플라즈마 재활용 공장의 치명적 고장은 내부 세라믹 코팅이 박리되면서 시작되었습니다. 플라즈마 용사(plasma spray)를 통해 적용된 보호층이 금속 기판에서 분리되어, 반응기 외부 케이스가 플라즈마 아크에 직접 노출되어 용융되었습니다. 사후 분석에서는 주기적 피로와 적용 오류 중 근본 원인을 파악하기 위해 애블레이션 현상의 3D 재구성이 필요했습니다.
SimScale 및 GOM Inspect를 통한 감별 진단 🔥
엔지니어링 팀은 GOM Inspect를 사용하여 반응기의 잔여 형상을 스캔하고, 애블레이션 영역의 포인트 클라우드를 생성했습니다. 이 실제 모델은 SimScale로 가져와 열 응력에 대한 유한 요소 해석(FEM) 시뮬레이션을 실행했습니다. 두 가지 시나리오가 비교되었습니다: 1200°C의 열 사이클에 적용된 완벽한 접착력을 가진 코팅과, 불량한 플라즈마 용사를 시뮬레이션한 결함 있는 계면을 가진 코팅입니다. 결과는 고장 영역이 불량 접착 모델의 응력 집중과 일치하여 순수 피로가 주요 원인이 아님을 배제했습니다.
열 코팅 검사에 대한 교훈 ⚠️
시뮬레이션된 애블레이션과 실제 애블레이션 간의 상관관계는 박리가 점진적인 균열이 아니라 세라믹-금속 계면에서의 갑작스러운 층간 분리로 인해 발생했음을 입증했습니다. 이는 가동 전에 비파괴 3D 검사를 통해 플라즈마 용사 공정을 검증해야 할 필요성을 강화합니다. 극심한 열 피로 환경에서 GOM을 사용한 디지털 검사와 SimScale에서의 사전 시뮬레이션은 선택 사항이 아닙니다. 케이스 용융을 방지하는 유일한 방법입니다.
열 응력 사이클 하에서 치명적인 박리 지점을 예측하기 위해 열 플라즈마 반응기의 세라믹 코팅에서 서브밀리미터 균열 전파를 3D로 어떻게 모델링할 수 있습니까?
(추신: 재료 피로는 10시간 시뮬레이션 후의 당신의 상태와 같습니다.)