COMPORTAMIENTO A LA FLUENCIA LENTA DEL ACERO XGCrNi ...
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COMPORTAMIENTO A LA FLUENCIA LENTA DEL ACERO XGCrNi 1811 (1.4948] R. R. Solano M.Schirra* M. de las Rivas + B.Seith* Junta de Energia Nuclear. Espafka *Kernforschungszentrum, Karlsruhe. Alemania •MM
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COMPORTAMIENTO A LA FLUENCIA LENTA DELACERO XGCrNi 1811 (1.4948]
R. R. SolanoM.Schirra*M. de las Rivas +
B.Seith*
Junta de Energia Nuclear. Espafka*Kernforschungszentrum, Karlsruhe. Alemania
•MM
J.E.N.363Sp lSSN 0O*l- 33«7
COMPORTAMIENTO A LA FLUENCIA LENTA DELACERO X6CrNi 1811 (1.4948)
por
R. R. Solano +
M.Schirra*M. de las Rivas *B. Seith *
+ Junta de Energi'a Nuclear. Espana*Kernforschungszentrum, Karlsruhe. Alemania
JUNTA DE ENERGIA NUCLEAR
MADRID, 1977
CLASIFICACIÓN INIS Y DESCRIPTORES
B22SNR REACTORSTEEL-DIN-1-4948STEEL-X6CRNI-18URUPTURESCREEPTEMPERATURE DEPENDENCEREMPERINGHIGH TEMPERATURETIME DEPENDENCEEXTRAPOLATION .
Toda correspondencia en relación con este traba-jo debe dirigirse al Servicio de Documentación Bibliotecay Publicaciones, Junta de Energía Nuclear, Ciudad Uni- 'versitaria, Madrid-3, ESPAÑA. •
Las solicitudes de ejemplares deben dirigirse aeste mismo Servicio,
Los descriptores se han seleccionado del Thesaurodel INIS para describir las materias que contiene este in-forme con vistas a su recuperación. Para más detalles consúltese el informe IAEA-INIS-12 (INIS: Manual de Indiza-ción) y IAEA-INIS-13 (INIS: Thesauro) publicado por el Or-ganismo Internacional de Energía Atómica.
Se autoriza la reproducción de los resúmenes ana-líticos que aparecen en esta publicación.
Este trabajo se ha recibido para su impresión enNoviembre de 1976.
Depósito legal nQ M-40128-1976
Í N D I C E
1 . INTRODUCCIÓN
2 . MATERIAL ENSAYADO
3 . PROGRAMACIÓN Y REALIZACIÓN DE ENSAYOS
4. RESULTADOS
4.1. Programa de extrapolación
4.1.1. Tiempo de rotura y tiempo-alargamiento
4.1.2. Comportamiento a la fluencia
4.1.3. Alargamiento y extricción en la rotura
4.1.4. Estudio metalográfico
4.2. Programa GRIM
4.3. Programa VDEH
5. EVALUACIÓN ACTUALIZADA DE LA PARTE I DEL PROGRAMA Y DETERMINACIÓN DELAS CONDICIONES DE LA PARTE II DEL PROGRAMA
6. RESUMEN Y CONSIDERACIONES FINALES
1. INTRODUCCIÓN
Desde finales de la década de los años sesenta se admitió en
Alemania el acero X6CrNi 1811 para la construcción de calderas, incluso
para operar a temperaturas elevadas. A .causa de su buena soldabilidad
en piezas de grueso espesor constituye, hasta determinadas temperaturas,
una alternativa frente a los austeníticos estabilizados.
Las diferentes propiedades del acero denominado 1.4958, incluí-
do su comportamiento a corto tiempo y en ensayos de larga duración, se
conocen a través de la norma DIN (2) y por los catálogos de los fabri-
cantes (1).
Este acero es el que se ha elegido como material de estructura
(para la vasija, tuberías, etc.) en el reactor rápido refrigerado por
sodio, actualmente en periodo de construcción, SNR-300. Su utilización
en la construcción de reactores hace necesaria la realización de numero-
sos ensayos en relación con aplicaciones concretassi han de cumplirse
las exigencias americanas a temperaturas elevadas (3). En especial son
necesarios los ensayos en el campo de la resistencia a la rotura por
fluencia y el comportamiento a la fluencia lenta.
Así, por ejemplo, uno de los puntos.esenciales en el Programa
GRIM (*) lo- constituye el efecto de la irradiación en el comportamiento
de ensayos de larga duración, (4-8). El efecto del sodio sobre las pro-
2.
piedades mecánicas será objeto de un posterior programa de colaboración
entre la Junta de Energía Nuclear española y la Gessellschaft für Kern-
forschungde Karlsruhe.
