Caracterización Mecánica y Microestructural de Daño por Fretting en Materiales para Tubos de Generadores de Vapor - Soria, Sergio Raul (2018)
En esta tesis se realiz´o la caracterizaci´on mec´anica y microestructural del da˜no por fretting en tubos de generadores de vapor (TGVs) de la industria nuclear. Se estudiaron tubos de Incoloy 800 (I 800) e Inconel 690 (I 690) en contacto con distintos aceros inoxidables que com´unmente son utilizados en la fabricaci´on de las placas soporte en un generador de vapor. Para ello, se desarroll´o un dispositivo para realizar los ensayos. En los primeros estudios sobre I 800 se evalu´o la influencia de un aumento en la amplitud de desplazamiento relativo δ a carga normal constante P as´ı como la influencia de la composici´on qu´ımica del material en contacto con el TGV a δ y P constantes. Se hall´o que las capas de debris compactados sobre las superficies en contacto son diferentes para distintas δ as´ı como la estructura cristalina de los debris desprendidos del contacto. La naturaleza de dichos debris tiene un fuerte influencia en el mecanismo de desgaste presente. A su vez, un cambio en la composici´on qu´ımica de los materiales en contacto lleva a un cambio en el mecanismo principal de desgaste y la estructura cristalina de los debris desprendidos. Se realizaron estudios sistem´aticos para determinar los mapas de las condiciones de fretting en funcionamiento (Running Condition Fretting Map, RCFM) y los mapas de fretting de la respuesta de material (Material Response Fretting Map, MRFM) en aire a temperatura ambiente, en TGVs de I 800 en contacto AISI 304L y AISI 420. En el RCFM se presentaron los tres reg´ımenes de fretting: r´egimen de deslizamiento parcial (Partial Slip Regime, PSR), r´egimen de fretting mixto (Mixed Fretting Regime, MFR) y r´egimen de deslizamiento total (Gross Slip Regime, GSR). A su vez, el MRFM present´o solos dos regiones: la regi´on sin da˜no y la de da˜no por desgaste. Para las cargas de contacto t´ıpicas en los TGVs, no se observ´o la formaci´on temprana de fisuras. No se presentaron cambios en los mapas ni en el material desprendido al cambiar de AISI 304L a AISI 420. Por ´ultimo, se analizaron los cambios que generan otras variables del proceso en el da˜no por fretting. En particular, se estudio la repetitividad de los ensayos con el dispositivo utilizado, se compar´o el da˜no al cambiar el material del TGV de I 800 a I 690 y se evalu´o el cambio en el da˜no bajo distintos reg´ımenes de fretting ante diferente n´umero de ciclos. Adem´as, se compararon los resultados obtenidos de ensayos a temperatura ambiente en aire y en agua destilada. Por ´ultimo, es estim´o el tiempo de vida ´util del TGV, en millones de ciclos, en base a los resultados obtenidos para los diferentes pares de materiales.