RESISTENZA ALL’INFRAGILIMENTO DA IDROGENO DI ACCIAI PER TUBAZIONI DEFORMATI PLASTICAMENTE

Il lavoro presenta uno studio sull’effetto dell’incrudimento e della deformazione plastica a freddo abbinata a difetti meccanici sulla resistenza alla corrosione sotto sforzo di acciai HSLA per condotte interrate. Le prove sono state effettuate su lamiere prelevate da tubi in acciaio API 5L grado X65 in cui sono stati indotti, per deformazione plastica a freddo, dei difetti di forma semplice e con diverso grado di incrudimento. Il grado di incrudimento è stato variato adottando una diversa riduzione dello spessore del provino durante l’indentazione. La distribuzione della deformazione plastica e il conseguente incrudimento indotto nel materiale è stata evidenziata mediante mappature di microdurezza Vickers rilevate nello spessore della lamiera in corrispondenza del difetto. I provini con i difetti sono stati sottoposti a prove di corrosione sotto sforzo per flessione lenta sotto protezione catodica in soluzione simulante il terreno. La presenza di infragilimento da idrogeno è stata valutata attraverso l’analisi della curva di flessione e l’esame frattografico del provino. I risultati sono discussi in relazione alle mappature di microdurezza ed al campo di deformazioni plastiche stimato mediante simulazione numerica agli elementi finiti. Attraverso questa analisi è stato possibile correlare la severità dei fenomeni di infragilimento al grado di incrudimento raggiunto ed alle caratteristiche del campo di deformazione plastica

PROTEZIONE CATODICA DEL FONDO DI SERBATOI CON SISTEMI AD ANODI LINEARI DISTRIBUITI. DISTRIBUZIONE DEL POTENZIALE E DELLA CORRENTE

I serbatoi fuori terra di grandi dimensioni per lo stoccaggio di prodotti petroliferi sono sempre più frequentemente posati in opera con membrana di contenimento secondaria in materiale plastico per prevenire contaminazione del suolo in caso di perdite. Per attuare la protezione catodica in presenza di membrana si ricorre a sistemi ad anodi distribuiti, installati nello spazio tra il fondo e la membrana; tra questi, l’anodo del tipo a grid o a nastro in titanio attivato con ossidi di metalli nobili è uno dei più utilizzati. La particolare configurazione geometrica di questo sistema di protezione catodica pone specifici problemi di distribuzione del potenziale e della corrente di protezione. La memoria si sofferma su una serie di aspetti caratteristici di questa applicazione e riporta i risultati di alcune simulazioni numeriche effettuate per prevedere l’effettiva distribuzione di corrente e potenziale

Effetto di rivestimenti a base di ossido di titanio sulla resistenza alla corrosione della lega di Magnesio AZ31

Il basso peso specifico delle leghe di magnesio le rende particolarmente adatte per impieghi in cui le prestazioni meccaniche specifiche sono di fondamentale importanza, quali ad esempio le applicazioni aeronautiche oppure il campo delle competizioni motoristiche sportive. Le promettenti caratteristiche meccaniche delle leghe di magnesio non sono tuttavia accompagnate da eguale resistenza alla corrosione: il magnesio è infatti un metallo con potenziale elettrochimico molto basso, in grado di svolgere idrogeno da soluzioni a qualsiasi pH, con conseguenti velocità di corrosione molto elevate. In ambienti alcalini riesce a formare un film di passività poco protettivo, che può dar luogo ad attacchi localizzati anche per piccole quantità di cloruri in soluzione. Al fine di proteggere le leghe di magnesio sono stati sviluppati trattamenti di anodizzazione che però comportano l’impiego di sostanze nocive come i cromati. Una possibile alternativa ecologica all’impiego di tali trattamenti è il rivestimento con materiali ceramici in grado di offrire un effetto barriera alla corrosione. Nel presente lavoro sono stati realizzati diversi rivestimenti plasma spray con ossidi di titanio sulla lega di magnesio AZ31, variando le condizioni di deposizione e il contenuto di ossigeno nel rivestimento. La resistenza alla corrosione è stata valutata attraverso prove di esposizione in soluzione di Harrison (DHS), determinando la perdita di peso, l’andamento del potenziale di corrosione, della resistenza di polarizzazione lineare e dello spettro d’impedenza elettrochimica nel tempo

Mechanical characterization of hydroxyapatite micro/macro-porous scaffolds by an innovative gel-casting process

