Examinando por Autor "Kappes, Mariano Alberto"

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    Corrosión intergranular y corrosión bajo tensiones en aceros inoxidables austeníticos
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología Sabato, 2023) Vaca, Mauro Federico Daniel; Kappes, Mariano Alberto; Hornus, Edgar Cristian
    Los aceros inoxidables austeníticos son materiales con un amplio uso en la industria alimenticia, química, farmacéutica y nuclear, entre otras, debido a su buena combinación de propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión en diferentes medios. Sin embargo, pueden presentar problemas de corrosión intergranular, corrosión bajo tensión (SCC, Stress Corrosion Cracking), picado y corrosión en rendijas. En función de mantener su alta resistencia a la corrosión, los aceros inoxidables deben poseer un mínimo de aproximadamente 10,5 % de cromo distribuido uniformemente. Este requisito se logra mediante tratamientos térmicos de solubilizado, realizados a temperaturas mayores que 1050 °C, seguido de enfriamiento hasta temperatura ambiente a elevada velocidad. De esta manera, el tratamiento a alta temperatura permite la disolución completa del cromo y carbono en la matriz austenítica, mientras que el enfriamiento evita la precipitación de carburos Cr23C6, ricos en cromo, durante el enfriamiento. Por otro lado, es de suma importancia evitar la exposición a temperaturas entre 500 y 950 °C, ya que puede dar lugar a la precipitación de carburos, principalmente en borde de grano y, de esta forma, empobrecer el porcentaje de Cr cerca de dicha zona por debajo del mínimo necesario para la formación de la capa pasivante, teniendo como resultado una menor resistencia a la corrosión en borde de grano. Este fenómeno se conoce como sensitizado y puede presentarse, por ejemplo, en zonas afectadas por el calor de juntas soldadas o en materiales que se encuentren en servicio a alta temperatura. La resistencia a la corrosión bajo tensión, al picado y a la corrosión en rendijas se ve afectada por el sensitizado, por lo cual es de suma importancia para la industria conocer el nivel de sensitizado del acero inoxidable en las instalaciones o equipos elaborados con este material. La detección temprana de un componente sensitizado puede prevenir fallas, accidentes y paradas no programadas. Existen diferentes técnicas de laboratorio para estimar el grado de sensitizado (DOS, Degree Of Sensitization) en aceros inoxidables austeníticos. Entre ellas se destacan las prácticas establecidas en la norma ASTM A 262 y las técnicas de reactivación potenciocinética de lazo simple (SL-EPR) y lazo doble (DL-EPR). Las técnicas electroquímicas permiten además cuantificar el grado de sensitizado. El objetivo del presente trabajo es investigar la capacidad de la técnica DL-EPR para discernir entre materiales con distintos niveles de sensitizado. Se propone evaluar probetas de acero inoxidable austenítico tipo AISI 304 tratadas térmicamente a diferentes tiempos y temperaturas con el fin de obtener probetas solubilizadas, con diferentes grados de sensitizado y desensitizadas (esta ´ultima una condición muy poco estudiada). Los resultados obtenidos mediante la técnica DL-EPR se analizaron con herramientas estadísticas y se correlacionó con la respuesta obtenida mediante ensayos en ´acido oxálico y ensayos de pérdida de peso en ´acido nítrico en ebullición, descriptos en la norma ASTM A 262 (práctica A y C). Adicionalmente, se estableció una correlación entre el comportamiento caracterizado mediante las técnicas mencionadas y ensayos de corrosión bajo tensión utilizando la técnica de tracción a velocidad de deformación lenta (SSRT, Slow Strain Rate Testing) en un medio con contenido de tiosulfato. Esto se llevó a cabo mediante la medición de pérdida de ductilidad en comparación con los ensayos realizados en aire y mediante la observación de cambios en la superficie de fractura luego de tracción en medio y aire. Como resultados del trabajo se concluye que: La técnica DL-EPR permite discernir entre aceros inoxidables austeníticos AI SI 304 con diferentes tratamientos de sensitizado, obteniéndose valores de DOS crecientes en función del tiempo de exposición a temperatura. Sin embargo, no fue posible diferenciar entre probetas solubilizadas y desensitizadas y entre probetas sensitizadas con un tiempo de exposición mayor a dos horas. Se supone que la mayoría de los carburos ya habrían precipitado luego de este tiempo. Los resultados obtenidos mediante las prácticas estándar A y C de la ASTM A 262 se condicen con los obtenidos a partir del método DL-EPR. Por medio del ensayo de ´acido oxálico se consiguieron estructuras acordes a las conclusiones llegadas por las mediciones electroquímicas; a