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Danneggiamento di rivestimenti con barriera termica dei componenti di turbine a gas dell’ultima generazione: meccanismi di danno e tecniche diagnostiche innovative

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Danneggiamento di rivestimenti con barriera termica dei componenti di turbine a gas dell’ultima generazione: meccanismi di danno e tecniche diagnostiche innovative

I rivestimenti con barriera termica ceramica sono oggi ampiamente utilizzati sulle parti calde delle turbine a gas per consentire l’aumento della temperatura d’ingresso in turbina e il prolungamento della vita utile di tali componenti. Distacchi imprevisti di tali barriere termiche possono causare il danneggiamento irreversibile dei componenti e problemi ancor più gravi durante l’esercizio stesso delle macchine. La problematica dei meccanismi di danneggiamento delle barriere termiche e della possibilità di un loro rilievo precoce è stata affrontata da CESI studiandone due aspetti complementari. In primo luogo è stato effettuato un approfondimento dei meccanismi di danneggiamento progressivo delle TBC mediante esposizione di campioni a prove di ossidazione ciclica in laboratorio e sono stati sviluppati i modelli che descrivono quantitativamente l’evoluzione del danno e cercano di prevedere la vita residua del rivestimento. In parallelo, al fine di verificare la possibilità di rilevare qualitativamente e quantitativamente il grado di danneggiamento di questi rivestimenti, sono state sviluppate e applicate diverse metodologie innovative di esame non distruttivo: correnti indotte a scansione di frequenza (F-SECT), piezospettroscopia di fotoluminescenza (PLPS) e termografia impulsata. I risultati delle analisi non distruttive sono stati confrontati con quelli delle analisi distruttive fatte su sezioni metallografiche sia di campioni esposti in laboratorio sia di un componente esercito. Sulla base dei risultati ottenuti sono state evidenziate le potenzialità e la reciproca integrazione e complementarità delle tre metodologie. Lo studio consente a CESI di disporre oggi di capacità di intervento sui rivestimenti TBC di componenti nuovi ed eserciti, sui quali è possibile rilevare, rispettivamente, le eventuali anomalie di fabbricazione ed il grado di danneggiamento indotto dall’esercizio. Antonelli@cesi.it, cernuschi@cesi.it, demaria@cesi.it,

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