Controllo Ultrasonico Phased Array dei Giunti — D1.1:2025 Annex H
Il controllo ultrasonico phased array è regolato dall'Annex H di AWS D1.1:2025 — un allegato obbligatorio che copre i giunti a piena penetrazione e le zone termicamente alterate da 3/16 in a 8 in [5 mm a 200 mm] utilizzando la scansione lineare codificata. Il personale necessita di NDT Level II o III più 320 ore di esperienza PAUT.
Cos'è il Controllo Ultrasonico Phased Array
Il controllo ultrasonico phased array (PAUT) è una tecnica UT avanzata che utilizza una sonda multi-elemento invece di un trasduttore a elemento singolo. Ogni elemento viene pulsato indipendentemente con ritardi temporali controllati, definiti da un file operativo phased array chiamato focal law. Variando la focal law, il sistema orienta elettronicamente il fascio sonoro attraverso una gamma di angoli o lo focalizza a diverse profondità senza muovere la sonda.
Questo controllo elettronico del fascio consente visualizzazioni di imaging che l'UT convenzionale a elemento singolo non può produrre: A-scan ampiezza vs. tempo, B-scan asse ultrasonico vs. asse di movimento della sonda, C-scan vista in pianta e S-scan sezione trasversale settoriale. Ogni vista è ricostruita dalla posizione codificata della sonda lungo la saldatura, fornendo all'ispettore una registrazione memorizzata e revisionabile dell'intera scansione.
Per l'ispezione delle saldature, il PAUT riduce i tempi di scansione rispetto all'UT convenzionale multi-angolo e fornisce un'interpretazione basata su immagini più facile da comunicare all'ingegnere o al proprietario. Il compromesso è rappresentato dal costo dell'attrezzatura, dalla complessità del piano di scansione e dal requisito aggiuntivo di 320 ore di esperienza del personale previsto dall'Annex H4.1.
Quando si applica il PAUT secondo D1.1:2025
L'Annex H è un allegato obbligatorio di AWS D1.1:2025 — quando il controllo ultrasonico phased array viene selezionato al posto dell'UT convenzionale ai sensi della Clause 8.15, si applica l'intero Annex H: introduzione (H1), scopo (H2), definizioni (H3), personale (H4), attrezzatura (H5), qualificazione dell'attrezzatura (H6), piani di scansione (H7), calibrazione (H8), esame (da H9 a H10) e accettabilità (da H11 a H12).
La D1.1 consente sia l'UT convenzionale che il PAUT come tecniche ultrasoniche alternative sui giunti a piena penetrazione. Variazioni nelle procedure di prova, nell'attrezzatura o negli standard di accettazione al di fuori della Part F della Clause 8 possono essere utilizzate solo con l'approvazione dell'Ingegnere, e ogni tale variazione deve essere registrata nei verbali di ispezione. Il PAUT non sostituisce l'UT convenzionale in ogni situazione — la scelta tra i due dipende dalla geometria della saldatura, dallo spessore, dall'accessibilità del giunto e dai requisiti contrattuali.
L'UT stesso (convenzionale o phased array) è richiesto solo quando specificato nei documenti contrattuali secondo la Clause 8.15. Il PAUT non diventa applicabile finché l'Ingegnere non specifica l'UT per la saldatura e l'appaltatore non seleziona il PAUT come tecnica.
“L'Annex H è un allegato obbligatorio — quando il PAUT viene selezionato al posto dell'UT convenzionale, si applica ogni requisito da H1 a H14. Non esiste un ‘PAUT-lite’ secondo la D1.1.”
Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025
Scopo del PAUT: Spessori e Tipologie di Giunto
Secondo l'Annex H2, le procedure e gli standard dell'Annex H regolano gli esami PAUT dei giunti a piena penetrazione, incluse le zone termicamente alterate (HAZ), per spessori compresi tra 3/16 in e 8 in [5 mm e 200 mm] utilizzando la scansione lineare codificata. L'encoder è ciò che traccia la posizione della sonda lungo la saldatura in modo che i dati di scansione possano essere ricostruiti e revisionati successivamente — il PAUT manuale non codificato non rientra nello scopo dell'Annex H.
L'Annex H esclude esplicitamente l'esame PAUT delle saldature di connessioni tubolari a T, Y e K. Per queste geometrie di giunto, le tecniche alternative richiedono una qualificazione separata e l'approvazione dell'Ingegnere.
