Dipartimento Tecnologie di Sicurezza
Settore Ricerca Certificazione Verifica
Controlli non Distruttivi
per la verifica d’integrità
Ing. Carlo De Petris
Verifiche periodiche delle attrezzature in
pressione, in conformità al D.M.329/2004
Associazione Costruttori di Caldareria
Milano, 31 gennaio 2013
Ente Nazionale Italiano di Unificazione
Comitè Europèen de
Normalization
International Organization for Standardization
Settore RCV
Normazione
Comitè Europèen de
Normalization
WG 1
WG 2
WG 3
WG 4
WG 5
WG 6
WG 7
WG 8
WG 9
WG 10
Ionizing radiations
Ultrasonics
Eddy current
Penetrant testing
Magnetic particle testing
Leak testing
Acoustic emission
Visual examination
IR Termography
Centro Ricerche I.S.P.E.S.L.
X-ray diffraction
Settore RCV
Normazione
Controlli Non Distruttivi
Applicazione di tecniche di
Prove Non Distruttive
su attrezzature, elementi e componenti
d’interesse al fine di poterne elaborare
un giudizio di accettazione o rifiuto
ai fini della sua utilizzazione
Settore RCV
Controlli Non Distruttivi
DECRETO 1 dicembre 2004, n. 329 "Regolamento recante norme per la messa in servizio ed
utilizzazione delle attrezzature a pressione e degli insiemi di cui all'articolo 19 del decreto
legislativo 25 febbraio 2000, n. 93"
Art. 12
Verifiche di integrità in occasione delle verifiche periodiche
1. La verifica di integrità consiste nell’ispezione delle varie membrature mediante esame visivo
eseguito dall’esterno e dall’interno, ove possibile, in controlli spessimetrici ed eventuali altri
controlli che si rendano necessari a fronte di situazioni evidenti di danno.
2. Ove nella rilevazione visiva e strumentale o solamente strumentale si riscontrano difetti che
possono in qualche modo pregiudicare l’ulteriore esercibilità’ dell’attrezzatura, vengono intraprese,
per l’eventuale autorizzazione da parte del soggetto preposto, le opportune indagini supplementari
atte a stabilire non solo l’entità’ del difetto ma anche la sua possibile origine. Ciò al fine di
intraprendere le azioni più opportune di ripristino della integrità strutturale del componente, oppure a
valutarne il grado di sicurezza commisurato al tempo di ulteriore esercibilità con la permanenza dei
difetti riscontrati.
7. La verifica di integrità per le tubazioni non comporta obbligatoriamente ne’ la prova idraulica ne’ la
ispezione visiva interna, ma opportuni controlli non distruttivi per l’accertamento della integrità della
struttura.
Settore RCV
Disciplina tecnica
Settore RCV
Indicazioni tecniche
Efficacia dei CND in relazione al tipo di discontinuità attesa
Assottigliamento
Cricche
superficiali
Cricche sub
superficiali
Formazione
di
microfessure
microcavità
Cambi
metallurgici
Cambi
dimensionali
Blistering
Esame visivo
2÷1
1÷1
0
0
0
2÷1
2÷1
Ultrasuoni ad onde
longitudinali
2÷1
1÷0
1÷0
1÷1
0
0
Ultrasuoni ad onde
Inclinate
0
2÷1
2÷1
1÷1
0
0
0
Magnetoscopia con
particelle fluorescenti
0
2÷1
1-0
0
0
0
0
Liquidi penetranti
0
2÷1
0
0
0
0
0
Emissione acustica
0
2÷1
2÷1
1÷0
0
0
1÷0
Correnti indotte
2÷1
2÷1
2÷1
1÷0
0
0
0
Ricerca di perdite
2÷1
0
0
0
0
0
0
Radiografia
2÷1
1÷0
1÷0
0
0
2÷1
0
Misure dimensionali
2÷1
0
0
0
0
2÷1
0
0
1÷1
1÷0
1
2÷1
0
0
Metodi e tecniche di
controllo
Repliche
metallografiche
Efficacia dei CND in relazione al tipo di discontinuità attesa
(0=nulla, 1=possibile, 2=ottima)
2÷1
Settore RCV
Esame visivo e spessimetria
Valutazione dello stato
di conservazione
e
di efficienza
Settore RCV
Esame visivo e spessimetria
Cosa si intende per valutazione dello
stato di conservazione ?
