첨단 전자 공장에서 고온의 갈륨-인듐 합금을 운반하던 스테인리스강 파이프가 치명적인 폭발을 겪었습니다. 초기 분석 결과, 액체 금속이 강철의 입자 경계를 침투하여 구조적으로 약화시키는 입계 부식 현상인 액체 금속 취화에 의한 파손으로 지목되었습니다. 3D 시뮬레이션을 통한 사고 재구성을 통해 붕괴를 촉발한 정확한 압력 및 온도 조건을 이해할 수 있었습니다.
ANSYS Fluent 및 nCode를 이용한 현상 모델링 🔧
사고를 재현하기 위해 ANSYS Fluent를 사용하여 400도 섭씨에서의 액체 갈륨-인듐의 유체 역학을 모델링했습니다. 이 소프트웨어는 금속-강철 계면에서의 열 전달 및 표면 장력 방정식을 풀었습니다. 압력 및 온도 결과는 nCode로 내보내져 다축 피로 해석이 수행되었습니다. 열 사이클이 입자 경계에 미세 균열을 생성하고, 이후 액체 금속의 부식 작용으로 균열이 전파되는 것으로 확인되었습니다. 시뮬레이션은 18개월의 수명을 예측했으며, 이는 사고 파이프의 운전 이력과 일치했습니다.
Geomagic Control X를 통한 검증 및 설계를 위한 교훈 🧠
모델 검증은 Geomagic Control X로 파이프 잔해를 스캔하여 수행되었습니다. 파단 영역의 3D 포인트 클라우드를 nCode 시뮬레이션과 비교한 결과, 균열이 계산된 응력 패턴을 정확히 따르는 것이 확인되었습니다. 교훈은 명확합니다. 액체 금속 합금에는 내화 재료 또는 세라믹 코팅으로 된 차폐 장벽이 필요합니다. 첨단 전자 공장의 경우, nCode의 피로 모델을 실시간으로 업데이트하는 디지털 트윈에 데이터를 공급하는 진동 센서 및 온라인 열화상 카메라를 구현하는 것이 좋습니다.
열역학과 접촉 역학을 통합하는 다중 물리 시뮬레이션을 사용하여 고온의 갈륨-인듐 합금에 노출된 스테인리스강 파이프에서 액체 금속 취화로 인한 균열 핵 생성(시작)을 정확하게 예측할 수 있습니까?
(참고: 재료 피로는 시뮬레이션 10시간 후의 당신의 상태와 같습니다.)