Resumen de Aceros ODS FeCrAl avanzados para aplicaciones estructurales de alta temperatura en sistemas de generación de energía

G. Pimentel, C. Capdevilla, M.J. Bartolomé, J. Chao, M. Serrano, A. García Junceda, Mónica Campos, José Manuel Torralba Castelló, Javier Aldazábal Mensa

• español

  Las tecnologías y medios para desarrollar plantas de biomasa con alta eficiencia en la conversión de energía son esenciales para asentar la biomasa como una fuente de energía renovable. Los sistemas de turbinas de gas de ciclo combinado (CCGT) permiten elevar la eficiencia de las plantas de biomasa del 35 % actual al 45 %. Sin embargo, para conseguir estos niveles de eficiencia en la conversión de energía, el intercambiador de calor de la caldera debe trabajar en condiciones extremas de temperatura (por encima de 1100 °C) y presión (en torno a 15-30 bar). Los aceros ODS ferríticos son la clase de material avanzado específicamente diseñado para trabajar en ambientes altamente corrosivos y a temperaturas elevadas. Pero para mejorar la resistencia a la fluencia a altas temperaturas en dirección circunferencial, la microestructura generada en el proceso de recristalización ha de ser diferente a la microestructura axi-simétrica altamente anisótropa que tiene este tipo de aceros por defecto. En este sentido, este trabajo detalla los resultados obtenidos en la aleación reforzada por dispersión de óxidos PM 2000 que ha sido fabricada por técnicas pulvimetalúrgicas, consolidada por extrusión y conformada por laminación en caliente y en frio. De los resultados obtenidos puede concluirse que una microestructura heterogénea estimula su recristalización, de forma que grandes gradientes de deformación generan microestructuras más finas e isótropas. La comparación de estos resultados con simulaciones por elementos finitos ha permitido dilucidar el papel que tienen las tensiones residuales subyacentes en la microestructura en la generación de la microestructura recristalizada.

• English

  Technologies and means for developing biomass plant with higher energy conversion efficiencies are essential in order to implement the commitment to renewable biomass energy generation. Advanced, indirect Combined Cycle Gas Turbine (CCGT) systems offer overall biomass energy conversion efficiencies of 45 % and above, compared with the 35 % efficiency of conventional biomass steam plant. However to attain this efficiency in CCGT operation it will be necessary to develop a heat exchanger capable of gas operating temperatures and pressures of around 1100 °C and 15-30 bar, respectively, for entry heating the gas turbine working fluid. ODS ferritic steels is the kind of advance material to deal with this challenge, however work to optimize the coarse grain microstructure to improve creep hoop strength needs to be done. In this sense, this paper reports the recrystallisation behaviour of PM 2000 oxide dispersion strengthened ferritic alloy which was cold deformed after hot-rolling and extrusion. The results can be interpreted if it is assumed that anything which makes the microstructure heterogeneous, stimulates recrystallisation. In this sense, larger strain gradients lead to more refined and more isotropic grain structures. The combination of these results with finite element modeling are used to interpret the role of residual shear stresses on the development of recrystallized grain structure.