Investigadores de la Universidad Rey Juan Carlos han logrado mejorar las propiedades de los materiales que recubren las tuberías de las centrales térmicas, lo que ayuda a reducir sus emisiones de CO2. También han demostrado que no es necesario utilizar materiales más costosos si se usan temperaturas más elevadas.
Para mejorar la eficiencia de las centrales térmicas y así reducir las emisiones de CO2, se hace necesario incrementar las temperaturas y presiones en las mismas. Por ello, los materiales actualmente empleados en los intercambiadores de calor, como el llamado acero ferrítico-martensítico T24 (un acero inoxidable altamente aleado con cromo y otros elementos), no son adecuados a temperaturas de trabajo más elevadas.
Con el fin de evitar el empleo de materiales más costosos, investigadores del área de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Rey Juan Carlos (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 los autores, que publican su estudio en la revista Surface & Coatings Technology.
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 efectos positivos
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 de niquel y cromo , se ha logrado que el sustrato de acero T24 pueda trabajar 150 ºC por encima de su temperatura máxima en servicio”, destacan los autores.
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 llamadas austeníticas.
Referencia bibliográfica:
Najib Abu-Warda Pérez, Antonio Julio López Galisteo, María Dolores López González y Victoria Utrilla Esteban. "Ni20Cr coating on T24 steel pipes by HVOF thermal spray for high temperature protection". Surface & Coatings Technology, enero de 2020.
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