Esame liquidi penetranti (PT)

Questa tecnica di prova non distruttiva sfrutta la capacità di alcuni liquidi di penetrare, per capillarità e non per gravità, all'interno dei difetti superficiali (cricche, cavità, ecc). La bassa tensione superficiale e la buona bagnabilità di questi liquidi, ne assicurano la penetrazione anche all'interno di discontinuità sottilissime.

Dopo l'applicazione e la penetrazione del liquido (detto appunto penetrante), operazione che richiede un tempo variabile a seconda del tipo di prodotto utilizzato, del tipo di materiale da ispezionare e del tipo di discontinuità da rilevare, il liquido penetrante eccedente è rimosso dalla superficie mediante lavaggio con acqua corrente fredda. Dal momento che l'acqua presenta tensione superficiale più elevata e bagnabilità peggiore rispetto al penetrante, non è in grado di rimuovere lo stesso dalle fessure nel quale è penetrato per capillarità.

Dopo il lavaggio, sfruttando ancora una volta il principio della capillarità, viene estratto il liquido penetrante rimasto all'interno delle difettosità; l'operazione viene compiuta stendendo sulla superficie del pezzo uno strato di polvere bianca di opportuno spessore (rivelatore). Il liquido penetrante "risalito" per capillarità, lascerà nel rivelatore un segnale avente dimensioni molto maggiori rispetto al difetto che lo ha generato.

A seconda della tecnica applicata il difetto potrà essere evidenziato in vari modi: o come una macchia di colore rosso (tecnica visibile o a contrasto di colore) o come macchia fluorescente (tecnica con liquido fluorescente) facilmente rilevabile mediante irradiazione, al buio, con luce di Wood.
Il metodo non è privo di difficoltà nemmeno nella valutazione del difetto, infatti, a volte le lavorazioni meccaniche determinano delle "indicazioni" di difettosità che possono essere risolte solo da un operatore particolarmente esperto.

Applicazioni
L'ispezione con liquidi penetranti è un metodo particolarmente idoneo per evidenziare e localizzare discontinuità superficiali, quali cricche, porosità, ripiegature, in modo veloce ed economico e con grande accuratezza su tutte le tipologie di materiali, acciai, leghe di rame, leghe di alluminio, vetro, plastica ad altro, senza alcune limitazione della forma dei componenti stessi.
Contrariamente ai controlli magnetici, i liquidi penetranti possono essere applicati con successo su qualsiasi componente, indipendentemente dalla geometria o dal materiale dello stesso (fatti salvi pezzi porosi, come ad esempio i sinterizzati o i getti di ghisa oppure pezzi con superfici particolarmente rugose). 
Impianto per l'esecuzione del test Liquidi Penetranti
ATTREZZATURA RICHIESTA
L'attrezzatura necessaria per l'esecuzione del test con liquidi penetranti, non prevede equipaggiamenti speciali di un certo rilievo oltre alla sorgente di luce ultravioletta (lampada di Wood).
La figura mostra un tipico impianto a vasche per liquidi penetranti che incorpora le stazioni necessarie per una corretta applicazione della procedura di prova.

Attrezzature di supporto
Oltre alle stazioni mostrate in figura possono essere necessarie alcune attrezzature di supporto per la pulizia dei campioni.
In funzione delle dimensioni, della forma e della numerosità dei campioni da sottoporre al test, possono essere di una certa utilità macchine lavapezzi, taniche di solventi, spray, insomma tutto quanto può facilitare l'accurata pulizia dei pezzi.

Vasca di immersione liquidi penetranti
Si tratta di una vasca in acciaio inossidabile riempita con il liquido penetrante. Il pezzo da testare viene immerso nel liquido all'interno della vasca. E' prevista anche una zona dove i pezzi, una volta tolti dalla vasca, vengono posti a sgocciolare.
La vasca deve essere dotata di un coperchio, facilmente rimovibile, onde preservare il liquido dalla sporcizia.

Vasca di risciacquo
E' una vasca dove vengono lavati i pezzi provenienti dalla sgocciolatura.
Il lavaggio può essere effettuato manualmente o all'interno di piccoli cestelli in filo metallico. Allo scopo l'acqua, la cui temperatura non deve essere inferiore ai 10°C,  può essere spruzzata mediante un erogatore spray.

