Influencia de variables metalúrgicas sobre la velocidad de propagación de fisuras por rotura diferida inducida por hidrógeno (RDIH) en Zr-Nb

Abstract

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

Este trabajo analiza la propagación de fisuras provocada por el mecanismo conocido como Rotura Diferida Inducida por Hidruros (RDIH) en tubos de presión (TP) de Zr-2,5 por ciento Nb. Se ha trabajado con dos tipos de TP: tipo CANDU (Canadá) y tipo RBMK (Rusia). Los parámetros de fisuración analizados son la temperatura crítica Tc (máxima temperatura a la que puede ocurrir RDIH) y la velocidad de propagación de fisuras por RDIH, Vp, en el sentido axial. Se ha estudiado la influencia del efecto memoria y del tipo de fisura (fatiga o RDIH) sobre Tc. No se ha encontrado influencia. En cambio se encontró variación de Tc con el contenido de hidrógeno de la muestra, en acuerdo a trabajos previos. Se corroboró que puede haber propagación por RDIH aún sin haber hidruros precipitados en el volumen. Por otro lado, se han hecho mediciones de Vp para un rango de temperaturas y contenidos de hidrógeno de importancia tecnológica. Se encontró una variación del tipo Arrhenius de Vp con la temperatura, para temperaturas inferiores a la de precipitación. A temperaturas mayores, pero menores a la crítica, la velocidad disminuye con la temperatura. Las mediciones de Vp en función de la temperatura se han realizado para los dos materiales. En el material RBMK, que presenta la fase beta esferoidal, se midió una velocidad menor que en el CANDU, en el cual la fase beta se encuentra formando láminas continuas. A este efecto se superpone el de la tensión de fluencia (sigma sub gamma): el material del TP RBMK tiene menor sigma sub gamma, presentando menor Vp. Se cree, no obstante, que el efecto de la microestuctura es más importante en Vp porque influye decisivamente en la difusión de hidrógeno desde el volumen de la muestra hacia la punta de la fisura. El análisis de la distribución de hidruros anterior y posterior a los ensayos de RDIH, permitió observar fenómenos en acuerdo a conocimientos previos respecto a la precipitación de hidruros en ausencia o presencia de tensiones externas aplicadas, en tubos de presión: los hidruros precipitan mayoritariamente como plaquetas con sus normales paralelas a la dirección radial. Ante la aplicación de una tensión externa precipitan reorientados con su normal alineada con la dirección de la tensión.