Controllo ultrasonoro Phased Array delle saldature — D1.1:2025 Annex H
Phased array ultrasonic testing is governed by Annex H of AWS D1.1:2025 — a mandatory annex covering groove welds and heat-affected zones from 3/16 in to 8 in [5 mm to 200 mm] using encoded linear scanning. Personnel need NDT Level II or III plus 320 hours of PAUT experience.
Cos'è il controllo ultrasonoro Phased Array
Il phased array ultrasonic testing (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 legge focale. Variando la legge focale, il sistema orienta elettronicamente il fascio sonoro attraverso una gamma di angoli o lo focalizza a diverse profondità senza muovere la sonda.
This electronic beam control, together with encoded data collection, extends imaging beyond the A-scan (amplitude vs. time of flight) that single-element conventional UT displays: B-scan (ultrasonic axis vs. probe-movement axis), C-scan (plan view), and S-scan (sectorial cross-section). Per H3.12.2 and H3.12.3, the B-scan and C-scan are built from the recorded A-scan data along the probe-movement (scan) axis, so encoded data gives the inspector a stored, reviewable record of the entire scan.
Per l'ispezione della Saldatura, il PAUT riduce il tempo 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 il costo dell'attrezzatura, la complessità del piano di scansione e il requisito aggiuntivo di 320 ore di esperienza del personale dell'Allegato H4.1.
Quando il PAUT si applica secondo D1.1:2025
L'Allegato H è un allegato obbligatorio di AWS D1.1:2025 — la sua introduzione (H1) stabilisce che i suoi requisiti si applicano quando si utilizza il phased array ultrasonic testing. Prosegue con ambito (H2), definizioni (H3), personale (H4), attrezzatura (H5), qualificazione dell'attrezzatura (H6), piani di scansione (H7), calibrazione (H8), esame (H9), accettazione (H10), analisi dei dati (H11), gestione dei dati (H12), documentazione e rapporti (H13) e verifica della linearità del sistema (H14).
D1.1 permits both conventional UT and phased array UT as alternative ultrasonic techniques on groove welds. Variations in testing procedures, equipment, or Accettazione standards outside Part F of Clause 8 may be used only with the Engineer’s approval, and any such variation must be recorded in the Ispezione records. PAUT is not a substitute for conventional UT in every situation — the choice between them depends on weld geometry, Spessore, joint accessibility, and contract Requisiti.
L'UT stesso (convenzionale o phased array) è un requisito contrattuale: secondo la Clausola 8.1.1, quando deve essere richiesto un CND diverso da quello visivo, ciò deve essere indicato nelle informazioni fornite agli offerenti, e secondo la Clausola 8.15 tali informazioni devono identificare chiaramente l'estensione delle prove. Secondo la Clausola 8.19.2, l'Allegato H specifica la tecnica alternativa per l'esame UT phased array delle saldature a smusso. L'approvazione dell'Ingegnere prevista in quella clausola riguarda altre variazioni nelle procedure di prova, nelle attrezzature e nei criteri di accettazione non incluse nella Parte F della Clausola 8.
“Il presente allegato fornisce requisiti obbligatori che si applicano quando si utilizza il phased array ultrasonic testing (PAUT). Le tecniche alternative presentate in questo allegato richiedono procedure scritte, formazione e qualificazione avanzate del personale e metodi di calibrazione specifici per il PAUT.”
Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025
Ambito PAUT: Spessore e Gamma di Giunti
Per Annex H2, the procedures and standards in Annex H govern PAUT examinations of groove welds, including heat-affected zones (HAZ), for thicknesses between 3/16 in and 8 in [5 mm and 200 mm] using encoded linear scanning. The encoder is what tracks the probe’s position along the weld so that the scan data can be reconstructed and reviewed afterward. Per H9.3.2, scanning shall be done with an encoder except as permitted in H7.4: where edges and corners prevent access or limit encoded PAUT, H7.4.3 allows those areas to be scanned by running the scan in the opposite direction toward the edge, or by non-encoded PAUT using the scanning patterns described in Clause 8, and use of non-encoded PAUT shall be noted in the examination report. H7.4.6 also states that encoding is not required for the transverse indication inspection.
L'Allegato H esclude esplicitamente l'esame PAUT delle saldature di connessione tubolari T, Y e K. L'UT delle connessioni tubolari T, Y e K è invece disciplinato dalla Clausola 10.29.
Per materiali con Spessore superiore a 2 in [50 mm], deve essere utilizzato un blocco di verifica mockup per dimostrare l'effettiva sensibilità PAUT e la copertura del volume di saldatura (H7.1.1, con rimando a H5.7.2). Anche l'Ingegnere può richiederlo, e H5.7.2 consente inoltre al personale PAUT di utilizzarlo a propria discrezione. Il blocco mockup contiene geometrie di saldatura rappresentative con riflettori impiantati 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 (Allegato H4)
Per Annex H4.1, NDT Level II and III PAUT personnel who collect or analyze PAUT data shall be qualified per Clause 8.14.6.1 and 8.20. In addition, the PAUT inspector shall have documented a Minimo of 320 hours of work-time experience in PAUT applications. The practical examination required by Clause 8.20 shall consist of at least two flawed specimens representing the joint Tipi to be examined, each containing a minimum of two flaws.
