L’infragilimento da idrogeno di materiali di fabbricazione additivi.

UTSA E SWRI PER RICERCARE IL DEGRADO DEI METALLI DI FABBRICAZIONE ADDITIVA NELL’INDUSTRIA PETROLIFERA E DEL GAS

Un gruppo di ricercatori dell’Università del Texas a San Antonio (UTSA) e del Southwest Research Institute (SwRI) stanno collaborando a un progetto che esamina l’infragilimento da idrogeno di materiali di fabbricazione additivi.

Gli oleodotti e i gasdotti si rompono spesso una volta esposti all’idrogeno dopo un certo periodo di tempo. Concentrandosi sul nichel-718, una lega tipica implementata nell’industria petrolifera e del gas, i ricercatori esploreranno come si sviluppano le condizioni di infragilimento dell’idrogeno quando il materiale viene processato attraverso la produzione additiva. L’obiettivo è quello di stabilire un futuro possibile in cui le parti prodotte da additivi possano essere progettate per essere meno sensibili o addirittura immuni all’infragilimento da idrogeno.

“Comprendendo di più sull’infragilimento da idrogeno dei materiali AM, siamo in grado di fornire informazioni cruciali, con maggiore sicurezza, per ottimizzare i processi di AM e post-fabbricazione”, afferma il professor Brendy Rincon Troconis nel Dipartimento di Ingegneria Meccanica UTSA.

“[POSSIAMO ANCHE] PREVENIRE FRAGILI FRATTURE DEI SISTEMI ATTUALI E FUTURI, FACENDO AVANZARE LA TECNOLOGIA AM, CHE PORTERÀ TUTTI A UNA MIGLIORE PROTEZIONE DELLA COMUNITÀ, DELLE SUE RISORSE E DELL’AMBIENTE.”

I ricercatori di UTSA e SwRI hanno espresso preoccupazione per la mancanza di test sulla suscettibilità del metallo di produzione additiva all’infragilimento da idrogeno, in quanto è un problema comune che può portare al degrado dell’hardware meccanico e alla perdita di funzionalità. Nel 2014, ha causato la chiusura del più grande giacimento petrolifero del Kazakistan per due anni a causa di grandi crepe nei gasdotti.

Il team di ricerca ha deciso di concentrare la sua ricerca sulla lega di nichel-718 prodotta da additivi, un metallo adatto a condizioni altamente critiche a causa delle sue proprietà meccaniche e resistenza alla corrosione. Per questi motivi, il materiale metallico viene spesso impiegato nell’industria petrolifera e del gas, dove la stampa 3D sta dimostrando una continua implementazione da parte delle principali entità del settore.

Il professor Rincon Troconis di UTSA collaborerà con W. Fassett Hickey della divisione di ingegneria meccanica di SwRI per comprendere l’impatto dell’infragilimento da idrogeno sull’integrità del nichel-718 prodotto da additivi. La loro ricerca coinvolgerà l’ispezione dell’infragilimento da idrogeno a livello molecolare, poiché il processo si verifica solo nei giacimenti petroliferi quando i materiali della tubazione e gli strumenti a fondo pozzo assorbono l’idrogeno atomico. Entrambi i ricercatori mirano a osservare come la posizione degli atomi di idrogeno influenzi la struttura del metallo, in particolare se posto sotto le alte pressioni e le temperature elevate tipiche degli ambienti di perforazione.

Le strutture di test di SwRI consentiranno ai ricercatori di eseguire test meccanici su idrogeno gassoso fino a 3.000 PSI e 500 ° F. UTSA fornirà il suo spettrometro di desorbimento termico e il microscopio a scansione di forza della sonda kelvin per aiutare a comprendere meglio l’interazione idrogeno-lega. Hickey suggerisce che una volta completata la ricerca, le applicazioni per i materiali di fabbricazione additivi potrebbero essere ampliate. “Se siamo in grado di comprendere meglio i meccanismi sottostanti dell’infragilimento da idrogeno nei materiali AM, i parametri di fabbricazione AM e i parametri di post-elaborazione delle parti AM possono essere progettati per prevenire l’infragilimento da idrogeno”, commenta Hickey.

“QUINDI, IN DEFINITIVA, LE POSSIBILITÀ E LE APPLICAZIONI PER QUESTI MATERIALI AM SONO ANCORA MAGGIORI.”

Il programma Connect

Il programma Connect di USTA e SwRI è progettato per migliorare una maggiore collaborazione scientifica tra le due istituzioni, nonché per aumentare la base di finanziamento della ricerca di UTSA e SwRI con programmi di collaborazione tra campus. È stato finanziato da una sovvenzione di $ 125.000 del programma Connecting through Research Partnerships (Connect), un’iniziativa di collaborazione finanziata congiuntamente tra le due istituzioni.

Oltre alla loro indagine sull’infragilimento da idrogeno di metalli manifatturieri additivi, le due istituzioni hanno anche collaborato allo sviluppo di un impianto stampato in 3D in grado di fornire un dosaggio di medicina controllata per diverse settimane. Il dispositivo potrebbe essere usato per aiutare a curare le infezioni o fornire disturbi ai pazienti affetti da artrite, cancro o AIDS.

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