Comportamiento termomecánico de tubos de PEEK para uso en la industria nuclear

Abstract

Tesis para optar al título de Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales

El PEEK es un material termoplástico lineal desarrollado para usos específicos en ingeniería debido a su excelente resistencia mecánica y resistencia a la radiación. Se utilizaron tubos de PEEK similares a los que componen los aislantes de cables de instrumentación y control en una Central Nuclear. Para evaluar su comportamiento al envejecimiento en este contexto se establecieron temperaturas de envejecimiento de 135 grados C correspondientes a un LOCA y de referencia a 25 grado C, en un período de 30 días. Se caracterizó al material por técnicas como DRx y DSC para establecer la evolución morfológica y su densidad con el envejecimiento. A los envejecidos a 135 grado C, además se los sometió a ensayos de tracción. Los resultados durante el envejecimiento demostraron aumento de la cristalinidad a 135 grado C comparado con 25 grados C.Durante el envejecimiento a 135 grados C se encontró una doble transición vítrea, que se relacionó con efectos a nivel intra e interesferulíticos, particularmente su influencia sobre los mecanismos de deformación plástica por deslizamiento y en bloque. En todos los tubos sometidos a tracción se obtuvo 'cold drawing'. Finalmente, se propuso un modelo que permitió explicarlos cambios físicos producidos en el PEEK envejecido a 25 grados C y 135 grados C y los efectos sobre las propiedades mecánicas.

PEEK is a linear thermoplastic developed for special engineering purposes due to its excellent mechanical strength and radiation resistance. For this work PEEK tubes similar to those used for the insulation of instrumentation and control cables in a Nuclear Power Plant were used. To evaluate their behavior aging over a period of 30 days at 135 grados C, corresponding to a LOCA, and 25 grados C as a reference of the on shelf storage were applied. Changes in the morphology and density along the aging process were followed by XRD and DSC. Samples aged at 135 grados C were also subjected to tensile tests. Experimental results demonstrated that crystalline degree of samples aged at 135 grados C was higher than for samples aged at 25 grados C. Double glass transitions, measured in PEEK samples aged at 135 grados C, was related to intra and inter spherulitic mechanisms. Tensile curves of all the aged samples showed "cold drawing". Finally, a model of the physical changes produced in PEEK aged at 25 grados C and 135 grados C and its effects on the mechanical properties has been presented.