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Miércoles 05 de Febrero de 2020 a las 06:30

Mejoran las propiedades de los materiales que recubren las tuberías de las centrales térmicas

Investigadores del área de Ciencia e Ingeniería de Materiales de URJC han demostrado que no es necesario utilizar materiales más costosos cuando se emplean temperaturas más elevadas.

Redacción/Irene Vega

Con el fin de mejorar la eficiencia de las centrales térmicas y así reducir las emisiones de CO2, se hace necesario incrementar las temperaturas y presiones en servicio de las mismas. Por ello, los materiales actualmente empleados en los intercambiadores de calor de estas centrales, como el acero ferrítico-martensítico T24, no son adecuados a temperaturas de trabajo más elevadas. Con el fin de evitar el empleo de materiales más costosos, los investigadores de la URJC han realizado ensayos para la protección de este acero T24 mediante la aplicación de un recubrimiento, basado en una aleación de níquel y cromo (Ni20Cr), y utilizando la técnica de proyección térmica a alta velocidad (HVOF, por sus siglas en inglés).

“El principal objetivo de este trabajo ha sido la optimización del proceso de proyección mediante HVOF con el fin de lograr las mejores propiedades del recubrimiento, aplicado directamente sobre tuberías del acero T24”, explican Najib Abu-Warda Pérez, Antonio Julio López Galisteo, María Dolores López González y la catedrática Victoria Utrilla Esteban, coautores del trabajo recientemente publicado en la revista científica Surface & Coatings Technology, situada en el primer cuartirl (Q1) del índice JCR.

Durante el proceso de optimización de los recubrimientos por HVOF, los investigadores modificaron los principales parámetros de la técnica de proyección, como el número de capas, la velocidad de la pistola de proyección, la relación de gases, la velocidad de rotación del tubo, así como la distancia de proyección. Una vez seleccionados los mejores parámetros de proyección, las muestras de acero con y sin recubrimiento fueron ensayadas a alta temperatura para evaluar su vida en servicio en ensayos acelerados.

Evaluación de los efectos positivos tras la aplicación del recubrimiento sobre las piezas de acero

El siguiente objetivo planteado por el equipo de investigación ha consistido en analizar el comportamiento a alta temperatura del recubrimiento obtenido. Para ello, han empleado distintas técnicas de caracterización, como la microscopías óptica y electrónica y la difracción de rayos X, entre otras.

Tras la caracterización de las muestras ensayadas a alta temperatura, ni siquiera en las condiciones de ensayo más agresivas, se ha producido degradación del sustrato de acero en las piezas recubiertas previamente. Además, los investigadores han comparado cómo las piezas de acero no recubiertas mostraron un elevado grado de oxidación y degradación. “Gracias a la aplicación de este recubrimiento NiCr, se ha logrado que el sustrato de acero T24 pueda trabajar 150 ºC por encima de su temperatura máxima en servicio”, destaca el investigador de la URJC.

El hecho de que este material de acero pueda trabajar en estas condiciones extremas supone un avance tecnológico, que hace que no sea necesario optar por materiales más costosos y menos termo-físicamente eficientes, como podrían ser otras gamas de aceros (por ejemplo, las austeníticas).

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Imagen: Graphical abstract del estudio realizado