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Turbine a gas innovative. Studio e valutazione di materiali e componenti: caratterizzazione meccanica e microstrutturale di leghe strutturali monocristalline

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Turbine a gas innovative. Studio e valutazione di materiali e componenti: caratterizzazione meccanica e microstrutturale di leghe strutturali monocristalline

Recently updated on Aprile 7th, 2021 at 12:49 pm

Le turbine a gas industriali (IGT) sono destinate a giocare un ruolo sempre più importante nel futuro sia come ciclo singolo, sia integrate come parte di un ciclo combinato. Per ottenere un aumento dell’efficienza delle turbine a gas, in particolare in ciclo combinato, con conseguente riduzione delle emissioni di CO 2 , è necessario innalzare la temperatura e la pressione del gas di combustione in ingresso turbina (TIT). La tematica del progetto EVINGEN/sottoprogetto GENIN dedicata alle turbine a gas è rivolta allo studio e alla valutazione dei nuovi materiali e rivestimenti, considerati la barriera tecnologica per lo sviluppo di nuove turbine a gas ultraefficienti e pulite, ed agli aspetti di controllo e diagnostica ad essi correlati. Obiettivo generale è quello di ottenere le informazioni e le conoscenze necessarie sui nuovi materiali strutturali e sui rivestimenti innovativi tali da consentire la definizione di “linee guida” e “criteri di scelta” per la progettazione ed il futuro esercizio sicuro ed affidabile di nuove turbine a gas per la produzione di energia elettrica. In particolare l’attività a cui si riferisce questo rapporto riguarda le proprietà meccaniche, microstrutturali delle nuove superleghe al fine di verificare le reali prestazioni di alcune di esse ritenute di più probabile applicazione nella realizzazione, quale materiale strutturale, delle palette di futura generazione. In continuità con l’attività svolta nel corso del 2000, la valutazione è stata focalizzata su due leghe monocristalline di seconda generazione (contenenti il 3% di Re), candidate all’impiego nella palettatura dei primi stadi, il CM186SC e il CMSX-4. A tal fine è stato predisposto e avviato un mirato programma di indagini sperimentali che comprende prove di creep, prove di fatica oligociclica e termomeccanica (queste ultime previste nel corso del prossimo anno) e analisi microstrutturali, per determinare i principali fattori che definiscono le prestazioni strutturali delle leghe in esame. L’analisi dei dati sperimentali prodotti, unitamente al confronto con i dati di letteratura e provenienti da altri progetti (soprattutto europei) ha consentito una prima valutazione circa le proprietà meccaniche di queste superleghe, che mostrano in generale un effettivo guadagno in termini di resistenza meccanica rispetto alle superleghe tradizionalmente utilizzate nei turbogas. Alcuni aspetti peculiari di queste leghe, quali l’anisotropia che le caratterizza e l’effetto dell’evoluzione microstrutturale in condizioni di esercizio, richiedono comunque un approfondimento e saranno investigati con la prosecuzione dell’attività sperimentale nel corso del 2002.

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