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Tesis

Corrosión bajo tensión del Zircaloy-4 en soluciones no acuosas de yodo

2006



Título Corrosión bajo tensión del Zircaloy-4 en soluciones no acuosas de yodo
Nombre Gomez Sanchez, Andrea V.
Ingeniera en Materiales Universidad Nacional de Mar del Plata Argentina
Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales UNSAM
Directores Dra. Farina Silvia B..
Dr. Duffó Gustavo S..
UNSAM CONICET . CNEA Centro atómico Constituyentes
Fecha Defensa 29/06/2006
Jurado

Código Código IT IT/T--105/06

Resumen

En el presente trabajo se estudió la susceptibilidad al ataque intergranular y a la corrosión bajo tensión de Zircaloy-4 en soluciones de yodo en diferentes alcoholes. Se evaluó la influencia de variables tales como el peso molecular del alcohol, el contenido de agua en la solución, el tipo de alcohol y la temperatura sobre los fenómenos mencionados. Para determinar la susceptibilidad a la corrosión bajo tensión se utilizó la técnica de tracción lenta a velocidad de deformación constante. Asimismo, se realizaron ensayos de ataque intergranular en ausencia de tensiones, sumergiendo alambres de Zircaloy-4 en las diferentes soluciones, con periodos de exposición entre 0,5 y 300 horas. También se evaluó el comportamiento electroquímico del material en las diferentes soluciones de yodo mediante el trazado de curvas de polarización potenciodinámicas. Se determinó que la especie activa en el fenómeno de corrosión bajo tensión de Zircaloy-4 en soluciones de yodo en alcoholes es un complejo formado entre el yodo y el alcohol. El ataque intergranular precede al "verdadero" fenómeno de corrosión bajo tensión (constituido por el evance de fisuras transgranular) y está controlado por la difusión de la especie activa hacia la superficie del metal. El agua actúa como inhibidor del ataque intergranular. Excepto para las soluciones metabólicas, se determinó el contenido de agua mínimo necesario para inhibir el fenómeno de corrosión bajo tensión. Dicho contenido de agua disminuye a medida que aumenta el peso molecular del alcohol, y se propone una explicación para dicho fenómeno. La susceptibilidad a la corrosión bajo tensión depende también del tipo de alcohol (primario, secundario o terciario) utilizado como solvente. La dependencia de la velocidad de propagación de fisuras con la temperatura sigue un comportamiento de tipo Arrhenius y la energía de activación es consistente con un proceso controlado por difusión en volumen de la especie activa.

Complete Title

Abstract

In the present work the susceptibility to intergranular attack and stress corrosion cracking of Zircaloy-4 in different iodine alcoholic solutions was studied. The influence of different variables such as the molecular weight of the alcohols, the water content of the solutions, the alcohol type (primary, secondary or tertiary) and the temperature was evaluated. To determine the susceptibility to stress corrosion cracking the slow strain rate technique was used. Specimens of Zircaloy-4 were also exposed between 0.5 and 300 hours to the solutions without applied stress to evaluate the susceptibility to intergranular attack. The electrochemical behavior of the material in the corrosive media was studied by potentiodinamic polarization tests. It was determined that the active species responsible for the stress corrosion cracking of Zircaloy-4 in iodine alcoholic solutions is a molecular complex between the alcohol and iodine. The intergranular attack precedes the "true" stress corrosion cracking phenomenon (which is associated to the transgranular propagation of the crack) and it is controlled by the diffusion of the active specie to the tip of the crack. Water acts as inhibitor to intergranular attack. Except for methanolic solutions, the minimum water content necessary to inhibit stress corrosion cracking was determined. This critical water content decreases when increasing the molecular weight of the alcohol. An explanation for this behavior is proposed. The susceptibility to stress corrosion cracking also depends on the type of the alcohol used as solvent. The temperature dependence of the crack propagation rate is in agreement with a thermal activated process, and the activation energy is consistent with a process controlled by the volume diffusion of the active species.

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