Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
DESARROLLO DE TUBOS SIN COSTURA DE ALEACIÓN 800M. SELECCIÓN DE
PARÁMETROS DE TRATAMIENTO TÉRMICO EN HORNO CONTINUO.
D.P, Delfino (1-4) ; P.B, Bozzano (2) ; R.A, Versaci (3) ; R.G, Cocco (4)
(1) Instituto Sábato, Universidad Nacional de San Martín, Av. Gral. Paz 1499, San Martín, Buenos Aires, Argentina
(2) Lab. de Microscopía Electrónica, U.A. Materiales, CNEA, Av. Gral. Paz 1499, San Martín, Buenos Aires, Argentina
(3) Subprograma de Gestión y Extensión de Vida de Centrales Nucleares, CNEA, Av. Gral. Paz 1499, San Martín,
Buenos Aires, Argentina
(4) FAE S.A, Pbro. Juan González y Aragón 15, Ezeiza, Buenos Aires, Argentina
E-mail: rgcocco@conuarfae.com
RESUMEN
El presente trabajo forma parte del desarrollo de tubos de Incoloy 800M realizado por FAE S.A para los
nuevos generadores de vapor de la Central Nuclear Embalse. Cabe destacar que a nivel mundial solo
existen 4 proveedores calificados para la fabricación de estos tubos, lo cual indica la complejidad del
producto. El objetivo de este trabajo fue estudiar la evolución de las propiedades mecánicas y la
microestructura, vinculada a las variaciones en los parámetros de tratamiento térmico. Para ello se
realizaron distintos tratamientos térmicos en un horno de producción continua instalado en planta FAE S.A
y luego se realizaron análisis metalográficos y ensayos de tracción y dureza. Como resultado se propuso un
esquema de selección de parámetros del horno teniendo en cuenta su correlación con el tamaño de grano,
tensión de fluencia y dureza. Para ello: 1) se determinaron las condiciones de tratamiento térmico para las
cuales se obtiene recristalización completa; 2) se verificó el ajuste de la relación de Hall-Petch a los valores
experimentales de tensión de fluencia y tamaño de grano y, 3) se halló una relación lineal en forma empírica
entre dureza y tamaño de grano en número ASTM.
Palabras clave: Incoloy 800M, tratamiento térmico, generador de vapor, propiedades mecánicas,
microestructura.
1. INTRODUCCIÓN
Los generadores de vapor son componentes críticos de las centrales nucleares, por lo tanto los tubos
utilizados en su fabricación se encuentran sujetos a rigurosas especificaciones. Entre los requerimientos
básicos que deben cumplir los tubos de Incoloy 800M se encuentran las propiedades mecánicas y la
microestructura. El Incoloy 800M es una aleación Ni-Fe-Cr austenítica no endurecible por precipitación [1,2]
por lo tanto la única manera de controlar las propiedades mecánicas es controlando el tamaño de grano, el
cual depende directamente de la deformación en el paso final de reducción y del tratamiento térmico.
Los tubos para generadores de vapor superan los 18 metros de longitud y el tratamiento térmico debe ser
realizado en un horno continuo ya que un tratamiento batch no es económicamente viable. En estas
circunstancias el tubo experimenta un ciclo de calentamiento y enfriamiento con una duración de algunos
minutos. A pesar de que existen varias publicaciones acerca del efecto de la temperatura sobre la
microestructura del Incoloy 800, en la mayoría de los casos se analiza su desempeño en servicio, donde se
evalúa la variación de las propiedades mecánicas y microestructura en periodos que van desde algunas horas
hasta decenas de años [3,4]. Por lo tanto esta información no es aplicable a la etapa de producción donde las
condiciones de proceso son muy diferentes de las condiciones de servicio.
Debido a lo anteriormente expuesto surge el objetivo del presente trabajo ante la necesidad de conocer el
comportamiento del Incoloy 800M al variar los parámetros de tratamiento térmico en planta FAE S.A. Esta
información netamente tecnológica permitirá la selección del tratamiento térmico adecuado a las
características del tubo, como dureza (H), tensión de fluencia (Rp0.2,), deformación a la rotura (δ), etc., y las
necesidades de producción (tiempos del proceso, características de lo equipos, etc.).
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
2.1 Material
Para este trabajo se utilizaron probetas extraídas de tubos de Incoloy 800M laminados en FAE S.A. con una
deformación en frío expresada en términos de reducción de área de RA = 60%. Todas las probetas fueron de
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