Il presente rapporto illustra i primi risultati di un’attività, nell’ambito della Ricerca di Sistema 2° Periodo, il cui specifico obiettivo è valutare le prospettive di sviluppo di sensori innovativi per la caratterizzazione subsuperficiale dei componenti delle parti calde di turbine a gas. I componenti in questione sono realizzati con materiali – conduttori – ricoperti da coatings di conducibilità elettrica molto simile a quella del metallo base; i componenti più moderno sono esternamente rivestiti da barriere termiche ceramiche, non conduttrici. L’interesse per nuovi e più efficaci strumenti per la diagnostica di tali componenti, in particolare del metallo sottostante al coating, corrisponde all’esigenza di rilevare, precocemente e per via non distruttiva, eventuali difetti conseguenti al degrado per corrosione e/o ossidazione da esercizio o difetti non affioranti conseguenti a riparazioni delle palette stesse. Tali difetti sono infatti pericolosi per l’affidabilità di esercizio dei componenti e dell’intera macchina. L’attività in oggetto ricade 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”), ed è identificata come Work Package 1.2. I risultati descritti nel presente documento, al completamento della prima fase di attività (Milestone 1.2.1), riguardano l’allestimento di un prototipo di sensore GMR per misure orientate di campo magnetico, finalizzate all’accertamento ed alla caratterizzazione per via non distruttiva di discontinuità subsuperficiali nel rivestimento di tipo “bondcoat” e/o nel metallo base, entrambi conduttori. I dispositivi GMR (GiantMagnetoResistance) sono sensori miniaturizzati che consentono di rilevare campi magnetici nell’intervallo 10 – 1 ÷10 8 gauss (intensità medio/alta). Nel progetto del prototipo di sensore per la caratterizzazione non distruttiva a correnti indotte, i GMR sono la parte ricevente, mentre la parte attiva richiede una bobina per la generazione del campo e.m. necessario per la misura a correnti indotte. Dopo una presentazione sintetica dei dispositivi per la rilevazione dei campi magnetici, si focalizzano in modo particolare i sensori a film sottile GMR. Rispetto ai sensori di tipo induttivo, la cui sensibilità cresce con la frequenza, i GMR offrono in prospettiva una migliore efficacia nella ricerca di difetti subsuperficiali (e.g fino ad alcuni mm di profondità). Infatti, per l’adeguata penetrazione del campo a correnti indotte fino a tale profondità occorre, a causa dell’effetto pelle, una frequenza di eccitazione dell’ordine del kHz o anche inferiore a tale valore, relativamente bassa rispetto alla fascia di alta frequenza nella quale sono più sensibili i sensori induttivi. La letteratura esaminata presenta alcuni prototipi di sonde per esami non distruttivi, sviluppati sulla base dei ricevitori GMR, alcuni dei quali oggetto di brevetto. Le misure riguardano in maggior parte prove di sensibilità su campioni di taratura, contenenti difetti geometrici di riferimento. A valle della suddetta ricerca, sono stati individuati i produttori di sensori GMR, fra cui la NVE Inc. (NonVolatileElectronics), di cui è stato acquistato un kit di sviluppo comprensivo di una campionatura di sensori GMR,

per l’allestimento del prototipo. L’esecuzione delle prove sperimentali previste nell’ambito dell’attività si avvale di una catena di misura, appositamente allestita, di cui sono delineate le principali caratteristiche funzionali.