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Causes of cracking in the turbine casings of a turbocharger

Abstract

Abstract Problem:

The phenomenon is unknown, which is why cracks appear in the casings of the turbines belonging to the turbochargers of the Generating Sets, when they are still hot and are subjected to a cleaning procedure with water.

Objective (s):

Explain the causes of cracking in turbine housings belonging to turbochargers.

Methodology:

Visual inspection and penetrating liquids were applied, as well as MatLab Software to determine the thermal stresses in the housings.

Results and discussion:

The transverse cracks of the casings are the most dangerous. For the lowest value of the stress concentration factor (kf = 1), the amplitude of the thermal stress reaches a high value, causing the appearance of both transverse and longitudinal cracks. For transverse cracks, the stress concentration factor is higher than for longitudinal cracks, so the maximum amplitude of the thermal stress generated during thermal shock in transverse cracks is much greater, which implies that the permissible length of this type of crack is shorter (45 mm).

Conclusions:

The maximum amplitude of the thermal stress generated during the thermal shock (Sm), for the casing under study, reaches a maximum value of 560 MPa for a stress concentration factor (kf = 1), which is much greater than the design allowable stress Sa (210 MPa) and the casing receives a periodic stress this justifies the propagation of the crack.

Resumen

Resumen:

Problemática:

Se desconoce el fenómeno por lo que surgen grietas en las carcasas de las turbinas pertenecientes a los turbocompresores de los Grupos Electrógenos, cuando estos aún caliente son sometidos a un procedimiento de limpieza con agua.

Objetivo(s):

Explicar las causas del agrietamiento en las carcasas de las turbinas pertenecientes a los turbocompresores.

Metodología:

Fueron aplicados, la inspección visual y líquidos penetrantes, así como el Software MatLab para determinar las tensiones térmicas en las carcasas.

Resultados y discusión:

Las grietas transversales de las carcasas son las más peligrosas. Para el menor valor del factor de concentración de esfuerzos (kf=1), la amplitud de la tensión térmica, alcanza un valor elevado, provocando la aparición de grietas tanto transversales como longitudinales. Para grietas transversales, el factor de concentración de esfuerzos es mayor, que para grietas longitudinales, por lo que la amplitud máxima del esfuerzo

térmico generada durante el choque térmico en grietas transversales es mucho mayor, lo cual implica que la longitud permisible de este tipo de grieta es de menor longitud (45 mm).

Conclusiones:

La amplitud máxima del esfuerzo térmico generada durante el choque térmico (Sm), para la carcasa objeto de estudio, alcanza un valor máximo de 560 MPa para un factor de concentración de esfuerzos (kf=1), la cual es mucho mayor que la tensión permisible de diseño Sa (210 MPa) y la carcasa recibe una tensión periódica esto justifica la propagación de la grieta.