Estimate of thermal fatigue lifetime for the INCONEL 625lCF plate while exposed to concentrated solar radiation

A. Rojas-Morín, J. Fernández-Reche
2011 Revista de Metalurgia  
A system for testing the thermal cycling of materials and components has been developed and installed at the DISTAL-I parabolic dish facility located at the Plataforma Solar de Almería (PSA) in Spain. This system allows us to perform abrupt heating/cooling tests by exposing central solar receiver materials to concentrated solar radiation. These tests are performed to simulate both the normal and critical operational conditions of the central solar receiver. The thermal fatigue life for the
more » ... e life for the INCONEL 625LCF ® plate when subjected to concentrated solar radiation has been estimated with this system. We have also developed a numerical model that evaluates the thermal behavior of the plate material; additionally, the model yields the tensile-compressive stresses on the plate, which allow the estimation of the Stress-Life (S-N) fatigue curves. These curves show that the lifetime of the plate is within the High Cycle Fatigue (HCF) region at the operational temperatures of both 650 °C and 900 °C. Estimación del tiempo de vida bajo fatiga térmica para una placa de inconel 625lCF, mientras se expone a radiación solar concentrada Resumen En el concentrador solar de disco parabólico DISTAL-I, situado en la Plataforma Solar de Almería (PSA), en España, se ha instalado un sistema para pruebas de ciclado térmico de materiales. Este sistema permite realizar pruebas abruptas de calentamiento y enfriamiento, en materiales para receptores solares de torre central, al exponerlos a radiación solar concentrada. Estas pruebas se realizan para simular las condiciones de operación de un receptor solar, las condiciones críticas y las condiciones normales. Con este sistema se ha estimado el tiempo de vida bajo fatiga térmica, en una placa de INCONEL 626LCF ® , cuando es sometida a radiación solar concentrada. Asimismo, hemos desarrollado un modelo numérico que evalúa el desarrollo térmico en el material de la placa: adicionalmente, el modelo obtiene los esfuerzos de tensión-compresión en la placa, los cuales permiten la estimaciónde las curvas de fatiga vidaesfuerzo (S-N). Estas curvas muestran que la vida útil de la placa se encuentra dentro de la región de Fatiga de Alto Ciclado (HCF) a temperaturas de operación de 650 °C y 900 °C. Palabras clave Pruebas de calentamiento; Pruebas de enfriamiento; Esfuerzos térmicos; Fatiga térmica; Placa de INCONEL. (•) Trabajo recibido el día 22 de Junio de 2010 y aceptado en su forma final el día 14 de Diciembre de 2010.
doi:10.3989/revmetalmadrid.1038 fatcat:g36ae6hbhnedrcdozg5vdycape