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Type: Tese de Doutorado
Title: Influência da concentração de hidrogênio na suscetibilidade à corrosão sob tensão de junta soldada com metais dissimilares em ambiente do circuito primário de reator nuclear
Authors: Luciana Iglesias Lourenco Lima
First Advisor: Alexandre Queiroz Bracarense
First Co-advisor: Monica Maria de Abreu Mendonça Schavartzman
First Referee: Rosa Maria Rabelo Junqueira
Second Referee: Vanessa de Freitas Cunha Lins
Abstract: A corrosão sob tensão (CST) é um fenômeno que ocorre em componentes metálicos onde materiais suscetíveis estão sujeitos ao efeito simultâneo da tensão mecânica e de um ambiente aquoso de composições diversas. As ligas de níquel 600 e seus metais de adição (ligas de níquel 82 e 182) embora originalmente selecionados por sua alta resistência à corrosão, apresentaram, após cerca de 20 anos de operação, suscetibilidade ao processo de CST. As alternativas atuaisrelacionadas à mitigação da degradação por CST das ligas de níquel e seus metais de adição incluem a redução de tensão pela aplicação de uma sobrecamada de solda, a modificação da composição química da água de refrigeração do circuito primário por adição de zinco e pelavariação do conteúdo de hidrogênio dissolvido. Nos últimos anos, evidenciou-se que o conteúdo de hidrogênio dissolvido adicionado à água de reatores PWR (Pressurized Water Reactors) para prevenir a radiólise das moléculas de água pode influenciar na suscetibilidade à CST das ligas de níquel. Mudanças na concentração de hidrogênio podem fazer com que o potencial de corrosão atinja a transição Ni/NiO, influenciando o comportamento frente à CST destas ligas. Neste trabalho foi avaliada a influência do conteúdo de hidrogênio dissolvido na água de refrigeração do circuito primário na suscetibilidade à CST da liga de níquel 182 utilizada como metal de adição na solda entre aço ASTM A-508 G3 e aço inoxidável AISI 316L, solda semelhante à existente em um dos bocais do pressurizador da Usina Nuclear de Angra 1. Empregou-se neste estudo um meio químico similar ao de operação do circuito primário de um reator do tipo PWR, à temperatura de 325°C e pressão de 12,5 MPa com concentrações de hidrogênio dissolvido de 2, 10, 25 e 50 cm3 de H2/kg H2O nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP). Foi utilizado o ensaio de baixa taxa de deformação para avaliar a suscetibilidade do metal de solda da liga de níquel 182 ao processo de corrosão sob tensão em laboratório. Medidas do potencial de corrosão foram realizadas nas diferentes concentrações de hidrogênio permitindo, assim, avaliar o seu efeito na corrosão eletroquímica do material. Os resultados indicaram que a 325ºC a liga de níquel 182 é menos suscetível à CST no conteúdo de hidrogênio dissolvido de 50 cm3 de H2 (CNTP)/kg H2O, evidenciando o efeito benéfico de se manter um maior teor de hidrogênio na água de refrigeração do circuito primário de um reator do tipo PWR
Abstract: The stress corrosion cracking (SCC) is a phenomenon that occurs in nuclear power plants metallic components where susceptibility materials are subjected to the simultaneously effect of mechanical stress and an aggressive media with different compositions. SCC is one of degradationprocess that gradually introduces damage of components, change their characteristics with the operation time. The nickel alloy 600, and their weld metals (nickel alloys 82 and 182), originally selected due to its high corrosion resistance, it exhibit after long operation period (20 years),susceptibility to the SCC. The actual alternatives to mitigate nickel alloy SCC damage are weld overlay, changes in the PWR primary water chemical environment by zinc addition and by optimizing dissolved hydrogen levels. In the last years, experimental studies have indicated that the dissolved hydrogen added to prevent radiolysis of the water might be affected with regard to nickel based alloys SCC susceptibility. Changes in the hydrogen contents might do that the corrosion potential reaches the Ni/NiO transition line, and have some influence in the stresscorrosion cracking behavior. In the present study, the influence of dissolved hydrogen contents on the susceptibility to SCC of nickel alloy 182, used as weld metal in a dissimilar weld between the steel ASTM A-508 G3 and stainless steel AISI 316L, similar of the weld exist in a pressurizer nozzle of Angra 1 nuclear power plant was evaluated. In this study was used a simulated PWR primary coolant water chemistry at 325ºC and pressure of 12,5 MPa containing dissolved hydrogen of 2, 10, 25, 50 cm3 H2/kg H2O at standard temperature and pressure (STP). Slow strain rate tensile test (SSRT) was used to evaluate the nickel alloy 182 SCC susceptibility. Open circuit potential was measured in different hydrogen concentrations to evaluate their effect in the material electrochemical corrosion. The results indicated that at 325ºC nickel alloy 182 is less susceptible to SCC at 50 cm3 H2 (STP)/kg H2O, showed the benefic effect in maintain hydrogen concentration in a high level in the PWR primary coolant water
Subject: Engenharia mecânica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8NWH82
Issue Date: 7-Jul-2011
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