Per materiali con spessore superiore a 2 in [50 mm], può essere richiesto dall'Ingegnere o utilizzato a discrezione del personale PAUT un blocco di verifica mockup secondo H5.7.2. Il blocco mockup contiene geometrie di saldatura rappresentative con riflettori inseriti in posizioni dove è difficile dirigere i fasci sonori — garantendo che il piano di scansione copra l'intero volume della saldatura e la HAZ.
Qualificazione del Personale PAUT (Annex H4)
Secondo l'Annex H4.1, il personale PAUT NDT Level II e III che raccoglie o analizza i dati PAUT deve essere qualificato secondo le Clause 8.14.6.1 e 8.20. Inoltre, l'ispettore PAUT deve aver documentato un minimo di 320 ore di esperienza lavorativa nelle applicazioni PAUT. L'esame pratico richiesto dalla Clause 8.20 deve consistere in almeno due campioni difettosi rappresentativi dei tipi di giunto da esaminare, ciascuno contenente un minimo di due difetti.
Le persone che non soddisfano questi requisiti possono assistere nella raccolta dei dati PAUT solo sotto la diretta supervisione di personale PAUT qualificato.
Secondo l'Annex H4.2, la certificazione del personale PAUT NDT Level II e III deve essere eseguita da personale NDT Level III UT che soddisfi i requisiti di H4.1. Il Level III certificante necessita quindi sia della qualifica UT generale che delle 320 ore aggiuntive di esperienza specifica PAUT.
Requisiti dell'Attrezzatura PAUT (Annex H5)
Secondo l'Annex H5.1, le ispezioni devono essere eseguite utilizzando apparecchiature phased array pulse-echo che soddisfino i requisiti della Clause 8.21 per le apparecchiature UT convenzionali, qualificate in conformità con H8. Inoltre, gli strumenti phased array devono soddisfare diversi requisiti specifici per il PAUT:
H5.1.1 — Numero di Pulsatori
Lo strumento deve essere dotato di un minimo di 16 pulsatori e 16 canali (16:16). Un minimo di 16:64 è richiesto se si devono utilizzare scansioni elettroniche. Il rapporto pulsatore/canale determina quanti elementi all'interno di una sonda phased array possono essere applicati all'interno di una determinata focal law.
H5.1.2 — Viste di Imaging
Lo strumento phased array deve essere dotato di opzioni di visualizzazione sufficienti per includere le viste A-scan, B-scan, C-scan e S-scan, e scansioni codificate per fornire un'analisi approfondita dei dati attraverso l'intera lunghezza di scansione e attraverso tutti i fasci.
H5.3 — Unità di Ricerca a Fascio Angolato
Secondo H5.3.1, la sonda phased array a fascio angolato deve essere di tipo linear array con un minimo di 16 elementi e deve produrre frequenze tra 1 e 6 MHz. Le dimensioni del pitch della sonda devono essere sufficientemente piccole affinché i segnali delle onde stazionarie non appaiano sul display.
Secondo H5.3.2, lo zoccolo deve avere un angolo di incidenza sufficiente a produrre onde trasversali nel materiale tra 40° e 70°. Gli zoccoli devono essere utilizzati entro l'intervallo angolare specificato dal produttore.
H5.4 e H5.5 — Encoder e Scanner
L'encoder deve essere digitale e capace di scansione lineare. La codifica deve essere eseguita utilizzando uno scanner semi-automatico o automatico come definito in H3.22. Gli scanner automatici sono dispositivi meccanizzati in cui il movimento della sonda PAUT è computerizzato o guidato da controllo remoto; gli scanner semi-automatici sono guidati manualmente lungo le saldature mentre l'encoder registra la posizione.
Calibrazione PAUT: SSL e Blocchi di Riferimento (H5.7)
Secondo l'Annex H5.7, il riflettore standard utilizzato per stabilire lo Standard Sensitivity Level (SSL) deve essere il foro a fondo piatto (side-drilled hole) da 0.060 in [1.5 mm] di diametro in un blocco di tipo IIW in conformità con ASTM E164. La temperatura del campione di calibrazione deve essere entro ±25°F [±14°C] dalla temperatura della parte o del componente da esaminare — un differenziale di temperatura sostanziale cambia la geometria dello zoccolo e gli angoli di rifrazione quanto basta per invalidare l'SSL.
