Ciencia e ingeniería de los materiales

Iron-based materials still constitute most of the metals used in the world today. Due to their high strength, versatility, and low cost, steel, and iron products are all around us. Rimkus has extensive experience and testing capabilities of ferrous metals, assisting clients in various industries such as construction, oil and gas, automotive, machinery, and commercial and residential buildings.

From structural component failure in the building, pressure vessel explosions, broken drive axles, and crane failures, to water leaks in pipes and hoses, Rimkus experts can perform metallurgical testing, determine the cause of the failure, assist the client in materials selection, and propose the proper remediation.

Corrosion poses the biggest challenge to ferrous metals. Corrosion damage often results in damage to the properties and environment, loss of equipment, business delay, and even personal injuries. Rimkus experts can investigate the type and origin of the corrosion, determine if the incident was caused by other factors, and provide prevention/control methods.

2 Casos prácticos

1. Fuga por pinchazo en una tubería de agua de acero soldado

Antecedentes: Se produjo una fuga en la tubería de acero de un sistema de agua de refrigeración instalado recientemente. La fuga suscitó serias dudas sobre la sostenibilidad del sistema.

Services Provided: Rimkus was retained to determine the cause of the leak and evaluate the integrity of the rest of the pipe system. Several issues relating to corrosion, manufacturing, and operations were discovered during our investigation. We performed the following analysis.

• Inspección in situ de las juntas del sistema de tuberías.
• Revisión de los códigos y normas aplicables, así como de otros informes periciales.
• Realización de pruebas metalúrgicas y determinación de la causa del incidente.
• Evaluó el estado del sistema basándose en los resultados de las pruebas de materiales.
• Recomendaciones propuestas para la sustitución y el funcionamiento.

2. Avería de la barcaza de dragado

Antecedentes: Una barcaza de dragado se hundió durante la operación en una obra. Los pontones de acero resultaron dañados y la barcaza volcó, lo que provocó la pérdida total del equipo que llevaba. Posteriormente se recuperó y desmontó para su investigación.

Services Provided: Rimkus was retained to examine the barge and investigate the origin and cause of the incident. During our investigation and analysis, Rimkus examined the morphology of the fracture, the sequence of the incident, and the condition of the barge.

Rimkus concluded:

• La draga se hundió debido a los daños causados por el impacto en el pontón.
• Varias soldaduras se agrietaron y fallaron debido a la sobrecarga durante el proceso de vuelco o recuperación de la barcaza, en lugar de por defectos de fabricación.
• Se evaluaron el equilibrio y las condiciones de carga de la barcaza, así como la corrosión y el estado general del pontón de acero, y se determinó que no eran factores que contribuyeran al siniestro.

Los productos metálicos no fabricados a partir del hierro constituyen un segmento cada vez más importante del mundo de los materiales. El cobre (y las aleaciones de cobre) y el aluminio han sido compañeros incondicionales de las aleaciones basadas en el hierro durante siglos y se utilizan tanto estructural y decorativamente como por sus propiedades únicas, como la conductividad, la baja densidad y la resistencia a la corrosión.

Otros metales no férreos, como las superaleaciones con base de níquel, las aleaciones de cobalto, las aleaciones de zinc, las aleaciones de titanio y las aleaciones de magnesio, se han desarrollado para mercados especiales y nichos de uso.

The materials experts at Rimkus have extensive experience with a broad range of systems containing non-ferrous metals and how those metals perform in specific environments. With extensive experience, the Rimkus team can work with any non-ferrous metal in any environment, such as:

• Tubos de cobre y accesorios de latón en sistemas de agua potable
• Tubos de cobre en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC)
• Componentes estructurales de aluminio en múltiples aplicaciones
• Componentes de bicicleta de aleación de aluminio
• Accesorios y componentes de fontanería de zinc fundido a presión
• Implantes biomédicos de titanio
• Martillos con cabeza de titanio
• Válvulas de compuerta con aleación de cobalto
• Carcasas de magnesio

Polymers/plastics are encountered every day in our automobiles, households, buildings, electronics, textiles, adhesives, packaging, paints, coatings, etc. When you are faced with a polymeric material issue, turn to Rimkus’ expertise for identifying the root cause and origin of the failure, characterizing critical properties, or determining interactions between the polymer and other substances. By carefully investigating polymeric failure mechanisms, Rimkus experts can identify stress overloads, environmental and chemical degradation, manufacturing (molding) issues, improper service conditions, or misuse. Depending on the situation, our experts may search for voids, blisters, molding defects, contamination, absorbed solvents, oxidation, weathering, poor adhesion, mechanical failure, discoloration, and brittle or ductile fracture.

Las cerámicas y los vidrios son a menudo la mejor, o la única, elección de material para una aplicación. Su combinación de alta resistencia, resistencia térmica, dureza superficial y transparencia por diseño hace que su uso sea más frecuente de lo que cabría esperar.

