Monitoraggio automatico delle condutture di vapore surriscaldato
La maggior parte delle condutture che trasportano vapore surriscaldato nelle centrali elettriche sono fatte di acciaio ferritico rinforzato resistente allo scorrimento viscoso. Come avviene comunemente con molti materiali, la zona interessata dal calore (heat-affected zone, HAZ) vicino alla saldatura, che non si fonde ma subisce cambiamenti microstrutturali, risulta significativamente indebolita. I cedimenti delle HAZ sono un problema serio e, anche se le condutture sono periodicamente esaminate per individuare difetti, gli errori nella stima delle dimensioni dei difetti possono avere gravi conseguenze. L’UE ha finanziato il progetto HOTPHASEDARRAY(si apre in una nuova finestra) (High temperature pipe structural health monitoring system utilising phased array probes on TOFD configuration) per sviluppare un sistema SHM a ultrasuoni per affrontare questo problema. Il sistema a ultrasuoni PA-TOFD (phased-array time-of-flight diffraction) sarà impiegato in questo settore ed è capace di misurare l’evoluzione temporale dei difetti in tubi surriscaldati in acciaio inox di grado P91. Una misurazione accurata delle dimensioni e dei cambiamenti nel tempo ridurranno l’incertezza nelle previsioni relative alla durata di utilizzo e alle sostituzioni programmate dei tubi. Questo a sua volta ridurrà al minimo le rotture catastrofiche e accrescerà la fiducia relativa alla sicurezza operativa delle centrali termoelettriche e di quelle nucleari. Il consorzio ha iniziato sviluppando sia l’hardware che il software per l’elaborazione del segnale necessari per costruire il sistema PA-TOFD. Gli scienziati hanno progettato la strumentazione richiesta e hanno definito i parametri di ingresso, le caratteristiche della sonda e la tecnica di ispezione necessari. I partner del progetto hanno anche messo a punto la progettazione finale della sonda piezoelettrica. Per quanto riguarda l’elaborazione del segnale, i ricercatori hanno creato l’interfaccia utente grafica e hanno esaminato dei metodi di filtraggio e di calcolo del valore medio per aumentare il rapporto segnale/rumore. Il sistema di HOTPHASEDARRAY è completamente automatico, telecomandato e montato permanentemente su condutture a elevate temperature per l’SHM durante il funzionamento. Si tratta del primo sistema che permette di effettuare la verifica automatica in condizioni di servizio per misurare accuratamente e coerentemente lo sviluppo delle crepe nel tempo. Inoltre, l’installazione permanente del sistema riduce l’interferenza umana dopo l’installazione e il suo alto livello di sensibilità permette di rilevare i minimi difetti nelle prime fasi con una precisione del 99,5 %. Sarà anche utile per altri settori che utilizzano condutture sottoposte a temperature elevate, tra cui l’industria chimica, le raffinerie e le centrali elettriche alimentate con combustibili fossili e energia solare.