Test a fatica su elementi tubolari per la perforazione soggetti a corrosione e successiva lucidatura

Gli elementi di perforazione sono regolarmente usati per l’estrazione di petrolio e gas ed anche per esplorazione a fini scientifici. La stringa di perforazione è composta da una sequenza di elementi tubolari (drill pipes) che sono spesso soggetti a fatica. Pertanto, è di interesse la verifica sperimentale, oltre che la modellazione, e in particolare può essere utilizzato un banco prova basato sul concetto di risonanza, sviluppato presso l’università di Pisa in collaborazione con l’azienda ACTA Srl. Questo tipo di banco permette di eseguire prove con un’elevata frequenza di carico ed inoltre si riescono a raggiungere delle sollecitazioni, in termini di flessione rotante, molto elevate (grazie all’effetto amplificativo dinamico), che altrimenti sarebbero difficilmente ottenibili con una struttura chiusa. La sollecitazione dinamica è ottenuta mediante una massa eccentrica all’estremità dell’elemento tubolare da testare che viene posta in rotazione ad una velocità angolare molto prossima alla prima frequenza naturale, anche se leggermente inferiore, permettendo una regolazione in frequenza della sollecitazione alternata. Nel presente lavoro si mostrano dei component tubolari che inizialmente erano soggetti ad un’evidente corrosione, messi a disposizione dall’ente giapponese JAMSTEC che esegue perforazioni a fini esplorativi. Componenti di questo tipo erano precedentemente testati nelle condizioni di corrosione, tuttavia, al fine di valutare un effetto migliorativo della resistenza a fatica, sono stati sottoposti ad un’operazione di lucidatura e successivamente testati con la macchina di prova descritta. L’analisi delle tracce di corrosione, osservate mediante SEM, e ottenute sia prima dell’intervento sulla superficie, sia quelle residue dopo l’operazione stessa di lucidatura, sono state interpretate con il modello di Murakami e hanno permesso di definire delle condizioni di obiettivo della lucidatura stessa.