Otro aspecto parcial de interés es el conocimiento del tiempo de
rotura y el comportamiento en fluencia lenta de los materiales de estruc-
tura para tiempos equivalentes a la vida del reactor (> 10 horas). Pues-
to que esto no es posible experimentalmente, es necesario recurrir a en-
sayos a temperatura elevada y extrapolar los resultados para bajas tempe-
raturas y tiempos prolongados.
Por los motivos expuestos' se concibió un programa de estudio
para el acero X6CrNi 1811 (l.H-949), incluyéndose material soldado, en el
margen de temperaturas de 550 a 650°C y con tiempos de hasta 30.000 horas
("Programa de Extrapolación").
.' . Este programa se realiza, desde octubre de 1.975, dentro del
campo de la colaboración hispano-alemán y en las instalaciones de la Di-
, visión de Metalurgia' de la Junta de Energía Nuclear en Madrid. En su pri-
mera fase se dispone de los resultados de ensayos de corta y media dura- ,
ción (hasta*v 4.000 horas).
GfK - RCN - IA - Metallinstitul TNO.-
3.
En esta publicación se presentan los resultados del programa de
Extrapolación hasta jimio de 1.976 y, teniendo en cuenta los datos de
fluencia del Programa GRIM (8) sobre el mismo material, se determinan
las tensiones para ensayos de larga duración (hasta 30.000 horas).
También se tuvieron en cuenta los resultados de ensayos sobre
tres coladas del acero X6CrNi 1811 que, a petición de la G.f.K., se rea-
lizaron por la VDEH* en el intervalo de temperaturas de 400-300°C (9).
2. MATERIAL ENSAYADO
El material (Programas de Extrapolación y GRIM) fue suministrado
por las Acerías Südwestfalien en planchas de 500 x 1000 x 20 mm bajo la
. referencia n° 231861 (Denominación IA-GW 206). La colada se realizó en
horno eléctrico con la referencia Vaco. 6-12.
En la Tabla I se presenta la composición química y en ella se
dan los resultados del fabricante así como un análisis de control de
Interatom. Asimismo, se incluyen las especificaciones de los principa-
les elementos.
Por confrontación de. los resultados puede comprobarse que no
hay diferencias importantes en relación con los valores- normalizados.
*Verein Deutscher Eissenhüttenleute.
Las únicas discrepancias se presentan en el contenido en Boro, entre los
análisis de Interatom y la G.f .K.' En el material ensayado en el Progra-
• ma de Extrapolación se aceptó el análisis de la G.f.K., que da para el
Boro un contenido de 2-2,3 ppra.
El tratamiento térmico final se realizó por el proveedor y consis-
tió en un recocido de disolución entre 1000-1080°C con posterior enfria-
miento rápido. La microestructura estará representada en la Fig. 1 y es
la que, en lo sucesivo, se denominará como material base en estado de
recepción.
3. REALIZACIÓN DE LOS ENSAYOS Y PROGRAMACIÓN
Los ensayos del Programa de Extrapolación se realizaron sobre'
probetas de cabeza roscada (Fig. 2a) en máquinas con un factor de ampli-
ficación de peso 1:15. Las medidas de alargamiento se realizaron fijan-
do extensímetros de inducción a- unos resaltes situados en.los límites de
la longitud ensayada de la probeta. Estos medidores permiten el regis-
tro continuo de la deformación con una sensibilidad de 2U m (^0,004%).
El calentamiento se realizó mediante hornos con tres zonas de calefacción
independiente. Con ello se consiguió que la temperatura del ensayo fuera
constante a lo largo de la probeta. Las fluctuaciones durante la duración
• del ensayo fueron ¿ 2°C.- La medida de la temperatura de ensayo se reali-
zó con tres termopares de Pt/Rh-Pt distribuidos a lo largo de la probeta.
En la Fig. 7 se presenta el montaje de una posición de ensayo.
5.
El programa fue concebido de forma que, para las tres tempera-
turas de ensayo, las tensiones den lugar a un solapamiento y los tiempos
máximos de ensayo sean del orden de 30.000 horas (Tabla 3). Los ensayos
a 550°C, en el material de partida, deben considerarse como ensayos de
control, ya que para esta temperatura existen numerosos ensayos del pro-
grama GRIM.
El programa de la Fig. 34 se comenzó en octubre de 1.975 con
cinco posiciones de ensayo, en las que se efectuaron los ensayos corres-
pondientes a tiempos esperados de 5.000 horas. Con estos datos se eli-
gieron las tensiones de trabajo para los ensayos de larga duración, para
los cuales se emplean 11 posiciones. Se espera finalizar los ensayos de
larga duración a finales de 1.979 o principios de 1.980.
