Nueva aleación de alta temperatura
La generación eléctrica térmica seguirá existiendo mucho tiempo, aunque para optimizar su eficiencia se necesita maximizar la temperatura de operación, lo que tiene el inconveniente de acelerar la degradación del metal, un problema que puede corregirse con las nuevas aleaciones de acero. El proyecto Z-ULTRA(se abrirá en una nueva ventana) (Z phase strengthened steels for ultra-supercritical power plants), financiado con fondos europeos, desarrolló este tipo de aleación. Anteriormente, las aleaciones utilizadas para este fin contenían un 9 % de cromo, cuya barrera térmica es de 615 °C, temperatura a partir de la cual estas aleaciones sufren corrosión. El 12 % de cromo de la nueva aleación se alcanza gracias a la utilización, en lugar de la eliminación, de la indeseada fase Z. El equipo científico tuvo que encontrar composiciones químicas y tratamientos térmicos que posibilitarán una nucleación controlada de partículas de fase Z de dispersión muy fina. El equipo del proyecto desarrolló siete aleaciones de prueba nuevas, las cuales tenían una resistencia a la fluencia un 30 % superior a la de los aceros existentes con un 9 % de cromo. La resistencia a la oxidación también demostró ser excelente. El equipo investigador llegó a la conclusión de que se podía seguir mejorando la resistencia a la fluencia gracias a las herramientas desarrolladas en el seno del proyecto. Por ejemplo, el conjunto de instrumentos de modelado de escala múltiple facilitó el desarrollo de aleaciones reforzadas de fase Z en base a información detallada de la formación de dicha fase Z. El equipo investigador también desarrolló métodos de soldadura innovadores para los nuevos aceros sin que se detectaran grietas ni fallos. El consorcio amplió la escala del proceso productivo para incluir soldaduras de tramos grandes y forjas de doce toneladas, sin que tampoco en ellas se detectaran grietas. El material resultante demostró una resistencia al impacto excelente, aunque su límite de elasticidad fue inferior al esperado en las aplicaciones en rotores de turbina. El equipo investigador, tras instalar tubos de demostración en las calderas de dos centrales eléctricas de Ucrania, evaluó las propiedades de resistencia a la corrosión de las aleaciones, lo que permitió confirmar que la tasa de oxidación era más lenta y la capa de óxido más fina y homogénea. Las capas de corrosión eran significativamente más gruesas en el lado de los gases de escape de la superficie del tubo, mientras que las propiedades frente a la corrosión fueron aceptableshasta los 647 °C. Las nuevas propiedades de resistencia al calor y a la corrosión de las aleaciones con alto contenido en cromo desarrolladas por el proyecto Z-ULTRA demostraron ser aptas para su aplicación en centrales eléctricas que operan a temperaturas elevadas. Los resultados obtenidos apuntan a una operación más eficiente de estas plantas, así como a una reducción de las emisiones de dióxido de carbono.
