Informe Fractográfico Válvula Fallada
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0 ANÁLISIS FRACTOGRÁFICO DE UNA PALETA FRACTURADA PERTENECIENTE A UNA VÁLVULA DE CONTROL DE ENTRADA (IGV) DE UN COMPRESOR MARCA CAMERON INSTALADO EN LA PLANTA DE GENERACIÓN ELECTRICA. Elaborado por: Ing Pedro Pérez A., Doctor en Metalurgia y Ciencia de los Materiales Junio, 2013
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Informe Microfractográfico en Microscopia Electrónica de Barrido de la fractura de una válvula fallada.
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ANÁLISIS FRACTOGRÁFICO DE UNA PALETA FRACTURADA PERTENECIENTE
A UNA VÁLVULA DE CONTROL DE ENTRADA (IGV) DE UN COMPRESOR
MARCA CAMERON INSTALADO EN LA PLANTA DE GENERACIÓN ELECTRICA.
Elaborado por:
Ing Pedro Pérez A., Doctor en Metalurgia y Ciencia de los Materiales
Junio, 2013
1
INDICE
Pag.
SUMARIO 2
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL 2
RESULTADOS DE LOS ENSAYOS
Inspección visual y registro fotográfico 4
Replicado fractográfico “in situ” 7
Observación de réplica en Microscopía Estereoscópica 8
Observación de réplica en Microscopía Electrónica de Barrido 9
CONCLUSIONES 11
2
1)SUMARIO:
En fecha 2 de Junio/2013 el Ing. Pablo Mármol, representante de la empresa
PIEDRA DURA., solicitó los servicios de Inspección de una válvula de control
de entrada (IGV) de un Compresor marca CAMERON, instalado en la Planta
de Generación Eléctrica de Roca Dura, por haber presentado una de las 8
paletas de esta válvula una falla repentina por fractura.
La inspección preliminar de la paleta fracturada determinó que se trataba de
una “fractura instantánea” típica de un mecanismo de fractura por sobre-
esfuerzo y la presencia de evidencias de esfuerzos elevados (deformación
plástica) en el resto de las paletas de la válvula no fallada.
Debido a las limitaciones impuestas por la empresa fabricante del equipo
(CAMERON/U.S.A.), de no poder realizar ensayos destructivos (necesarios
para la completa investigación de la causa raíz de la falla), se propuso realizar
ensayos macrofractográficos por Microscopía Estereoscópica y
Microfractográficos en Microscopía Electrónica de Barrido mediante la técnica
de toma de réplicas de campo y posterior observación en el Laboratorio de
Microscopía Electrónica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad para la
determinación del mecanismo de agrietamiento-fractura que produjo la falla del
componente referido.
Una vez realizado y concluido el análisis Macrofractográfico óptico y
Microfractográfico en Microscopía Electrónica de Barrido (a través de las
réplicas tomadas de la “paleta” fallada), se ha podido concluir que el evento de
fractura que afectó a la paleta fallada ha ocurrido por un evento instantáneo de
sobre esfuerzo producto de la aplicación de una carga externa puntual superior
al límite de resistencia del componente, lo cual produjo un evento instantáneo
de fractura dúctil con características microfractográficas de “microhoyuelos
equiaxiales”, que caracterizan este tipo de eventos de falla-fractura.
3
El análisis descartó la presencia de “agrietamientos previos” producto del
proceso de fabricación del material y de eventos de cargas cíclicas (fatiga de
alto o bajo ciclaje). El resultado hallado es coherente con el estado del resto
de las “paletas” no falladas, la cual muestran las evidencias de pandeo por
deformación plástica características de un evento de aplicación puntual de
esfuerzos de servicio de magnitud superior a la Resistencia a la Fluencia del
material.
2) METODOLOGÍA EXPERIMENTAL:
Para la ejecución de este estudio, se realizaron los siguientes ensayos:
2.1) Inspección visual y registro fotográfico del componente fracturado.
2.2) Replicado Fractográfico “in situ” de la zona de origen de agrietamiento del
componente fracturado.
2.3) Observación de la Réplica en Microscopía Estereoscópica Optica y en
Microscopía Electrónica de Barrido.
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3) RESULTADOS DE LOS ENSAYOS:
3.1) Inspección visual y registro fotográfico del componente fracturado:
Las fotografías subsiguientes y sus comentarios contienen los resultados de
esta etapa del estudio:
SERIE FOTOGRÁFICA N° 1:
Imágenes correspondientes a la válvula fallada, las flechas rojas señalan la ubicación de la sección de la “paleta” fallada fracturada. Se presenta la “placa” de identificación con datos de fabricación de la válvula.