4. RESULTADOS
4.1. Programa de Extrapolación
El acere utilizado en este trabajo, X6CrNi 1811, presenta unos
valores del límite convencional del 0,2%, en el margen de temperaturas
de 500-750°, entre 11 y 8 kp/mm2 para el. material de partida y de 17 a
12 kp/mm2 en las uniones soldadas, como puede apreciarse en la Fig. 5.
Esto quiere decir que en el programa de Extrapolación las tensiones
empleadas a 550 y 600°C y en parte a 650°, conducen al principio del
ensayo a una deformación plástica superior al 0,2%, lo que se traduce
en un endurecimiento del material.
6.
En la Fig. 8 se representan los valores de deformación instantá-
nea bajo carga E ^ " en función de la tensión del ensayo para diferentes
probetas. Ambas rectas siguen la ley de Hook S = —z— si se tiene en
cuenta el tramo de deformación elástica y se toma un valor para el módulo
E de 15.000 a 20.000 kp/mm2. Se aprecia claramente que la deformación
instantánea bajo carga aumenta considerablemente cuando la tensión del
ensayo sobrepasa el límite de deformación.
En las probetas soldadas es necesario tener presente el efecto
de la forma de la probeta. .En las probetas GRIM, la sección transversal
más pequeña corresponde al cordón de soldadura, por lo que presentan un
mayor límite de deformación. Por el contrario en las probetas de 8 x 50
mm. la longitud ensayada está fundamentalmente constituida por material
base (Fig. 3).
U.l-.l. Tiempo de rotura y tiempo-alargamiento.
Los tiempos para alcanzar alargamientos límites (0,1 - 5% de
alargamiento en fluencia) y los tiempos de rotura en función de las ten-
siones se representan, para cada una de las temperaturas ensayadas, en
las Figs. 9 y 10, para material base, y en las Figs. 11 a 13 para probe-
tas soldadas, para poder seguir el estado de los ensayos en un momento
dado. . • • .
La Fig. 1M- contiene, análogamente,"los resultados a 500° y 700°,
obtenidos en el IMF (GfK) con probetas de 5 x 25 mm (material base).
7.
En las TAblas 4 - 6 , junto a los valores representados en los
diagramas, se encuentran los tiempos para alargamientos de fluencia del
10%. Los valores para los ensayos a 550° en la JEN.con material basemen
la segunda Fase de ensayos ( a partir de junio de 1.976) se determinaron
teniendo en cuenta que, en el programa GRIM, el comportamiento del mate-
rial base ha sido ampliamente estudiado para esta temperatura (Ver Aptdo.
4.2.).
Los valores del programa de extrapolación, correspondientes a
tiempo para alcanzar un alargamiento límite (0,1. - 10%) corresponden a
fluencia pura, sin contar con el alargamiento instantáneo bajo carga.
Los valores para el alargamiento instantáneo bajo carga£-Bel se tratan
separadamente.
Por el contrario, en los resultados de los ensayos de la VDEH,
debido a la técnica empleada, no puede deducirse la parte correspondiente
al alargamiento instantáneo bajo carga de la debida fluencia.
4.1.2. Comportamiento a la fluencia
El registro continuo del proceso de fluencia, hasta la fluencia
terciaria, permite estimar con seguridad la velocidad secundaria de fluen-
cia £ g . Esta magnitud es significativa, en primera aproximación, en
la aplicación de la ecuación de Norton de forma 5 -
8.
En las Figs. 15 y 16 se representaren escala doble logarísmica,
las velocidades secundarias de fluencia en función de las correspondien-
tes tensiones.. En ellas se representan, junto a los valores del programa
de extrapolación, los correspondientes al programa GRIM.• Debido a la
concepción del programa GRIM sólo una pequeña parte de los ensayos sirve
para la determinación de £ sec.
El estado actual del programa de extrapolación no permite unir
ios valores medidos a cada temperatura mediante una recta de cuya pendien-
te y posición se pudieran determinar las constantes n y K.
Análogamente, de los datos representados en las Figs. 17 y 18, no
puede obtenerse una consecuencia clara en relación con la dependencia del
tiempo a la rotura tg con la velocidad de fluencia £ s e c. Ambas magnitu-
des pueden relacionarse, según Monkman y Grant. (10) por medio de la ecua-
ción empírica log tg + m. log £ = k. Las constantes m y k pueden obtener-
se de la representación doble logarítmica de las Figs. 17 y 18.
H.1.3. Alargamiento y estricción en la rotura
En las Figs. 19 y 20 se representan los valores de alargamiento
y estricción en función del tiempo a la rotura correspondientes a las
probetas ensayadas.
