L'insegnamento mira ad approfondire il comportamento dei materiali (con maggior attenzione ai materiali metallici) esposti agli ambienti aggressivi, utilizzati negli impianti chimici, petrolchimici, con riferimento alla progettazione e alla conduzione degli impianti. Sono illustrate le principali classi dei materiali metallici e non metallici in relazione al loro utilizzo negli impianti di riferimento. Sono richiamati i concetti fondamentali relativi ai meccanismi di danneggiamento meccanico in esericio, con riferimento alla meccanica della frattura, e a fenomeni di degrado. Sono inquadrati gli aspetti di progettazione (criteri di scelta dei materiali e tecniche di prevenzione), di monitoraggio e di ispezione sugli impianti, con particolare riferimento ai controlli non distruttivi. Infine sono descritte le matrici di rischio usate al fine di definire le priorità di intervento.

A seguito del superamento dell’esame lo studente:

- conoscerà le principali proprietà meccaniche delle varie classe di materiali

- conoscerà i fenomeni di degrado delle varie classi di materiali, con particolare attenzione alla corrosione delle opere metalliche e alla sua prevenzione e controllo

- sarà in grado di eseguire una corretta scelta dei materiali in funzione dell’ambiente di esercizio

- conoscerà le tecniche non distruttive utilizzabili per individuare le discontinuità di un materiale in esercizio

- sarà in grado di scegliere la tecnica non distruttiva idonea al fine di individuare una specifica discontinuità

- conoscerà il processo “Risk Based Inspection” per la valutazione del rischio associato ad una rottura in esercizio di un componente di un impianto

- utilizzando le matrici di rischio saprà giudicare quale intervento è prioritario rispetto ad altri su un componente in esercizio

- conoscerà i principali concetti legati al ciclo di vita

- conoscerà lo strumento “Life Cycle Cost” per valutare la corretta scelta dei materiali

Proprietà dei materiali. Classificazione e designazione dei materiali. Caratteristiche chimico-fisiche . Prove tecnologiche di misura delle proprietà chimico-fisiche.

Materiali impiegati negli impianti. Materiali metallici (leghe di ferro e leghe speciali), materiali polimerici, ceramici, cementizi e compositi. Cenno alle caratteristiche generali dei materiali. Caratteristiche meccaniche, prove tecnologiche.

Degrado dei materiali non metallici. Il degrado del calcestruzzo e la corrosione delle armature di rinforzo. Degrado dei materiali polimerici. degrado dei materiali ceramici.

Fondamenti dei processi di corrosione e forme di corrosione. Corrosione ad umido: meccanismo elettrochimico. Forme di corrosione: generalizzata e localizzata. Corrosione negli ambienti naturali. Corrosione in presenza di CO₂ e di H₂S. Corrosione in caldaia. 

Prevenzione e controllo. Scelta dei materiali per gli impianti di produzione di idrocarburi (up-stream, down-stream) e impianti di produzione di energia (caldaie, turbine). Trattamenti protettivi superficiali (rivestimenti metallici e organici). Controllo dell'ambiente (pH, tenore di ossigeno, composizione, temperatura, inibitori di corrosione). Cenni di protezione catodica. Tecniche di monitoraggio e di ispezione. Meccanica della frattura, definizione del minimo difetto accettabile e del massimo sforzo in esercizio.

Ciclo di vita dei materiali.

Manutenzione. Non Destructive Techniques. Campionamento.

Gestione. Risk Based Inspection. Matrici di rischio. Valutazioni economiche e di affidabilità (Life Cycle Cost, Decision analysis). Uso di banche dati e sistemi esperti. Cenni di statistica dei valori estremi. 

Nel corso sono previsti seminari tenuti da esperti provenienti dall’industria.

Conoscenza di base delle principali classi di materiali e delle loro proprietà.

La preparazione conseguita sarà valutata mediante prova scritta.

Durante il corso sono previste due prove in itinere, una a metà corso e la seconda a fine semestre, in una data antecedente il primo appello ufficiale. Lo studente può accedere alla seconda prova solo se ha superato con esito almeno di 16/30 la prima parte. L’esame è superato se il voto medio è maggiore o uguale a 18/30. 

Lo studente che non ha superato la prima prova initinere svolgerà l’esame integrale al 2° appello.

Le prove scritte in itinere sono organizzate in 20 domande a risposta multipla e due domande tema, mirate a verificare che lo studente abbia appreso le conoscenze teoriche fornite nel corso e sia in grado di effettuare sia una corretta scelta dei materiali in fase di progettazione che una corretta gestione degli impianti in esercizio.

Lo studente che non ha partecipato alle due prove in itinere, o non le ha sostenute con esito positivo, svolgerà l’esame integrale dal 2° appello. L’esame integrale consta di 30 domande a risposta multipla e tre domande tema.

La prova orale è facoltativa e può essere sostenuta solo dopo uno scritto con esito positivo. Con la prova orale si può ottenere un incremento massimo di 3 punti sul voto dello scritto. Se l'orale non è soddisfacente il voto può anche essere diminuito.