Transformación isotérmica del acero ASTM A335 grado P91 para aplicaciones estructurales en reactores nucleares de fisión de Generación IV

J. I. BESOKY; M. I. LUPPO; C. A. DANÓN; A. V. FLORES; C. P. RAMOS

Otro; XLVI Reunión Anual de la Asociación Argentina de Tecnología Nuclear; 2022

Los desafíos planteados en el diseño de materiales estructurales para reactores nucleares de fisión de la llamada Generación IV son complejos y numerosos. Entre ellos pueden mencionarse las altas temperaturas de operación, la exposición a flujos intensos de radiación neutrónica, ambientes extremadamente corrosivos y la necesidad de extender la vida útil del material a 60 años o más. Teniendo en cuenta los requerimientos microestructurales derivados de esta gama de problemas en condiciones de servicio, los aceros ferrítico-martensíticos de la familia 9% Cr (grado P91, T91 o sus modificaciones) han sido postulados como la opción primaria de elección para diversos componentes estructurales en varios de los conceptos considerados para dicha generación de reactores. Estos aceros han sido empleados por décadas en la fabricación de componentes de centrales térmicas convencionales, calderas, intercambiadores de calor, cañerías y tuberías, debido a que poseen una excelente combinación de propiedades como resistencia a la termofluencia o “creep”, tenacidad y resistencia a la oxidación a alta temperatura.Se estudiaron, a partir del análisis dilatométrico y de un conjunto de técnicas de microscopía electrónica (EBSD, FEG-SEM, S/TEM), las características de la trasformación isotérmica austenita-ferrita acompañada por la precipitación de segundas fases para un acero ASTM A335 P91 a las siguientes temperaturas: 760, 740, 720, 700, 680, 660 y 640°C. Se determinó el diagrama Tiempo-Temperatura-Trasformación (TTT) para la condición de austenizado a 1050°C durante 30 minutos y se analizó la cinética de transformación. A partir de las determinaciones efectuadas por EBSD, se obtuvo una distribución de tamaño de grano ferrítico para cada una de las temperaturas ensayadas. Los resultados obtenidos evidenciaron diferencias significativas en cuanto a la cinética de transformación y a la distribución final de tamaños de acuerdo con la temperatura de transformación. Así, las probetas transformadas a temperaturas superiores a la de la “nariz” del diagrama TTT (720 ªC) exhibieron tamaños de grano ferrítico mayores que los medidos para temperaturas por debajo de dicha “nariz”. La cinética de transformación más rápida se observó para la temperatura de 720 °C y la más lenta para la de 640 °C.