Para una estimación de los valores absolutos hay que tener en cuen-
ta siempre la-forma y dimensiones de las probetas, por lo que no son compa-
rabas los valores con los del programa GRIM.
9.
Comparando los valores de alargamiento a la rotura en probetas
soldadas y sin soldar, se aprecia que, i 600° y 650°, los alargamientos
a la rotura de probetas sin soldar.son superiores a los de probetas sol-
dadas .
En la Fig. 19 puede comprobarse como el alargamiento a la rotura
es inferior a 700° que a 650° y a 600°. Una posible justificación de
este deficiente comportamiento a la deformación a 700° lo proporcionan
los resultados de ensayos de tracción representados en la Fig. 5, en
donde se presenta, a 700°, un mínimo en los valores de estricción a la
rotura.
En las probetas soldadas se aprecia que, generalmente, el alarga-
miento no se produce en la zona soldada sino que, en la longitud ensayada,
una- parte del alargamiento corresponde al material' base más dúctil". Como
se comprueba en la Tabla 5 las probetas soldadas presentan' una estricción.
a ambos lados del cordón de soldadura. .
4.1.4. Estudio metalográfico
Los estudios metalográficos realizados hasta el momento, en tanto
lo permite el examen por microscopía óptica, muestran cambios en la estruc-
tura y el comportamiento de la fractura.
10.
En material base se examinaron probetas ensayadas a 600° y 650°,
algunas de las cuales llegaron a alcanzar .2.200 horas de ensayo. Las
fotomicrografías correspondientes a la cabeza de la probeta (Fig. 21)
muestran que no tiene lugar ningún cambio significativo de la estructura,
como se comprueba comparándolas con las fotomicrografías de la estructura
inicial de la Fig, 1. A mayores aumentos, la probeta ensayada a 650°
durante unas 2.200 horas, muestra la iniciación de precipitación preferen-
temente en bordes de grano (Fig. 22). Tanto en la longitud ensayada,
como en la zona de fractura, se observan precipitaciones con mayor abun-
dancia, donde la tensión está más acentuada, (Fig. 23). En estas foto-
micrografías se aprecian grietas intercristalinas en la zona de fractura.'
La cantidad y distribución se aprecia nejor en probetas no atacadas y a
bajos aumentos (Fig. 24). La fractura es preferentemente transcristaliña.
(Fig. 25).
En probetas soldadas se realizó el estudio metalográfico de los
ensayos a 550°. La fractura tiene lugar preferentemente en la zona de
transición, comprendida entre la zona fundida y el material base, así
como en la zona térmicamente afectada, formada por granos gruesos.
En la próxima-publicación sobre este mismo trabajo se espera haber
realizado el estudio metalográfico por microscopía electrónica de trans-
misión.
11.
4.2. Programa GRIM
En el programa GRIM se han estudiado, por los cuatro miembros
componentes GfK, RCN, IA, TNO (Mi), numerosas probetas sin irradiar
del mismo material que en el programa de extrapolación, en ensayos de
fluencia a 550° tanto en material soldado como sin soldar. A 600° los
resultados son menos numerosos. La forma de las probetas utilizadas es
la correspondiente a ensayos de fatiga a bajo número de ciclos de ca-
beza roscada norma DIN B6 x 30 mm.
Junto a las probetas de material base, a las que se había dado
un recocido de disolución, y a las correspondientes a uniones soldadas,
se ensayaron también probetas que hablan sido sometidas a un recocido
de eliminación de tensiones (900°, 3 horas) así como a un recodio de
homogeneización, similares a las establecidas en las condiciones de irra-
diación de este programa. Los resultados correspondientes a ensayos de •
fluencia se encuentran tabulados en la referencia (8) en el informe remi-
tido por el IMF a la ERDA (Energy Research and Development Administra-
tion).
1+.3. Programa VDEH .
Por encargo de la GfK,' la VDEH estudió tres coladas del acero
X6CrNi 1811.(1.4948) procedentes de acerías alemanas, para averiguar el
comportamiento en ensayos de fluencia de larga duración. La composición
química corresponde a la norma DIN y a la especificación SNR, para este
material. El material se controló dimensionalmente, se le sometió a un- re-
12.
cocido de disolución y se midió su tamaño de grano (Tabla I).
Se eligieron probetas cilindricas con unas proporciones de
(3 - 5) x do.
El cordón de soldadura de las probetas es del tipo a tope según "
la norma DIN 8551, en contraposición a las probetas soldadas del progra-
ma de extrapolación, en las que se realizaron soldaduras en X.
