Obiettivo del corso è quello di fornire conoscenze approfondite sui principali materiali utilizzati nelle applicazioni offshore (es. piattaforme, pale eoliche, condotte sottomarine, …), caratterizzate da ambienti estremi dovuti alla combinazione di sollecitazioni chimiche, meccaniche e termiche. Saranno illustrate le tecnologie per migliorare le prestazioni dei materiali mediante modifica della microstruttura interna o per l’ingegnerizzazione della superficie, nonché i metodi per la caratterizzazione avanzata delle prestazioni / proprietà del monitoraggio. Contestualmente si forniranno strumenti e conoscenze necessari al monitoraggio strutturale.
scheda docente materiale didattico
Gli argomenti teorici riguarderanno:
Cenni ai metodi di caratterizzazione dei materiali
- Tecniche microscopiche e spettroscopiche.
Materiali Metallici in ambito offshore
- Richiami ed approfondimenti sui materiali metallici: acciaio inossidabile, alluminio, titanio e relative leghe, metalli non ferrosi.
- Corrosione ad Umido dei materiali metallici: Aspetti elettrochimici del degrado, forme di corrosione ad umido, cinetica della corrosione, ddp e teoria dei potenziali misti.
- Passività, corrosione in ambienti naturali e in ambienti ostili, metodi di prevenzione, protezione, diagnosi e monitoraggio.
- Rivestimenti resistenti all’usura e alla corrosione e relative tecnologie principali: rivestimenti galvanici, rivestimenti da fase vapore, rivestimenti termospruzzati.
Materiali polimerici e compositi in ambito offshore
- Materiali polimerici idonei all’impiego, compositi in fibre di carbonio, compositi in fibre di vetro.
- Criteri di progettazione di un materiale composito e correlazione caratteristiche/proprietà con tecnologie di produzione per compositi laminati e sandwich.
- Degrado dei polimeri e dei compositi polimerici: creep, fatica, idrolizzazione, invecchiamento, fauling.
- Protezione dei polimeri e dei compositi polimerici: rivestimenti, compounding, multilayer.
Materiali da costruzione in ambito offshore
- Richiami ed approfondimenti cementi idraulici.
- Cementi: degrado in ambiente marino e soluzioni tecnologiche, additivanti speciali.
Materiali naturali in ambito offshore
- Richiami ed approfondimenti sui materiali naturali per applicazioni marine.
- Fenomeni di degrado dei materiali naturali: idrolizzazione e fauling.
Sistemi di monitoraggio strutturale
- Sensori, materiali attivi e principi di funzionamento.
Approfondimenti tematici (monografie anche ove possibile in collaborazione con realtà industriali specializzate nei vari settori) ad esempio:
- Tubazioni profonde sottomarine.
- Le scommesse in ambiente Artico.
- Eolico.
- Recipienti in pressione.
- Scambiatori di calore.
- Casi studio di consolidamento di strutture offshore.
- Materiali di nuova generazione
Programma
Il corso di svolgerà mediante lezioni frontali teoriche ed esercitazioni nell'ambito delle quali si porterà avanti lo svolgimento di una tesina che sarà motivo di confronto, discussione e dibattito a partire dalle primissime lezioni del corso. Gli studenti lavoreranno costantemente individualmente e discuteranno con il docente le scelte progettuali, realizzative e di caratterizzazione. Le tesine, pur essendo distribuite in gruppi, saranno comunque condivise con tutti i frequentanti mediante discussione aperta e presentazioni programmate con scadenze regolari. La parte sperimentale delle tesine sarà condotta presso il laboratorio di Materiali Multifunzionali.Gli argomenti teorici riguarderanno:
Cenni ai metodi di caratterizzazione dei materiali
- Tecniche microscopiche e spettroscopiche.
Materiali Metallici in ambito offshore
- Richiami ed approfondimenti sui materiali metallici: acciaio inossidabile, alluminio, titanio e relative leghe, metalli non ferrosi.
- Corrosione ad Umido dei materiali metallici: Aspetti elettrochimici del degrado, forme di corrosione ad umido, cinetica della corrosione, ddp e teoria dei potenziali misti.
- Passività, corrosione in ambienti naturali e in ambienti ostili, metodi di prevenzione, protezione, diagnosi e monitoraggio.
- Rivestimenti resistenti all’usura e alla corrosione e relative tecnologie principali: rivestimenti galvanici, rivestimenti da fase vapore, rivestimenti termospruzzati.
Materiali polimerici e compositi in ambito offshore
- Materiali polimerici idonei all’impiego, compositi in fibre di carbonio, compositi in fibre di vetro.
- Criteri di progettazione di un materiale composito e correlazione caratteristiche/proprietà con tecnologie di produzione per compositi laminati e sandwich.
- Degrado dei polimeri e dei compositi polimerici: creep, fatica, idrolizzazione, invecchiamento, fauling.
- Protezione dei polimeri e dei compositi polimerici: rivestimenti, compounding, multilayer.
Materiali da costruzione in ambito offshore
- Richiami ed approfondimenti cementi idraulici.
- Cementi: degrado in ambiente marino e soluzioni tecnologiche, additivanti speciali.
Materiali naturali in ambito offshore
- Richiami ed approfondimenti sui materiali naturali per applicazioni marine.
- Fenomeni di degrado dei materiali naturali: idrolizzazione e fauling.
Sistemi di monitoraggio strutturale
- Sensori, materiali attivi e principi di funzionamento.
Approfondimenti tematici (monografie anche ove possibile in collaborazione con realtà industriali specializzate nei vari settori) ad esempio:
- Tubazioni profonde sottomarine.
- Le scommesse in ambiente Artico.
- Eolico.
- Recipienti in pressione.
- Scambiatori di calore.
- Casi studio di consolidamento di strutture offshore.
- Materiali di nuova generazione
Testi Adottati
materiale didattico distribuito tramite moodleModalità Erogazione
Lezioni frontali, seminari e lezioni/discussioni collettive in cui in date prestabilite gli studenti presenteranno in aula l'avanzamento delle attività della tesina. Attività di laboratorio per lo svolgimento delle attività sperimentali della tesina e per vedere il funzionamento di alcune delle tecniche di caratterizzazione presentate durante il corso.Modalità Valutazione
La prova orale verterà sulle lezioni teoriche e sulla presentazione della tesina. Un elaborato scritto della stessa dovrà essere presentato almeno due giorni prima dalla data dell'orale.