Valutazione dello stato di conservazione:
(Termini e definizioni)
Giudizio sulle condizioni fisiche in cui si trova l’attrezzatura a pressione in un
dato momento, rispetto alla sua stabilità alle condizioni massime ammissibili
PS e TSmin /TSmax.
Settore RCV
Esame visivo e spessimetria
Cosa si intende per valutazione dello
stato di efficienza ?
Valutazione dello stato di efficienza:
(Termini e definizioni)
Giudizio che, basato sulla valutazione dello stato di conservazione e in
relazione all’azione evolutiva dei meccanismi di danno noti e prevedibili in
funzione del tempo, è finalizzato all’accertamento delle condizioni di esercizio
in sicurezza dell’attrezzatura a pressione fino alla successiva riqualificazione
periodica.
Settore RCV
Esame visivo e spessimetria
Flusso logico delle fasi della verifica d’integrità
a)
analisi storica di funzionamento dell’attrezzatura anche attraverso la lettura del libretto delle verifiche;
b)
c)
verifica dell’accessibilità completa dell’attrezzatura a pressione dall’esterno e dall’interno;
eventuale prova di pressione con liquido o, in sostituzione e previa predisposizione da parte dell'utente di
opportuni provvedimenti di cautela previsti dalla legislazione vigente, con gas delle camere dell’attrezzatura a
pressione non ispezionabili;
d)
e)
esame visivo delle membrature e relativa valutazione del Parametro Indicativo della Difettosità (PIDEV) ;
acquisizione dello spessore minimo ammissibile s0 dalla documentazione (per esempio: dai disegni/schemi di
fabbricazione o libretto ISPESL dell’attrezzatura a pressione);
individuazione del meccanismo di danno di corrosione come noto o prevedibile. In tal caso, valutazione della
velocità di corrosione vrc ;
f)
g)
calcolo dello spessore minimo ammissibile di efficienza s0,eff ;
h)
i)
controllo spessimetrico e relativa valutazione dello spessore minimo misurato smin o minimo convenzionale sc ;
verifica dello spessore minimo misurato smin o minimo convenzionale sc rispetto allo spessore minimo ammissibile
s0 o minimo ammissibile di efficienza s0,eff ;
accertamento dell’idoneità all’impiego in sicurezza dell’attrezzatura a pressione per l’intervallo di tempo massimo
previsto dalla legislazione vigente;
j)
k)
l)
m)
n)
eventuale declassamento dell’attrezzatura a pressione ;
eventuale determinazione di un nuovo intervallo di tempo inferiore rispetto a quello previsto dalla normativa
vigente per la successiva riqualificazione periodica;
eventuale esecuzione di ulteriori CND integrativi;
eventuale arresto e riparazione, oppure dismissione.
Settore RCV
Esame visivo e spessimetria
Esame visivo e spessimetria
Flusso logico dei controlli
ai fini della valutazione
dello stato di
conservazione
e di
efficienza
Accessibilità completa a fini
ispettivi dell’attrezzatura a
pressione dall’esterno e
dall’interno ?
Prova di pressione o con liquido o
gas delle camere non ispezionabili
Esito positivo ?
si
Esame Visivo
PID ≥ 2
PID
Spessore minimo ammissibile
s0
si
no
no
si
0  PID < 2
s0 disponibile
esito positivo
Arresto
ulteriori CND
no
esito negativo
Calcolo dello spessore
minimo ammissibile
s0
Verifica alla Corrosione
si
nota o prevedibile
Calcolo effetti
della corrosione
vrc, scc, tcc
Calcolo dello spessore minimo
ammissibile di efficienza
s0,eff
Riparazione
Dismissione
Controllo
Spessimetrico
smin ; sc
si
si
smin ; sc  s0,eff
Idoneità all’esercizio in sicurezza
dell’attrezzatura a pressione per
l’intervallo di tempo massimo
previsto dalla normativa vigente.