Las-determinaciones de alargamiento durante el ensayo de fluen-
cia se efectuaron interrumpiendo el ensayo y realizando medidas directas,
de tiempo en tiempo. En consecuencia no es posible seguir con exactitud
la velocidad secundaria de fluencia y los límites de deformación están
siempre afectados por la acción de la deformación instantánea bajo carga
sobre la variación total de longitud (Ver Aptdo tf.1.1.).
De este programa de ensayos los únicos datos interesantes para
el programa de extrapolación son los tiempos de rotura en fluencia. En
el margen de temperaturas comprendido entre 500° y 800°, los tiempos má-
ximos de rotura fueron de 50.000 horas.
Para la determinación de los tiempos extrapolados se emplea el
parámetro de Larson Miller (11). En "su forma P = Toj^. (c +• log tg) se
relacionan la temperatura y el tiempo del ensayo con la constante c, de-
pendiente del material, a la que, para aceros y aleaciones austeníticas
13.
puede aplicarse el valor de 20. La dispersión de valores en la repre-
sentación de los resultados de los ensayos se atenúa, si a partir de
los resultados se optimiza el valor de la constante c, para los corres-
pondientes aceros y estados (12). Utilizando un programa de cálculo de-
sarrollado por M. Guyette (13) el valor de c más adecuado para el acero
X6CrNi 1811 es el de 13.
En la Fig. 27 se representan los resultados de tiempos de rotu-
ra a la fluencia, en el margen de temperaturas de 500°-800°C en la for-
ma parámetros L + M frente a tensiones de ensayo.
La figura parcial superior a contiene los valores de probetas
no soldadas correspondientes al material de partida de las tres coladas
ensayadas. La banda de dispersión está limitada por la parte inferior
mediante los valores del lote 65890 y por la parte superior por los va-
lores del lote 27971. El mejor comportamiento del lote 27671 permite
relacionar los valores elevados de la temperatura de recocido de diso- .
lución con el tamaño de grano elevado resultante. ' (Ver Tabla I).
El papel que desempeña la geometría no puede aún ser dilucida-
do. Los trabajos realizados sobre material de vaina muestran que los
procesos de fabricación no afectan sustancialmente' a los resultados de
los ensayos, ya sea en probetas cilindricas, planas o tubos.
En el diagrama parcial b se representan los valores de probetas
soldadas. Dichas probetas soldadas procedían de dos coladas.
5. EVALUACIÓN ACTUALIZADA DE LA PRIMERA PARTE DEL PROGRAMA Y DETERMINA-
CION DE LAS CONDICIONES DE LA SEGUNDA PARTE.
En la siguiente evaluación de los tiempos de rotura en fluencia,
correspondientes al programa de extrapolación, se incluyen también los
resultados, en forma de nube de puntos, correspondientes a los progra-
mas GRIM y VDEH como representación de los parámetros de Larson-Miller.
Como se dijo ya en 4.3. el valor óptimo de c para la.c tres co-
ladas estudiadas por la VDEH (soldadas y sin soldar) es de 18. De .losi
valores del programa GRIM, el valor óptimo de c-es de 20. Con el fin
de establecer relaciones se toma con carácter general para c un valor de
20.
En la Fig. 28 se representan los valores obtenidos en material
base, hasta el momento, junto a las bandas de resultados de los progra--
mas GRIN y VDEH, obtenidos de los valores representados en las Figs. 27
y 31 a. Las tensiones de los ensayos comprendidos entre 10 - 30.000. se
orientan en las partes de curva rayadas. Las tensiones de ensayo se re-
dondearon en 0,5 kp/mm^. De los resultados de los ensayos a 700° se
obtuvo el margen de parámetros a emplear en los ensayos a 550° - 650°
para tiempos de 3.101* horas.
Comparando con los resultados de la VDEH, los valores del mate-
rial base, GW206, a temperatura y de 650° son algo menores.
Para probetas soldadas los datos correspondientes a.la Fig. 29
15.
obtenida con los valores de las Figs. 28 y 27b, tanto correspondientes
al programa GRIM como al de extrapolación, caen dentro de la banda de
dispersión de resultados de la VDEH. La determinación de las tensiones
en ensayos de larga duración corresponde a la parte de curva rayada.
Se presenta una cierta inseguridad, ya que a 650° entre 10 - 30.000
no se dispone todavía de resultados experimentales para temperaturas
elevadas y para ello debería haberse extrapolado con un valor del pará-
nstro c de 21,6.
Las tensiones de ensayo de las Figs, 29 y 28 referentes a ensa-
yos de larga duración, hasta aproximadamente 30.000 horas, corresponden
a datos de la Tabla 3. En relación con la planificación de ensayos ori-
ginal, de octubre de 1.975, se han producido variaciones en las tensio-
nes de ensayo, especialmente en probetas soldadas, basándose en los re-
sultados obtebidos hasta ahora.
