Solubilidad de hidrógeno en tubos de presión de Zr-2.5Nb. - Giroldi, Johana Paola (2007)
Debido a la buena combinación de propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y baja sección eficaz para absorción neutrónica, el Zr y algunas de sus aleaciones han sido ampliamente utilizados en la industria nuclear. En particular, los tubos de presión de la Central Nuclear Embalse [CNE], de tipo CANDU, se construyen con Zr-2.5Nb. Sin embargo, estos materiales son altamente reactivos frente al hidrógeno [deuterio] que se genera en los reactores ya sea por corrosión como por radiólisis del agua. Parte de éste es absorbido por el metal. Cuando el límite de solubilidad es superado, precipitan hidruros de Zr, que fragilizan el material, lo que posibilita la falla de componentes críticos del reactor. En este contexto, en nuestro laboratorio se está llevando a cabo un proyecto de investigación sobre la formación de hidruros en aleaciones de Zr. En este trabajo se ha determinado la solubilidad sólida terminal de hidrógeno en la aleación Zr-2.5Nb, utilizando las técnicas de Dilatometría Diferencial y Calorimetría Diferencial de Barrido para medir las temperaturas de solubilidad terminal en disolución [T sub TSSd] y en precipitación T sub STSp]. La concentración de hidrógeno en las muestras se midió utilizando un cromatógrafo de gases. El material utilizado en los ensayos fue tomado de un off-cut de un tubo de presión de producción rutinaria. Por lo tanto, tiene originalmente la microestructura típica de los tubos de este tipo que están en servicio, es decir, granos laminares de fase alfa-Zr, con un 0.8 por ciento en peso de Nb, separados por una delgada capa de fase beta-Zr, con un contenido aproximado de 20 por ciento Nb. Se trabajó en un rango de temperaturas entre ambiente y 550 grados C, que corresponden a solubilidades sólidas terminales superiores a las 450 ppm. Los resultados obtenidos por dilatometría se comparan con los medidos en el calorímetro diferencial de barrido en el presente trabajo, y también con los datos de otros autores, medidos con diferentes técnicas [dilatometría, fricción interna, resistividad]. A partir de las curvas obtenidas se calcularon las entalpías de solubilidad para los procesos de disolución como precipitación. Se encontró además que para las muestras con temperaturas de solubilidad superiores a los 400 grados C, la microestructura sufrió alteraciones durante las experiencias, lo que permitió comprobar el efecto de la descomposición de la misma sobre la solubilidad.