Corrosione nelle pale di pompa a metallo liquido causata da sali fusi

Un guasto catastrofico in una pompa di metallo liquido all'interno di un reattore a sali fusi ha rivelato un modello di corrosione accelerata nelle pale della girante. I sali ad alta temperatura, combinati con sforzi meccanici ciclici, hanno provocato un degrado prematuro del materiale. Questo caso esemplifica le sfide della fatica in ambienti estremi, dove la sinergia tra attacco chimico e tensione meccanica accelera la vita utile dei componenti.

Simulazione CFD e analisi delle tensioni per prevedere i guasti 🔬

Per affrontare questo problema, è stato impiegato un flusso di lavoro multidisciplinare. Innanzitutto, è stata modellata la dinamica dei fluidi computazionale (CFD) con Ansys CFX per simulare il modello di flusso del metallo liquido e la distribuzione della temperatura sulla superficie della pala. I risultati hanno rivelato zone di alta velocità e ricircolo dove i sali si concentrano. Successivamente, il carico termico e di pressione è stato importato in un modello agli elementi finiti in Siemens NX per calcolare le tensioni equivalenti. La sovrapposizione di queste zone di alta tensione con le aree di maggiore concentrazione di sali ha identificato i punti critici di innesco della corrosione-fatica.

Visualizzazione 3D e validazione con prove reali 🛠️

La ricostruzione tridimensionale dell'usura tramite Volume Graphics ha permesso di confrontare il profilo di erosione simulato con la pala guasta reale. La correlazione è stata superiore all'85%, validando il modello predittivo. Questa metodologia dimostra che l'integrazione di CFD e analisi delle tensioni non solo spiega il guasto, ma permette di riprogettare la geometria della pala per ridurre i punti di ristagno dei sali, allungando la vita utile del componente in condizioni operative estreme.

Quali proprietà del materiale assegneresti?