El curso actual y previsto para el programa de extrapolación
sigue el esquema representado én la Fig. 30. La parte I del programa
debe desarrollarse en el periodo comprendido entre octubre de 1.975 y
junio de 1.976, empleando 5 secciones de ensayo. Las experiencias de
larga duración se realizarán con un total de 11 unidades de ensayo. El
programa de fluencia deberá finalizarse a finales de 1.979 o principios
de 1.980. •
16.
6. RESUMEN Y CONSIDERACIONES FINALES.
Desde el punto de vista del tiempo de rotura en fluencia a las .•
temperaturas de trabajo así como a los tiempos de utilizaci-ón en ser-
vicio, el material de estructura del SNR-3O0 ha sido estudiado experi-
mentalmente en los programas GRIM y VDEH, lo que ha contribuido a su
mejor conocimiento.
Las uniones soldadas de este material se estudian en el Programa
de Extrapolación, actualmente en marcha, en el margen de temperaturas
de 550° - 650°. En este sentido también la VDEH ha realizado ensayos
entre 500° y 800°, si bien con otro tipo de union soHada.
En relación con el comportamiento a la fluencia, los resulta-
dos del programa de Extrapolación en los ensayos de larga duración
actualmente en curso, constituirán una importante aportación. Mediante
este programa se logrará un conocimiento más completo de la dependen-
cia entre la velocidad secundaria de fluencia con la tensión (Norton)
o bien con el tiempo de rotura (Monkman y Grant).
Un especial significado tienen los datos tiempo-límite convencio-
nal de alargamiento, que proporcionan las bases para el cálculo. Los
datos de cálculo definidos hasta ahora (7) proceden parcialmente de los
resultados de la VDEH, si bien puede ahora preverse que los valores del
material sin soldar GW 206 son inferiores a los de la VDEH.
17.
El aspecto fundamental de la evaluación del Prograna de Extra-
polación la constituirá en el próximo futuro la presentación del compor-
tamiento a la fluencia lenta, mediante el registro continuo, lo que
permitirá la valoración sistemática de los tramos parciales de fluencia.
Mediante el examen metalográfico por microscopía electrónica, que
se realizará en la J.E.N., podrá completarse el conocimiento sobre los
cambios de estructura y el comportamiento de los precipitados. Estos
trabajos deben permitir llegar a una conclusión sobre la relación exis-
tente entre subestructura, alargamiento bajo carga y endurecimiento re-
sultante y su efecto sobre el exponénte de la tensión n.
El Programa.de Extrapolación se estableció de forma que los re-
sultados de los ensayos en material sin soldar permiten un estudio com-
parativo directo con los ensayos que se realizarán en el circuito de
sodio ML3 de la J.E.N. y en su caso, con los resultados en probetas •
soldadas.
Los autores agradecen al Dr. Anderko sus directrices, a la sra.
Schlenker, al Sr. Simon (ambos de la GfK) y al Sr. Barroso (J.E.N.), la
realización de los ensayos metalográficos; a los Sres. K. Dinforf,
E. Weis (GfK), F. Aldea, G. de las Roces, M. Medina, J. Sánchez y
J. Rut (J.E.N.) las medidas en los ensayos de fluencia.
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A . B
ColadaNr
CSiMnPSCrNiMoTiAlNCuV
. CoW ^—
Ta/NbB
GW 206231861
0,0530,392,250,0180,032
17,810,6
0,065
0,080,0410,0430,020,069
--
2,0 - 2
Dimensiones
Fabr i -cante .
0,0520,441,810,0190,012'
17,4511,0
,3 ppm
X6CrNi 1811
Especifi-caciones .
" 0,04-0,07SO,7522,0= 0,0320,02
17 - 1910 - 12
SO,50
(GfK)
( 1.4948).
VDEH - Coladas65890
0,0460,261,420,0330,019
17,1210,04
0,39<0,02<0,005
0,0270,230,060,16
--
9 ppm
233417
0,0410,461,870,0300,017
17,5810,480,470,040,0010,0300,260,040,160,10
-2,5 ppm
27671
0,0530,391,650,0110,003
18,3011,700,19
4¿0,030,0070,0310,070,070,09
-*£0,03
AISI
max.max.max.max.max.