Gli individui che non soddisfano questi requisiti possono assistere nella raccolta dati PAUT solo sotto la supervisione diretta di personale PAUT qualificato.
Secondo Annex H4.2, la certificazione del personale PAUT NDT Level II e III deve essere eseguita da personale UT NDT Level III che soddisfa i requisiti di H4.1. Il Level III certificante necessita quindi sia della qualificazione UT generale che delle ulteriori 320 ore di esperienza specifica PAUT.
Requisiti dell'Attrezzatura PAUT (Allegato H5)
Secondo Annex H5.1, le ispezioni devono essere eseguite utilizzando apparecchiature phased array pulse-echo che soddisfano 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 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 devono essere utilizzate scansioni elettroniche. Secondo H3.19, il numero di pulsatori determina quanti elementi all'interno di una sonda phased array possono essere applicati all'interno di una data legge focale; secondo H3.3, il numero di canali determina il numero massimo di elementi che l'unità phased array può supportare nel suo complesso.
H5.1.2 — Viste di Imaging
Lo strumento phased array deve essere dotato di sufficienti opzioni di visualizzazione per includere viste A-scan, B-scan, C-scan e S-scan, e scansioni codificate per fornire un'analisi approfondita dei dati lungo 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 del tipo a schiera lineare con un Minimo di 16 elementi e deve produrre frequenze tra 1 e 6 MHz. Le dimensioni del passo della sonda devono essere sufficientemente piccole da non far apparire segnali di onda stazionaria sul display.
Secondo H5.3.2, il cuneo deve avere un angolo di incidenza sufficiente per produrre onde di taglio nel materiale tra 40° e 70°. I cunei 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 azionato da controllo remoto; gli scanner semi-automatici sono azionati manualmente lungo le saldature mentre l'encoder registra la posizione.
Calibrazione PAUT: SSL e Blocchi di Riferimento (H5.7)
Secondo Annex H5.7, il riflettore Norma utilizzato per stabilire il Livello di Sensibilità Standard (SSL) deve essere il foro laterale da 0.060 in [1.5 mm] di diametro in un blocco tipo IIW in conformità con ASTM E164. La Temperatura dello Standard di calibrazione deve essere entro ±25°F [±14°C] dalla Temperatura della parte o componente da esaminare.
Per H5.7.1, a supplemental reference block shall be used that allows a minimum 3-point time-corrected gain (TCG) establishment throughout the angular range specified in the scan plan. The block shall be of sufficient thickness and length to allow calibration of reflectors throughout the entire examination volume. Each block shall have at least three side-drilled holes at depths covering the entire material range to be tested. NAVSHIP and custom machined blocks meeting these requirements may be used.
Secondo H5.7.2 e H7.1.1, la rilevabilità del riflettore Standard deve essere verificata in un mockup o in una parte di produzione per materiali con Spessore superiore a 2 in [50 mm] e ogni volta che l'Ingegnere lo richiede; il personale PAUT può farlo inoltre a propria discrezione. 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 quando non si raggiunge una rilevabilità adeguata.
Spiegazione delle viste di visualizzazione PAUT
Secondo Annex H3.12, le viste di imaging sono immagini definite da diverse viste planari tra il percorso ultrasonico (asse ultrasonico), il movimento del fascio (asse indice) e il movimento della sonda (asse di scansione). Le cinque viste primarie riconosciute dall'Allegato H sono:
- A-scan — the received pulse amplitude versus time of flight in the ultrasonic path. Same waveform produced by conventional UT.
- B-scan — a 2-D view of A-scan data along the probe-movement (scan) axis, color-coded for amplitude.
- C-scan — a 2-D plan view of beam movement (index axis) versus probe movement (scan axis), using the Massimo A-scan amplitude at each transverse location.
- D-scan — similar to S-scan but less commonly used for Ispezione di Saldatura; shows the ultrasonic axis versus the index axis.
- S-scan — a 2-D cross-sectional view of all A-scans corrected for delay and refracted angle, presented as a single slice of focal laws (one focal law sequence) along the probe-movement axis.
Piani di Scansione (Allegato H7)
Secondo 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 Tabella H.1.
Per H7.1.2, the scan plan shall demonstrate by plotting or computer simulation the appropriate refracted angles to be used during examination for the Saldatura a Scanalatura geometry and areas of concern. The scan plan must demonstrate and document coverage of the required examination volume. Performance shall be verified through the calibration (beam index point and beam angle verifications).
