Tese
Avalia????o de propriedades de juntas brasadas e de juntas envelhecidas de liga a base de N??quel utilizadas em grades espa??adoras de reatores nucleares do tipo PWR
Evaluation of properties of brazed joints and aged nickel-based alloy joints used in spacer grids of PWR type nuclear reactors
Registro en:
10.11606/T.85.2023.tde-12072023-101532
Autor
REZENDE, RENATO P.
Resumen
As grades espa??adoras fazem parte do conjunto do Elemento de Combust??vel (EC) do reator de ??gua pressurizada - PWR (Pressurized Water Reactor). As grades s??o fabricadas a partir da uni??o dos pontos de interse????o de tiras estampadas de Inconel 718??, denominado por Inconel 718, por um processo de uni??o denominado brasagem. Para esse processo, essas tiras s??o revestidas com uma fina camada de n??quel, por meio de eletrodeposi????o com a finalidade de proteger contra oxida????o e permitir uma melhor fluidez e molhabilidade do material de adi????o (MA) nas tiras durante a brasagem. O MA empregado era composto por n??quel, f??sforo e cromo. Neste trabalho, as juntas que comp??em a grade espa??adora foram brasadas em diferentes condi????es de: temperatura, tempo e velocidade de resfriamento. Estas juntas brasadas foram comparadas com juntas brasadas e depois envelhecidas por 18 horas em forno a v??cuo, usando press??o menor que 10-3 mbar. A fim de avaliar as propriedades mec??nicas e microestruturais em diferentes condi????es de brasagem e de envelhecimento foram realizados ensaios de cisalhamento, fadiga e de dureza, al??m de utilizar diferentes t??cnicas para an??lise da microestrutura das juntas. A partir das imagens obtidas em Microsc??pio Eletr??nico de Varredura (MEV) acoplado a t??cnica de Espectrometria de Energia Dispersiva (EDS) foram observadas regi??es ricas em f??sforo e difus??o de elementos do material de base (MB) para a regi??o do MA nas juntas brasadas e brasadas e submetidas ao envelhecimento. A regi??o da junta brasada apresentou uma maior dissolu????o do MB quando exposta em temperaturas e tempo de brasagem maiores. A an??lise por Difra????o de Raios X (DRX) indicou a forma????o de solu????o s??lida de n??quel e cromo (SSNiCr) no MA brasado, no MA envelhecido, na interface MA-MB brasada e na interface MA-MB envelhecida. A fase (Ni, Cr)3P estava presente em todas as amostras, al??m da presen??a da fase Cr1.2Ni0.8P na interface MA-MB brasada e na interface MA-MB envelhecida. Os mapas de composi????o obtidos utilizando a t??cnica quantitativa por Wavelength-Dispersive Spectroscopy (WDS) indicaram a presen??a de elementos qu??micos provenientes do MB na interface MA-MB e na regi??o brasada. Foi tamb??m poss??vel verificar maior concentra????o de Nb em algumas regi??es ricas em P e Cr na regi??o brasada. No ensaio de cisalhamento foi observado um aumento da for??a de resist??ncia, em rela????o ao aumento da temperatura e do tempo de brasagem. O tratamento t??rmico de envelhecimento n??o alterou significativamente as propriedades mec??nicas e microestruturais da junta brasada, mas aumentou a resist??ncia mec??nica do MB. Os resultados do ensaio de microdureza indicaram regi??es com dureza elevada na regi??o brasada que estavam associadas a maior concentra????o de f??sforo. O perfil de dureza se manteve similar para as juntas envelhecidas. O ensaio de fadiga realizado em juntas brasadas a 1060 ??C e em juntas envelhecidas indicou tend??ncia de aumento de ciclos ?? medida que reduzia a amplitude de tens??o, no entanto, os resultados do n??mero de ciclos apresentaram grande dispers??o. Esta dispers??o nos valores do n??mero de ciclos est?? relacionada ?? heterogeneidade da microestrutura na regi??o brasada corroborada pela diferen??a nos valores de dureza. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) IPEN/T Instituto de Pesquisas Energ??ticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP