INVESTIGADORES
TOLLEY Alfredo Juan
congresos y reuniones científicas
Título:
Estudio del daño por fretting en tubos de generadores de vapor.
Autor/es:
S. SORIA; JUAN PABLO BALBIANI; MARCOS BERGANT; A. TOLLEY; ALEJANDRO YAWNY
Lugar:
Mendoza
Reunión:
Congreso; 3er Congreso Argentino de Microscopía SAMIC 2014; 2014
Institución organizadora:
Asociación Argentina de Microscopía
Resumen:
El desgaste por fretting ocurre entre dos superficies en contacto que tienen un movimiento relativo de pequeña amplitud, del orden de los micrones y es uno de los mecanismos de degradación más importantes en los tubos de generadores de vapor, causado por la vibración inducida por flujo entre el tubo y la placa de soporte [1,2]. El fretting involucra varios fenómenos físicos (fricción, desgaste, abrasión, adhesión, transferencia de masa, etc.) como así también reacciones químicas, que ocurren tanto en la superficie como en la región sub-superficial [3]. En este trabajo se estudió el desgaste por fretting en tubos de Incoloy 800, una súper aleación Fe-Cr-Ni usada como material en generadores de vapor debido a su buena resistencia la oxidación y comportamiento mecánico a altas temperaturas. Los experimentos se realizaron en una maquina de ensayos servo-hidráulica MTS810, utilizando patines cilíndricos de acero AISI 304 y aplicando la carga normal mediante un fleje. Los ensayos se realizaron a 15 Hz, con cargas normales de 35±3 N hasta alcanzar 1E6 ciclos. Se utilizaron desplazamientos de 70, 115 y 160 µm utilizando una geometría de contacto de cilindros cruzados. La superficie de desgaste (scar) se caracterizó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), en un equipo Phillips 515, y las partículas desprendidas (debris) mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM) en un equipo CM200UT operando a 200 kV.La figura 1 muestra el aumento observado de la superficie de desgaste al incrementarse la amplitud de desplazamiento, indicando un aumento del desgaste. En todos los casos se observó una morfología circular, estando el sistema tubo/patín en el régimen de deslizamiento total (gross slip) [4]. Los debris se acumulan en la zona de desgaste formando una capa compactada (glaze layers), la que presentó diferentes características para cada amplitud de desplazamiento. Mientras que para una amplitud de 70 µm no se observó la formación de dicha capa (NL, no layer), para 115 µm se forma una capa mezclada mecánicamente (MML, mechanically mixed layer) y para 160 µm se forma una capa compuesta (CL, composite layer) [5], como se ilustra en la Figura 2. Los debris se componen de partículas con una amplia distribución de tamaño de entre 5 y 500 nm. Las partículas mayores son aglomerados compactos de granos cristalinos pequeños de tamaños de entre 5 y 10 nm, completamente oxidados (Figura 3). Los óxidos formados son diferentes para las diferentes amplitudes de desplazamiento, indicando que las reacciones triboquímicas presentes dependen de dicha amplitud, debido a variaciones de la temperatura local que se alcanza en los puntos de contacto sobre la superficie. En particular, para una amplitud de 160 µm, la estructura preponderante es NiCr2O4 (Figura 4), que se ha observado en súper-aleaciones similares (Incoloy 901) para temperaturas superiores a los 600°C [6].