ES2613847T3 - Procedimiento de realización a partir de un desbaste de acero inoxidable austenítico con bajo contenido en carbono de una funda resistente al desgaste y a la corrosión para reactor nuclear, funda y grupo de control correspondientes - Google Patents

Procedimiento de realización a partir de un desbaste de acero inoxidable austenítico con bajo contenido en carbono de una funda resistente al desgaste y a la corrosión para reactor nuclear, funda y grupo de control correspondientes Download PDF

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Abstract

Procedimiento de realización de una funda (21) resistente al desgaste y a la corrosión para reactor nuclear, comprendiendo dicho procedimiento unas etapas de: - suministro de un desbaste tubular de acero inoxidable austenítico con un contenido de carbono inferior o igual al 0,03% en masa, - elaboración del desbaste, - acabado del desbaste para formar la funda (21), - endurecimiento de la superficie exterior (29) de la funda (21) por difusión de especie(s) atómica(s), estando sometido el desbaste antes de la etapa de suministro o durante la etapa de elaboración o de acabado al menos a un sobretemple con unas sub-etapas de: - calentamiento del desbaste a una temperatura y durante una duración suficientes para poner en solución los precipitados eventualmente presentes, - temple del desbaste a una velocidad que permite conservar a temperatura ambiente la estructura austenítica en el estado metastable y exento de precipitados.

