Qualsiasi procedimento di valutazione d’integrità strutturale di attrezzature, macchine e impianti implica la conoscenza dei risultati diagnostici conseguiti da attività di controllo, verifica e ispezione secondo criteri strutturati da procedimenti normati. Tuttavia, considerata la vastità delle problematiche emergenti e, al contempo, di tecnologie diagnostiche basate su approcci innovativi anche di carattere strumentale, si pone la questione di corrispondere iniziative che possano coniugare questi due aspetti sulla base delle risultanze di specifiche attività di ricerca, sperimentazione e validazione, senza peraltro trascurare aspetti di opportunità economica necessari a garantire la massima efficacia e la concreta sostenibilità dell’esercizio e, quindi, la sicurezza sul territorio nazionale nei luoghi di vita e di lavoro.
In questo settore, l’attività del Dipartimento Innovazioni Tecnologiche e Sicurezza degli Impianti Prodotti e Insediamenti Antropici si svolge attraverso studi e ricerche per lo sviluppo e validazione di tecniche e procedure di verifica d'integrità di attrezzature, macchine e impianti basate su metodiche diagnostiche per l'esercizio in sicurezza; messa a punto di tecniche controllo non distruttivo (CND), a carattere discreto o continuo (monitoraggio), per la rilevazione di discontinuità o difettosità nei componenti generate dai processi di fusione (endogene) o dai procedimenti di lavorazione meccanica in fase di fabbricazione e/o assemblaggio (esogene), e dai meccanismi di danno noti e prevedibili dovuti all'esercizio (es. corrosione, erosione, fatica, creep); sviluppo di codici di modellazione predittiva della resistenza basate su criteri di meccanica della frattura e della failure analysis per componenti a matrice metallica, plastica o composita; analisi chimiche, prove meccaniche ed indagini sperimentali a carattere macro e micrografico sui materiali al fine di verificarne la compatibilità e la conformità in relazione alla destinazione d'uso; partecipazione all’elaborazione di proposte in sede normativa e di regolamentazione tecnica nazionale ed internazionale.
In particolare, l’attività di ricerca è orientata ai seguenti obiettivi:
Studio delle cause delle rotture di componenti di impianto per fenomeni di scorrimento viscoso, corrosione, tensocorrosione, infragilimento da idrogeno, mediante approccio di analisi dei guasti, small punch creep test, prove Parkins e HT-STA.
Negli ultimi anni l’esigenza di raggiungere negli impianti di produzione di energia temperature sempre più elevate e la necessità di ridurre il peso delle strutture e dei costi di realizzazione dei manufatti hanno portato all’utilizzo di materiali o tecnologie innovative; la richiesta di una elevata affidabilità in condizioni di esercizio sempre più spinte porta alla necessità di conoscere in maniera accurata il comportamento meccanico dei materiali e delle saldature realizzate. Le metodologie per predire il comportamento dei materiali, che prendano in considerazione le varie forme di danno a cui sono soggette, sono ancora caratterizzate da un livello di affidabilità non soddisfacente vanificando le potenzialità offerte dai nuovi materiali e tecnologie innovative. In questo ambito, ancora oggi, la failure analysis e la Meccanica della Frattura rivestono un ruolo fondamentale per la comprensione dei fenomeni che determinano il danneggiamento e la conseguente rottura di un elemento strutturale e quindi per la proposta di azioni correttive in sede di progettazione, fabbricazione e manutenzione. L’attività di studio è indirizzata al settore delle attrezzature a pressione e degli impianti di sollevamento fabbricati con materiali e/o metodologie innovative, settori in cui è necessario conoscere i fenomeni di danneggiamento per prevenire incidenti in condizioni di esercizio con elevati rischi per l’incolumità delle persone e delle cose. L’obiettivo è quello di fornire ai fabbricanti e agli utilizzatori uno strumento per la comprensione dei principali fenomeni di danneggiamento che possono interessare questa tipologia di attrezzature, al fine di migliorare le condizioni di sicurezza nelle attività lavorative interessate, mediante:
I controlli non distruttivi sono correntemente utilizzati sulle attrezzature e componenti a pressione realizzati con materiali metallici, sia in sede di fabbricazione sia in sede di esercizio. Lo stesso non si può affermare riguardo alle attrezzature e componenti a pressione realizzati in materiali plastici che sono sempre più frequentemente utilizzati nell’industria chimica e petrolchimica, e nelle reti di distribuzione in pressione. Più in particolare lo studio è incentrato sui materiali in polietilene. La perdita delle caratteristiche meccaniche di tale materiale è dovuta ad una serie di fattori che ne alterano la microstruttura e la composizione chimica. Se nella fase di cedimento duttile è sufficiente che il componente non venga sollecitato oltre le sue caratteristiche meccaniche e quindi che non siano presenti situazioni di stress che alterano i valori per cui è stato progettato, nelle fasi di rottura fragile l’insorgenza di difetti e il deterioramento delle proprietà meccaniche rendono molto più complesso valutare l’affidabilità dei principali metodi di controllo non distruttivo per la valutazione dell’integrità strutturale e di conseguenza la determinazione della vita residua dell’attrezzatura.
