono essere più difficili da identificare senza adeguati strumenti di ispezione. 

I più comuni sono:

• mancanza di fusione. Si verifica quando il materiale d’apporto non si fonde correttamente con il metallo base. La mancanza di fusione rappresenta un serio problema strutturale, poiché genera aree di separazione che possono innescare fratture sotto carico;
• penetrazione incompleta. Si manifesta quando il metallo fuso non attraversa completamente il giunto, lasciando una porzione del bordo dei pezzi non fusa;
• fusione incompleta tra passate. Nelle saldature a più strati, è possibile che non si realizzi una fusione corretta tra un passaggio e l’altro, soprattutto quando la pulizia tra le passate è trascurata o la sequenza termica non è ben gestita. Il difetto comporta un indebolimento della coesione interna del cordone e aumenta la probabilità di delaminazioni o fratture sotto sollecitazioni ripetute;
• sottosquadro associato alla fusione difettosa. Quando l’arco incide in profondità nel metallo base ma non fonde correttamente con il metallo d’apporto, si forma una scanalatura ai bordi del giunto che può condurre alla formazione di cricche.

Difetti interni o volumetrici

I difetti interni, anche noti come difetti volumetrici, sono discontinuità che si sviluppano all’interno della massa metallica del cordone di saldatura e non sono visibili a occhio nudo. Si generano principalmente durante la solidificazione del metallo fuso e possono compromettere gravemente l’integrità del giunto.

Tra i principali difetti interni annoveriamo:

• porosità. La presenza di microcavità o bolle d’aria intrappolate nel metallo durante il raffreddamento. Anche se una porosità minima può essere accettabile in alcuni standard, la presenza estesa o concentrata in zone critiche può portare a una perdita di tenuta o a una riduzione della resistenza meccanica.
• porosità a cratere. Si tratta di una particolare tipologia di porosità che si forma nel punto finale del cordone lasciando una depressione;
• inclusioni di scoria (slag inclusions). Si tratta di frammenti solidi non metallici, come residui di flussanti o ossidi, che restano intrappolati nel metallo saldato;
• inclusioni ossidiche. Simili alle inclusioni di scoria, ma dovute a reazioni con l’ossigeno durante la saldatura, specie quando il bagno fuso è esposto all’aria per mancanza o insufficienza del gas di protezione;

Difetti meccanici e strutturali

I difetti meccanici e strutturali rappresentano la categoria più critica in assoluto, dal momento che incidono direttamente sulla resistenza, sulla sicurezza e sulla vita utile del giunto saldato. Determinano delle vere e proprie discontinuità nel materiale, capaci di propagarsi nel tempo fino al cedimento del componente.

Tra i principali difetti meccanici e strutturali si distinguono:

• cricche (cracks). Sono fratture più o meno sottili che possono svilupparsi nel metallo saldato, nel metallo base o nella zona termicamente alterata. Rappresentano uno dei difetti più pericolosi, poiché agiscono come punti di innesco per la propagazione della frattura sotto carico;
• bruciature (burn-through). Si verificano quando l’apporto termico è eccessivo e provoca una fusione completa e incontrollata del metallo base, fino a creare fori o assottigliamenti critici;
• deformazioni e tensioni residue. Possono compromettere l’allineamento dei componenti e ridurre la capacità del giunto di resistere a carichi ciclici;
• cedimenti localizzati: in presenza di difetti combinati, come ad esempio la mancanza di fusione associata a cricche, il giunto può mostrare un degrado progressivo delle proprietà meccaniche, fino alla rottura improvvisa in esercizio.

Quali rischi per un impianto?

La presenza di difetti in una saldatura non va assolutamente trascurata. Infatti, sul lungo periodo possono rivelarsi la causa di tutta una serie di problematiche capaci di compromettere il funzionamento dell’impianti. 

Tra queste c’è indubbiamente la riduzione della resistenza meccanica: una saldatura priva di continuità strutturale non potrà sopportare i carichi per cui il componente è stato progettato. I giunti si possono così deformare e addirittura cedere generando in certi contesti danni molto gravi.

Al tempo stesso i difetti di saldatura possono determinare la perdita di tenuta. In numerosi impianti industriali la funzione primaria delle saldature è garantire la totale ermeticità dei giunti. Le inclusioni e le porosità possono dar luogo a fuoriuscite di fluidi e gas con il rischio di contaminazioni ambientali e di pericoli per i lavoratori dello stabilimento.

Come già accennato nei paragrafi precedenti, le imperfezioni influiscono sulla durabilità dell’impianto. Infatti, possono contribuire all’insorgenza di fenomeni di corrosione localizzata.

Anche dal punto di vista normativo, i difetti saldatura possono portare alla non conformità del componente rispetto agli standard tecnici di riferimento. Molte norme (come UNI EN ISO 5817, ASME, AWS) stabiliscono limiti ben precisi per la presenza e la tipologia di discontinuità accettabili. 

Come rilevare i difetti di saldatura?

I metodi più adatti a rilevare i difetti di saldatura sono indubbiamente i cosiddetti “controlli non distruttivi”. Tra questi rientrano le radiografie, gli ultrasuoni, i liquidi penetranti ad anche gli endoscopi industriali.

Le sonde consentono di esaminare i giunti anche laddove in punti particolarmente ostici e di difficile accesso, come ad esempio l’interno di tubi o cisterne. Offrono immagini ad alta risoluzione e permettono di scattare foto e registrare video utili a documentare le anomalie riscontrate.

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