Legge di Paris
La legge di Paris descrive quanto velocemente una cricca da fatica cresce per ciclo di carico (da/dN). Mette in relazione questa crescita con l'intervallo del fattore di intensità delle tensioni (ΔK). Per i cordoni di saldatura è lo strumento più importante per calcolare vita residua e intervalli di prova.
Meccanismo d'azione fisico-chimico
Alla punta della cricca, ad ogni ciclo di carico, si forma una piccola zona plastica. La cricca si apre e si chiude, crescendo di una quantità infinitesimale. La legge di Paris descrive questo processo con la formula: da/dN = C * (ΔK)^m. ΔK è la differenza tra il fattore di intensità delle tensioni massimo e minimo. In rappresentazione doppio logaritmica si ottiene una retta. La pendenza m per l'acciaio è solitamente compresa tra 2 e 4. Al di sotto di un valore di soglia ΔK_th, la cricca praticamente non cresce.
Rilevanza metallurgica e rischi durante la saldatura
Le saldature contengono quasi sempre piccoli difetti: pori, inclusioni di scoria, mancanze di fusione. Questi agiscono come cricche iniziali. Inoltre, le tensioni residue di saldatura generano tensioni di trazione che tengono aperta la cricca. Ciò abbassa il valore di soglia ΔK_th e la crescita delle cricche inizia prima. L'effetto intaglio sulla saldatura aumenta la tensione locale e quindi ΔK. Se la crescita viene ignorata, un piccolo difetto può diventare una cricca critica e portare a una rottura improvvisa.
Pratica in officina e istruzioni operative
Determina la dimensione iniziale della cricca con controlli non distruttivi: ultrasuoni (UT) o magnetoscopia (MT). Stima ΔK tramite analisi delle tensioni o tabelle. Calcola la durata integrando da/dN dalla dimensione iniziale della cricca fino alla dimensione critica. Tipico valore di soglia per l'acciaio: ΔK_th ≈ 5–6 MPa√m (a R = 0,1). Se ΔK è al di sotto del valore di soglia, la cricca non cresce. Riduci ΔK con escursioni di tensione più piccole, una migliore geometria del cordone (levigatura della transizione del cordone, trattamento TIG) e tensioni residue di compressione (ad es. martellatura). Imposta gli intervalli di controllo in base al calcolo, non in modo arbitrario. Gli intervalli devono essere più brevi del tempo necessario affinché una cricca rilevabile raggiunga la dimensione critica. Costanti del materiale: per acciaio strutturale m ≈ 3, C a seconda dell'unità è nell'intervallo 10^-11 fino a 10^-13 (con da/dN in m/ciclo, ΔK in MPa√m). Usa solo valori da fonti verificate.