Riassunto analitico
Le valvole utilizzate negli impianti Oil and Gas sono componenti esposti ad ambienti corrosivi e fenomeni di usura, attualmente realizzate con tecnologie di produzione tradizionali e rivestite con rivestimenti antiusura.
In questo lavoro di tesi sono stati studiati trattamenti termici e termochimici eseguiti su manufatti in Inconel 718, ottenuti mediante Laser Powder Bed Fusion, allo scopo di verificare se componenti così prodotti possano o meno rappresentare una valida alternativa a quelli attualmente impiegati. Sono stati valutati gli effetti di trattamenti termici di solubilizzazione e invecchiamento e di trattamenti termochimici di nitrurazione a gas e al plasma in termini di indurimento, resistenza a usura e resistenza a corrosione.
Sono state impiegate tecniche di diffrazione a raggi X, microscopia ottica, microscopia elettronica a scansione (SEM), profilometria ottica, micro- e nano-indentazione strumentata. Inoltre, sono stati eseguiti test tribologici ball-on-disk, prove di corrosione potenziodinamiche e test corrodkote.
I risultati ottenuti hanno mostrato che una buona combinazione dei suddetti trattamenti determina un aumento considerevole della durezza superficiale del materiale ed un miglioramento della resistenza a usura. Viceversa, a seguito della nitrurazione, la resistenza a corrosione peggiora.
Le conclusioni di questo studio evidenziano che, con opportune ottimizzazioni del processo, manufatti così prodotti e trattati possono rappresentare un’alternativa a quelli tradizionali.
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Abstract
Valves used in Oil and Gas systems are components exposed to corrosive environments and wear phenomena, currently made with traditional production technologies and coated with wear-resistant coatings.
In this thesis, thermal and thermochemical treatments performed on Inconel 718 products, obtained by Laser Powder Bed Fusion, have been studied in order to verify whether or not components produced in this way can represent a valid alternative to those currently used. The effects of solubilization and aging heat treatments and thermochemical gas and plasma nitriding treatments were evaluated in terms of hardening, wear resistance and corrosion resistance.
X-ray diffraction, optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), optical profilometry, instrumented micro- and nano-indentation techniques were employed. What’s more, ball-on-disk tribological tests, potentiodynamic corrosion tests and corrodkote tests were performed.
The results obtained showed that a good combination of the above treatments determines a considerable increase in the surface hardness of the material and an improvement in wear resistance. Conversely, as a result of nitriding, the corrosion resistance worsens.
The conclusions of this study show that, with appropriate process optimizations, products produced and treated in this way can represent an alternative to traditional ones.
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