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Este documento incluye información referente a la fatiga térmica y a la corrosión por fatiga, al igual que una explicación detallada de cada uno de ellos....

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Ingeniería en Materiales

Tarea 2

Fatiga térmica y corrosión-fatiga

Análisis de fallas mecánicas 10/Marzo/2021

Fatiga térmica

La fatiga térmica involucra la inducción de esfuerzos cíclicos o de deformaciones cíclicas causadas por fluctuaciones no uniformes de temperatura. En equipos de vapor las cargas de fatiga también pueden ser generadas por vibraciones inducidas por fluctuaciones rápidas de presión o por flujo turbulento.

Los esfuerzos de fatiga causados por variaciones rápidas de temperatura se deben a expansiones térmicas no uniformes causadas por gradientes de temperatura. Por ejemplo, si un material caliente se enfría mediante humectación de un liquido frio, la superficie se contrae rápidamente, mientras que el metal debajo de la superficie no; esto induce esfuerzos biaxiales de tensión en la superficie. La fatiga térmica solo se puede prevenir eliminando las deformaciones excesivas causadas por ciclos térmicos.

A una temperatura alta, la propagación de grietas de fatiga aumenta por formación de óxidos u otros productos de corrosión. En el caso más simple de esfuerzos cíclicos a temperaturas elevadas, un deposito de oxido se agrieta, exponiéndose metal fresco a la oxidación. En la superficie de una grieta la formación y disposición de oxido aumenta los esfuerzos en la punta de grieta debido a que el oxido ocupa mayor volumen que el metal a partir del cual se forma. Esto aumenta

la rapidez de crecimiento de una grieta. Frecuentemente grietas de fatiga térmica tienen la forma de daga, llenas de oxido o de otros productos de corrosión.

Fatiga y termofluencia pueden ocurrir simultáneamente e interactuar causando un daño mayor que cuando cada mecanismo actúa en forma aislada. Por fatiga térmica se puede agrietar y desprender depósitos, los cuales pueden provocar erosión en los alabes de una turbina.

Corrosión-fatiga

Es una falla por fractura del metal, que ocurre por la interacción combinada de reacciones electroquímicas y daños mecánicos. La corrosión-fatiga puede identificarse por la presencia de varias grietas que emanan de las pitting de corrosión.

Las grietas no visibles a simple vista o con pocos aumentos pueden ser visibles mediante ataque químico, por deformación plástica, o mediante inspección por corrientes

parásitas

Las

grietas

por

corrosión-

fatiga

a

menudo

son

transgranulares, pero hay evidencia que ciertos ambientes inducen agrietamiento intergranular.

Causas: La corrosión por fatiga está causada por los efectos combinados de esfuerzos cíclicos y corrosión. La aplicación de cargas repetitivas o cíclicas a un metal en ambiente corrosivo produce una disminución en su resistencia, de mayor magnitud que la suma de los daños resultantes separadamente por los esfuerzos cíclicos y la corrosión.

Desventajas: Este tipo de corrosión es muy peligroso, pues afecta a piezas de responsabilidad que son las que normalmente están sometidas a esfuerzos de fatiga. Los daños por corrosión por fatiga se producen en dos fases: 1. La acción combinada de corrosión y esfuerzos cíclicos originan picaduras y pequeñas grietas sobre la superficie del metal.

2. Una vez producido un foco de corrosión, la picadura continúa profundizando hasta que la pieza está tan debilitada por la grieta originada por la picadura, que da lugar a su rotura. Esta segunda fase de propagación de la grieta es un proceso esencialmente de fatiga controlado por efectos de concentración de esfuerzos y propiedades físicas del metal.

Factores que Afectan: Los esfuerzos que originan la fatiga se concentran en los defectos que puedan tener las piezas, tales como entallas, arañazos, marcas de troquel, etc., originando en el fondo de estos defectos zonas con gran contenido en energía, que actúan como ánodos y los bordes como cátodos, de forma que se produce una pila galvánica de gran potencia al existir una gran superficie catódica.

Prevenciones: 

Disminuir los esfuerzos cíclicos



Evitar entallas



Utilizar encubrimientos de sacrificio



Proporcionar suficiente flexibilidad para reducir sobre esfuerzos debido a expansión térmica, vibración, choques y trabajo de la estructura o equipo



Utilizar inhibidores de corrosión



Seleccionar materiales apropiados



Usar chorros de perdigones el cual induce esfuerzos de compresión en la superficie y tiende a reducir la corrosión por fatiga.

Conclusión

Fuentes de información Hernández. H, Espejo. E. (2002). Mecánica de fractura y análisis de falla. https://books.google.com.mx/books? id=4thN1y4un2UC&pg=PA223&dq=fatiga+termica&hl=es419&sa=X&ved=2ahUKEwj-3eDq qbvAhW1Kn0KHa_kAYYQ6AEwAXoECAQQAg#v=onepage&q=fatiga %20termica&f=false

FATIGA TÉRMICA – EFECTO DE LA TEMPERATURA (20 de agosto de 2013).

Recuperado

el

12

de

marzo

de

2021,

de

https://metfusion.wordpress.com/2013/08/20/fatiga-termica/

Corrosión por fatiga (5 de julio de 2015). Recuperado el 12 de marzo de 2021, de https://es.slideshare.net/dnivrgas/corrosin-por-fatiga...