La tecnica ultrasonora è ampiamente utilizzata per misurare lo spessore di tubi e lamiere, in particolare su tubi evaporativi, serpentini surriscaldatori e risurriscaldatori, fasciame di collettori degli impianti termoelettrici. Nel caso dei tubi di caldaia, la spessimetria ha lo scopo di verificare che lo spessore residuo resistente sia adeguato alla temperatura e pressione di esercizio e di correlare la eventuale perdita di spessore con il tempo di esercizio, al fine di stimare l’intervallo ammissibile prima del successivo controllo spessimetrico. Anche la caratterizzazione non distruttiva degli ossidi sulle pareti dei tubi è utile in quanto la loro presenza riduce lo scambio termico ed aggrava il degrado del materiale. Le sonde convenzionali “a contatto” richiedono per il controllo la preparazione di adeguate piazzole di misura sulla superficie del componente da controllare. Le sonde EMAT possono invece effettuare la misura sulla superficie tal quale, eliminando i tempi e i costi di preparazione. Entrambe le tecniche sono sensibili allo stato di degrado del materiale ed in particolare della parete opposta al sensore; è di interesse pratico rilevante accertare l’influenza dello stato di tale superficie sull’ampiezza del segnale EMAT e sull’affidabilità dei dati di spessore. Un ulteriore vantaggio della tecnica EMAT è l’aumento della sensibilità del sensore in presenza di ossidi sulla parete alla quale si affaccia la sonda. Il presente rapporto illustra i risultati di un’attività svolta nell’ambito nel progetto mirato SENNA (“Sensoristica innovativa e nanomateriali per il sistema elettrico”), Sottoprogetto “SIN” (“Sensoristica innovativa per una maggiore affidabilità e sicurezza del sistema elettrico”), con l’obiettivo di accertare l’affidabilità e le prestazioni della misura spessimetrica realizzata con l’impiego di sonde ultrasonore “no-contact” EMAT (ElectroMagnetic Acoustic Transducers), avendo come termine di riferimento le prestazioni – note – delle sonde spessimetriche convenzionali. I risultati descritti nel documento, al completamento dell’attività identificata come Milestone 1.3.2 del Work Package 1.3, riguardano in particolare misure effettuate con sonde EMAT su spezzoni di tubi, tratti da diversi componenti di una caldaia esercita, e successive caratterizzazioni di tipo distruttivo finalizzate a determinare il livello di degrado dei tubi e a correlare lo stato di conservazione del componente e le caratteristiche dei segnali EMAT.

Traendo vantaggio dalla presenza sulla superficie esterna di ossidi ad elevata permeabilità magnetica e del peculiare meccanismo di generazione e ricezione del sensore EMAT, sono confrontate due diverse modalità di calcolo del tempo di propagazione dell’impulso ultrasonico, che offrono la possibilità di ottenere informazioni sia sullo spessore resistente, sia sull’ossido esterno. Sono quindi analizzati i risultati delle prove distruttive e ricavati dati di confronto per valutare la qualità delle misure EMAT in relazione alle reali condizioni delle superfici dei tubi esaminati. Le conclusioni confermano che le sonde EMAT costituiscono un’alternativa, adeguata ed affidabile, all’impiego delle sonde a contatto convenzionali per la mappatura degli spessori residui dei tubi di caldaia e l’opportunità di azioni volte a promuovere un impiego più esteso della tecnologia EMAT nelle ispezioni in servizio.