smin ; sc  s0
no
or
Settore RCV
Verifica d’Integrità
no
or
Declassamento dell’attrezzatura a
pressione per effetto di una
modifica ai sensi del comma 3
dell’art. 14 del D.M. 329/2004
Determinazione di un nuovo intervallo di
tempo inferiore rispetto a quello previsto
dalla normativa vigente per la successiva
verifica periodica d’integrità
no
Settore RCV
Esame visivo
Esame visivo
Peso delle discontinuità
Gi = (C1i * C2i )
C1i
C2i
coefficiente di estensione, dato dal rapporto fra la superficie affetta dal
meccanismo di danno considerato e la superficie complessiva del
componente interessato (fasciame, fondo, bocchello, ecc.). Si precisa
che, nel caso di discontinuità non valutabili in termini di superficie (es.:
cricche) il coefficiente di estensione viene posto pari a 1.
coefficiente di intensità, da intendersi come un indice di severità della
discontinuità ai fini dell’esercizio in sicurezza dell’attrezzatura a
pressione, componente o elemento, anche in relazione alla sua
possibile evoluzione nel tempo.
Settore RCV
Esame visivo
Elenco delle discontinuità
Codice
Coefficiente
di intensità
C2i
Denominazione
Breve descrizione
1
Abrasione
Danneggiamento
della
asportazione
meccanica
metalliche.
3
Ammaccatura (*)
Depressione accidentale di superficie.
2
Cratere di
corrosione
Tipo di corrosione localizzata che provoca
cavità la cui profondità risulti del medesimo
ordine di grandezza delle sue dimensioni
trasversali.
3
10
Cricca affiorante
Discontinuità prodotta da una rottura locale che
si manifesta con una sottile linea di frattura
sulla superficie.
3
15
Pitting
Tipo di corrosione localizzata che può portare a
perforazioni.
3
9
superficie
per
di
particelle
1
Settore RCV
Esame visivo
Parametro Indicativo della Difettosità (PIDEV)
PID EV  ∑Gi 
Non sono rilevate discontinuità
PIDEV = 0
L’esame visivo non evidenzia discontinuità.
Discontinuità che non richiedono interventi nell’immediato
0 < PIDEV ≤ 1
L’attrezzatura a pressione presenta discontinuità dalle caratteristiche tali da non evolvere,
presumibilmente, verso condizioni di rischio significativo fino alla successiva verifica programmata.
E’ comunque obbligatoria la registrazione delle discontinuità rilevate.
Discontinuità che richiedono interventi nell’immediato
1 < PIDEV ≤ 2
PIDEV > 2
L’attrezzatura a pressione presenta discontinuità che possono evolvere verso condizioni di rischio
non trascurabili che richiedono interventi nell’immediato. Se ritenuto necessario, oltre al successivo
controllo spessimetrico, possono essere richiesti ulteriori controlli e accertamenti integrativi con
altri metodi PND, così come una osservazione più sistematica dell’attrezzatura a pressione fino,
per alcuni casi, al monitoraggio.
L’attrezzatura a pressione presenta discontinuità di rilevanza tale da imporre l’attuazione di
iniziative immediate, come:
- esecuzione di ulteriori controlli e accertamenti integrativi con altri metodi PND;
- arresto e/o riparazione,
- dismissione.