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3.3) Observación de la Réplica fractográfica en Microscopía
Estereoscópica:
La réplica fractográfica de acetato de celulosa de espesor 5 mil, fue sometida a
un proceso de deposición metálica en vacío de los metales Au-Pd (ion
sputtering) para resaltar las características de la superficie de fractura y lograr
la conductividad requerida para su observación en el Microscopio Electrónico
de Barrido.
La réplica ya recubierta de Au-Pd presenta un aspecto muy similar a la fractura
real, por lo que pueden apreciarse sus características con la ayuda de un
Microscopio Estereoscópico.
A continuación los resultados obtenidos:
SERIE FOTOGRÁFICA N° 5:
Las fotografías presentan una composición fotográfica de las dos réplicas finales tomadas de la superficie de fractura de
la paleta fallada, las cuales permiten obtener información del comportamiento de fractura de manera muy similar a la
fractura real; nuevamente se indica el origen (“O”) o zona primaria de fractura y la dirección de la zona terminal (“F”),
las flechas rojas señalan la dirección de propagación de la fractura. Se destaca una superficie “uniforme y continua” sin
interrupciones ni “paradas” del frente de grieta, indicando una fractura instantánea ocurrida en un solo evento de
rotura tal como corresponde típicamente a una fractura producida por un “pico” de esfuerzos o condición de sobre
esfuerzo.
O
O
F
F
6
3.4) Observación de la Réplica en Microscopía Electrónica de Barrido:
A continuación se presentan los resultados de la observación de la réplica
fractográfica en el Microscopio Electrónico de Barrido (la numeración sobre la
fotografía indica la zona de observación de la superficie de fractura replicada):
1 2 3
SERIE FOTOGRÁFICA N° 6:
Imagen correspondiente a una de las réplicas señalando las tres posiciones de observación ((1), (2) y (3)) a
mayor magnificación en el Microscopio Electrónico de Barrido, abarcando desde el origen (1) hacia la zona final
de fractura (3) pasando por una posición intermedia (2). Nuevamente se aprecia una superficie “uniforme y
continua” sin interrupciones ni “paradas” del frente de grieta, indicando una fractura instantánea ocurrida en un
solo evento de rotura.
2
1
O
3
F
7
SERIE FOTOGRÁFICA N° 7:
Se puede observar la textura microfractográfica presente en cada una de las zonas evaluadas, puede apreciarse que en todas
está presente la textura microfractográfica conocida como “microhoyuelos equiaxiales” (equiaxial dimples), los cuales son
característicos de una fractura dúctil bajo condiciones de impacto, sobrecarga o sobre esfuerzo; corroborando en este caso la
observación macrofractográfica de que la fractura se ha producido de manera instantánea en un solo evento de “pico de
esfuerzo” o sobre esfuerzo generado durante el funcionamiento del equipo.
O
1
1
2 3
8
4) CONCLUSIONES:
4.1) El análisis macrofractográfico indica que la fractura de la “paleta” de la
válvula fallada ha fracturado de manera instantánea en un evento de sobre
esfuerzo puntual (pico de esfuerzo) generado durante el funcionamiento del
equipo.
4.2) No se detectaron evidencias macrofractográficas indicativas de eventos
cíclicos de agrietamiento (tales como fatiga de alto o bajo ciclaje) generado por
esfuerzos fluctuantes (o cíclicos).
4.3) La inspección visual del resto de las “paletas” no fracturadas indican la
presencia de una condición de sobre esfuerzo en el sistema de magnitud
superior al esfuerzo de fluencia del material, tal como lo evidencia el “pandeo
por deformación plástica” presente en estas paletas.
4.3) La observación fractográfica en Microscopía estereoscópica corrobora la
observación macrofractográfica de un “solo evento” de agrietamiento-fractura,
apreciándose una superficie “uniforme y continua” sin interrupciones ni
“paradas” del frente de grieta (beach marks).
4.4) Los resultados de la observación microfractográfica en Microscopia
Electrónica de Barrido, confirma las observaciones anteriores, ya que detecta
en toda la superficie de fractura (y de manera determinante en la zona de
origen, la cual conserva la evidencia del mecanismo primario de fractura), la
presencia de la textura microfractográfica conocida como “microhoyuelos
equiaxiales” (equiaxial dimples), la cual es característica de fractura dúctil bajo
condiciones de impacto, sobrecarga o sobreesfuerzo, corroborando un evento
de fractura instantánea bajo condiciones de un “pico de esfuerzos” o
sobreesfuerzo durante el servicio del componente.
![[polegadas] Válvula de enchimento Substituído: 05 · Tabela de conteúdo Características – Válvula de montagem – Válvula de enchimento desbloqueável hidraulicamente (vál-vula](https://static.fdocumentos.com/doc/165x107/5bfe770e09d3f270278bd251/polegadas-valvula-de-enchimento-substituido-05-tabela-de-conteudo-caracteristicas.jpg)
