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Accettabilità dei difetti nelle saldature di un reattore per l'industria chimica

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Indice Introduzione 1 1 IL REATTORE 6 1.1 Descrizione del reattore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2 Caratterizzazione del materiale . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.3 Materiali di costruzione del reattore . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.4 Cenni ai processi di deformazione plastica a freddo e a caldo . 29 1.4.1 Calandratura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.4.2 Forgiatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 1.4.3 Formatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 1.5 Cenni ai procedimenti di saldatura . . . . . . . . . . . . . . . 44 1.5.1 SMAW: shielded metal arc welding (saldatura ad elet- trodo manuale) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1.5.2 TIG: tungsten inert gas (saldatura con elettrodo in tungsteno in gas inerte) . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 1.5.3 SAW: submerged arc welding (saldatura ad arco som- merso) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 1.5.4 ESW: electroslag welding (saldatura a elettroscoria) . . 53 1.5.5 Tecnica di saldatura “ narrow-gap ” . . . . . . . . . . 55 2 METODOLOGIE DI CALCOLO CLASSICO 57 2.1 Cenni sui meccanismi di cedimento . . . . . . . . . . . . . . . 59 2.2 Codici di calcolo e costruzione dei recipienti in pressione . . . 61 2.3 Cenni sui criteri generali di calcolo e verifica di stabilità . . . . 63 2.3.1 Tensione ammissibile ( am ) . . . . . . . . . . . . . . . 65 2.3.2 Cilindro cavo soggetto a pressione interna . . . . . . . 66 2.3.3 Effetto di collaborazione plastica . . . . . . . . . . . . 68 2.4 Design by formulae (DBF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 2.4.1 Calcolo del fasciame cilindrico . . . . . . . . . . . . . . 70 2.4.2 Calcolo del fondo ellissoidale . . . . . . . . . . . . . . . 75 2.4.3 Calcolo bocchello radiale isolato . . . . . . . . . . . . . 81 ii INDICE iii 2.5 Design by analysis (DBA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 2.5.1 Caratterizzazione delle tensioni in campo elastico . . . 98 2.6 Verifica a scorrimento viscoso (Creep) . . . . . . . . . . . . . . 101 2.6.1 Metodo Larson-Miller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 2.6.2 Metodo Omega di Prager . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 2.6.3 Interazione Creep e fatica . . . . . . . . . . . . . . . . 103 2.7 Analisi a fatica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 2.8 Cenni dei difetti nelle strutture saldate . . . . . . . . . . . . . 105 2.8.1 Difetti tipo cricca (Crack-like flaw) . . . . . . . . . . . 105 2.9 Controllo delle saldature e accettabilità . . . . . . . . . . . . . 113 3 METODOLOGIA ECA (Engineering Critical Assessment) 125 3.1 Ipotesi della meccanica della frattura lineare elastica (MFLE) 127 3.2 Fattore di intensificazione delle tensioni . . . . . . . . . . . . . 130 3.2.1 K IC -Fattore di intensificazione critico delle tensioni . . 132 3.3 Parametri di resistenza a frattura e prove sui materiali . . . . 132 3.4 Classificazione del difetto tipo cricca . . . . . . . . . . . . . . 136 3.5 K I -soluzioni per difetti ellittici interni e di superficie . . . . . 138 3.6 Failure Assessment Diagram (FAD) . . . . . . . . . . . . . . . 142 3.7 Tensioni agenti sul difetto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 3.8 Propagazione del difetto tipo cricca . . . . . . . . . . . . . . . 146 3.9 AccettabilitàdeidifettisecondolanormaAPI579/ASMEFFS- 1 parte 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 3.9.1 Generalità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 3.9.2 Verifica dei difetti tipo cricca . . . . . . . . . . . . . . 150 3.9.3 Livelli di verifica e criteri di accettabilità . . . . . . . 151 3.10 Accettabilità dei difetti secondo la norma BS7910:2005 . . . . 154 3.10.1 Proceduradiverificaafratturapersistemiinpressione (Annex C) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 4 ANALISI DEL REATTORE 160 4.1 Dati di progetto e condizioni di carico . . . . . . . . . . . . . . 160 4.2 Verifiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 4.2.1 Dimensionamento con la metodologia classica . . . . . 166 4.2.2 Metodo agli elementi finiti . . . . . . . . . . . . . . . . 166 4.2.3 Valutazione del difetto nella saldatura . . . . . . . . . 177 4.2.4 Verifica dell’ accrescimento del difetto soggetto a fatica 191 5 CONCLUSIONI 208 5.1 Considerazioni sulle metodologie di calcolo classico . . . . . . 208 5.2 Considerazioni sulle metodologie di calcolo ECA . . . . . . . . 210 INDICE iv 5.3 Confronto tra BS7910 e API 579-1/ASME FFS-1 parte 9 . . . 211 5.4 Codici e sicurezza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 5.5 Situazione della normativa internazionale . . . . . . . . . . . . 216 A Acciai per pressure vessel B Estratti norme accettabilità dei difetti di saldatura C Fogli di calcolo Bibliografia
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Accettabilità dei difetti nelle saldature di un reattore per l'industria chimica

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Informazioni tesi

  Autore: Gianfranco Gulino
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2012-13
  Università: Università degli Studi di Brescia
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Meccanica
  Relatore: Giorgio Donzella
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 369

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