La stima della vita residua di un componente strutturale d’impianto che abbia cumulato anni di esercizio richiede la conoscenza delle proprietà meccaniche attuali del materiale (σ_y, σ_uts, A% ecc.). Tradizionalmente, le proprietà meccaniche di un materiale sono determinate con prove sperimentali su provini la cui geometria, oltre alle procedure di prova, è definita da normative ormai consolidate. La quantità di materiale necessaria per la fabbricazione dei provini è, in generale, non trascurabile agli effetti dell’impatto sulle prestazioni strutturali del componente. In particolare, qualora il prelievo dovesse essere effettuato nelle zone maggiormente stressate, onde conferire maggiore significatività ai risultati delle prove, sarebbe elevata la probabilità di danneggiare seriamente il componente. A quanto precede occorre aggiungere, poi, la difficoltà oggettiva del prelievo di quantità non piccole di materiale che richiede la movimentazione di grandi macchine utensili in ambienti quasi sempre angusti. La soluzione proposta in passato alla problematica accennata è consistita nel prelievo del materiale in zone basso-stressate e facilmente raggiungibili del componente, ad esempio nelle flange di attacco nel caso di un rotore di turbina. Alla fine degli anni ’80, giapponesi e americani, partendo dall’esigenza di minimizzare, per ovvi motivi, la quantità di materiale irraggiato in reattori nucleari, hanno cercato di elaborare nuove metodologie di prova che consentissero di risalire alle proprietà meccaniche dei materiali utilizzando provini richiedenti piccole quantità di materiale prelevate, possibilmente, dalle zone più stressate del componente in esame. Tra le varie proposte emerse,a livello internazionale, quella che, ad oggi, riscuote maggior successo è lo Small Punch Test (SP o SPT nel seguito). In questo caso il problema del prelievo del materiale per la fabbricazione dei provini è da considerare risolto nel senso che sono ormai disponibili, commercialmente, soluzioni diverse che consentono il prelievo del materiale in zone non raggiungibili con i mezzi tradizionali. I provini che prevede questa nuova teoria sonocostituiti da dischetti di materiale di diametro 8 mm e spessore 0.5 mm. Questi dischetti vengono provati punzonandoli, su una delle due facce fino a rottura, con un punzone cilindrico a testa sferica (diametro 2.5 mm), operante in controllo di spostamento. Il diagramma “Forza di reazione del dischetto al punzone “Avanzamento del punzone”, detto anche diagramma LDC (Load Displacement Curve) consente, con opportune elaborazioni, di risalire ad una buona stima delle proprietà meccaniche. Il problema non è scevro da difficoltà di tipo teorico, al punto che l’ente di ricerca applicata americano EPRI utilizza ancora, al momento, solo una metodologia di elaborazione dei dati sperimentali di tipo empirico. Questa è basata sull’utilizzo dei risultati di prove SP su famiglie di materiali di caratteristiche simili. Nell’attività descritta in questo documento, invece, è stata indagata una modalità di approccio teorico / numerico al problema, mirando alla determinazione, in questa fase, delle proprietà meccaniche statiche (σ_y, σ_R, A%). Allo scopo sono stati acquisiti 2 materiali, derivanti dai residui di lavorazione di due rotori, nuovi, entrati poi in servizio, di turbine a vapore. I due materiali sono nell’ordine: 1CrMoV, comunemente utilizzato per rotori TV AP / MP (Alta Pressione. / Media Pressione) e 3.5NiCrMoV comunemente utilizzato per rotori TV BP (Bassa Pressione). Nella seconda fase, sono stati utilizzati altri due materiali, l’acciaio 1CrMoV ricavato da un rotore di turbina esercito per 195800 ore, e un campione nuovo di SA508, tipicamente utilizzato per la costruzione di componenti in ambito nucleare. L’attività eseguita muove dalla caratterizzazione delle proprietà meccaniche statiche del materiale con metodologia (e provini) tradizionali. I risultati di questa fase sono tenuti, poi, a riferimento nel prosieguo dell’attività. Il passo seguente è consistito nello studio del problema diretto che può essere enunciato come segue: note le caratteristiche meccaniche (in breve, la curva sforzo è deformazione (σ – ε), risalire alla curva LDC derivante dalle prove Small Punch.. Questa parte si è conclusa con successo nel senso che è stata messa a punto una modalità di elaborazione che consente di descrivere la curva Small Punch, con ottima approssimazione, a partire dalle proprietà meccaniche statiche del materiale in esame. Terminata con successo la parte diretta del problema, l’attività è proseguita con l’analisi inversa del problema: IPS (Inverse Problem Solution). Questa può essere, sinteticamente, enunciata nel modoseguente: Nota la curva LDC, derivante da prove SP, risalire alle caratteristiche meccaniche statiche del materiale o, in breve, alla curva “sforzo – deformazione (σ – ε) del materiale. Questa parte è stata condotta utilizzando un algoritmo di minimizzazione di una funzione di errore i cui valori sono definiti come differenza (scarto quadratico medio), tra una n-pla di valori Fi della curva LDC calcolata e icorrispondenti (a parità di avanzamento del punzone) della curva LDC sperimentale. La procedura itera fino a quando il risultato non giunga a soddisfare la condizione di minimo imposto. I risultati di questa parte dell’attività, che passa anche attraverso la definizione del modello costitutivo del materiale, sono abbastanza buoni per quanto riguarda i parametri. sy e suts nel senso che la differenza tra valore sperimentale e valore calcolato non supera il valore del 7%. La stima del parametro A% al momento non è ancora ottimizzata e richiederebbe, di conseguenza, ulteriori affinamenti.