Influencia de variables metalúrgicas en la velocidad de propagación de fisuras por Rotura Diferida Inducida por Hidruros (RDIH) en aleaciones de Zr. Por.

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1 Influencia de variables metalúrgicas en la velocidad de propagación de fisuras por Rotura Diferida Inducida por Hidruros (RDIH) en aleaciones de Zr. Por Lic. Roberto Haddad Div. Corrosión U. A. Materiales (CAC) Propuesta de Tema de Tesis para optar al título de Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales del Instituto Sabato.

2 USO DE Zr EN CENTRALES NUCLEARES:
Tubos de presión y calandria, elementos combustibles, canales, tubos-guía, etc. Condiciones operativas: Presión = 10 Mpa T entrada del refrigerante = 250ºC T salida del refrigerante = 315ºC

3 Entre TP – TC  gas anular
ESQUEMA DE TP Y TC Entre TP – TC  gas anular

4 1972-1975  Roturas de TP en C.N. de Pickering
ANTECEDENTES DE FALLA  Roturas de TP en C.N. de Pickering Material: Zr-2,5Nb H 5-15 ppm Concentradores de tensión D2 Corrosión en servicio Tensiones Rotura Diferida Inducida por Hidruros (RDIH)

5 Histéresis disolución -precipitación
SISTEMA Zr-H En equilibrio: Hidruros  (placas) Hidruros  Fuera de equilibrio: Hidruros  (agujas) radial circunferencial Histéresis disolución -precipitación Efecto memoria

6 SOLUBILIDAD SÓLIDA TERMINAL
TSSD = solubilidad sólida correspondiente a disolución TSSP1 = solubilidad sólida correspondiente a precipitación desde TMAX alta ( ºC) TSSP2 = solubilidad sólida correspondiente a precipitación desde TMAX baja ( ºC) Tp = T correspondiente a TSSP Td = T correspondiente a TSSD

7 MECANISMO DE RDIH  H

8 MECANISMO DE RDIH  CH>TSSP

9 MECANISMO DE RDIH  L = lc

10 MECANISMO DE RDIH  H

11 SUPERFICIE DE FRACTURA DE RDIH
KIC VARIACIÓN DE Vp CON KI KI  .(a)1/2

12 CRITERIO LEAK BEFORE BREAK (LBB)
Ensayos de M.F ac Ensayos de RDIH  Vp

13 Entre TP – TC  gas anular
ESQUEMA DE TP Y TC Entre TP – TC  gas anular

14 CRITERIO LEAK BEFORE BREAK (LBB)
Ensayos de M.F ac Ensayos de RDIH  Vp

15 RDIH en vainas de EC Fallas primarias en operación (BWR, Atucha ?)
Fallas secundarias (todos los reactores) Falla durante almacenamiento prolongado en seco o en húmedo

16 OBJETIVOS Medir Vp en un rango de temperaturas de interés tecnológico
Establecer influencia de : CH, microestructura, T, tensiones en Vp Aporte al conocimiento del mecanismo de RDIH

17 EXPERIMENTAL: Materiales
Materiales de TP: Tipo CANDU (Origen: Canadá) Tipo RBMK (Origen: Rusia) Materiales de vainas de EC: Tipo Atucha Tipo Embalse Otras

18 ENTALLA PREFISURA POR FATIGA PROPAGACIÓN POR DHC REPRODUCCIÓN DE LA FALLA REALIZADA EN EL LABORATORIO A PARTIR DE PROBETAS CORTADAS DE TUBOS DE Zr-2,5% Nb PROBETAS CT CURVAS UTILIZADAS EN LOS ENSAYOS ROTURA DIFERIDA INDUCIDA POR HIDRÓGENO DE TUBOS DE PRESIÓN Medición de velocidad de propagación de fisuras en el plano radial-axial

19 EXPERIMENTAL: Procedimientos
Hidruración por carga electroquímica Hidruración por carga gaseosa Ensayo a carga constante Detección de avance de fisuras por DCPD y/o LVDT Análisis metalográfico y fractográfico

20 Corte de probetas tipo CCT:
EXPERIMENTAL Corte de probetas tipo CCT:

21 EXPERIMENTAL Ensayos de RDIH: Prefisurado por fatiga  a/W =0,5
 Prefisurado por fatiga  a/W =0,5 Ensayos de RDIH: Determinar TC Medir Vp: Método a): Sobrecarga Método b): Oxidación diferencial

22 Máquina de tracción de carga constante instrumentada
EXPERIMENTAL Máquina de tracción de carga constante instrumentada PROBETA CON CONEXIONES HORNO LÍNEA DE CARGA SISTEMA DAC CON CONTROL POR PC

23 EXPERIMENTAL Determinación de TC

24 EXPERIMENTAL A B C Medición de a

25 MODELO DE Vp EXPERIMENTAL

26 RESULTADOS: Vp CANDU

27 RESULTADOS: Vp RBMK

28 RESULTADOS: Vp COMPARADOS

29 Distribución de hidruros - CANDU
RESULTADOS Distribución de hidruros - CANDU 72 ppm 34 ppm radial circunferencial radial circunferencial

30 Distribución de hidruros - RBMK
RESULTADOS Distribución de hidruros - RBMK radial circunferencial radial circunferencial 59 ppm – Diferencias de orientación en el espesor

31 Microestructura CANDU
RESULTADOS radial circunferencial 3m Circ. radial 1.5m Microestructura CANDU

32 RESULTADOS Microestructura RBMK radial radial 3m axial 1.5m
circunferencial 1.5m Microestructura RBMK

33 RESULTADOS

34 APLICACIÓN DEL TRABAJO
Investigación científica: corroborar fenomenología y desarrollar modelos. Medición de Vp en tubos de presión irradiados por contrato particular con las centrales nucleares. Medición de Vp en vainas de EC por contrato con el Organismo Internacional de Energía Atómica.

35 CONSOLA DE OPERACIONES Y CONTROL DE CORTES
MEDICIÓN EN TUBOS IRRADIADOS EN EMBALSE. VISTA GENERAL CELDAS CALIENTES CONSOLA DE OPERACIONES Y CONTROL DE CORTES

36 Ejemplo de registro de crecimiento en material irradiado.

37 Medición de fisura en superficie de fractura.
N de Línea Longitud Fisura RDIH (mm) 1 2.931 2 3.768 3 3.981 4 4.097 5 4.155 6 4.183 7 4.068 8 3.895 9 3.203 Promedio 3.902 Tiempo (min) 1147 Vp (m/s) 5.67E-08 RDIH

38 Comparación de resultados obtenidos en nuestro grupo con otros recopilados internacionalmente.

39 VAMOS CAMPEÓN