Valutazione del consumo di vita da fatica oligociclica di un rotore di turbina a vapore tramite analisi termostrutturali accoppiate

Il progetto in esame è relativo alla valutazione di esercibilità di un rotore di turbina a vapore di media potenza, eseguita sulla base dei risultati derivanti da simulazioni termostrutturali accoppiate svolte in ambiente MSC Marc. Sono stati introdotti scambi termici di natura conduttiva e convettiva, tramite introduzione delle proprietà fisiche del materiale in esame e definizione di opportuni coefficienti di scambio termico convettivo tra vapore e metallo variabili sia spazialmente (tra stadio e stadio) che temporalmente (durata del transitorio termico), in dipendenza dalle proprietà locali del vapore. Le proprietà meccaniche assegnate al materiale sono state definite integrando i dati ricavati dalla letteratura tecnica con prove sperimentali svolte in laboratorio su materiale prelevato da un rotore ritirato dal servizio, identico a quello in esame, ed avente la medesima composizione chimica. Come modello reologico per il materiale del rotore è stato considerato un modello elastoplastico con incrudimento, considerando in oltre la dipendenza della resistenza dalla temperatura. L’esecuzione di simulazioni termomeccaniche accoppiate ha consentito in primo luogo di definire i punti più sollecitati del rotore. Sulla base di tali sollecitazioni è stata effettuata una valutazione a fatica volta alla comprensione del consumo di vita del componente per ogni singolo transitorio di avviamento e per i diversi punti della turbina. Ciò ha permesso di ottimizzare i tempi di salita e i cicli di avviamento della turbina, ottenendo inoltre una serie di informazioni relative agli intervalli di manutenzione della stessa.