Per H7.4, the Metallo Base through which ultrasound must travel to test the weld shall be tested for laminar reflectors using a straight-beam search unit conforming to H5.2. If any area of base metal exhibits total loss of back reflection or an indication equal to or greater than the original back reflection, refer to H9.2.2.
Secondo H7.4.1, il piano di scansione deve dimostrare una copertura ultrasonica completa in due direzioni incrociate per coprire la Zona Termicamente Alterata (HAZ) con angoli del fascio tra 40 e 60 gradi e il volume completo della saldatura, inclusa la copertura della faccia di fusione della saldatura entro ±10° dalla perpendicolare (90° alla faccia di fusione della saldatura) 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
Both techniques are recognized by D1.1 for groove-weld examination. Choosing between them is an engineering judgment based on weld characteristics and project economics:
| Factor | Conventional UT | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| Governing reference | Clause 8, Part F (8.14.3, 8.19.1), Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 through H14 |
| Inspector experience | NDT Level II, or Level I under Level II supervision (8.14.6.1) | NDT Level II/III + 320 hours PAUT (H4.1) |
| Equipment | Single-element transducer, pulser/receiver | 16:16 minimum channels, 1–6 MHz linear array, encoder and scanner (H5.1.1, H5.3.1, H5.4, H5.5) |
| Imaging | A-scan only | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| Data record | Inspector log entries | Encoded electronic record, reviewable post-scan |
| Coverage method | Manual scan with multiple probe angles | Encoded linear scan, 40–60° per H7.4.1 |
| Scope limit | Part F: groove welds 5/16–8 in (8.19.1); tube-to-tube T/Y/K excluded, see 10.29 | Groove welds only, 3/16–8 in; T/Y/K excluded (H2) |
| Best fit | Field Riparazione, single-pass coverage, low equipment budget | Production fabrication, thicker sections, where image record adds value |
Per le saldature di connessione tubolari T, Y e K, le procedure e gli standard dell'Allegato H non si applicano (H2), e la Clausola 8.19.1 vieta le procedure e gli standard della Parte F per l'esame delle connessioni T, Y o K tubo-tubo. L'UT di tali connessioni è disciplinato dalla Clausola 10.29, che richiede una procedura scritta preparata o approvata da una persona certificata NDT Livello III esperta nell'UT di strutture tubolari.
Guida agli Standard Correlati
Domande Frequenti
Secondo la Clausola 8.19.2 di D1.1:2025, l'Allegato H specifica la tecnica alternativa per l'esame UT phased array delle saldature a smusso; l'UT stesso è un requisito contrattuale: quando deve essere richiesto un CND diverso da quello visivo, la Clausola 8.1.1 richiede di indicarlo nelle informazioni fornite agli offerenti, e la Clausola 8.15 richiede che tali informazioni identifichino l'estensione delle prove. L'Allegato H è un allegato obbligatorio — i suoi requisiti si applicano ogni volta che si utilizza il PAUT, inclusi qualificazione del personale (H4), attrezzatura (H5), piani di scansione (H7), calibrazione (H8), esame (H9), accettazione (H10), analisi dei dati (H11), gestione dei dati (H12), documentazione e rapporti (H13) e verifica della linearità del sistema (H14). L'approvazione dell'Ingegnere prevista nella Clausola 8.19.2 riguarda altre variazioni nelle procedure di prova, nelle attrezzature e nei criteri di accettazione non incluse nella Parte F della Clausola 8, e tali variazioni approvate devono essere registrate nei registri di ispezione.
Annex H2 governs PAUT examination of groove welds and heat-affected zones for thicknesses between 3/16 in and 8 in [5 mm and 200 mm] using encoded linear scanning. Tubular T, Y, and K connection welds are explicitly excluded from Annex H scope. For materials over 2 in [50 mm] in thickness, a mockup verification block shall be used to demonstrate effective PAUT sensitivity and weld volume coverage (H7.1.1); the Engineer may also require one, and H5.7.2 additionally allows PAUT personnel to use one at their option.
Per Annex H4.1, PAUT inspectors must hold NDT Level II or III qualification per Clause 8.14.6.1 and 8.20, and must additionally have documented a minimum of 320 hours of work-time experience in PAUT applications. The required practical examination (per Clause 8.20) shall consist of at least two flawed specimens representing the joint types to be examined, each containing a minimum of two flaws.
Secondo l'Allegato 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 devono essere utilizzate 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 lungo l'intera lunghezza di scansione e attraverso tutti i fasci.
Secondo l'Allegato H5.7, il riflettore Standard utilizzato per stabilire il Livello di Sensibilità Standard (SSL) è un foro laterale da 0.060 in [1.5 mm] di diametro in un blocco tipo IIW conforme a ASTM E164. La Temperatura del blocco di calibrazione deve essere entro ±25°F [±14°C] dalla parte o componente sotto esame. È richiesto anche un blocco di riferimento supplementare secondo H5.7.1 con almeno tre fori laterali a profondità variabili per supportare una calibrazione TCG (guadagno corretto nel tempo) a 3 punti.