Il presente documento è stato redatto nell’ambito del progetto “Studi sull’utilizzo pulito dei combustibili fossili e cattura e sequestro della CO2- Cattura e sequestro della CO2” definito nell’Accordo Triennale tra il Ministero dello Sviluppo Economico e E.R.S.E. S.p.A. firmato il 29 Luglio 2009. Nell’ottica di utilizzare turbine più efficienti anche in impianti IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle), è importante studiare l’effetto di composti potenzialmente corrosivi e del vapor acqueo sulle parti calde delle turbine di nuova generazione e nel contempo dotarsi di tecniche non distruttive per la quantificazione dello stato di degrado di questi componenti. Con questo obiettivo, nel periodo di riferimento sono state svolte diverse le attività propedeutiche alla caratterizzazione di campioni e componenti eserciti in condizioni rappresentative di una turbina a gas di un impianto IGCC delle quali è riportata nel seguito una breve sintesi. Poiché le prove di ossidazione ciclica sono uno dei metodi principali per valutare i meccanismi di degrado dei materiali e dei rivestimenti utilizzati per la realizzazione delle turbine a gas, è stata progettata e realizzata un’attrezzatura di supporto dei campioni per il forno di ossidazione ciclica con materiali ceramici compositi a fibra lunga, in modo da potere effettuare prove di ossidazione ciclica in condizioni di umidità controllata analoghe a quelle d’esercizio, qualora si utilizzi syngas ad elevato contenuto di idrogeno. Come già sottolineato in precedenti rapporti la tecnica PLPS (piezospettroscopia di fotoluminescenza) fornisce informazioni sullo stato d’integrità dei rivestimenti ceramici con struttura colonnare depositati sulle parti calde delle turbine a gas. Nel periodo di riferimento il prototipo di strumentazione portatile per misure PLPS realizzato negli anni scorsi è stato riprogettato e realizzato come sistema utilizzabile in sicurezza anche da personale non esperto di laser, per rendere possibile un’ampia raccolta di dati durante le prove di ossidazione svolte per la valutazione delle prestazioni dei rivestimenti. Utilizzando lo strumento PLPS sono state effettuate campagne di misura su campioni realizzati ed invecchiati dall’Università di Cranfield in condizioni rappresentative di una turbina di un impianto IGCC. Il confronto dei dati PLPS quelli risultanti dalla caratterizzazione microstrutturale distruttiva ha evidenziato un ottimo accordo, a conferma che anche in ambiente aggressivo le misure PLPS possono fornire un’indicazione significativa dei fenomeni di degrado correlati alla crescita del TGO. Partendo dall’analisi statistica dei dati PLPS raccolti anche in precedenti campagne di misura è stato possibile individuare un criterio di allarme da inserire nel sistema automatizzato di mappatura dello stress del TGO che avvisi l’operatore della presenza di zone potenzialmente critiche per l’integrità del componente. A titolo dimostrativo questo criterio è stato applicato con successo all’ispezione di uno spezzone di pala esercita. A completamento dell’attività sperimentale finalizzata alla messa a punto di una tecnica termografica in grado di rilevare precocemente il degrado all’interfaccia tra rivestimento ceramico e substrato metallico delle pale di turbina a gas, nel periodo di riferimento è stata effettuata la caratterizzazione micro strutturale di campioni precedentemente oggetto di controlli non distruttivi a fini comparativi e di validazione della tecnica. Tra i principali risultati si evidenzia la buona correlazione tra le stime semi-quantitative di degrado dell’interfaccia fornite dalla tecnica e l’entità della criccatura, determinata partendo dall’analisi delle immagini ottenute con il microscopio elettronico a scansione sulle sezioni dei campioni. Infine, nella prospettiva di individuare delle tecniche non distruttive in grado di rilevare eventuali trasformazioni di fase del materiale ceramico dei rivestimenti (risultato di reazioni chimiche intervenute tra il rivestimento ceramico e gl’inquinanti presenti all’interno dei gas di combustione), nel periodo di riferimento sono stati esaminati e confrontati alcuni sistemi di microscopia Raman disponibili sul mercato. Le prove preliminari effettuate su un paio di campioni esposti ad ossidazione ciclica in aria hanno confermato le potenzialità della tecnica nel rilevare la presenza, anche localizzata, della fase monoclina della zirconia risultato dell’invecchiamento e danneggiamento della barriera termica ceramica.