Microscopia elettronica a scansione a fascio elettronico

La microscopia elettronica a scansione (SEM) costituisce un asset strategico per l’analisi avanzata dei materiali in ambito industriale. Questa sofisticata tecnologia, capace di fornire immagini ad alta risoluzione con eccezionale profondità di campo, ha determinato un sostanziale avanzamento nei metodi di indagine e valutazione dell’integrità dei materiali e delle strutture nei settori più critici quali petrolchimico, oil&gas e power generation.

Donegani Anticorrosione s.r.l., forte della propria esperienza pluridecennale nel settore, integra questa tecnologia nel proprio portfolio di servizi per fornire soluzioni diagnostiche di elevata precisione.

Microscopio SEM (Scanning Electron Microscopy)

Il microscopio elettronico a scansione utilizza un fascio di elettroni focalizzato che interagisce con il campione in una camera in vuoto. Non soggetto alle limitazioni della luce visibile, consente risoluzioni nanometriche con ingrandimenti fino a 100.000x.

La configurazione del microscopio SEM comprende componenti avanzati che operano in sinergia: 

• una sorgente di elettroni (filamento di tungsteno o emettitori ad effetto di campo);
• una colonna elettronica con lenti elettromagnetiche;
• una camera porta-campioni in vuoto; 
• rivelatori specializzati;
• un sistema di elaborazione che converte i segnali in immagini e dati analitici.

Queste strumentazioni moderne offrono notevole versatilità applicativa, dalle unità da banco ai sistemi con capacità di rilevazione fino a 1 nanometro (nm). Le funzionalità avanzate includono la modalità a basso vuoto per campioni non conduttivi, l’imaging ad elettroni retrodiffusi per contrasto composizionale e la microanalisi EDS integrata.

Questi strumenti avanzati offrono un’efficace mappatura della distribuzione elementare e misurazioni quantitative, dati che sono alla base di ogni intervento diagnostico e manutentivo per garantire l’integrità strutturale dei sistemi industriali.

Microscopio SEM per la definizione di dettagli morfologici sulle superfici di frattura 

L’analisi delle superfici di frattura mediante SEM determina con precisione le cause dei cedimenti strutturali attraverso l’osservazione microfrattografica, rivelando pattern caratteristici di fatica meccanica, corrosione o altri meccanismi di deterioramento. La caratterizzazione microstrutturale che ne deriva analizza la disposizione dei grani, le fasi presenti e la distribuzione di inclusioni che potrebbero compromettere l’integrità strutturale.

L’elevata profondità di campo del SEM permette la visualizzazione tridimensionale delle superfici fratturate, aspetto determinante nell’acquisizione di informazioni cruciali per i materiali sottoposti a sollecitazioni meccaniche e termiche complesse.

Microanalisi EDS: impiegata per l’analisi qualitativa e semiquantitativa degli elementi

La microanalisi EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) sfrutta i raggi X generati dall’interazione del fascio elettronico con il campione per determinare la composizione elementare di aree specifiche. Questa tecnica analizza con precisione inclusioni, precipitati e prodotti di corrosione, fornendo dati essenziali per comprendere i meccanismi di degrado. Le mappe di distribuzione elementare identificano segregazioni e variazioni composizionali critiche nei processi di deterioramento.

Nell’industria petrolchimica, la conoscenza della composizione dei materiali risulta fondamentale per valutare l’integrità strutturale e prevedere le dinamiche di invecchiamento da esposizione a sostanze aggressive. I servizi di Donegani Anticorrosione comprendono l’identificazione dell’origine e composizione di particelle microscopiche, polveri metalliche e contaminanti mediante SEM+EDS, determinante nella valutazione dello stato di componenti critici.

Analisi locale della composizione di materiali e/o depositi

La combinazione SEM-EDS consente l’analisi localizzata di fenomeni di deterioramento rilevanti in ambito industriale. I depositi di corrosione vengono caratterizzati fornendo informazioni sul meccanismo in atto, sia esso corrosione generalizzata, pitting o stress corrosion cracking. Le contaminazioni superficiali sono rilevate con precisione, permettendo l’identificazione delle misure correttive appropriate.

Particolarmente significativa è la comparazione analitica delle interfacce tra materiali diversi, aree frequentemente soggette a degrado. Le dimensioni micrometriche del fascio elettronico consentono scansioni approfondite e localizzate anche su campioni microscopici, supportando la gestione dell’invecchiamento degli impianti industriali. Il nostro approccio diagnostico comprende l’identificazione di fibre, frammenti, rivestimenti e lo studio dei fenomeni di degradazione attraverso l’esame dei prodotti di corrosione formatisi in esercizio.

Caratterizzazione dei materiali

La microscopia elettronica industriale offre un approccio completo alla caratterizzazione delle proprietà fisico-chimiche e microstrutturali dei materiali. L’analisi SEM valuta dimensione, forma e distribuzione dei grani, identifica le fasi presenti e determina i meccanismi di guasto specifici, quali fatica meccanica, stress corrosion cracking o fragilità da idrogeno.

Il monitoraggio dei cambiamenti microstrutturali conseguenti all’esposizione prolungata a condizioni gravose costituisce un elemento essenziale nella valutazione del degrado da invecchiamento. L’analisi dei rivestimenti protettivi consente la misurazione dello spessore, la valutazione dell’adesione e l’identificazione di difetti che potrebbero comprometterne la funzione.

Queste informazioni sono fondamentali per la sicurezza degli impianti petrolchimici, in particolare per conformità alle normative Seveso (D.lgs. 105/2015) sui rischi di incidenti rilevanti, che richiedono un monitoraggio sistematico dell’invecchiamento delle attrezzature critiche. 

La valutazione dell’efficacia dei sistemi di protezione, dell’integrità dei rivestimenti e della resistenza delle giunzioni saldate fornisce indicazioni determinanti per le strategie manutentive. Il supporto all’analisi del rischio contribuisce all’integrità strutturale degli impianti, fornendo dati quantitativi per stimare la vita residua dei componenti e orientare le decisioni su interventi manutentivi.

Per una consulenza o per prenotare un’analisi dei propri impianti, contattaci! Offriamo servizi specialistici di microscopia elettronica integrando competenza tecnica e conoscenza dei processi industriali per fornire soluzioni personalizzate alle esigenze specifiche della clientela.