Studio della propagazione di cricche corte in presenza di idrogeno in regime LCF attraverso la digital image correlation

Pipelines used in the underwater environment ( heavy wall pipeline ), are subject to slow and high cycles plastic deformation. Changes in temperature, actions related to waves and accidental interference with human activities, that occur during operation and when laying on the seabed, are among the causes of severe mechanical condition. To this is added the problem of the presence of elements, such as the hydrogen, which can significantly influence the mechanical characteristics of ferrous alloys. The hydrogen can come in contact with the steel in the stages of production, result from chemical reactions in the environment external to the pipe or by design errors in the cathodic protection of buried pipelines or underwater , and can be present in the fluid to inside of pipes. These stringent conditions to which they are components to operate, bring this work to make an analysis in Low Cycle Fatigue ( LCF ) starting from the results ob-tained in a series of tests on specimens of steel X65. In the first part has been studied the propagation of short cracks in specimens hydrogenated, implementing a model based on the concept of cyclic J -integral which takes account of the effect of the closure and then by performing a comparison with the results of tests conducted on specimens without hydrogen. Fatigue life assessment was then carried out and life estimations were compared to experimental results. Finally attention has been focused on analysis of the ramp for the presence of ef-fects of instability that not been found in the samples without hydrogen.

Le condotte utilizzate in ambiente sottomarino (heavy wall pipeline), sono soggette a lenti e ampi cicli di deformazione plastica. Le variazioni di temperatura, le azioni le-gate al moto ondoso e le interferenze accidentali con le attività umane che avvengono in esercizio e nella posa sul fondale sono tra le cause di condizione meccaniche seve-re. A questa si aggiunge la problematica della presenza di elementi, come l’ idrogeno, che possono influenzare in modo significativo le caratteristiche meccaniche delle le-ghe ferrose. L’idrogeno può entrare a contato con l’ acciaio, infragilendolo, nelle fasi di produ-zione, derivare da reazioni chimiche nell’ambiente esterno alla tubazione o da errori di progettazione nella protezione catodica delle tubazioni interrate o sottomarine e può essere presente nel fluido all’interno delle tubazioni. Le severe condizioni a cui operano i componenti, portano il presente lavoro ad ef-fettuare un’ analisi in campo Low Cycle fatigue (LCF). Nella prima parte è stata studiata la propagazione di cricche corte in provini idro-genati ed è stato implementato un modello, basato sul concetto di J-integral ciclico, in grado di tener conto dell’ effetto della closure. I risultati sono stati confrontati con prove simili condotte sui provini senza idrogeno in un lavoro precedente. È stata eseguita una stima di vita e confrontata con i risultati sperimentali. Infine l’ attenzione si è concentrata sull’ analisi della rampa per la presenza di effetti di insta-bilità non riscontrati nei provini senza idrogeno.