Biocompatible artificial cellular ceramics can be used as scaffolds for tissue engineering in substitution of natural bone, in force of a better reproducibility of the microstructure, potentially higher mechanical performance and ease of forming components of the desired geometry. An innovative gel-casting procedure was selected for the production of both dense and highly porous (about 60%) structures made of pure hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2, HA). Suspensions of commercially available HA powders (solid loading of 60 - 68 wt.%), were mixed with solutions of 2 wt % agar, selected as gelling agent. The slurries were cast into PMMA molds under vacuum, and gelation occurred during slow cooling down to room temperature. The gelled specimens were de-molded and dried in controlled relative humidity conditions. For the production of porous components, commercial polyethylene spheres (355 - 420 µm diameter) were used as pore-forming agents and added to the suspensions before casting. After drying, samples were submitted to a controlled thermal treatment for the decomposition of the organic compounds and the densification of the ceramic skeleton. Sintering was performed at 1280°C for 3 h. A complete mechanical characterization was carried out both on dense and porous samples. Uniaxial compression, four point bending and indentation tests were performed in order to determine Young’s modulus, ultimate tensile stress, compressive strength and fracture toughness (KIC). Microstructural characterization evidenced the presence of spherical macro-pores, yielded by PE decomposition, and a diffused micro-porosity on the HA walls, caused by incomplete densification during sintering. A digital image based finite element analysis (DIB-FEA) procedure was applied to gel-cast cellular ceramics. Such an approach allows to build up a FE model that includes all the relevant microstructural features of a material (distribution of pores, presence of isolated defects, micro-cracks…) starting directly from real micrographs of its cross-sections. A simulation of the mechanical behavior or real components can thus be carried out on the designed model. A good agreement was evidenced between experimentally derived and calculated values of elastic modulus, thus validating the simulation procedure and opening the way to the possibility of predicting the mechanical behavior of cellular components characterized by different amounts of macro-porosity

Effetto di rivestimenti a base di ossido di titanio sulla resistenza alla corrosione della lega di Magnesio AZ31

Il basso peso specifico delle leghe di magnesio le rende particolarmente adatte per impieghi in cui le prestazioni meccaniche specifiche sono di fondamentale importanza, quali ad esempio le applicazioni aeronautiche oppure il campo delle competizioni motoristiche sportive. Le promettenti caratteristiche meccaniche delle leghe di magnesio non sono tuttavia accompagnate da eguale resistenza alla corrosione: il magnesio è infatti un metallo con potenziale elettrochimico molto basso, in grado di svolgere idrogeno da soluzioni a qualsiasi pH, con conseguenti velocità di corrosione molto elevate. In ambienti alcalini riesce a formare un film di passività poco protettivo, che può dar luogo ad attacchi localizzati anche per piccole quantità di cloruri in soluzione. Al fine di proteggere le leghe di magnesio sono stati sviluppati trattamenti di anodizzazione che però comportano l’impiego di sostanze nocive come i cromati. Una possibile alternativa ecologica all’impiego di tali trattamenti è il rivestimento con materiali ceramici in grado di offrire un effetto barriera alla corrosione. Nel presente lavoro sono stati realizzati diversi rivestimenti plasma spray con ossidi di titanio sulla lega di magnesio AZ31, variando le condizioni di deposizione e il contenuto di ossigeno nel rivestimento. La resistenza alla corrosione è stata valutata attraverso prove di esposizione in soluzione di Harrison (DHS), determinando la perdita di peso, l’andamento del potenziale di corrosione, della resistenza di polarizzazione lineare e dello spettro d’impedenza elettrochimica nel tempo

Development and mechanical characterization of hydroxyapatite micro/macro-porous scaffolds by an innovative gel-casting process

An innovative gel-casting process was developed in order to obtain micro and macro porous hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2, HA) scaffolds to be used in regenerative medicine for bone tissue reconstruction. The micro-porous materials were prepared using HA suspensions having different solid loadings (in the range of 55-60 wt %) and gelling agent contents (in the range of 0.3-0.75 wt %). After the set-up of the operative parameters, macro-porous components were also prepared by using commercial polyethylene spheres (PE), sieved in the range 355 - 420 m, as a fugitive agent, added to the ceramic suspensions before casting. The PE amount was fixed for obtaining a porosity of 60 vol.% in the fired materials. The mechanical investigation was carried out on both dense and porous samples. The compressive tests, 4-point bending tests and micro-hardness measurements were performed in order to determine Young’s modulus, compressive strength, ultimate tensile stress and fracture toughness. Good correlations between mechanical properties were found. The results obtained for micro and macro-pororous specimens were related with a model based on the ideal cell. An extensive microstructural characterization was carried out by SEM and coupled to mechanical data in view of the validation of modelling tools based on DIB-FEA (digital image based finite element analysis) procedures