Analisi e applicazione del metodo delle correnti indotte alla fatica-corrosione di assili ferroviari

The aim of this master thesis is the study of the application of the eddy current testing to corrosion-fatigue subjected railway axles. First experimental tests were performed using A1N steel specimens (subjected to rotating bending in a corrosive environment). During the tests, the response obtained with the eddy current method was detected, then the surface of the specimens was observed to scanning electron microscope (SEM) to investigate the evolution of surface damage. In order to estimate depth and half surface length of the cracks and describe the coalescence of the defects the specimens were broken into liquid nitrogen. After understanding how the defects evolve, a relationship between the response of eddy current and the geometry of defects was researched. A second corrosion-fatigue test was conducted on two full scale railway axles, made of A1T steel (whose chemical and mechanical characteristics are similar to A1N steel) and subjected to different load conditions and rotational speed. The surface of the axle was monitored by the means of eddy currents method too. The first axle was tested till failure; a section of surface was observed with SEM. The depth of the cracks was measured by micrograph of a lapped section. The second axle was stopped at the 50% of estimated life; the response of eddy currents method was checked. Simulations were carried out with the CIVA 10 software in order to both characterize the absolute probe and to have a comparison with the experimental data obtained with the specimens.

Il presente lavoro di tesi si propone di studiare l’applicazione del controllo non distruttivo delle correnti indotte al fenomeno della fatica-corrosione di assili ferroviari. Anzitutto sono state condotte prove sperimentali utilizzando provini in acciaio A1N (sottoposti a flessione rotante in ambiente corrosivo) rilevando, nel corso delle prove, la risposta ottenuta con il metodo delle correnti indotte. Successivamente la superficie dei provini è stata osservata al microscopio a scansione di elettroni (SEM) per indagare sull’evoluzione del danneggiamento superficiale. La rottura in azoto dei provini ha permesso di ricavare la profondità e la semi-ampiezza superficiale delle cricche e descrivere il fenomeno della coalescenza dei difetti. Dopo aver compreso il modo in cui i difetti evolvono, si è cercato di stabilire una relazione tra la risposta delle correnti indotte e la geometria dei difetti. Una seconda sperimentazione di fatica-corrosione è stata condotta su due assili ferroviari, in scala reale, in acciaio A1T (le cui caratteristiche chimiche e meccaniche sono simili all’acciaio A1N) e sottoposti a differenti condizioni di carico e velocità di rotazione. Anche in questo caso è stato effettuato il controllo con le correnti indotte. Il primo assile è stato portato a rottura ed è stata studiata una sezione superficiale della parte interessata dal fenomeno della fatica-corrosione, con l’ausilio del SEM. La profondità delle cricche è stata invece misurata dalla micrografia di una sezione lappata. Nel secondo caso, l’assile è stato fermato al 50% della vita ed è stata studiata la risposta delle correnti indotte. Le simulazioni effettuate con il software CIVA 10 sono servite per caratterizzare la sonda assoluta e come strumento di confronto della risposta della sonda tra la sperimentazione condotta sui provini ed i risultati ottenuti con il software.