Reparación de componentes

Más que simplemente la reparación de las turbinas de gas

Los componentes de la turbina de gas se reacondicionan mediante una cantidad de procesos metalúrgicos que restauran las propiedades dimensionales y metalúrgicas de los componentes. Sulzer ofrece reparación y reacondicionamiento a los componentes para hacer su equipo más confiable.

Se utiliza detección mediante rayos X para encontrar grietas

Una vez que hemos completado el análisis, podemos eliminar el recubrimiento existente. Seleccionamos un baño de pintura química de acuerdo con el estado y la composición del recubrimiento.

Documentamos los resultados de la inspección NDT y los marcamos en los componentes. Después, medimos las dimensiones de las piezas con herramientas que abarcan desde calibres Vernier hasta los más nuevos escáneres ópticos 3-D, y documentamos los resultados.

Inspección

El siguiente paso es una inspección mediante ensayos no destructivos (Non-Destructive Testing, NDT). Aplicamos una de las tres técnicas principales: 

  • En la mayoría de los casos, realizamos Inspección por líquidos penetrantes fluorescentes (Fluorizing dye Penetrant Inspection, FPI) para examinar aleaciones no magnéticas como superaleaciones con base de níquel y cobalto. Durante este proceso, rociamos las piezas con un líquido fluorescente. Debido a las fuerzas capilares, el líquido es absorbido por grietas y otros defectos. Tras empapar, enjuagar y secar la superficie, hasta las grietas más diminutas serán visibles con luz ultravioleta.
  • Las inspecciones por corrientes inducidas son una alternativa a la FPI. Esta técnica mucho más elaborada es adecuada para detectar grietas cerradas, y aun más las grietas por fatiga con un número elevado de ciclos. Pueden no ser lo suficientemente abiertas para la inspección FPI, pero se detectan con la inspección por corrientes inducidas.
  • La detección por rayos X se usa también para detectar grietas, pero solo para aquellas que son paralelas a los rayos X. Por tanto, no se usa de manera rutinaria, sino exclusivamente cuando es necesario.

Proceso de reparación

El proceso de reparación implica esencialmente remover y colocar material de forma controlada. Podrían necesitarse tratamientos térmicos entre estos pasos. Remover el material es una de las partes más tediosas de la reparación. Es crucial remover meticulosamente material antes de colocar material nuevo.  

Limpiar la superficie es de vital importancia en la mayoría de procesos en los que se añade material. Desengrasamos y limpiamos con chorro de arena los componentes después de casi cada paso en el proceso de reparación. Hay dos técnicas principales limpieza con chorro de arena:

  • a través de partículas erosivas que quitan las capas superficiales por abrasión
  • a través de partículas metálicas que alisan la superficie y quitan los contaminantes de cerámica
La soldadura es parte del proceso de reparación

Soldadura

En la soldadura, se utiliza un metal de relleno para agregar material. La soldadura genera capas intermedias que son líquidas durante la soldadura y tienen una composición mixta de material base. Esta zona no es homogénea con respecto a su composición de material. Donde el material de base no se derrite, se forma una zona en la que cambia la microestructura del material base. Esta es la zona afectada por el calor.
 
La soldadura de gas inerte de tungsteno se utiliza comúnmente para reparaciones porque es el proceso más versátil para este propósito. Para superaleaciones basadas en níquel, la soldadura se realiza en una atmósfera inerte de argón. La soldadura con láser se utiliza para reparaciones en serie repetitivas y también para soldar con materiales de aporte de alta aleación en materiales DS y SX.

El exceso de material soldado se tiene que eliminar mediante excavación mecanizada o manual. Operadores con amplia experiencia ejecutarán los trabajos con impresionante precisión.

Soldadura dura

Una aleación para soldadura por aporte de material (brazing), contiene elementos que disminuyen el punto de fusión de la aleación para unir piezas.
 
Lo ideal es que la aleación para soldadura por aporte de material (brazing) se derritiese muy por debajo del punto de fusión en el metal base. Por otro lado, la aleación para soldadura por aporte de material (brazing) debe ser capaz de resistir todos los tratamientos térmicos finales que son llevados a cabo en el componente. Esto determina los rangos permisibles de fusión en las aleaciones de alta temperatura (base de cobalto y níquel) para soldadura por aporte de material (brazing)
 
Las superaleaciones con base de níquel contienen aluminio y titanio para una buena resistencia a la termofluencia. Estos elementos son muy reactivos con el oxígeno. Por tanto, la soldadura por aporte de material (brazing) solo se puede realizar en hornos de alto vacío a temperaturas superiores a los 1 100 °C (2 000 °F).
 
Las mezclas de soldaduras por aporte de material se usan para reparar revestimientos. Son mezclas de polvo de superaleaciones y soldadura fuerte que forman una masa densa semifundida en las áreas de reparación. Una vez que se solidifica, la mezcla de soldadura fuerte presenta una resistencia a la termofluencia comparable a la elevada resistencia a la fundición de las superaleaciones.
 
Como las partes se calientan y se enfrían de manera homogénea, la soldadura por aporte de material (brazing) genera poca o ninguna distorsión.
 
Las aplicaciones típicas de la soldadura por aporte de material son:

  • Ensamblaje: por ejemplo, soldadura en sellos alveolares
  • Reconstrucción de superficie (incluso en zonas sometidas a una presión elevada) para restaurar zonas corroídas, erosionadas o sometidas a fricción

La experiencia de campo de estas reparaciones de soldadura fuerte es muy buena. Sulzer lleva muchos años reparando componentes con esta tecnología. Los componentes se pueden reparar repetidamente y las mezclas de soldadura fuerte están normalmente en buena condición después del servicio.
 
Los elementos que disminuyen el punto de fusión generan una cantidad limitada de fases frágiles en el material solidificado. Durante el funcionamiento, estas fases se van curvando y la ductilidad moderada de las reparaciones de soldadura fuerte aumenta con el tiempo.
 
Después de la reparación, abrimos y clasificamos agujeros de refrigeración a través del maquinado por descarga eléctrica (EDM) o fresado. Después probamos las piezas.
 
El proceso de reparación se completa con el recubrimiento y el tratamiento térmico final.

Operaciones adicionales

Tras la reparación principal, el reacondicionamiento y el recubrimiento, Sulzer Turbo Services puede realizar un número adicional de operaciones:
 

  • El granallado se usa para crear tensiones de compresión en superficies propensas a la fatiga, como los pies de la pala.
  • Generalmente, las palas se equilibran como conjunto mediante un cálculo impulso-peso y selección. Se recomienda encarecidamente seguir lo más cerca posible la secuencia original. Esto se consigue gracias al diseño especial de la rutina de selección.
  • Hay que reparar los álabes directores para aperturas de garganta homogéneas y conocidas. Esto está comprobado y documentado.
  • Podría ser necesario un informe del estado y la expectativa de vida. Esto requiere un análisis destructivo de uno o más componentes y debe comenzar lo antes posible una vez recibidos los componentes. Como la expectativa de vida de los componentes seleccionados para reparar es rara vez muy baja, iniciamos el proceso de reparación en paralelo con esta investigación. Parte de la investigación consiste en probar la fluencia, lo que requiere un proceso de varias semanas’.
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