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rapporti - Deliverable

1.2.4.2-Esame delle potenzialità di impiego della tecnica piezospettroscopica per il controllo non distruttivo delle barriere termiche

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1.2.4.2-Esame delle potenzialità di impiego della tecnica piezospettroscopica per il controllo non distruttivo delle barriere termiche

Recently updated on Aprile 7th, 2021 at 12:36 pm

Il presente rapporto illustra i primi risultati di un’attività, intrapresa nell’ambito del 2° periodo della Ricerca di Sistema, il cui specifico obiettivo è valutare le prospettive di applicabilità di tecniche innovative per il controllo non distruttivo, dell’integrità e dell’idoneità all’esercizio di rivestimenti ceramici con funzione di barriera termica delle palette mobili e fisse di 1° e 2° stadio delle turbine a gas dell’ultima generazione. Questi rivestimenti condizionano attualmente le strategie e i costi di manutenzione di tali macchine. L’interesse per la diagnostica di questi componenti soddisfa la necessità di individuare precocemente e in modo affidabile distacchi della barriera termica dovuti alle alte temperature di esercizio e ai frequenti transitori di fermata e avviamento della macchina, prima che tali difettosità possano compromettere il corpo metallico della pala. L’attività in oggetto ricade nel progetto mirato GEN21 (“Cicli combinati a gas ad alta efficienza e basse emissioni”), Sottoprogetto “Gascomp” (“Ottimizzazione del ciclo di vita di componenti di turbine a gas”), ed è identificata come Work Package 1.2.4. I risultati descritti nel presente documento, al completamento della prima fase di attività (Milestone 1.2.4.2), riguardano uno studio di fattibilità per valutare le potenzialità di impiego di una tecnica di analisi ottica della scaglia di ossido (TGO=Thermally Grown Oxide) che si forma tra bond coat (BC) metallico e barriera termica (TBC). La tecnica, basata sull’analisi spettroscopica del segnale di fluorescenza prodotto dallo ione Cr3+, presente in tracce nel TGO, segue l’evoluzione dello stato di deformazione del TGO attraverso la misura dello spostamento del picco spettrale per effetto piezospettroscopico. La letteratura esaminata conferma l’applicabilità della tecnica piezospettroscopica sui nuovi rivestimenti ceramici prodotti con tecnica di deposizione a fase vapore (EB-PVD) trasparenti alla radiazione visibile e, quindi, adeguati a consentire la penetrazione della luce di eccitazione fino allo strato di ossido sottostante e la raccolta del segnale di fluorescenza. Le misure descritte riguardano principalmente prove su campioni di taratura, sottoposti ad ossidazione ad elevata temperatura, effettuate con strumentazione da laboratorio. In questo rapporto sono anche presentate alcune proposte di sistemi prototipo realizzati con tecnologia a fibra ottica per il controllo remoto su pale di 1° stadio. A valle della suddetta ricerca è stata eseguita una prima sperimentazione in laboratorio su alcuni campioni di rivestimento mono e bistrato (bond coat e bond coat con uno strato ceramico) per approfondire le problematiche della metodologia di misura. Essa ha fornito risultati incoraggianti sull’applicazione della tecnica anche ai nuovi ceramici di tipo Air Plasma Spray (APS) con struttura pseudocolonnare. Questi risultati costituiscono la base per proseguire la verifica sperimentale della tecnica di misura su rivestimenti delle nuove macchine del parco turbogas italiano sottoposti a condizioni di degrado rappresentative delle reali condizioni di esercizio, avvalendosi di strumentazione trasportabile dotata di sonda di misura mobile.

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