Settore RCV
Esame visivo
Settore RCV
Esame visivo
Calcolo dello
spessore minimo
di efficienza
Settore RCV
Esame visivo e spessimetria
Spessore minimo ammissibile s0
s 0  sn  Δs f  s sc
sn [mm]
spessore nominale
ssc [mm]
sovraspessore di corrosione
sf [mm]
tolleranza di fabbricazione del laminato assunta
con segno negativo per ragioni di sicurezza,
Settore RCV
Esame visivo e spessimetria
Velocità di corrosione (rateo) vrc
v rc 
s j  si
Δt ij
Rapporto tra la differenza degli spessori si ed sj rilevati rispettivamente al
tempo ti e tj e l’intervallo di tempo corrispondente ( Δt ij  t j  t i )
Spessore prevedibilmente consumato scc
scc  v rc  Δt cc
spessore scc prevedibilmente consumato nel periodo di tempo Δtcc
Settore RCV
Esame visivo e spessimetria
Settore RCV
Esame visivo e spessimetria
Spessore minimo
ammissibile di efficienza s0,eff
s0,eff  s0  scc
Settore RCV
Spessimetria
Controllo
spessimetrico
Settore RCV
Spessimetria
Controllo Spessimetrico
po
maglia
pv
N
1
M
j
N
i
ni,j
M
reticolo
Settore RCV
Spessimetria
Settore RCV
Spessimetria
Reticolo su serbatoio
D
L
Criteri di accettabilità
1. per confronto diretto
2. per confronto combinato
Settore RCV
Spessimetria
per confronto diretto
 
smin  min si,j
smin ≥s0,eff
Settore RCV
Spessimetria
per confronto combinato - 1
Simboli e/o relazioni di calcolo
numero dei punti di misura totali del reticolo
M N
spessore dell’i-,j-esimo punto di misura
si, j
M
N
1
1
∑∑s
sm 
Definizione
i, j
media: valore medio delle M x N misure di spessore
MN
M N
2
 ∑∑sm - si, j  

 1 1
 M  N - 1 




t  / 2,
  M  N  1
1 
0.5
deviazione standard : deviazione standard delle M x N
misure di spessore
valore della funzione t di Student per un livello di
confidenza 1- e un numero di gradi di libertà 
numero di gradi di libertà
livello di confidenza ovvero probabilità con la quale sarà
possibile dichiarare il rispetto del criterio (per esprimere il
livello di confidenza in percentuale moltiplicare per 100)
Settore RCV
Spessimetria
per confronto combinato - 2
fluidi del Gruppo 1
fluidi del Gruppo 2
sst  sm - t 0.0005,MN1  σ 
sst  sm - t 0.025,MN1  σ 
(livello di confidenza 99,9 %)
(livello di confidenza 95,0 %)
Settore RCV
Spessimetria
Settore RCV
Spessimetria
per confronto combinato -3
Valori della funzione di distribuzione t di Student

t 0.0005, ν
t 0.025, ν

t 0.0005, ν
t 0.025, ν

t 0.0005, ν
t 0.025, ν

t 0.0005, ν
t 0.025, ν
1
636,62
12,71
10
4,59
2,23
20
3,85
2,09
150
3,36
1,98
2
31,60
4,30
11
4,44
2,20
30
3,65
2,04
200
3,34
1,97
3
12,92
3,18
13
4,22
2,16
40
3,55
2,02
250
3,33
1,97
4
8,61
2,78
14
4,14
2,14
50
3,50
2,01
300
3,32
1,97
5
6,87
2,57
15
4,07
2,13
60
3,46
2,00
400
3,32
1,97
6
5,96
2,45
16
4,01
2,12
70
3,44
1,99
500
3,31
1,96
7
5,41
2,36
17
3,97
2,11
80
3,42
1,99
1000
3,30
1,96
8
5,04
2,31
18
3,92
2,10
90
3,40
1,99
2000
3,29
1,96
9
4,78
2,26
19
3,88
2,09
100
3,39
1,98
5000
3,29
1,96
Settore RCV
Spessimetria
sst  sm - t  σ
0,14
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
Spessore minimo
statistico
Spessore
medio
Sst
Sm
5
1,
22
5
1,
12
5
1,
02
5
0,
92
5
5
0,
82
tσ σ
0,
72
5
0,
62
5
0,
52
5
0,
42
5
0,
32
5
0,
22
5
0,
12
0,
02
5
0
Settore RCV
Spessimetria
Spessore minimo convenzionale sc
sc  min smin; sst 
Settore RCV
Spessimetria
Settore RCV
Esame visivo e spessimetria
Valutazione
dello stato di
efficienza
Valutazione
dello stato di efficienza
smin . ; sc  ≥s0 ,eff
Settore RCV
Esame visivo e spessimetria
Settore RCV
Esame visivo e spessimetria
Valutazione positiva dello stato di efficienza
spessore
smin; sc  ≥s0,eff
s0,eff  s0  sCC
smin ; sc
scc
s0,eff
s0
t0
t1
tempo
Determinazione di un nuovo intervallo di tempo per la
successiva riqualificazione periodica
spessore
smin; sc   s0 smin; sc   s0,eff
s0,eff  s0  sCC
Smin ; SC
SCC
S0,eff
S0
t vr
t0
tf
t1
tempo
Settore RCV
Esame visivo e spessimetria
Settore RCV
Emissione acustica
Emissione
Acustica
Settore RCV
Emissione acustica
Il metodo di Emissione Acustica (EA)
Il termine Emissione Acustica è usato per definire il rilascio spontaneo di
energia elastica nel materiale, nella forma di onde elastiche transitorie.
