Estudio experimental de desgaste por fretting en tubos de generadores de vapor nucleares.
El desgaste por fretting (FW, según sus siglas en ingles) es un mecanismo de degradación asistido mecánicamente que afecta a diferentes componentes industriales. El mismo se genera debido a la presencia de desplazamientos relativos de peque~na amplitud entre los elementos en contacto. Estos están...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2017
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/634/1/1Claramonte.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | El desgaste por fretting (FW, según sus siglas en ingles) es un mecanismo de degradación asistido mecánicamente que afecta a diferentes componentes industriales. El
mismo se genera debido a la presencia de desplazamientos relativos de peque~na amplitud
entre los elementos en contacto. Estos están asociados a vibraciones externas,
aunque tambien pueden deberse a las cargas cíclicas que soporta algún componente.
En la industria nuclear, el FW es generado por vibraciones inducidas por
flujo y es
considerado como uno de los mecanismos de daño mas importantes, ya que origina un
tipo de degradación localizada que puede traducirse en perdida de integridad estructural
de componentes tales como las vainas de los Elementos Combustibles, los tubos
de los generadores de vapor (TGVs) y los tubos de presión de reactores tipo CANDU.
El estudio del FW en TGVs es de particular interés para el diseño de los generadores
de vapor del reactor CAREM 25.
En este trabajo se presenta el desarrollo de un dispositivo que permite realizar dos
ensayos en simultaneo de FW en tubos, en aire y a temperatura ambiente. El dispositivo
no posee accionamiento propio sino que se diseño para ser montado en una maquina
de ensayos servohidráulica. Se presenta ademas el desarrollo de una metodología de
estimación del volumen de material removido, basada en la determinación de información topográfica de la zona dañada (scar) mediante interferometría óptica y el cálculo
del volumen mediante un programa desarrollado en Matlab.
Estos desarrollos experimentales permitieron realizar un estudio comparativo de
FW en TGVs contra diferentes materiales que representan a los soportes. Dicho estudio
se realizo de acuerdo con la norma ASTM G204-10 pero utilizando una geometría de
contacto de cilindros cruzados. Se utilizaron tubos de Inconel 690 e Incoloy 800 que
se desgastaron contra patines de aceros inoxidables tipo 304L, 316L, 420 (recocido) y
420TT (templado y revenido) que representan el material de los soportes de los tubos.
Las observaciones del volumen de material removido indicarían que con respecto al FW:
(1) los TGVs sufren mayor daño que los patines de acero inoxidable; (2) la composición
química del material de los patines seria mas relevante que la dureza de los mismos
en cuanto al FW en TGVs; (3) el acero inoxidable 304L seria una mejor opción que
el 316L y el 420 para ser usado como material de soporte de TGVs de Inconel 690 e
Incoloy 800.
Por ultimo se presenta un estudio de la evolución del daño originado por FW con
el aumento del numero de ciclos de fretting. El daño fue analizado a través de la
observación de diferentes características como el coeficiente de fricción, el volumen de
material removido y la geometría del scar. El análisis de la geometría de los scars se
realizo mediante la observación de la evolución en función del numero de ciclos de tres
parámetros geométricos del scar en el tubo: la dimensión en la dirección longitudinal,
en la dirección circunferencial y la profundidad del scar. Los cambios en estas variables
evidencian que la evolución de la geometría del scar depende tanto de la geometría de
la piezas en contacto como de las partículas (debris) que se desprenden en el proceso
de FW.
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