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rapporti - Deliverable

Applicazione di tecniche di controllo non distruttivo e modelli per la valutazione del consumo di vita dei rivestimenti di parti calde di turbogas

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Applicazione di tecniche di controllo non distruttivo e modelli per la valutazione del consumo di vita dei rivestimenti di parti calde di turbogas

Le parti calde delle turbine a gas sono soggette a meccanismi di danno riconducibili alla fatica termo- meccanica in misura tanto crescente quanto più l’esercizio è flessibile. In particolare i rivestimenti ceramici delle palette di turbina, che consentono di elevare la temperatura dei gas in ingresso alla turbina e quindi lo sviluppo di macchine di taglia e rendimenti sempre maggiori, costituiscono il componente critico che quindi determina largamente tempi e costi di manutenzione. I rivestimenti delle pale delle turbine a gas sono costituiti da uno strato ceramico esterno con funzione di barriera termica, TBC (Thermal Barrier Coating), e da un sottostante strato metallico (Bondcoat) che ha la funzione di proteggere il substrato da ossidazione e corrosione. All’interfaccia tra Bondcoat e TBC si forma uno strato di ossido, TGO (Thermal Grown Oxide), la cui crescita è la causa prima del progressivo danneggiamento e distacco della barriera termica e del rapido degrado dello strato protettivo. Da qui l’interesse a disporre di metodologie di esame non distruttivo, in grado di fornire indicazioni precoci e affidabili sulla condizione reale e sull’idoneità all’ulteriore esercizio di TBC e Bondcoat. Questo rapporto descrive i risultati delle attività svolte, nel periodo di riferimento, sulle tecniche di controllo non distruttivo per rilevare precocemente il danneggiamento dei rivestimenti delle parti calde. E’ stata completata l’automatizzazione della tecnica (PLPS, piezospettroscopia di fluorescenza) in particolare dello strumento portatile sviluppato nel precdente triennio, in grado di rilevare lo stato di degrado alla base delle TBC colonnari ed in particolare di stimare la frazione di vita spesa del componente. In realtà esistono diversi tipi di barriere termiche che si differenziano per la tecnica di deposizione e per la morfologia. La tecnica PLPS si applica ai rivestimenti depositati con tecnica EBPVD (Electron Beam Physical Vapor Deposition), poiché esse hanno una struttura colonnare che agisce da guida d’onda per la propagazione del fascio luminoso attraverso la barriera, consentendo l’analisi anche su spessori di rivestimento elevati. Se si considerano invece barriere ottenute per plasma spray (APS, Atmospheric Plasma Spraying), questa tecnica risulta applicabile soltanto a barriere sottili (spessore <130 µm), a causa dell’elevato scattering della radiazione visibile da parte delle numerose microcricche e porosità. Non esistendo tecniche in grado di rilevare in modo quantitativo il danno anche nelle barriere APS è stata messa a punto una tecnica termografica innovativa in grado di fornire indicazioni sullo stato di danneggiamento dell’interfaccia TBC-bondcoat, come descritto nel primo capitolo del rapporto . Infine è stato affinato e applicato a componenti eserciti il modello (ed il relativo software) che consente di valutare la vita spesa/residua dei componenti dopo periodi di funzionamento in impianto in condizioni note. Buono è risultato il confronto dei risultati ottenuti applicando il modello CESIRICERCA a diversi componenti eserciti con i risultati dell’analisi degli stessi componenti effettuata mediante altre metodiche da altri partner dell’azione collaborativa europea COST 538: Life Extension of High Temperature Components.

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