Lampada per ispezione
Viene utilizzata per controllare che sia stato completamente rimosso il liquido penetrante in eccesso. Nel caso di tecnica con liquidi fluorescenti viene impiegata una lampada di Wood.

Stazione di asciugatura
E' costituita da una camera con aria calda a ricircolo. La camera deve avere dimensioni sufficienti a permettere un'agevole manegevolezza dei pezzi da asciugare. Temperatura e flusso dell'aria, unitamente al tempo di permanenza e movimentazione dei pezzi, sono tutti parametri da bilanciare in funzione delle dimensioni e forma dei pezzi controllati.

Stazione di sviluppo
Tipo e posizionamento della stazione di sviluppo dipendono dall'utilizzo o meno di uno sviluppatore a secco o a umido.
Nel caso venga utilizzato uno sviluppo a secco, la stazione di sviluppo sarà immediatamente dopo la stazione di asciugatura mentre, nel caso di utilizzo di sviluppo a umido, la stazione sarà immediatamente prima di quella di asciugatura (e cioè dopo la stazione di risciacquo).
La stazione "a secco" consiste di un semplice cestello contenente la polvere di sviluppo. I pezzi asciugati vengono immersi nella polvere e la polvere in eccesso allontanata per scuotimento del pezzo. Nel caso di pezzi aventi dimensioni tali da non permetterne l'immersione nella polvere, questa viene posta sulle superfici da controllare, eliminandone poi l'eccesso sempre per scuotimento. Il cestello contenente lo sviluppatore deve essere provvisto di un coperchio, facilmente rimovibile, onde preservare lo sviluppatore, quando non è utilizzato, dalla polvere e dalla sporcizia.

Stazione di Ispezione
Essenzialmente si tratta di una superficie dove i pezzi possono essere agevolmente maneggiati sotto una luce appropriata. Nel caso della tecnica a liquidi fluorescenti la superficie è protetta da una tenda che crei una sorta di "camera oscura" nella quale impiegare la lampada di Wood.
Nel caso della tecnica visibile, la tenda non è necessaria.

Stazione di pulitura
Spesso è necessario prevedere una stazione dove i pezzi vengono puliti, dopo l'ispezione, allo scopo di rimuovere tracce di penetrante e sviluppo.
Preparazione della superficiePreparazione della superficie
Preparazione della superficie
PROCEDURA DI PROVA
Indipendentemente dal tipo di penetrante utilizzato, l'ispezione con liquidi penetranti prevede cinque passaggi essenziali

1 - Preparazione della superficie
Le superfici del prodotto da testare devono essere accuratamente pulite ed asciugate prima di sottoporre il materiale al controllo.
applicazione del penetranteapplicazione del penetrante
applicazione del penetrante
2 - Penetrazione
Dopo aver pulito ed asciugato il pezzo, il liquido penetrante deve essere applicato in modo tale da formare un film che ricopra un'area di almeno 13 mm oltre la zona da ispezionare. Questo film deve essere mantenuto per un tempo sufficiente per permettere la massima penetrazione del penetrante all'interno di ogni discontinuità affiorante in superficie. 
Rimozione del penetranteRimozione del penetrante
Rimozione del penetrante
3 - Rimozione del penetrante in eccesso
Successivamente occorre rimuovere dalla superficie del pezzo il penetrante in eccesso. Il metodo di rimozione dipende dal tipo di penetrante utilizzato. In alcuni casi sarà sufficiente pulire con uno straccio o risciacquare con acqua, in altri casi sarà necessario l'utilizzo di un solvente. L'uniforme eliminazione del penetrante in eccesso è necessaria per permettere un'ispezione efficace, tuttavia occorre evitare un eccesso di rimozione del penetrante, cosa che potrebbe compromettere l'esame.   Dopo aver verificato la completa asportazione del liquido penetrante dalla superficie si passa all'asciugatura con aria calda oppure con l'utilizzo di panni in cotone. 
Applicazione del rilevatore e sviluppoApplicazione del rilevatore e sviluppo
Applicazione del rilevatore e sviluppo
4 - Applicazione del rilevatore e "sviluppo"
Il rilevatore viene applicato in modo che formi un film sulla superficie sottoposta a prova. Il rivelatore favorisce la naturale fuoriuscita del penetrante dalle discontinuità affioranti in superficie, con l'effetto di ingrandire notevolmente la grandezza apparente del difetto.
I tempi di rilevazione possono variare  e la successiva ispezione può avvenire immediatamente, cioè subito dopo aver applicato il rilevatore, o dopo un massimo di 30minuti: in  tal modo si rieusce a visualizzare ed identificare al meglio l'eventuale indicazione di difettosità. 
5 - Ispezione
Dopo un sufficiente tempo di "sviluppo" la superficie viene esaminata visivamente per cogliere le indicazioni fornite dal penetrante fuoriuscito dalle discontinuità affioranti in superfcie. Questa osservazione deve essere effettuata in un idoneo ambiente a luminosità controllata. Nella tecnica visibile (o a contrasto di colore) l'ispezione viene eseguita in luce bianca con luminosità > 2.000 lux; nella tecnica fluorescente l'ispezione viene effettuata in un'area oscurata e la superficie viene illuminata per mezzo di una lampada di Wood con una emissione luminosa > 6.000 µW/cm² che permette al penetrante di emettere luce visibile che identifica così le difettosità affioranti.

