Estudo comparativo de juntas soldadas por feixe de elétrons dos aços inoxidáveis 304L e lean duplex UNS S32304 em componentes de combustível nuclear

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorFonseca, Gláucio Soares da-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/9663765935778795-
Autor(es): dc.contributorFreitas, Maria Carolina dos Santos-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/5037625890837841-
Autor(es): dc.contributorCorrêa, Sandro Rosa-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/7116690411629489-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/3700314053723071-
Autor(es): dc.creatorFreire, Carlos José de Moraes-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:19:56Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:19:56Z-
Data de envio: dc.date.issued2022-11-20-
Data de envio: dc.date.issued2022-11-20-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://app.uff.br/riuff/handle/1/27009-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/768445-
Descrição: dc.descriptionA célula de combustível nuclear é formada por uma estrutura mecânica capaz de acondicionar um conjunto de varetas herméticas e tubos contendo compostos de material físsil e elementos controladores das reações. Embora o elemento combustível de um reator de potencia seja projetado para uma vida útil relativamente curta, após sua utilização ele deverá ser estocado em condições controladas por longos períodos, devendo manter a integridade estrutural e a hermeticidade das varetas, daí a importância de preservar a estabilidade mecânica e resistência aos processos de corrosão desses componentes. Os aços inoxidáveis austeníticos tipo 304L apresentam excelente resistência à corrosão combinando baixo limite de escoamento com alta resistência a tração e bom alongamento e soldabilidade, por isso, embora tenha o nível de resistência ao escoamento, relativamente baixo no estado recozido, são amplamente utilizados por vários anos para aplicações estruturais nesses elementos. Nos últimos anos, porém, tem­se verificado ocorrências de acentuado aumento do risco em componentes acondicionados em piscinas de armazenamento de combustível gasto, com incidentes causados por falhas estruturais do sistema de fixação e sustentação dessas células, seja devido à corrosão ou à formação e propagação de trincas e falhas mecânicas. Os aços austeníticos 304L quando processados tem suas propriedades afetadas pelas transformações martensíticas induzidas pela deformação, além do efeito da exposição às condições de trabalho do núcleo do reator. Ultimamente, aços inoxidáveis duplex, isto é, aços cuja composição química associada a adequados processos de fabricação promovem uma microestrutura equilibrada, combinando cerca de 50% de austenita e 50% de ferrita, tem demonstrado ser uma alternativa viável e econômica aos aços austeníticos clássicos, garantindo maiores limites de resistência mecânica combinada com mais elevada resistência à corrosão em meios agressivos, sugerindo uma proposta interessante para a substituição gradativa daqueles materiais. Nesse estudo analisou­se o comportamento de juntas de canto (ângulo de 90º sem preparação adicional) de chapas de aço inoxidável 304 L e Lean Duplex UNS S32304 soldadas por feixes de elétrons com taxas similares de energia em condições de alto vácuo. Os conjuntos resultantes foram submetidos a análise da estrutura metalográfica e distribuição de microcomponentes ao longo do corte transversal da região da solda, também realizou­se uma avaliação das alterações no perfil de dureza da seção transversal da solda e do metal de base e do comportamento quanto à corrosão por polarização anódica para identificação do potencial de passivação e de transpassivação dos sistemas. De posse desses resultados fez­se a análise comparativa dos materiais e das juntas soldadas, quando o aço Lean Duplex analisado se mostrou uma alternativa tecnicamente viável para a aplicação em componentes e instalações de centrais nucleares. Considerando as condições de fabricação, aplicação e armazenamento do combustível nuclear, o ambiente de conservação desses componentes no pós uso e em observância as normas de segurança, o aço duplex UNS S32304 demonstrou características e propriedades que o habilitam a novos estudos explorando esse material na fabricação de componentes e na montagem de instalações mecânicas de reatores e usinas termonucleares.-
Descrição: dc.descriptionThe nuclear fuel cell is composed by a mechanical structure capable to storage a set of hermetic rods and tubes containing compounds of fissile material and reactions control elements. Although the fuel element of a power reactor is conceived for a relatively short useful life, after use it must be stored under controlled conditions for long periods, aiming to maintain the structural integrity and tightness of the rods, hence the importance of preserving the mechanical stability and strength against the corrosion process of these components. Austenitic stainless steels type 304L presents excellent corrosion resistance combining low flow limit and high traction resistance, and good stretch and weldability, thus, even though it has the level of resistance to flow relatively low in the annealed state, they are widely used for several years to structural applications in these elements. Recently is being verified occurrences of the increase of the risk with components kept in spent fuel pools, verifying incidents caused by structural failure of the fixation and support system of these cells, whether due to corrosion or formation and propagation of cracks and mechanical failures. The 304L austenitic steels, when processed, have their properties affected by the martensitic transformations induced by the distortion, in addition to the effect of the exposure to the working conditions of the reactor core. Lately, stainless steels, which means, steels that chemical composition associated with suitable manufacturing processes promote a balanced microstructure, combining about 50% of austenite and 50% of ferrite, has been demonstrated to be a viable and economical alternative to classical austenitic steels, guaranteeing higher limits of mechanical resistance combined with higher resistance to corrosion in aggressive environments, suggesting an interesting proposal for the gradual replacement of those materials. In this study, the behavior of corner joints (90º angle without additional preparation) of 304L stainless steel sheets and Lean Duplex UNS S32304 soldered by electron beams with similar rates of energy under high vacuum conditions was analyzed. The resulting assemblies were subjected to analysis of the metallographic structure and distribution of micro components along the cross­section of the weld region. An evaluation of the changes in the hardness profile of the cross­section of the weld and base metal, and the behavior related to the corrosion through anodic polarization to identify the passivation and trans passivation potential of the systems. With the results a comparative analysis of the materials and welded joints was made, evidencing that the Lean Duplex steel analyzed come out to be a technically feasible alternative for the application in components and installations of thermo­nuclear power plants. Considering the conditions of manufacture, application and storage of the nuclear fuel, the environment of conservation of these components in the post use and in compliance with the safety standards, the UNS S32304 duplex steel demonstrated characteristics and properties that enable it to new studies exploring this material in the manufacturing components and in the assembly of mechanical installations of reactors and thermonuclear plants.-
Descrição: dc.description59 p.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectAços inoxidáveis austenícos-
Palavras-chave: dc.subjectAços lean duplex-
Palavras-chave: dc.subjectEstudo comparativo de aços inoxidáveis-
Palavras-chave: dc.subjectJunta soldada-
Palavras-chave: dc.subjectFeixe de elétrons-
Palavras-chave: dc.subjectAço inoxidável 304L-
Palavras-chave: dc.subjectCombustível nuclear-
Palavras-chave: dc.subjectEngenharia Metalúrgica-
Palavras-chave: dc.subjectProdução intelectual-
Palavras-chave: dc.subjectAustenitic stainless Steels-
Palavras-chave: dc.subjectLean duplex steels-
Palavras-chave: dc.subjectStainless steels comparative study-
Título: dc.titleEstudo comparativo de juntas soldadas por feixe de elétrons dos aços inoxidáveis 304L e lean duplex UNS S32304 em componentes de combustível nuclear-
Tipo de arquivo: dc.typeDissertação-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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