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Tesis

Modelización numérica del plano de impedancia para la determinación simultánea en Zircaloy, por corrientes inducidas, de espesores de óxidos y conductividad

2001



Título Modelización numérica del plano de impedancia para la determinación simultánea en Zircaloy, por corrientes inducidas, de espesores de óxidos y conductividad
Nombre Lois, Alejandro E.
Ingeniero Electricista Universidad Tecnológica Nacional Argentina
Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales UNSAM
Directores Lic. Mendonca Horacio. CNEA
.
. CNEA CAC
Fecha Defensa 09/04/2001
Jurado

Código Código IT IT/T--59/01

Resumen

Durante el servicio a altas temperaturas y/o en medios agresivos, las estructuras y componentes metálicos pueden sufrir diferentes tipos de cambio y degradaciones. Por ejemplo se pueden producir transformaciones de fase o precipitaciones de segunda fases y, en consecuencia, se producen cambios en las propiedades mecánicas y químicas del material. Como consecuencia de esto, el comportamiento del componente será distinto del que fuera considerado en el diseño del mismo. El conocimiento de la cantidad de segunda fase precipitada en un componente sería por lo tanto una herramienta importante en manos de los ingenieros de mantenimiento, y más aún si este conocimiento fuera obtenido de manera no destructiva. El objetivo de este proyecto, por tanto, es estimar por corrientes inducidas la cantidad de hidruros formados por la incorporación de hidógeno durante el servicio en materiales estructurales de base circonio. Para ello se utilizó una serie de mujestras de Zircaloy-4, con diferentes espesores de óxido superficial y diferentes concentraciones de hidrógeno, obtenidas mediante tratamiento controlado en autoclave. Estas muestras se ensayaron con equipos de medición por corrientes inducidas. La información obtenida en un ensayo deeste tipo es lasuperposición de muchas variables, entre ellas: el espesor de la capa de óxido formada, la conductividad eléctrica del material y el espesor de las muestras. A los efectos de analizar esta información, se programó en una PC un modelo analítico del plano de impedancias, con el que se procesó dicha información, pudiéndose, de esta manera, evaluar la conductividad eléctrica del material, aun en el caso de muestras recubiertas por una capa de óxido superficial. Se observó una relación lineal entre la conductividad eléctrica de las muestras y su contenido de hidógeno en el rango de concentraciones de hidrógeno que es de interés tecnológico. Por lo tanto, la conductividad eléctrica calculada puede convertirse en la cantidad de hidrógeno incorporada utilizando una curva de calibración. El procedimiento presentado proporcionará un método para la estimación no destructiva del contenido de hidrógeno en componentes de reactores, tales como tubos de presión, produciendo una información que permitirá a los expertos evaluar el grado de gragilización de dichos componentes. Este tipo de examen debería ser un complemento natural de los procedimientos normales de inspección, que buscan fisuras y poros

Complete Title

Abstract

During service at high temperature or in aggressive media, metallic structures and components may suffer different types of changes or degradation. As an example, phase transformations may occur, second phases may precipitate, and in consequence the mechanical and chemical properties of the material may change. Their behavior will therefore differ from that considered for the design of the component. The knowledgeof the amount of a precipitated second phase in a component should be an important tool in the hands of the maintenance engineer. And it would be very important to obtain this knowledge nondestrutively and reliably. Therefore, the objective of this project is to evaluate by eddy currents the amount of the hydrogen incorporated during service in structural zirconium base materials. For this purpose, a series of Zircaloy-4 specimens with oxide layers of different thickness and different concentrations of hydrogen obtained by controlled autoclave treatments were used. These specimens were tested with eddy current equipment. The information produced by an eddy current test is the superposition of many variables, e.g.: thickness of oxide layers, conductance, thickness of specimen, etc. In order to sort out this information, an analytical model of the impedance plane was programmed in a PC, with which this information was processed, permitting, in this way, to evaluate the conductivity of materials, taking into account the effect of oxide layers thickness. A linear relationship between the conductivity and the hydrogen content in the range of hydrogen concentrations of thecnological interest. Therefore, the calculated electrical conductivity may be tranformed to the amount of hydrogen content, using a suitable calibration curve. This process will allow for the nondestructive assessment of the amount of hydrogen in reactor components, such as pressure and calandria tubes, a knowledge which will enable the experts to predict the degreee of grafilization of those components. This type of tests should be a natural complement to the normal inspectin procedures, which search for cracks and blisters.

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