188
. 304
0,081,02,00,0450,03
- 20- 12
500x20x1000 mm
Tratamiento térmico
1O00 - 1080°C
90x2Omm 90x20mm 0 400 mm
1050°l/2 h/W 1050°l/2 h/W • 1070°l/2 h/W
Dureza HV30
147-157/134-140
Tamaño de grano ASTM
. 3-5
HB30/5
145-156 140-150
3 -"5 . 3 - 5 1 - 3
25% = 2 20% = 2
• II
Ficha de soldadura del 14.2.1.973
Dimensiones: Chapa de 20 mm x 1000 mm x 165 mm
Material : X6CrNi 1811 (DIN 1.4948). Denominación interna deInteratom DEW 206.
Preparación para la soldadura: Corte de flejes por soplete de plasma. Me-canizado de limpieza de 5 mm para eliminarla zona de corte. Preparación de los can-tos en X con ángulo de 30°.
Soldeo: Método: TIGAporte manual •
Electrodo: WIG: CN1811 IG 2 mm0E - Manual: F0K CN 1811, 4 mm 0
Corriente:
TEnsión:
Gas:
125 - 140 A
22 V
Argón
Numero de pasadas:
N° puntos de fijación:' 5
Sentido:
Tratamiento:
Realización:
Hacia la derecha
Precalentamiento: noPostcalentamiento: no .
Interatom ( Cosar, Büchel, Krahpohl)
T A B L A III
PROGRAMA DE EXTRAPOLACIÓN. JEN-GfK
Estado en Junio de 1.976
X6CrNi 1811 (1.491+8)G.W. = Sin soldar
S.V. = Soldado
oT C G. W. S. V .
kp/nnnB
previsto Exp.
, / 2kp/mm
LBprevis to
BExp.
550 55022.20"17
90030009000
. 20000
2220191817
7000100002000030000
8602346
GOO 2220181513,51210,5
100002000030000
66187-4602165
20171513121110
6000100002000030000
19410601960
650 1513119,58,57,56,5
100002000030000
85250945.
.2290
131198
• 76
80002000030000
390360
4180
Reserva: 6 Probetas 1 Probeta2 Probetas
defectos en soldadura
IV
• . ENSAYOS DE FLUENCIA. PROGRAMA DE EXTRAPOLACIÓN.
X 6 Cr Ni 1811 DIN 1.4948. Sin soldar GW Probetas 0 8x50 mm (doxlo)
Nr"Ensayo
EP 4
EP 6
EP 8
EP 12
EP 16
EP 1
EP 7
EP 10
EP 15
EP 19
o?600
ii
ii
II
II
650
II
II
•I
ii
kp/mm
22
20
• 18
15
10,5
15
13
11
9,5
6,5
• >
66
187
460
2165
85
250
945
2290
*B,1.
5,92
4,8
3,73
2,30
0,60
2,52
1,31
Ó,78
0,29 .
0,04
•*oi%
/
/
/
1
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3
. 42
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/
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1
2
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• 6
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-
2
3
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20
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4
10
28
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1900
M
14
55
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40
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460
15
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150
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32
95
215
900
30
95
300
050
6 absin" 6
3000
1100
380
90
8,4
2800
1000
290
105
6%
46,0
36,6
44,4
47,0
66,0
60,0
62,0
41,0
47,4
41,9
47,4
47,4
60,9
56,1'
57,7
43,7
Observaciones
•
ENSAYOS DE TLUENCIA. PROGRAMA DE EXTRAPOLACION
X 6 Cr Hi 1811 DIN 1.1948. GW 206 Soldadas Probetas 8 x 50 mm (doxlo)
Vers.
Nr
EP 2
EP 13
EP 18
EP 20
EP 3
EP 14
EP 17
EP 5
EP 9
EP 11
' T°C
550
ii
ii
' 600
II
II
II
650
II
II
kp/nun
24
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20
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15
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13
11
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1960 •
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360
4180
£ Bei.
3,46
2,45
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• 1,86
0,71
0,42
0,19
0,26
0,24
0,06
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24
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10
10
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400
12
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•
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1350
55
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100
440
800
130
110
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750
1500
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4150
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56
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340
440
12
6
12,8.
14,0
16,6
24,0
21,4
34,6
37,4
12,4.
* %
21,3
23,8
36,0
45,6
47,4
60,9
62,5
25,9
Observaciones
Rotura düctil en lasoldadura
Doble estriccion
Doble estriccion
ti
Doble estriccion
ti
ii
VI
ENSAYOS DE FLUENCIA. PROGRAMA DE EXTRAPOLACION
X 6 Cr Ni 1811 DIN 1.4948 Sin soldar GW 206 Probeta: 0 5 x 25 mm (doxlo)
Vers.Nr.
ZSV1197 .
1195
1199
1200
1204
1222
1210
1214
1211
1215 • '
1212 '.
1216
T°C
550'
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it
II
700
II
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24,5
23
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19
10
9
8
7
6
5
. h
146
427
333
1080
2770
92,5
176
407
866
2023
> Bei.
