Milano, 13-15 ottobre 2005 Titolo: Spessimetria EMAT: benchmarking, procedure operative e aspetti di normazione Autore: Massimo Gori, Enzo D’Alessio CESI – Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano “Giacinto Motta” S.p.A. – Via Rubattino 54, 20134 Milano Riassunto: La memoria descrive le prestazioni dei sensori EMAT nella misura di spessore di tubi di caldaia, nonché di tubi surriscaldatori e risurriscaldatori eserciti, al fine di valutarne la vita residua. Il potenziale dei sensori EMAT per l’impiego sistematico nelle ispezioni in servizio ha come riferimento le sonde ultrasoniche convenzionali “a contatto”. Queste richiedono adeguate piazzole di misura; le sonde "non a contatto" EMAT possono invece effettuare la misura sulla superficie tal quale, evitando i tempi ed i costi di preparazione. Per caratterizzare il comportamento delle sonde EMAT sono state effettuate misure su tubi di caldaia eserciti, spessore 3.5÷5mm e diversi gradi di ossidazione, e misure distruttive per correlare i segnali EMAT all’effettivo spessore e condizione di degrado dei tubi. Lo studio voleva accertare l’affidabilità della misura EMAT effettuata senza rimuovere l’ossido esterno che si sviluppa per le elevate temperature di esercizio. Tale ossido è tollerato poiché le sue caratteristiche magnetiche migliorano l’efficienza di generazione dell’impulso per accoppiamento acusto-elettromagnetico, aumentando la sensibilità di oltre 30 dB, rispetto al caso di assenza di ossido e consentendo in tal modo di rilevare echi con un rapporto segnale / rumore adeguato per misure spessimetriche affidabili. I segnali acquisiti sui tubi eserciti sono stati analizzati tenendo conto della fisica del sensore EMAT, della presenza dell’ossido esterno e della sua influenza sul percorso ultrasonoro. Risulta in tal modo possibile definire una procedura per misurare lo spessore di parete resistente, compensando l’ossido esterno. Questo ha consentito di ricavare stime EMAT di spessore residuo coerenti a meno di 0.1 mm con i dati delle prove distruttive. In sintesi le misure EMAT hanno fornito valori corretti di spessore residuo, anche in presenza di fenomeni accentuati di degrado documentati dall’analisi metallografica. Sulla base dei risultati descritti la spessimetria EMAT offre un’alternativa, adeguata ed affidabile, alla spessimetria convenzionale a contatto. La possibilità di un rapido trasferimento nella pratica industriale appare, piuttosto, condizionata da barriere di costo, che risulterebbero fortemente ridimensionate nel caso risultasse adeguata, in linea di massima, una versione opportunamente adattata della strumentazione impiegata per le sonde convenzionali. Alcune misure dimostrano che gli strumenti ad ultrasuoni convenzionali consentono di rilevare segnali EMAT di intensità adeguata per determinare lo spessore di parete su tubi di caldaia in presenza di ossido esterno, ma non su superfici pulite, a causa soprattutto della insufficiente amplificazione in ricezione. Viene infine presa in esame la definizione di una procedura e/o di una norma condivisa, presupposto per l’applicazione sistematica della metodologia EMAT al controllo in servizio dello spessore dei tubi dei generatori di vapore senza rimozione dell’ossido esterno. La ricerca è stata svolta nell’ambito dei programmi di Ricerca per il Sistema Elettrico (Decreto del Ministero dell’Industria del 26 Gennaio 2000).