Description

imagen1
imagen2
imagen3
Tabla 2
Operación
Condiciones
Ejemplo 1
Ejemplo 2
Suministro de desbastes de acero inoxidable austenítico
Diámetro exterior de 21,30 mm, espesor de 1,60 mm Diámetro exterior de 16 mm, espesor de 1 mm
Laminado en frío
Laminado hasta un diámetro exterior de 12,7 mm y un diámetro interior de 11,40 mm /
Sobretemple
Calentamiento a 1.050  50 ºC bajo H2 durante 1 min 30 s a 5 min, temple que permite refrigerar de 900 a 450 ºC en menos de 5 min /
Estirado en frío
Estirado hasta un diámetro exterior de 10,57 mm y un diámetro interior de 9,60 mm Estirado hasta un diámetro exterior de 13,35 mm y un diámetro interior de 12 mm
Sobretemple
Calentamiento a 1.050  50 ºC bajo H2 durante 1 min 30 s a 5 min, temple que permite refrigerar de 900 a 450 ºC en menos de 5 min Calentamiento a 1.060  50 ºC bajo H2 durante 1 min 30 s a 5 min, temple que permite refrigerar de 900 a 450 ºC en menos de 5 min
Estirado en frío
Estirado hasta un diámetro exterior de 9,65 mm y un diámetro interior de 8,75 mm Estirado hasta un diámetro exterior de 11,35 mm y un diámetro interior de 10,45 mm
Sobretemple
/ Calentamiento a 1.060  50 ºC bajo H2 durante 1 min 30 s a 5 min, temple que permite refrigerar de 900 a 450 ºC en menos de 5 min
Estirado en frío
/ Estirado hasta un diámetro exterior de 9,7 mm y un diámetro interior de 8,70 mm
Aplanamiento
Sí Sí
Pulido
Sí Sí
Control
Sí Sí
Puesta en longitud
Sí Sí
Decapado -pasivación
/ Sí
Pulido final
Sí Sí
[0029] El tapón inferior 27 se puede realizar a partir de un procedimiento que comprende por ejemplo las etapas siguientes:
5 -suministro de un desbaste cilíndrico de acero inoxidable austenítico obtenido por laminado en caliente, -sobretemple con un calentamiento a una temperatura adaptada a la naturaleza masiva de la pieza, generalmente comprendida entre 1.050 y 1.150 ºC, de preferencia entre 1.070 y 1.130 ºC, -enderezamiento,
10 -rectificación sin centro o céntreles, -elaboración por fabricación, -acabado.
[0030] El tapón inferior 27 está enmangado sobre el extremo de la funda 21 correspondiente y soldado por 15 ejemplo por soldadura TIG (Tungsten Inert Gas) bajo atmósfera protectora a fin de evitar la oxidación.
[0031] La funda 21 y su tapón inferior 27, se someten a continuación a una etapa de endurecimiento de sus superficies exteriores respectivas 29 y 31 por difusión de especie(s) atómica(s).
20 [0032] Puede tratarse de una etapa de nitruración tal como las descritas en los documentos FR-2 604 188, EP-446 083, EP-537 062 y EP-801 142.
[0033] De preferencia, se trata de una etapa de carbonitruración o de nitrocarburación, por ejemplo tal como
5
imagen4
seguir la evolución de la corriente de corrosión durante una prueba potencioestática así como la de la cantidad de corriente, estando esta cantidad de corriente vinculada con la cantidad de materia corrosible de conformidad con la ley de Faraday.
5 [0048] Teniendo en cuenta la composición de los aceros utilizados (AISI 304L y AISI 316L) y de las valencias respectivas de los elementos corrosibles hierro y níquel, colocándose en el pico de actividad (-490mV/ECS para estos aceros) 2,4 a 2,7 C/cm2 corresponden aproximadamente a 1 m de espesor corrosible.
[0049] Las figuras de 3 a 5 permiten comparar los resultados de pruebas potencioestáticas en diferentes
10 fundas nitruradas de las cuales una nitrurada a una temperatura demasiado elevada. En estas figuras, la curva en líneas discontinuas representa la corriente de corrosión I en μA/cm2 y la curva en línea continua la cantidad de corriente de corrosión Q en C/cm2.
[0050] Para cada una de estas tres pruebas, se coloca por tanto en el pico de actividad (-490 mV/ECS) y en 15 una solución de ácido bórico (2.000 ppm de B en forma H3BO3 y 1.000 ppm de SO42-) desaireada a 70 ºC.
[0051] Las figuras 3 y 4 ilustran respectivamente unas fundas 21 realizadas en acero AISI 304L. Estas dos fundas se distinguen en que la de la figura 4 ha sido nitrurada a una temperatura demasiado elevada. La figura 5 se refiere a una funda 21 obtenida a partir de acero AISI 316L y nitrurada correctamente. Las cantidades de corriente
20 de corrosión Q medidas son respectivamente de 2,37 C/cm2, 10,03 Cm2 et 1,53 C/cm2, sabiendo que la cantidad de corriente de corrosión de un acero inoxidable austenítico no nitrurado es 0,00 C/cm2.
[0052] Los resultados de estas pruebas potencioestáticas son de conformidad con las micrografías: la sensibilidad a la corrosión de una capa nitrurada, señalada por una corriente elevada, se revela también por el
25 ataque visible en unas secciones metalográficas.
[0053] Un criterio de aceptación de la sensibilidad a la corrosión puede proponerse por tanto sobre la base de la cantidad de corriente de corrosión Q medida durante las pruebas potencioestáticas. El valor elegido es de 3 C/cm2, debiendo ser los valores de Q medidos inferiores para que la pieza analizada presente una resistencia a la
30 corrosión satisfactoria.
[0054] De conformidad con las curvas de las figuras 3 y 5, las fundas 21 en AISI 304L y en AISI 316L presentan por tanto una sensibilidad a la corrosión después de la nitruración inferior a 3 C/cm2.
35 [0055] No obstante, se ha constatado que ciertos tapones 27 en AISI 308L, que no habían sido obtenidos según un procedimiento tal como el descrito más arriba y que habían sido soldados en la parte inferior de estas fundas 21 y habían sido nitrurados al mismo tiempo podían presentar una sensibilidad a la corrosión más importante (hasta 12 C/cm2) a pesar de un contenido en cromo y, por tanto, una inoxidabilidad teórica, más importante.
40 [0056] La figura 6 muestra las curvas intensidad/potencial en la solución de ácido bórico precitada para una funda 21 en AISI 316 obtenida a partir de un desbaste, que contiene un 0,046% de carbono en masa, con una soldadura (curva 34) y una funda 21 en AISI 316L obtenida a partir de un desbaste, que contiene un 0,02% de carbono en masa, desprovisto de soldadura (curva 35).
45 [0057] Como se puede constatar, antes de la nitruración, la sensibilidad a la corrosión de las fundas 21 es análoga, que se hayan obtenido a partir de desbastes con o sin soldadura, a pesar de la diferencia de contenido en carbono de los aceros.
[0058] La figura 7 permite comparar las curvas intensidad/potencial después de la nitruración en las mismas
50 condiciones de las mismas fundas 21 que provienen de desbastes con soldadura (curva 37) y sin soldadura (curva 39).
[0059] Como se puede constatar, la intensidad de la corriente es aproximadamente 50 veces superior al nivel del pico de corrosión 41 y aproximadamente 25 veces superior al nivel de la bandeja de pasivación 43 para la curva
55 37 con respecto a la curva 39.
[0060] Así, la utilización de fundas 21 resultantes de desbastes tubulares desprovistos de soldadura y de bajo contenido en carbono permite disminuir significativamente la sensibilidad a la corrosión después de la nitruración de las fundas 21.
7
imagen5
imagen6
superficie podría estar demasiado activada y podría precipitar el nitrógeno en CrN desde su llegada durante la fase de nitruración. Así, la sensibilidad a la corrosión medida por prueba potencioestática se eleva de 3E-08C/cm2 para 2 h de decapado, a más de 10C/cm2 más allá de 8 h de decapado.
5 [0077] Un cuarto tratamiento comprende un acabado por vibración utilizando sucesivamente unos abrasivos cada vez más finos. La profundidad eliminada, sin provocar por ello calentamiento por tanto de tensiones superficiales de tracción, ni perturbar las capas subyacentes, puede alcanzar 10 m en unas horas, en general menos de 3 horas, lo que es suficiente para eliminar el espesor más alterado durante una fabricación. La sensibilidad a la corrosión no se ve afectada entonces por el tratamiento posterior de endurecimiento. El acabado
10 por vibración se puede aplicar por vibración de abrasivos al contacto de las piezas, estando colocados las piezas y los abrasivos en un recinto vibratorio.
[0078] Los tratamientos de eliminación del martillado de las capas superficiales se utilizarán de preferencia para las piezas cuya elaboración haga intervenir una retirada de materia con riesgo de calentamiento localizado y
15 temporal y de creación de tensiones superficiales de tracción tal como una fabricación.
[0079] Para las piezas obtenidas por una elaboración sin retirada de materia, como las fundas, se preferirá aplicar unos tratamientos de acabado que permitan evitar la aparición de un martillado y, en particular, unas tensiones superficiales de tracción en la superficie externa.
20 [0080] Más generalmente, las características descritas más arriba se pueden utilizar independientemente unas de otras y ser aplicadas solo, por ejemplo en el caso de un grupo de control 3, en ciertos de los lápices 13.
[0081] Así, se puede utilizar por ejemplo un bajo contenido en carbono, independientemente de un 25 sobretemple e independientemente de la ausencia de etapas de acabado.
[0082] Del mismo modo, se pueden aplicar ciertas características anteriores a unos desbastes tubulares con soldadura.
10

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