INFRAGILIMENTO DA IDROGENO: CRITICITA' E CONSIDERAZIONI PER L'USO DI ACCIAI AL CROMO-MOLIBDENO = HYDROGEN EMBRITTLEMENT: CRITICALITIES AND CONSIDERATIONS ON THE USE OF CHROMIUM-MOLIBDENUM STEELS

Un grande dilemma della società odierna è rappresentato dall'aumento della domanda di energia in tutti i settori e dal declino della disponibilità di combustibili fossi a basso costo. In questo difficile periodo di transizione l'uso delle fonti rinnovabili assume un ruolo sempre più determinante. In un contesto economico povero di materie prime, come quello italiano, l'uso dell'idrogeno come vettore di energia può essere fondamentale. Non ci sono infatti problemi di scarsità, essendo l'idrogeno l'elemento più diffuso nell'universo. L'azienda Cubogas.srl prevede di costruire e installare stazioni per il rifornimento di veicoli ad idrogeno. Tuttavia, il percorso verso la costituizione di tali infrastrutture è difficoltoso per aspetti tecnici ed economici. Infatti, per la sua natura volatile, l'idrogeno necessiva di essere compresso ad elevate pressioni (700 bar) per poter competere economicamente quantomeno con il gas metano. Inoltre, è stato riconosciuto l'effetto deleterio dell'idrogeno sulle proprietà meccaniche di moltissimi metalli e acciai. Per la realizzazione del compressore è stato scelto un acciaio al cromo-molibdeno, che combina buone caratteristiche di duttilità e resistenza, ma che si dimostra suscettibile al fenomeno dell'infragilimento da idrogeno. L'obiettivo di questo studio è analizzare e presentare considerazioni e sfide per l'utilizzo di acciai al cromo-molibdeno in ambienti idrogenati, cercando di conciliare teorie del degrado e prove di laboratorio con gli interessi pratici di un'azienda: fattibilità economica, piani di manutenzione, ... I primi capitoli del presente lavoro saranno dedicati a presentare una panoramica delle conoscenze acquisite dal mondo della ricerca riguardo alle problematiche legate all'uso dell'idrogeno nei metalli e negli acciai: si presentano perciò i principali meccanismi e le logiche connesse a questo complesso insieme di fenomeni. Successivamente, si presentano le principali procedure sperimentali utilizzate per lo studio dell'infragilimento. Generalemente, queste prevedono un'operazione di caricamento, ovvero l'assorbimento di idrogeno da parte di un provino per studiarne la reazione. Le prove di caricamento si possono suddividere in: (i) gassoso, dove si sfrutta la pressione per diffondere H nel reticolo, (ii) elettrochimico dove si causa il movimento dell'idrogeno grazie ad una reazione. Si descrive infine la procedura sperimentale eseguita nel presente studio, che ha una duplice funzione: (i) prepararazione di una serie di provini per meccanica della frattura in vista di una prova di funzionamento del compressore vero e proprio, (ii) caricamento elettrochimico di altri provini per studiare l'assorbimento da parte del materiale, e la sua misura. Su questa base, si espongono i risultati ottenuti riguardo alle prove di meccanica della frattura, che sono risultate soddisfacenti, ed alle prove di caricamento, meno soddisfacenti. A tal proposito, si consiglia di utilizzare una diversa soluzione chimica durante il caricamento, e di limitare il tempo che intercorre tra la fine della prova e la misura del tenore di idrogeno.