Predicción de vida bajo condiciones de fatiga, oxidación y fluencia en componentes de centrales térmicas

Résumé

El objetivo general es desarrollar las herramientas de cálculo necesarias para evaluar, de forma rápida y fiable, el envejecimiento y el consumo de vida de aquellos componentes que se consideran críticos en una central térmica, bajo las condiciones actuales de operación o las que se deriven de modificaciones de la planta. Para ello, se aborda inicialmente la caracterización de los efectos internos presentes en los materiales causantes de la generación de la mayoría de las microgriestas en el interior de los materiales. Las poblaciones de defectos se caracterizan para diversos materiales cuya distribución de defectos se considera representativa de otros materiales similares. Mediante un modelo de cálculo estadístico se estima el defecto de mayor tamaño más probable en un componente de volumen conocido. Del mismo modo se ha determinado el tamaño del mayor defecto que aparecen en la superficie libre del componente. Por otra parte, se han efectuado simulaciones aceleradas de oxidación isoterma en horno, a temperaturas comprendidas entre 550 y 650ºC, y tiempos de mantenimiento inicialmente del orden de semanas y posteriormente del orden de horas, en atmósfera de argón saturado en vapor de agua, condiciones éstas muy similares a las de operación de determinados componentes de las plantas térmicas expuestos a ambiente agresivos distintos del aire, principalmente: agua y vapor de agua. El objeto de los ensayos es la determinación de los siguientes parámetros cinéticos: espesor de la capa de óxidos y/o ganancias en peso, energías de activación relacionadas con los mecanismos de oxidación y profundidad del borde de granos afectada por la oxidación. A los parámetros cinéticos experimentales obtenidos se les ajustan ecuaciones en forma de ley de Arrhenius. Los productos óxidos han sido identificados mediante diversas técnicas de análisis: microscopía óptica, electrónica y diracción de rayos X. Se ha elabor