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Focus
Energia
rmo
ottobre 2014
tradizionali e small punch test) e quello operativo
(con small punch test) ha condotto a una determi-
nazione accurata delle caratteristiche del materiale
utilizzabili per la simulazione e la successiva analisi a
fatica del rotore operativo.
I risultati.
I risultati dell’analisi con MSC Marc del
transitorio di avviamento con partenza da freddo, e
vi sono rappresentati i contour-plot della tempera-
tura durante il transitorio, dall’istante iniziale al rag-
giungimento del carico nominale. Il grafico riporta le
curve di temperatura in diverse posizioni del rotore:
analitiche reperite nella letteratura tecnica dedicata
alle turbine a vapore. Il coefficiente di scambio è stato
calcolato in ogni stadio del rotore, in funzione della
coordinata longitudinale e del tempo. Avendo a di-
sposizione un rotore dismesso dal servizio, di iden-
tica geometria, composizione chimica e condizioni di
esercizio comparabili, è stata eseguita una caratte-
rizzazione meccanica del materiale con una serie di
prove di trazione e fatica oligociclica su alcuni provini
a diverse temperature (ambiente e a caldo), in modo
da definire il comportamento elastoplastico del ma-
teriale anche in condizioni di fatica. I dati ottenuti dai
test tradizionali sono stati integrati con i risultati ot-
tenuti dallo ‘small punch test’, una particolare prova
mini invasiva e semi distruttiva elaborata per caratte-
rizzare il materiale di componenti eserciti.
La prova consiste nell’estrarre dal rotore con l’ausilio
di una macchina prelevatrice una porzione di mate-
riale delle dimensioni di una moneta, da cui si ricava
una serie di mini provini di dimensione 8 mm x 0,5
mm che vengono sottoposti a una prova di imbuti-
tura. Durante tale prova il dischetto (1) viene vinco-
lato all’interno di due flange e spinto dal punzone (2),
mentre il punzone più piccolo (5) acquisisce lo spo-
stamento. La curva forza/spostamento così ottenuta
consente di ricavare (tramite leggi di correlazione)
i carichi di snervamento e rottura, resilienza, e resi-
stenza a frattura. È importante notare che i risultati
delle prove sperimentali di small punch, molto sensi-
bili alle variazioni geometriche del provino - spessore
o parallelismo delle facce - sono stati valutati anche
in base a leggi di sensibilità ricavate con simulazioni
di prova condotte con un modello apposito in MSC
Marc. La correlazione tra le caratteristiche del mate-
riale ottenute testando il rotore dismesso (con prove
Risultati di temperatura dell’analisi termostrutturale con MSCMarc.
Evoluzione della temperatura nel rotore durante il transitorio.
Risultati di stress dell’analisi termostrutturale con MSCMarc.