In particolare, l’attività di ricerca è orientata ai seguenti obiettivi:
Studio delle cause delle rotture di componenti di impianto per fenomeni di scorrimento viscoso, corrosione, tensocorrosione, infragilimento da idrogeno, mediante approccio di analisi dei guasti, small punch creep test, prove Parkins e HT-STA.
Negli ultimi anni l’esigenza di raggiungere negli impianti di produzione di energia temperature sempre più elevate e la necessità di ridurre il peso delle strutture e dei costi di realizzazione dei manufatti hanno portato all’utilizzo di materiali o tecnologie innovative; la richiesta di una elevata affidabilità in condizioni di esercizio sempre più spinte porta alla necessità di conoscere in maniera accurata il comportamento meccanico dei materiali e delle saldature realizzate. Le metodologie per predire il comportamento dei materiali, che prendano in considerazione le varie forme di danno a cui sono soggette, sono ancora caratterizzate da un livello di affidabilità non soddisfacente vanificando le potenzialità offerte dai nuovi materiali e tecnologie innovative. In questo ambito, ancora oggi, la failure analysis e la Meccanica della Frattura rivestono un ruolo fondamentale per la comprensione dei fenomeni che determinano il danneggiamento e la conseguente rottura di un elemento strutturale e quindi per la proposta di azioni correttive in sede di progettazione, fabbricazione e manutenzione. L’attività di studio è indirizzata al settore delle attrezzature a pressione e degli impianti di sollevamento fabbricati con materiali e/o metodologie innovative, settori in cui è necessario conoscere i fenomeni di danneggiamento per prevenire incidenti in condizioni di esercizio con elevati rischi per l’incolumità delle persone e delle cose. L’obiettivo è quello di fornire ai fabbricanti e agli utilizzatori uno strumento per la comprensione dei principali fenomeni di danneggiamento che possono interessare questa tipologia di attrezzature, al fine di migliorare le condizioni di sicurezza nelle attività lavorative interessate, mediante:
- l’analisi dei dati forniti da associazioni di categoria, banche dati Inail, ecc. relativi a incidenti o quasi-incidenti causati da rotture di elementi o componenti di attrezzature a pressione o apparecchi di sollevamento,
- la modellazione strutturale degli elementi interessati dalla rottura o da fenomeni di danneggiamento,
- l’esecuzione di prove sperimentali,
- il monitoraggio dell’integrità strutturale mediante sensoristica avanzata di nuova generazione (emissione acustica, vibrazioni, accelerometri, ecc.)
- l’analisi interpretativa dei risultati ottenuti
I controlli non distruttivi sono correntemente utilizzati sulle attrezzature e componenti a pressione realizzati con materiali metallici, sia in sede di fabbricazione sia in sede di esercizio. Lo stesso non si può affermare riguardo alle attrezzature e componenti a pressione realizzati in materiali plastici che sono sempre più frequentemente utilizzati nell’industria chimica e petrolchimica, e nelle reti di distribuzione in pressione. Più in particolare lo studio è incentrato sui materiali in polietilene. La perdita delle caratteristiche meccaniche di tale materiale è dovuta ad una serie di fattori che ne alterano la microstruttura e la composizione chimica. Se nella fase di cedimento duttile è sufficiente che il componente non venga sollecitato oltre le sue caratteristiche meccaniche e quindi che non siano presenti situazioni di stress che alterano i valori per cui è stato progettato, nelle fasi di rottura fragile l’insorgenza di difetti e il deterioramento delle proprietà meccaniche rendono molto più complesso valutare l’affidabilità dei principali metodi di controllo non distruttivo per la valutazione dell’integrità strutturale e di conseguenza la determinazione della vita residua dell’attrezzatura.
Contatti: dit.tecnologie@inail.it