Rimkus uses optimum methods to identify modes of failure or characterize these materials for their composition and physical properties. With specialized expertise in window glass and e-glass, we can identify the source and origin of scratches, discoloration, or permanent chemical etching.

Rimkus has the analytical competence to measure outgassing, binder loss, or absorbed fluids in ceramics and glass. We offer imaging of fracture surfaces, stains, and surface chemistry; cross-sectioning to evaluate cracks, voids, and intergranular phases; characterization of thin layer coatings; identification of organic contaminants absorbed during service; and measurement of decomposition due to oxygen, fluorine, and chlorine.

2 Casos prácticos

1. Cristal de ventana grabado permanentemente

Antecedentes: Poco después de que un servicio de limpieza hubiera lavado a presión el revestimiento de una casa con grandes ventanas personalizadas, se observó que los cristales de las ventanas presentaban patrones opacos que parecían salpicaduras. La limpieza de las ventanas no ofreció ninguna mejora.

Services Provided: Rimkus was retained to examine the windows and determine if there was permanent damage and how extensive the damage to the windows was in terms of cost. Rimkus inspected approximately 25 customized windows on the inside and outside surfaces in accordance with ASTM (American Society for Testing and Materials) standards.

Varias estaban permanentemente grabadas por productos químicos. Se realizó un estudio para determinar cuántas ventanas habría que sustituir. Se tomaron réplicas de acetato de las ventanas para identificar la profundidad de los daños y extraer los residuos químicos para su análisis.

Rimkus concluded:

• En los residuos extraídos de las ventanas se identificaron los mismos productos químicos utilizados por la empresa de limpieza.
• Si la empresa de limpieza hubiera enjuagado a fondo las ventanas el mismo día que lavó a presión el revestimiento de la casa, no se habrían producido daños en los cristales. Las ventanas se enjuagaron una semana más tarde. Para entonces, los cristales estaban permanentemente grabados.
• Menos de la mitad de las ventanas presentaban daños suficientes para requerir su sustitución.

2. Fractura explosiva de la bañera de piedra artificial

Antecedentes: Una anciana estaba llenando una bañera recién instalada, fabricada con piedra artificial. Estaba en la cocina cuando oyó lo que le pareció una explosión. Cuando entró en el cuarto de baño, la bañera presentaba una gran fractura, de arriba abajo, y el agua había inundado el suelo.

Services Provided: Rimkus was retained to examine the bathtub and determine the cause and origin of the fracture. We used a flexible scope to inspect behind and underneath the bathtub around the fracture. A square section was removed using a circular saw to allow for a flexible hose from the back. The fracture initiated at the corner of the square.

Rimkus concluded:

• La piedra artificial está sometida a un alto grado de tensión residual debido al proceso de fabricación. El polvo de piedra se mezcla con un polímero y se vierte en un molde. A medida que el polímero se endurece y se contrae, aparecen tensiones.
• El fontanero había hecho caso omiso de las instrucciones de instalación que hacían hincapié en que, bajo ninguna circunstancia, se debía cortar o perforar la piedra artificial.
• El corte de sierra del fontanero creó una concentración de tensiones en la esquina afilada del cuadrado. A medida que la bañera se llenaba de agua caliente, la elevada tensión residual en el corte afilado se liberó, formando una grieta que se propagó rápidamente por la bañera, sonando como una explosión.

Composites materials are becoming a larger and larger part of our lives from sports equipment to boats; they can be found everywhere. Rimkus experts can help wherever reinforcing agents (glass and carbon and wood fibers) are added to a matrix such as polymers and rubber to produce composite materials.

Nuestros expertos en investigación, con la ayuda de nuestro laboratorio, pueden identificar defectos de fabricación: delaminación/porosidad, mala humectación del refuerzo por la resina, errores en la orientación del laminado o, simplemente, una selección inadecuada del material. Nuestros expertos también pueden investigar el abuso en el campo, los errores de los usuarios y los daños más allá del uso normal.

More than just wood and bricks, modern buildings incorporate complex materials in their construction. Rimkus experts can provide answers to many questions regarding how certain building materials functioned, performed, or degraded. In conjunction with our Property and Mechanical, Electrical, and Plumbing (MEP) practices, Rimkus can investigate complex cases which involve building materials from traditional construction materials such as wood, concrete, brick, and mortars to engineered solutions involving multi-layer construction with polymeric membranes, metals, and even composite materials.

Examples of projects which Rimkus can help with include for example identifying the root cause of discoloration of roofing, siding, pool liners, bricks, and pavers. Failure analysis of concrete and mortars can be performed with the help of our laboratory facilities. Drywall, plaster, mortars, and other cementitious compounds as well as various composite decking materials have also been analyzed by our Rimkus experts and we can help analyze raw materials contamination which can result in widespread field failures.