SENSIBILITA' DEL TEST
Prima di procedere all'esame, si verifica sempre la sensibilità e la lavabilità dei liquidi penetranti.

Allo scopo si procede all'esecuzione del "Pannel Test", utilizzando piastrine campione aventi difetti "normalizzati".
In funzione della tipologia del materiale e del difetto, in generale, si può affermare che si rilevano indicazioni di discontinuità aventi dimensioni  > 1 mm.
Pannel test con liquidi penetranti fluorescenti
Pannel Test con liquidi penetranti a contrasto di colore
PRODOTTI UTILIZZATI PER L'ESECUZIONE DELL'ESAME
(Designazione UNI EN ISO 3452)
Dimensioni, forma, peso, e anche numero dei particolari da controllare, sono tutti fattori che spesso
influenzano la scelta dei prodotti da utilizzare per la conduzione dell'esame.
I due fattori più importanti sono comunque il grado di sensibilità richiesto all'esame ed il costo dei materiali.
I prodotti che garantiscono la maggiore sensibilità sono anche, ovviamente, i più costosi.
Ci sono molti controlli che richiedono il massimo grado di sensibilità possibile, ma molti altri possono essere condotti accontentandosi
di sensibilità non altrettanto elevate.
Ecco comunque un elenco dei materiali e dei livelli di sensibilità.

Liquido penetrante
  • Tipo I liquido penetrante fluorescente
  • Tipo II liquido penetrante a contrasto di colore
  • Tipo II Doppio Impiego (liquido penetrante fluorescente a contrasto di colore)
Agente per la rimozione d'eccesso di liquido penetrante
  • Metodo A Acqua
  • Metodo B Emulsione liofilo 1-Emulsione a base olio 2-lavaggio con acqua corrente
  • Metodo C Solvente liquido
  • Metodo D Emulsione idrofilo 1-Prelavaggio opzionale(acqua) 2-Emulsionate(diluito con acqua) 3-Lavaggio finale (acqua)
  • Metodo E Acqua e solvente
Rivelatore
  • Forma a  Secco
  • Forma b  Solubile in Acqua
  • Forma c   Sospendibile in acqua
  • Forma d  A base solvente (umido non acquoso)
  • Forma e  Ad acqua o solvente per speciali impieghi (per esempio replica)
LIVELLI DI SENSIBILITA'

Famiglia di prodotti fluorescenti
  • Livello di sensibilità 1 (normale)
  • Livello di sensibilità 2 (alta sensibilità)
  • Livello di sensibilità 3 (ultra elevata per usi speciali)
Famiglia di prodotti a contrasto di colore
  • Livello di sensibilità 1 (normale)
  • Livello di sensibilità 2 (alta sensibilità)
Alcune esperienze di applicazione del metodo PT
  • Controllo di particolari in titanio per il settore automotive
  • Controllo di particolari in titanio per il settore aerospaziale
  • Verifica saldature su recipienti a pressione in acciaio inossidabile e alluminio.
  • Indagine su perdita di pressione in un impianto di riscaldamento a vapore.
  • Verifica tubazioni e saldature.
  • Indagini su scambiatori di calore, tubazioni e saldature tubi piastra tubiera.
controllo con liquidi penetranti fluorescenti su piastra tubiera in acciaio inox
Accreditamenti Aster Accredia Accredia Accredia Tuv Nord Nadcap Crit
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