Girante fratturata

Girante che ha subito una frattura in corrispondenza di una delle palette con superficie di frattura orientata lungo due differenti piani di cui il primo trasversale al condotto della girante, mentre il secondo è tangente alla parete della paletta stessa. 
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Il campione in esame è costituito da una girante mostrata in fotografia n°1, che ha subito una frattura in corrispondenza di una delle palette.

La superficie di frattura è orientata lungo due differenti piani di cui il primo trasversale al condotto della girante, mentre il secondo è tangente alla parete della paletta stessa, come evidenziato nella fotografia n°2.

In particolare il secondo tratto si origina in corrispondenza del raggio di raccordo tra parete verticale e superficie di base del condotto e si unisce alla prima porzione a circa 30mm dall'inizio del condotto stesso terminando in corrispondenza del raggio di raccordo orizzontale a piede paletta.
L'esame della superficie di frattura mette in evidenza la presenza di una macro morfologia liscia e caratterizzata da linee di spiaggia convergenti verso due punti che si possono notare nella foto n°2 .

Tale parte di superficie interessa tutta la seconda porzione di area danneggiata, mentre il resto della zona di frattura risulta di aspetto opaco e più irregolare.
particolare rottura
La porzione piana della superficie di frattura presenta una morfologia transgranulare piatta sulla quale emergono evidenti due famiglie di striature convergenti verso due diversi punti.

I punti di origine si caratterizzano per la presenza di cavità che creano discontinuità nel materiale.

La porzione orizzontale della superficie di frattura presenta una morfologia di tipo transgranulare mista caratterizzata da microdimples e porzioni interessate da clivaggio.
Tali morfologie sono tipiche di un cedimento di schianto.

La microstruttura rilevata sul campione sulla paletta fratturata è mostrata nella micrografia n°1.

Si osservano isole di fase ferritica disperse in matrice austenitica con percentuale di ferrite intorno al 15%.

Non si rilevano fasi secondarie e precipitati a bordo grano.

La superficie di frattura in corrispondenza delle origini ha un profilo liscio e regolare come mostrato nella micrografia n°2, e la microstruttura risulta analoga al resto del campione.

La micrografia n°3 descrive la struttura rilevata su una paletta non danneggiata.

Si osservano ancora isole ferritiche in matrice austenitica, analogamente alla paletta danneggiata.
photo 1
photo 2
photo 3
1. SCOPO
Valutare la tipologia di rottura e le possibili cause.

3. PROVE
3.1 ESAME MACROGRAFICO
3.2 ESAME FRATTOGRAFICO
3.3 ANALISI CHIMICA (O.E.S.)
3.4 ESAME METALLOGRAFICO
3.5 DUREZZA  VICKERS

4. DISCUSSIONE
Il materiale con cui è realizzata la girante fratturata è classificabile come un acciaio inossidabile da getti del tipo CF3M, seppure il suo tenore di Cr sia leggermente inferiore al valore minimo della forcella prevista.Lo studio della superficie di frattura indica che la rottura è avvenuta per fatica, con due punti di origine indicati con O1 e O2, localizzati in corrispondenza del raggio di raccordo tra la parete verticale della paletta e la superficie di fondo condotto. Le tensioni di innesco della cricca di fatica sono di apertura del condotto (concordi alla forza centrifuga).

La densità di striature indica che il ciclo di carico a cui era sottoposta la paletta era di ampiezza modesta.La propagazione interessa tutta la parte di superficie di frattura tangente al profilo della paletta, mentre la parte di superficie ortogonale al condotto costituisce la parte interessata dal cedimento di schianto, avvenuto in modo fragile. La microstruttura del campione è conforme al materiale impiegato e non sono state rilevate fasi anomale. L'esame dei punti di origine mette in risalto soltanto la presenza di microcavità che possono aver favorito la rottura ma che non si ritiene ne siano la causa principale.Date le caratteristiche della frattura e la posizione della superficie danneggiata si ritiene che la nucleazione della cricca sia da attribuire alla concentrazione di tensioni che si è venuta a creare in corrispondenza del piede della pala per cause di tipo geometrico (raggio di raccordo troppo piccolo, a differenza di altre zone in cui tale parte è maggiormente raccordata).

5. CONCLUSIONI
La frattura della girante è avvenuta per fatica. Il fattore principale di innesco è costituito dal raggio di raccordo a piede pala troppo piccolo che ha determinato una forte concentrazione di sforzi.

Tag: Settore Ferroviario / Trasporti

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