1.
Crescita della
discontinuità
2.
Treno d’onda
3.
Pre-amplificatore
4.
Sensore
5.
Segnale in uscita
6.
Materiale del
componente
7.
Fronte dell’onda
8.
Azione meccanica
sulla superficie
esterna del
componente
5
3
1
4
7
6
2
8
Tipico segnale EA (hit)
Settore RCV
Emissione acustica
Schematizzazione dell’applicazione del metodo
Localizzazione
sorgente EA
Sensore
Settore RCV
Emissione acustica
Maglia piena – 9 sensori
Maglia ridotta – 6 sensori
Settore RCV
Emissione acustica
Applicazione tipica per “grandi” serbatoi interrati
SISTEMA DI
Sistema di
PRESSURIZZAZIONE
depressurizzazione
SISTEMA DI
Sistema di
PRESSURIZZAZIONE
pressurizzazione
Sistema EA
Sensore Pressione
GPL fase vapore
GPL fase liquida
Sensore EA
Settore RCV
Emissione acustica
Settore RCV
Emissione acustica
Allestimento per “grandi” serbatoi interrati
Settore RCV
Emissione acustica
Installazione sensori
Settore RCV
Emissione acustica
Analisi dei dati AT per cluster
Valutazione del serbatoio basata
sulla densità locale degli eventi
(max < lim)
Settore RCV
Emissione acustica
Trafilamenti e/o perdite
Settore RCV
Emissione acustica
Corrosione sotto coibente
Settore RCV
Emissione acustica
Corrosione sotto coibente
Caso studio 1
Settore RCV
Emissione acustica
Corrosione sotto coibente
Caso studio 2
Settore RCV
Emissione acustica
Settore RCV
Emissione acustica
Settore RCV
Onde guidate
Onde
Guidate
Settore RCV
Onde guidate
Centro Ricerche I.S.P.E.S.L.
Fasce ed anelli GT
Settore RCV
Onde guidate
-7
3
x 10
-7
3
2
saldatura
T(0,1)
0
-1
-3
0
0.2
0.4
0.6
time [ms]
in parte T(0,1)
+
altri modi…
0
non è assial
simmetrica
-1
è assial
simmetrica
-2
corrosione
1
u [mm]
u [mm]
x 10
2
1
-2
0.8
1
-3
0
0.2
0.4
0.6
time [ms]
0.8
1
-7
3
x 10
-7
3
x 10
2
2
u [mm]
1
-7
0
3
-1
2
x 10
0
-1
-2
1
-2
1
-3
0
0.2
0
3
-3
0
0
0.4
0.6
time [ms]
-1
0.8
x
3
-7
10
-2
2
-3
0
3
0
0.2
0.4
0.6
time [ms]
u [mm]
0.8
0.4
0.6
time [ms]
0.8
0.8
1
-2
1
0.2
-7
10
0
-1
2
1
x
2
0.4
0.6
1
time [ms]
0.2
1
u [mm]
-7
x 10
u [mm]
1
2
-3
0
0.2
0.4
time
0
-1
0.6
[ms]
0.8
1
1
-2
-3
0
1
0.2
0.4
time
0.6
[ms]
0.8
1
-7
-7
3
x 10
2
3
-7
10
x
u[m ]
1
3
-7
10
0
-1
2
0
-2
1
u[m ]
u [mm]
x
2
1
0
-3
0
0.2
-1
0.4
time
0.6
[ms]
0.8
1
-2
-1
-3
0
0.2
0.4
time
0.6
[ms]
0.8
1
-2
0.2
0.4
0.6
time [ms]
-3
0
1
0.8
0.2
0.4
0.6
time [ms]
0.8
1
3
-7
x 10
2
x
0.4
time
2
0.2
0.8
1
0.4
0.6
time [ms]
0.8
1
u [mm]
u [mm]
x 10
-3
0
0.6
[ms]
0.2
0.8
0.4
time
0.6
[ms]
0.8
1
1
-3
0
0
0.4
0.6
-1
time
[ms]
0
-1
-2
-2
-3
0
0.2
-2
1
0.2
-3
0
-2
-7
3
-2
-1
2
0
-1
0
0
-1
1
u [mm]
u [mm]
x 10
-7
10
1
-7
10
2
1
-7
3
x
2
3
u [mm]
3
-7
x 10
0
Settore RCV
Indicazioni GT
u [mm]
3
Onde guidate
0.2
0.4
0.6
time [ms]
0.8
1
-3
0
0.2
0.4
0.6
time [ms]
0.8
1
1
Acquisizione GT
Settore RCV
Onde guidate
Linea guida GT
Settore RCV
Onde guidate
Normazione specifica nazionale
Settore RCV
Onde guidate
Settore RCV
UT Phased Array
UT
Phased Array
Concezione innovativa del controllo UT
Cosa distingue una sonda tradizionale ad un
elemento con una Phased Array ?
