Fatica e corrosione dei materiali metallici

DESCRIZIONE

Il corso si articola in due parti distinte. La prima illustra l’approccio alla fatica basato sulla meccanica della frattura. Esso inizia laddove finisce lo studio tradizionale basato sulle tensioni e sulle curve di Woehler che conduce alla previsione di vita che è, in realtà, quella di iniziazione di una macrocricca. Questa porta sempre alla rottura del piccolo provino di fatica, ma non necessariamente a quella della struttura reale che può ancora disporre una riserva addizionale di vita. Questa riserva di cicli di crescita della macrocricca nel componente reale può essere studiata solo con la meccanica della frattura. Tuttavia, la fatica agisce raramente da sola. Essa è quasi sempre accompagnata da un fenomeno corrosivo di varia natura che non può essere trascurato perché peggiora significativamente la resistenza a fatica dei materiali. La seconda parte del corso è, dunque, concentrata sulla tensocorrosione e sulla corrosione assistita dalla fatica o fatica ambientale. Questi ultimi aspetti che sono responsabili di oltre l’85% delle rotture in servizio, sono affrontati con una formulazione unica anch’essa basata su concetti di meccanica della frattura i soli, per altro, capaci di offrire uno strumento applicativo progettuale. Ciò rende il corso particolarmente innovativo ed interessante in quanto, pur essendo quelli corrosivi fenomeni di natura prettamente elettrochimica, il loro studio viene affrontato mediante strumenti di meccanica della frattura. Una particolare attenzione viene rivolta all’infragilimento da idrogeno ed alla tensocorrosione da sensibilizzazione delle leghe austenitiche. Le due parti del corso, infine, si integrano per affrontare lo studio della cosiddetta failure analysis che, partendo da ipotesi di esistenza di un microdifetto o da un difetto realmente trovato in servizio, arrivano a stabilire quando e se il componente reale cederà.

DESTINATARI

Progettisti di strutture metalliche, acciai, ghise e leghe non ferrose, anche saldate che operino in condizioni di carico variabile, con richieste avanzate d’integrità strutturale anche in presenza di possibili difettosità di produzione, messa in opera o esercizio.

MATERIALE DIDATTICO

Ad ogni partecipante al corso verranno fornite delle dispense/note relative agli argomenti trattati, assieme a copie delle presentazioni in Powerpoint utilizzate durante le lezioni.

PROGRAMMA

Prima Giornata
La meccanica della frattura nello studio della fatica dei materiali metallici

Benvenuto. La meccanica della frattura nell’analisi della fatica: equazioni empiriche
Fenomenologia della fatica: iniziazione ed accrescimento
Propagazione delle cricche sotto carichi ad ampiezza costante;
Acciai ferritici, martensitici, austenitici, leghe di alluminio, titanio, nickel
Effetto della tensione media sulla velocità di crescita;
Effetto della frequenza e forma del ciclo di fatica
Crack closure e fatica: il DKeff
DKth di soglia
Effetto delle variabili di carico sulla crack-closure
Sviluppi e limiti del DKeff
Ciclaggio ad ampiezza variabile e ritardo crescita; analisi della fatica
Effetto dei sovraccarichi
Crescita delle cricche poco profonde
Metodi sperimentali di misura della crescita di una cricca per fatica; normative
Curva di resistenza J-R e fatica
Esercitazioni

Seconda Giornata
Tensocorrosione e fatica ambientale

Introduzione e cenni storici
Aspetti chimico-fisici della corrosione
Aspetti elettrochimici della corrosione
Diagrammi di Pourbaix
Infragilimento da idrogeno e tensocorrosione da sensibilizzazione
La prova CERT di previsione d’innesco della tensocorrosione
Corrosione sotto tensione
Innesco della corrosione: determinazione sperimentale del KISCC
Fattori non chimici che influiscono sulla tenso-corrosione
Vaiolatura
Fatica assistita dalla corrosione (fatica ambientale o fatica statica)
Modelli di calcolo del rateo di crescita della fatica ambientale con tensocorrosione
Fatica ambientale e tensocorrosione

DESTINATARI

Progettisti di strutture metalliche, acciai e leghe non ferrose, anche saldate, che operino in condizioni ambientali potenzialmente aggressive sotto carico statico o variabile, con richieste avanzate dintegrità strutturale anche in presenza di possibili difettosità di produzione, messa in opera o esercizio; Docenti e ricercatori che intendano approfondire le conoscenze nel campo della fatica ambientale e tensocorrosione.

PREREQUISITI

Il corso è concepito come pacchetto autosostenentesi: le conoscenze di base di cui necessita, nel campo dell’ingegneria e dell’analisi, sono quelle di una laurea breve in Ingegneria o Fisica o Matematica o di un diploma tecnico. Le nozioni più avanzate verranno fornite come contenuto del corso stesso. Esso, pertanto, anche se entra in un dettaglio molto specialistico, non richiede prerequisiti particolari configurandosi ideale per sia laureati in ingegneria, sia per diplomati tecnici.

TESTI DI RIFERIMENTO

Il corso si basa sul libro di testo di prossima pubblicazione: “Fatica e corrosione nei materiali metallici” del Prof. Pietro Paolo Milella.