I difetti sono disponibili in diverse forme e dimensioni

Il rilevamento dei difetti è un argomento molto vasto. Quando ho scritto di questo nell'articolo sulla qualità di giugno 2022, Flaw Detection 101, mi sono concentrato sulla definizione di cosa sia un difetto e ho poi discusso molti dei metodi comuni di test non distruttivi (NDT) utilizzati per rilevare i difetti. La definizione che ho usato in precedenza era “un’indicazione che si ritiene costituisca una discontinuità, ma che non supera i limiti di rifiuto”. Questa definizione può essere facilmente interpretata entro i limiti di un programma NDT che ha definito tolleranze e limiti di accettazione. Tuttavia, potrebbe anche essere interpretato in modo diverso quando le ispezioni utilizzate non tentano di rilevare tipi di difetti comuni come crepe, ritiro, porosità e altri.

I difetti possono presentarsi in molte forme, orientamenti e dimensioni diverse. Possono essere piccole differenze di materiale, imperfezioni superficiali o qualsiasi cosa che non dovrebbe essere su o all'interno di un componente. L'origine di un difetto può anche provenire da molte fonti diverse e possono trovarsi in qualsiasi punto all'interno di una parte. Per questo motivo sono state sviluppate numerose ispezioni diverse per individuare i difetti. Poiché il rilevamento dei difetti può essere molto difficile, spesso può richiedere una combinazione di diverse ispezioni o ispezioni molto specifiche per fornire una copertura completa delle parti.

In alcuni casi, dove è noto che si verificano tipi specifici di difetti, vengono utilizzati diversi tipi di metodi di ispezione prescritti non così comuni. Questi tipi di ispezioni sono al centro di questo articolo. La radiografia neutronica (raggi N), ad esempio, viene utilizzata per rilevare sia il nucleo ceramico residuo nei componenti della turbina, sia la corretta distribuzione e densità dei materiali esplosivi interni nei proiettili di artiglieria. Un altro metodo è la diffrazione dei raggi X (XRD). L'XRD viene utilizzato per misurare l'orientamento della cristallografia dei componenti e i livelli di stress intrinseco e residuo nelle parti prodotte e sottoposte a manutenzione. Questi specifici tipi di difetti devono essere ispezionati utilizzando questi metodi poiché attualmente non esiste altro modo standardizzato e convalidato per rilevarli.

La radiografia con neutroni condivide molti degli attributi di base del metodo NDT standard a raggi X, ma invece di utilizzare i raggi X per interagire con i componenti, utilizza neutroni ad alta energia. I neutroni interagiscono con i materiali in modo molto diverso rispetto ai raggi X e questa differenza consente il rilevamento di difetti che i raggi X non possono identificare. In poche parole, molti materiali più densi e spessi possono fermare e assorbire i raggi X, ma i raggi N possono facilmente penetrare attraverso questi materiali. D’altra parte, i raggi X possono facilmente penetrare la plastica, ma i raggi N no. Queste differenze di assorbimento possono essere sfruttate vantaggiosamente.

Il nucleo ceramico residuo all'interno di un componente della turbina può causare danni catastrofici al motore. Il nucleo ceramico è ciò che definisce le dimensioni interne di molti componenti della turbina e dopo che la lega metallica è stata fusa per formare la parte, il nucleo ceramico rimane all'interno. Il nucleo viene quindi rimosso attraverso un processo chimico, ma è necessario confermare la rimozione completa. I raggi N possono fornire questa conferma. Per fare ciò, le parti vengono lavate accuratamente esternamente e internamente con una soluzione che contiene un materiale chiamato gadolinio. Il gadolinio viene utilizzato perché può assorbire quasi completamente i neutroni. Il lavaggio al gadolinio copre e impregna completamente l'eventuale nucleo ceramico residuo eventualmente presente. Le parti vengono quindi asciugate e posizionate davanti al fascio di neutroni e una pellicola o un rilevatore digitale catturano quindi la radiografia dei neutroni o l'immagine digitale. Qualsiasi materiale residuo del nucleo può quindi essere facilmente identificato sull'immagine a raggi N. Se durante una radiografia viene trovato materiale ceramico, il numero di serie può essere rielaborato. La Figura 1 mostra il materiale del nucleo ceramico all'interno delle cavità interne di una parte di turbina.

Un altro difetto unico che si basa sui raggi N per il rilevamento è la corretta distribuzione e densità dei materiali esplosivi interni nei proiettili di artiglieria/munizioni. Per questa ispezione, le munizioni vengono presentate semplicemente inserendole nel fascio di neutroni e fotografandole. I neutroni interagiscono con i vari elementi all'interno del componente e possono quindi essere interpretati e identificati sull'immagine a raggi N.