プラズマリサイクルプラントにおける壊滅的な故障は、内部セラミックコーティングの剥離から始まりました。溶射（プラズマスプレー）によって施工された保護層が金属基板から剥離し、プラズマアークへの直接曝露によりリアクターの外部ケーシングが溶融しました。その後の分析では、アブレーション現象の3D再構築が必要となり、サイクル疲労と施工不良のどちらが根本原因かを特定しました。
SimScaleとGOM Inspectによる鑑別診断 🔥
エンジニアリングチームはGOM Inspectを使用してリアクターの残存形状をスキャンし、アブレーション領域の点群データを作成しました。この実モデルをSimScaleにインポートし、熱応力の有限要素法（FEM）シミュレーションを実行しました。2つのシナリオを比較しました。1200°Cの熱サイクルにさらされた完全密着のコーティングと、プラズマスプレーによる施工不良を模擬した欠陥のある界面を持つコーティングです。結果は、故障領域が密着不良モデルにおける応力集中箇所と一致することを示し、純粋な疲労が主原因である可能性を否定しました。
遮熱コーティング検査における教訓 ⚠️
シミュレーションされたアブレーションと実際のアブレーションとの相関関係は、剥離が段階的な亀裂によるものではなく、セラミック-金属界面における突然の層間剥離によるものであることを明らかにしました。これは、プラズマスプレープロセスの妥当性を、稼働開始前に3D非破壊検査で検証する必要性を強調しています。極度の熱疲労環境においては、GOMによるデジタル検査とSimScaleによる事前シミュレーションは選択肢ではなく、ケーシングの溶融を防ぐ唯一の方法です。
熱応力サイクル下での壊滅的な剥離の正確な箇所を予測するために、熱プラズマリアクターのセラミックライニングにおけるサブミリメートル亀裂の進展を3Dでどのようにモデル化できるでしょうか？
(追記：材料疲労は、10時間のシミュレーション後のあなたの疲労と同じです。)