Sonda tradizionale
Sonda Phased Array
Settore RCV
UT Phased Array
Principio di funzionamento UT- PA - focalizzazione
Settore RCV
UT Phased Array
Modalità PA di scan longitudinale
Settore RCV
UT Phased Array
Scambiatore tubi piccolo
diametro e spessore
Caso studio
Settore RCV
UT Phased Array
Cobra
Caso studio
Settore RCV
UT Phased Array
Sonda PA
Caso studio
Settore RCV
UT Phased Array
Caso studio
Analisi RT
1 Campione con nido di tarli e soffiature
2 Campione con insellamento
3 Campione con mancanza di fusione
1
2
Prima proiezione.
3
1
2
3
Seconda proiezione
(ruotata di 90° rispetto alla precedente).
Settore RCV
UT Phased Array
Nido di tarli e soffiature
A-scan e S-scan con tecnica PA sul
campione con nido di tarli e soffiature
Caso studio
A-scan, S-scan e C-scan con tecnica PA
AUT sul campione con nido di tarli e
soffiature
Settore RCV
UT Phased Array
Insellamento
A-scan eS-scan con tecnica PA sul
campione con insellamento
Caso studio
A-scan, S-scan e C-scan con tecnica PA
AUT sul campione con insellamento
Settore RCV
UT Phased Array
Mancanza di fusione
A-scan eS-scan con tecnica PA sul
campione con mancanza di fusione
Caso studio
A-scan, S-scan e C-scan con tecnica PA
AUT sul campione con mancanza di
fusione
Settore RCV
UT Phased Array
Settore RCV
Monitoraggio
Monitoraggio
Settore RCV
Progetti in progress
Monitoraggio con Emissione Acustica
Settore RCV
Progetti in progress
Monitoraggio con Emissione Acustica
Settore RCV
Progetti in progress
Monitoraggio con Onde Guidate
Sviluppo di un modello predittivo di sensibilità diagnostica al
danneggiamento con tecnica di monitoraggio di tubazioni
con metodo ad Onde Guidate
Massimizzazione del rapporto della
funzione likelihood generalizzata
g k  max supv Zkj v
1 j  k
k
Z v    zi v 
j
k
Rapporto della funzione logaritmica
cumulativa di likelihood
ij


p y i X iw  v , σ 2
zi v  

p y i X iw , σ 2



β ln B  1  β  ln A
E m v  
E zv v 
Rapporto della funzione logaritmica di
likelihood
Numero minimo di acquisizioni
necessarie a limitare le false chiamate
con una probabilità che sia 1 - β
Settore RCV
Progetti in progress
Monitoraggio con Onde Guidate
Settore RCV
Progetti in progress
Monitoraggio con Onde Guidate
Settore RCV
Progetti in progress
Monitoraggio con Onde Guidate
ringrazia per la gentile attenzione
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INAIL Settore Ricerca, Certificazione e Verifica
Socio Ente dell’Associazione Italiana delle Prove Non Distruttive
Settore RCV
il Laboratorio Controlli Non Distruttivi