Il guasto catastrofico in un impianto di riciclaggio al plasma è iniziato con il distacco del rivestimento ceramico interno. Lo strato protettivo, applicato mediante proiezione termica (plasma spray), si è separato dal substrato metallico, provocando la fusione dell'involucro esterno del reattore per esposizione diretta all'arco di plasma. L'analisi successiva ha richiesto una ricostruzione 3D del fenomeno di ablazione per determinare la causa principale tra fatica ciclica ed errore di applicazione.
Diagnosi differenziale tramite SimScale e GOM Inspect 🔥
Il team di ingegneria ha utilizzato GOM Inspect per scansionare la geometria residua del reattore, creando una nuvola di punti dell'area ablata. Questo modello reale è stato importato in SimScale per eseguire una simulazione agli elementi finiti (FEM) dello stress termico. Sono stati confrontati due scenari: un rivestimento con adesione perfetta sottoposto a cicli termici di 1200°C, e un altro con un'interfaccia difettosa simulando una cattiva proiezione tramite plasma spray. I risultati hanno mostrato che la zona di guasto coincideva con la concentrazione di tensioni nel modello di scarsa adesione, escludendo la fatica pura come causa primaria.
Lezioni sull'ispezione dei rivestimenti termici ⚠️
La correlazione tra l'ablazione simulata e quella reale ha evidenziato che il distacco non è avvenuto per fessurazione graduale, ma per una delaminazione improvvisa nell'interfaccia ceramica-metallo. Ciò rafforza la necessità di validare i processi di plasma spray con test non distruttivi 3D prima della messa in servizio. In ambienti di fatica termica estrema, l'ispezione digitale con GOM e la simulazione preventiva in SimScale non sono opzionali; sono l'unico modo per evitare la fusione dell'involucro.
Come si può modellare in 3D la propagazione di cricche submillimetriche nel rivestimento ceramico di un reattore al plasma termico per prevedere il punto esatto di distacco catastrofico sotto cicli di stress termico?
(PS: La fatica dei materiali è come la tua dopo 10 ore di simulazione.)