Problemas materiales de las turbinas
Arrastrarse
La fluencia , también conocida como flujo frío , es la deformación permanente que aumenta con el tiempo bajo carga o tensión constante . Es el resultado de una exposición prolongada a una gran tensión mecánica externa con un límite de fluencia y es más severo en materiales que se someten a calor durante mucho tiempo. La tasa de deformación es función de las propiedades del material, el tiempo de exposición, la temperatura de exposición y la carga estructural aplicada. La fluencia es un fenómeno muy importante si utilizamos materiales a alta temperatura . La fluencia es muy importante en la industria de la energía y es de suma importancia en el diseño de motores a reacción. Para muchas situaciones de fluencia de vida relativamente corta (p. Ej., Álabes de turbina en aviones militares), el tiempo de ruptura es la consideración de diseño dominante. Por supuesto, para su determinación, las pruebas de fluencia deben realizarse hasta el punto de falla; estos se denominan ensayos de rotura por fluencia .
Corrosión por erosión
La corrosión por erosión es el daño acumulativo inducido por las reacciones de corrosión electroquímica y los efectos mecánicos del movimiento relativo entre el electrolito y la superficie corroída. La erosión también puede ocurrir en combinación con otras formas de degradación, como la corrosión. Esto se conoce como erosión-corrosión. La corrosión por erosión es un proceso de degradación del material debido al efecto combinado de corrosión y desgaste. Casi todos los medios corrosivos que fluyen o turbulentos pueden causar corrosión por erosión. El mecanismo se puede describir de la siguiente manera:
- erosión mecánica del material, o capa protectora (o pasiva) de óxido en su superficie,
- Mayor corrosión del material, si la velocidad de corrosión del material depende del espesor de la capa de óxido.
La corrosión por erosión se encuentra en sistemas como tuberías, válvulas, bombas, boquillas, intercambiadores de calor y turbinas. El desgaste es un proceso de degradación mecánica del material que se produce al frotar o impactar superficies, mientras que la corrosión implica reacciones químicas o electroquímicas del material. La corrosión puede acelerar el desgaste y el desgaste puede acelerar la corrosión.
Oxidación por vapor
El comportamiento de la oxidación del vapor está directamente relacionado con la implementación de la generación de energía de vapor ultra-supercrítica para mejorar la eficiencia y reducir las emisiones de CO 2 . Una temperatura más alta significa una mayor eficiencia; sin embargo, se producen tasas de corrosión más altas en una atmósfera de vapor cuando se utilizan aceros ferríticos, ferríticos-martensíticos o de cromo medio.
Los materiales que se desarrollaron hace más de 50 a 60 años ya no son adecuados en la actualidad para regímenes ultra-supercríticos debido a la escasa resistencia a la corrosión y las propiedades inadecuadas de resistencia y fluencia a altas temperaturas. Estas tecnologías requieren aceros austeníticos avanzados y aleaciones a base de níquel (Ni) con una resistencia superior a la oxidación por vapor.
Fatiga
En la ciencia de los materiales, la fatiga es el debilitamiento de un material causado por una carga cíclica que da como resultado un daño estructural progresivo, quebradizo y localizado. Una vez que se ha iniciado una grieta, cada ciclo de carga hará crecer la grieta una pequeña cantidad, incluso cuando las tensiones alternas o cíclicas repetidas son de una intensidad considerablemente inferior a la resistencia normal. Las tensiones pueden deberse a vibraciones o ciclos térmicos. El daño por fatiga es causado por:
- acción simultánea del estrés cíclico,
- tensión de tracción (ya sea directamente aplicada o residual),
- deformación plástica.
Si alguno de estos tres no está presente, no se iniciará ni se propagará una grieta por fatiga. La mayoría de las fallas de ingeniería se deben a la fatiga.
Aunque la fractura es de tipo frágil, puede llevar algún tiempo propagarse, dependiendo tanto de la intensidad como de la frecuencia de los ciclos de tensión. Sin embargo, hay muy poca o ninguna advertencia antes de la falla si no se nota la grieta. El número de ciclos necesarios para provocar un fallo por fatiga en un pico de tensión en particular es generalmente bastante grande, pero disminuye a medida que aumenta la tensión. Para algunos aceros suaves, las tensiones cíclicas pueden continuar indefinidamente siempre que la tensión máxima (a veces denominada resistencia a la fatiga) esté por debajo del valor límite de resistencia. El tipo de fatiga que más preocupa en las centrales nucleares es la fatiga térmica. La fatiga térmica puede deberse a tensiones térmicas producidas por cambios cíclicos de temperatura. Componentes grandes como el presurizador, la vasija del reactor,
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