¿Se pueden eliminar y volver a aplicar los TBC dañados sin dañar la base?

Desde la perspectiva de la ingeniería de mantenimiento, reparación y revisión (MRO), la eliminación y reaplicación de los recubrimientos térmicos de barrera (TBC, por sus siglas en inglés) es una práctica estándar y bien establecida que resulta esencial para extender económicamente la vida útil de los componentes de turbina de alto valor. Cuando se realiza mediante procesos controlados y validados, puede llevarse a cabo sin dañar la pieza base de superaleación, restaurando el componente a una condición similar a la de nuevo o apta para el servicio.

Procesos de Eliminación del TBC y Control de Daños

La clave para una eliminación exitosa es seleccionar un método que elimine de manera efectiva las capas cerámica y metálica sin atacar ni alterar la microestructura del sustrato.

1. Decapado Químico

Este es el método más común y preferido para eliminar tanto la capa cerámica de YSZ como la capa de unión metálica.

• Proceso: Los componentes se sumergen en baños químicos calentados y agitados (por ejemplo, soluciones alcalinas calientes o ácidos específicos). Estas soluciones están formuladas para disolver el sistema TBC mientras tienen un efecto de grabado insignificante sobre las superaleaciones a base de níquel o cobalto.

• Control de Daños: El proceso está altamente controlado. La composición química, la temperatura y el tiempo de inmersión se regulan estrictamente para evitar ataque intergranular, picaduras o fragilización por hidrógeno del material base. Se requieren inspecciones posteriores al decapado, como la inspección penetrante fluorescente (FPI), para verificar la integridad del sustrato.

2. Decapado Mecánico

Se utiliza de manera selectiva, a menudo después del decapado químico, para eliminar residuos persistentes.

• Proceso: Las técnicas incluyen granallado con medios suaves (como cáscaras de nuez trituradas o perlas plásticas) o chorro de agua a alta presión.

• Control de Daños: Es fundamental evitar el uso de medios duros (como la alúmina), ya que pueden deformar plásticamente la superficie, inducir tensiones residuales o crear microentalladuras que se conviertan en futuros puntos de inicio de grietas. El objetivo es eliminar el recubrimiento sin golpear ni cortar el sustrato.

Inspección y Evaluación Crítica Posterior al Decapado

Después de la eliminación del recubrimiento, la pieza no está automáticamente lista para ser recubierta. Debe someterse a una inspección rigurosa para determinar si el material base sigue siendo viable.

1. Inspección Dimensional: Se mide la pieza para garantizar que aún cumple con los planos de ingeniería y que el proceso de decapado no ha causado una pérdida dimensional significativa.

2. Inspección Superficial y Subsuperficial:

   • Visual y FPI: Para detectar grietas superficiales, picaduras o corrosión que podrían haber estado ocultas bajo el recubrimiento.

   • Análisis Metalográfico: Se pueden extraer secciones transversales de áreas de muestra o sacrificadas para verificar daños microestructurales subsuperficiales, como recristalización o crecimiento de grano debido al servicio previo.

3. Evaluación para Reacondicionamiento: Si se detectan daños, la pieza puede requerir pasos adicionales de reacondicionamiento antes del nuevo recubrimiento, tales como:

   • Reparación por Soldadura: Para reconstruir áreas desgastadas o dañadas.

   • Tratamiento Térmico: Para restaurar las propiedades mecánicas del sustrato, lo cual es crucial en componentes fabricados con aleaciones como Inconel 718.

   • Re-Mecanizado: Para restaurar dimensiones críticas y acabados superficiales mediante mecanizado CNC.

Reaplicación y Aseguramiento de la Calidad

Una vez que la pieza base ha sido certificada como apta, el proceso de recubrimiento se reinicia, siguiendo los mismos estándares rigurosos de preparación de superficie y aplicación que una pieza nueva.

• Re-preparación de la Superficie: La pieza decapada pasa por un ciclo completo de preparación de superficie: desengrase, granallado y limpieza química para garantizar una adhesión perfecta a la nueva capa de unión.

• Nueva Aplicación del Recubrimiento: Se aplican una nueva capa de unión y una capa superior de YSZ en condiciones controladas, generalmente por proveedores con acreditación NADCAP, garantizando que el proceso cumpla los más altos estándares de calidad aeroespacial.

• Validación Final: El componente recién recubierto se somete a una inspección final para verificar el espesor del recubrimiento, la adhesión y la ausencia de defectos antes de ser aprobado para servicio.

Consideraciones e Inconvenientes de Ingeniería

1. Número de Ciclos: Aunque los componentes pueden someterse a múltiples ciclos de decapado y recubrimiento, existe un límite práctico. Cada ciclo térmico en servicio y cada paso de reacondicionamiento consume parte de la “vida” del metal base, y eventualmente la pieza puede dejar de cumplir las especificaciones originales del material.

2. Viabilidad Económica: La decisión de reacondicionar es económica, equilibrando el costo del decapado, la inspección, la posible reparación y el recubrimiento frente al precio de un componente nuevo.

3. Desempeño de las Piezas Reacondicionadas: Una pieza reacondicionada correctamente, con un nuevo sistema TBC, se considera completamente apta para el servicio. El rendimiento y la vida útil del nuevo recubrimiento se esperan equivalentes a los originales, siempre que el sustrato subyacente esté en buenas condiciones.