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PROBLEMAS DE MATERIAIS NA ÁREA NUCLEAR
ABNER DA COSTA ASSIS
ENGENHEIRO DE PRODUTO
27/08/2013
PROBLEMAS DE MATERIAIS NA ÁREA NUCLEAR
ABNER DA COSTA ASSIS
ENGENHEIRO DE PRODUTO
27/08/2013
PROPRIEDADES GERAIS E ESPECIAIS NA SELEÇÃO DEMATERIAIS NUCLEARES
Propriedades Gerais:
• Resistência mecânica
• Ductilidade
• Integridade estrutural
• Conformabilidade
• Usinabilidade
• Corrosão
• Propriedades de transferência de calor
• Estabilidade térmica
• Compatibilidade
• Disponibilidade e custo
Propriedades Especiais
• Propriedades neutrônicas
• Radioatividade induzida
• Estabilidade à irradiação
• Interação química e interdifusão de partículas
CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS NUCLEARES
• Combustível Nuclear
• Estruturais
• Moderadores
• Absorvedores
• Refrigerantes
• Blindagem
MATERIAIS ESTRUTURAIS
• baixa seção de choque de absorção de nêutrons;
• alta resistência mecânica e ductilidade;
• alta estabilidade térmica;
• alta estabilidade à irradiação;
• baixa radioatividade induzida;
• boas propriedades de transferência de calor;
• alta resistência à corrosão.
ANGRA 1
Conjunto de Retenção: 4 feixes de 3 molas de lâminasBocal Superior: Material: AISI 304Conexão com o TG: Soldado
Grade Superior: Material: Inconel 718
Tubo de Instrumentação: Material:Zirlo™
Tubo Guia: Tubo, Material : Zirlo™Tampão, Material: Zircaloy-4
Vareta Combustível: Tubo, Material: Zirlo™Tampão, Material: Zircaloy-4
Grade Intermediaria 2 -7: Inconel 718
Grade Inferior: Inconel 718
Conexão com o TG: AparafusadoBocal Inferior: Material: AISI 304
ANGRA 2/3
Dispositivo de Retenção: 8 molas helicoidaisBocal Superior: Material: DIN 1.4541Conexão com o TG: Aparafusado
Grade Superior: Material: HPA-4
Tubo Guia: Material: PCAm-MTampão Terminal, Material: Zry-4
Vareta Combustível: Tubo, Material: M5Tampão Terminal, Material: Zry-4
Grades Espaçadora 2-8: Material: HPA-4
Grade Inferior: Material: Inconel 718
Conexão com o TG: AparafusadoBocal Inferior: Material: AISI 304L
AÇOS INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO (AISI 304, 304L, CF3 e DIN
1.4541)
• podem ser endurecidos por trabalho a frio;
• podem ser facilmente soldados;
• possuem alta ductilidade;
• possuem elevada resistência à corrosão;
• são adequados para trabalho a elevadas temperaturas;
• são adequados para trabalho a baixas temperaturas;
• não são magnéticos.
AÇO INOXIDÁVEL
AÇO INOXIDÁVEL
CONTROLE EM AÇOS INOXIDÁVEIS:
1. COMPOSIÇÃO QUÍMICA
2. PROPRIEDADES MECÂNICAS
3. FERRITA DELTA (δ)
4. TAMANHO DE GRÃO
5. RESISTÊNCIA À CORROSÃO INTERCRISTALINA
304 304L CF3 1.4541
Carbono max. 0,08 max. 0,03 max. 0,03 max. 0,08
Manganês max. 2,00 max. 2,00 max. 1,50 max. 2,00
Fósforo max. 0,045 max. 0,045 max. 0,04 max. 0,045
Enxofre max. 0,03 max. 0,03 max. 0,04 max. 0,015
Silício max. 0,75 max. 0,75 max. 2,00 max. 1,00
Cobalto max. 0,05 max. 0,03 max. 0,05 max. 0,03
Níquel 8,00-12,00 8,00-12,00 8,00-12,00 9,00-12,00
Cromo 18,00-20,00 18,00-20,00 17,00-21,00 17,00-19,00
Ferro Remanescente Remanescente Remanescente Remanescente
Titânio - - - 5 x %C até 0,70
Nitrogênio max. 0,10 max. 0,10 - -
AÇO INOXIDÁVEL
1. COMPOSIÇÃO QUÍMICA
SPACER GRIDS AÇO INOXIDÁVEL
% de Co ≤0,03 – Reduzir a formação do Isótopo Cobalto 60
Razão:
Saúde ocupacional – Reduzir a dose de radiação dostrabalhadores
COBALTO 60
304 304L CF3 1.4541
Limite de Resistência a Tração Mínimo
515 MPa
Mínimo
485 MPa
Mínimo
448 MPa
500 - 750
N/mm2
Limite de Escoamento Mínimo
205 MPa
Mínimo
170 MPa
Mínimo
207 MPa
Mínimo 200
N/mm2
Alongamento Mínimo
40%
Mínimo
40%
Mínimo
35%
Mínimo
35%
2. PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS INOXIDÁVEIS
AÇO INOXIDÁVEL
AÇO INOXIDÁVEL
3. FERRITA DELTA – (δ)
Diagrama pseudobinário da liga Fe-Cr-Ni, com teor de Fe fixado em 70%
AÇO INOXIDÁVEL
Benefícios:
• Melhora resistência a trinca de solidificação
Inconvenientes:
• Reduz a tenacidade
• Diminui as propriedades de corrosão
• Permeabilidade magnética da solda
• Formação de fases intermetálicas em trabalhos a altas
temperaturas
AÇO INOXIDÁVEL
TESTE PARA DETERMINAÇÃO DO TEOR DE FERRITA DELTA
Avaliação qualitativa: através de micrografia e comparação comfoto padrão
1 Preparação de CP
2 Passe cego de solda (sem adição de material)
3 Preparação da amostra
4 Ataque com MURAKAMI
5 Avaliação com ampliação de 1000xCritérios: 4 a 8 %
AÇO INOXIDÁVEL
4. TAMANHO DE GRÃO
Critério de Aceitação – Tamanho de grãos nº 4 ou grãos menores (Método Comparativo)
1 Retirada da amostra
2 Preparação da amostra
3 Ataque eletrolítico
4 Comparar através da imagem metalográfica
AÇO INOXIDÁVEL
SOLUÇÃO:
• Regenerando um aço sensitizado;
• Utilizando aços com baixo teor de carbono (“L”);
• Utilizando aços estabilizados ao Ti (AISI 321) ou Nb (AISI 347).
AÇO INOXIDÁVEL
ENSAIO DE RESISTÊNCIA À CORROSÃO INTERCRISTALINA –
verificar suscetibilidade à corrosão intergranular
1 Confecção do Corpo
de Prova
AÇO INOXIDÁVEL
2 Limpeza do CP
3 Atacar o CP eletroliticamente
4 Dobramento do CP
5 Verificação do aparecimento de trincas ou outras descontinuidades