excepción de las muestras desensitizadas, donde la estructura obtenida fue una con corrosión generalizada a partir de la cual no se podía realizar ningún análisis. Los ensayos de pérdida de peso, por su parte, permitieron realizar un gráfico de velocidad de corrosión en función del tiempo de tratamiento térmico, en el cual se sigue una tendencia similar al obtenido a partir de los ensayos realizados por el método DL-EPR; además, si bien las probetas desensitizadas se consideraron estadísticamente diferentes a las solubilizadas, se debe destacar que las mismas obtuvieron valores de velocidad de corrosión muy próximos entre sí, y apartados de los obtenidos para las muestras sensitizadas. A partir de los ensayos de tracción a velocidad lenta se pudo apreciar la importante pérdida de ductilidad que tuvieron las probetas sensitizadas al comparar los resultados obtenidos al ensayarlas en aire y en el medio con contenido de tiosulfato; aunque en este caso no se pudo apreciar una clara tendencia de los valores en función el tiempo de exposici´on a temperatura. Por otra parte, la superficie de fractura de las probetas solubilizadas y desensitizadas exhibieron un comportamiento dúctil. Además, los valores obtenidos de deformación plástica a la rotura y de reducción de ´área en las probetas desensitizadas fueron bastante cercanos a los de las probetas solubilizadas, al igual que en las demás prácticas con sus respectivos parámetros bajo estudio.
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    Evaluación de la aleación de aluminio AA 5052 (UNS A95052) para la fabricación de un desalinizador de tipo multiplaca
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología Sabato, 2017) Chalfoun, Dannisa Romina; Kappes, Mariano Alberto; Chocrón, Mauricio
    Tesis para optar al título de Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales
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    Optimización del método DL-EPR para detección de sensibilización en la aleación Inconel 690
    (Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología Sabato, 2017) Gonzalez, Magalí Estefanía; Kappes, Mariano Alberto; Rodriguez, Martìn Alejandro
    La aleación 690 es una de las opciones actuales para la construcción de tubos de generadores de vapor de centrales nucleares de potencia, siendo la candidata para los tubos helicoidales de los generadores de vapor (GVs) del reactor CAREM. La corrosión bajo tensiones (SCC) es un posible modo de falla que podría afectar la integridad de los tubos de aleación 690. La intensidad de ciertos submodos de SCC es función del grado de sensibilización del material. La sensibilización resulta de la precipitación de carburos de cromo en borde de grano cuando la aleación se expone a temperaturas comprendidas entre 500 y 800°C, causando el empobrecimiento local de cromo en la zona adyacente. Las altas temperaturas experimentadas por el material en los procesos de fabricación, tales como la soldadura o el tratamiento de aliviado de tensiones pueden dar lugar a zonas sensibilizadas en los tubos de los GVs. El objetivo de esta tesis es la optimización del método de reactivación electroquímica potenciodinámica de doble lazo (DL-EPR) para la aleación 690. Los especímenes de la aleación fueron ensayados bajo diferentes tratamientos térmicos, con el objeto de obtener distintas concentraciones de cromo en solución sólida en la región de borde de grano. El ensayo DL-EPR se llevó a cabo en soluciones con diferentes concentraciones de ácido sulfúrico y tiocianato de potasio, a 30°C y 50°C. Se realizó un análisis microestructural de la aleación mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido. Se complementó la caracterización con la medición de perfiles de empobrecimiento de cromo cerca de borde de grano con la técnica EDS en un microscopio electrónico de transmisión. Los resultados obtenidos demostraron que la condición óptima para detectar sensibilización de la aleación 690 fue H2SO4 0,5 M + KSCN 0,001 M a 30°C. En todos los casos se observó un pico de activación, mientras que el pico de reactivación solo apareció para las muestras envejecidas pero no para la muestra completamente solubilizada, cuando se ensayó en las condiciones óptimas. Micrografías ópticas confirmaron un ataque de tipo intergranular bajo condiciones envejecidas. El cociente entre el pico de reactivación y el pico de activación (Ir/Ia) se correlacionó con la pérdida de peso en solución de ácido nítrico con adición de iones Cr (VI) en ebullición. Sobre la base de las mediciones de empobrecimiento de cromo y modelos disponibles en la bibliografía se concluyó que Ir/Ia se correlaciona con la concentración de cromo en borde de grano al utilizar las condiciones de ensayo optimizadas del método DL-EPR.