Secondo H5.7.1, deve essere utilizzato un blocco di riferimento supplementare che consenta di stabilire un guadagno corretto nel tempo (TCG) su almeno 3 punti in tutto l'intervallo angolare specificato nel piano di scansione. Il blocco deve essere di spessore e lunghezza sufficienti per consentire la calibrazione dei riflettori in tutto l'intero volume di esame. Ogni blocco deve avere almeno tre fori a fondo piatto a profondità che coprano l'intero intervallo di materiale da testare. Possono essere utilizzati blocchi NAVSHIP e blocchi lavorati su misura che soddisfino questi requisiti.
Secondo H5.7.2, per materiali con spessore superiore a 2 in [50 mm], quando richiesto dall'Ingegnere o a discrezione del personale PAUT, la rilevabilità del riflettore standard deve essere verificata in un mockup o in una parte di produzione. Quando viene utilizzato questo blocco di verifica, il riflettore di sensibilità standard deve essere rilevabile al di sopra del DRL stabilito in H8.2.4.2; se non rilevabile, il piano di scansione deve essere regolato fino a ottenere una rilevabilità adeguata.
Spiegazione delle Viste di Imaging PAUT
Secondo l'Annex H3.12, le viste di imaging sono immagini definite da diversi piani tra il percorso ultrasonico (asse ultrasonico), il movimento del fascio (asse index) e il movimento della sonda (asse di scansione). Le cinque viste primarie riconosciute dall'Annex H sono:
- A-scan — l'ampiezza dell'impulso ricevuto rispetto al tempo di volo nel percorso ultrasonico. Stessa forma d'onda prodotta dall'UT convenzionale.
- B-scan — una vista 2D dei dati A-scan lungo l'asse di movimento della sonda (scansione), codificata a colori per l'ampiezza.
- C-scan — una vista in pianta 2D del movimento del fascio (asse index) rispetto al movimento della sonda (asse di scansione), utilizzando la massima ampiezza A-scan in ogni posizione trasversale.
- D-scan — simile all'S-scan ma meno comunemente usato per l'ispezione delle saldature; mostra l'asse ultrasonico rispetto all'asse index.
- S-scan — una vista in sezione trasversale 2D di tutti gli A-scan corretti per il ritardo e l'angolo rifratto, presentata come una singola fetta di focal laws (una sequenza di focal law) lungo l'asse di movimento della sonda.
Piani di Scansione (Annex H7)
Secondo l'Annex H7.1, deve essere sviluppato un piano di scansione come definito in H3.21 per le saldature da esaminare. Il piano di scansione deve specificare gli attributi necessari per ottenere la copertura dell'esame, incluse le variabili essenziali elencate nella Table H.1.
Secondo H7.1.2, il piano di scansione deve dimostrare tramite tracciamento o simulazione computerizzata gli angoli rifratti appropriati da utilizzare durante l'esame per la geometria del giunto e le aree di interesse. Il piano di scansione deve dimostrare e documentare la copertura del volume di esame richiesto. Le prestazioni devono essere verificate attraverso la calibrazione iniziale: verifiche del punto di uscita del fascio e dell'angolo del fascio.
Secondo H7.4, il metallo base attraverso il quale gli ultrasuoni devono viaggiare per testare la saldatura deve essere testato per riflettori laminari utilizzando un'unità di scansione a fascio dritto conforme a H5.2. Se un'area del metallo base mostra una perdita totale della riflessione di fondo o un'indicazione uguale o superiore alla riflessione di fondo originale, fare riferimento a 9.2.2.
Secondo H7.4.1, il piano di scansione deve dimostrare la piena copertura ultrasonica in due direzioni incrociate per coprire la zona termicamente alterata (HAZ) con angoli del fascio tra 40 e 60 gradi e l'intero volume della saldatura, inclusa la copertura della faccia di fusione della saldatura entro ±10° dalla perpendicolare (90° rispetto alla faccia di fusione) per scansioni azimutali o ±5° dalla perpendicolare per scansioni elettroniche supplementari, ove possibile. La saldatura e la HAZ devono essere testate utilizzando una sonda PAUT conforme a H5.3.
PAUT vs UT Convenzionale — Quando usare quale
Entrambe le tecniche sono riconosciute dalla D1.1 per l'esame dei giunti a piena penetrazione. La scelta tra di esse è un giudizio ingegneristico basato sulle caratteristiche della saldatura e sull'economia del progetto:
| Fattore | UT Convenzionale | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| Riferimento normativo | Clause 8.15, Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 through H14 |
| Esperienza ispettore | NDT Level II UT per Clause 8.14.6 | NDT Level II/III + 320 ore PAUT (H4.1) |
| Attrezzatura | Trasduttore a elemento singolo, pulsatore/ricevitore | 16:16 canali minimi, 1–6 MHz linear array, scanner codificato (H5.1.1, H5.3.1, H5.4) |
| Imaging | Solo A-scan | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| Registrazione dati | Voci del registro dell'ispettore | Record elettronico codificato, revisionabile post-scansione |
| Metodo di copertura | Scansione manuale con più angoli di sonda | Scansione lineare codificata, 40–60° per H7.4.1 |
| Limite di scopo | Tutti i giunti a piena penetrazione + tubolari T/Y/K | Solo giunti a piena penetrazione, 3/16–8 in; T/Y/K esclusi (H2) |
| Migliore applicazione | Riparazioni in campo, copertura a passata singola, budget attrezzatura ridotto | Fabbricazione di produzione, sezioni più spesse, dove il record di immagini aggiunge valore |
Per le connessioni tubolari a T, Y e K, il PAUT secondo l'Annex H non è consentito — si applica l'UT convenzionale secondo la Clause 8.15 con le procedure della Clause 8 Part F.
Guide agli Standard Correlati
Domande Frequenti
Secondo l'Annex H della D1.1:2025, il controllo ultrasonico phased array è consentito come alternativa all'UT convenzionale quando il contratto specifica l'UT e il PAUT è approvato dall'Ingegnere. L'Annex H è un allegato obbligatorio — quando il PAUT viene selezionato al posto dell'UT convenzionale ai sensi della Clause 8.15, si applica tutto l'Annex H (qualificazione del personale H4, attrezzatura H5, piani di scansione H7, calibrazione H8, esame H9–H10, accettabilità H11–H12). Variazioni dalla Part F della Clause 8 richiedono procedure scritte e l'approvazione dell'Ingegnere, con la variazione registrata nei verbali di ispezione.
L'Annex H2 regola l'esame PAUT dei giunti a piena penetrazione e delle zone termicamente alterate per spessori compresi tra 3/16 in e 8 in [5 mm e 200 mm] utilizzando la scansione lineare codificata. Le saldature di connessioni tubolari a T, Y e K sono esplicitamente escluse dallo scopo dell'Annex H. Per materiali con spessore superiore a 2 in [50 mm], può essere richiesto dall'Ingegnere o utilizzato a discrezione del personale PAUT un blocco di verifica mockup secondo H5.7.2.
Secondo l'Annex H4.1, gli ispettori PAUT devono possedere la qualifica NDT Level II o III secondo le Clause 8.14.6.1 e 8.20, e devono inoltre aver documentato un minimo di 320 ore di esperienza lavorativa nelle applicazioni PAUT. L'esame pratico richiesto (secondo la Clause 8.20) deve consistere in almeno due campioni difettosi rappresentativi dei tipi di giunto da esaminare, ciascuno contenente un minimo di due difetti.
Secondo l'Annex H5.1.1, lo strumento phased array deve essere dotato di un minimo di 16 pulsatori e 16 canali (16:16). Un minimo di 16:64 è richiesto se si devono utilizzare scansioni elettroniche. Secondo H5.1.2, il display dello strumento deve supportare le viste A-scan, B-scan, C-scan e S-scan insieme a scansioni codificate sufficienti per un'analisi approfondita dei dati attraverso l'intera lunghezza di scansione e attraverso tutti i fasci.
Secondo l'Annex H5.7, il riflettore standard utilizzato per stabilire lo Standard Sensitivity Level (SSL) è un foro a fondo piatto da 0.060 in [1.5 mm] di diametro in un blocco di tipo IIW conforme a ASTM E164. La temperatura del blocco di calibrazione deve essere entro ±25°F [±14°C] dalla parte o dal componente in esame. È inoltre richiesto un blocco di riferimento supplementare secondo H5.7.1 con almeno tre fori a fondo piatto a varie profondità per supportare una calibrazione TCG (guadagno corretto nel tempo) su 3 punti.