8,72
6,92
7,54
5,92
4,44
3,76
0,42
0,20
0,14
0,08
0,08
0,04
t01%
0,75
2
1,75
2,75
3,5
2,5
/
0,25
0,75
2,5
6
24
t02%
2
3,5
3
, 5,5
6
7
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0,6
1,75
5
15-
99
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5
• 8
7,5
•14,5
19
32
1
2
5
15
42
481
11
17
16
36
53
107
3
5
12
32
90
832
t2%
23,5
41
37
116
171
6
12
27
72
190
1406
t5%
74
170
130
478
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/
32
79
215
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132
365
295
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29
59
53
42
33
29
% Observaciones •
,0
,0
,0
,7
,2
,0
,5
X-6_CrNi_1811_(li4948)
Colada Nr. 231861Material sin soldar
GW 206
Figura 1
\ Transversal
28572 Hjf30 = 147. - 157 X100
Longitudinal
28573 HV30 = 134-140 XI00
PROGRAMA . DE EXTRAPOLACION
22
12
50 10.1
Al
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12
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CD
7.5
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25 i0-1
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Rg, 2 : Probetas
Cordon de Soldodurn, • Corte . • - <
Cordon de Soldadura. Zono Fundido
Centra
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28572 x | 0 0
Material Base28647 •
Zona Termjcamente Afectada
Fig.3 X6Cr Ni 1811 (1.4948) Probetos Soldadas
G W 206.
Dureza HV,
100 150 200 250 300
Dwfezo^del y« at erial / f la
1001
Distribucidn de Durezas en la Soldadura
Fig.4 X 6 Cr Ni 1811 (1.4948) GW 206
EE
CVJ
E §2 "5o =
>o c•o SD> —
Ü
Material sin soldar
100 200 300 400 500 600 700 800
Temperatura de ensayo (°C)
Fig. 5 Ensayos de Traccion
900
CMP E2 E
• o
CM
2 la.o£ N
U
u
LU
TratrRecocido dedisolución.
Probetas transversale
RT 100 200 300 400 500 600 700 800
Temperatura (°C)
Fig.:6 Ensayos de Traccio'n en Funclo'n de la Temperatura.
(Resultados de VDEH)
900 '
. Fia7._ Esquema 49 una podclan
Ekapanngthdng» Mr'. Ztltttandnt$ucf>t bff •
Hormahtmoiptiärt'
10
87
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• . Tiempo [h]Fig. 9 • TIEMPOS PARA ALCANZAR DEFORMACIONES DETERMINADAS Y TEMPOS DE ROTURA
3 4 5 6 7 8910'-
3 A 5 67 8910 3 A 5 6 7 6910 .2 3 A 5 6 7 8910 3 A 5 6789
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Fig. 10 TIEMPO FÄRA ALJCANZAR DEFORMACIONES DETERMINADAS Y TIEMPOS DE ROTURA
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6
5
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FIG._ll TEMPO FARA ALCANZAR DETERMINADOS ALARGAMIENTOS Y TIEMPOS DE ROTURA
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FIG.^12 TIEMPO PARA ALCANZAR DETERMINADOS. ALARGAMIENTOS Y TIEMPOS DE ROTURA
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FIG—13 TIEMPOS PARA ALCANZAR DETERMINADOS ALARGAMIENTOS Y TIFMPns nF ROTIIRA
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Fig. 14
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Tiempo in)TIEMPO.PARA ALCANZAR DEFORMACIONES DETERMINADAS Y TIEMPOS DE
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VELOCIDAD SECUNDARIA DE FLUENCIA EN FUNCIÓN DÉLA TEMPERATURA
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FIG.-16 VELOCIDAD SECUNDARIA DE FLUENCIA EN FUNCION DE LA TENSION
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X6CrNi 1811 (1.4948) Material sin soidar Figura 21
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600° 15 kp/mm'2165 horas
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650° 9,5 kp/mm2
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$6CrNi 1811 (1.4948) Material sin soldar
Exp 4-B-9
Exp 12-B-12
Figura 22
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66 horas
600° 15 kp/mm'2165 horas
650° 9,5 kp/mm'
2240 horas
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Exp 15-B-59
XSCrNi 1811 (1.4948) Material sin soidar Figura 23
Zona de rotura
600° 15 kp/mm2
2165 horas
650 ° 15 kp/mm'
85 horas
650° 9,5 kp/nim42240 horas
Exp. 15-A-57 X 400
X6CrNil8ll (1.4948) Material sin soidar Figura 24
600°22 kp/mm 66 horas 600°. 15 kp/mnT 2165 horas'
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Exp 12-A-3
650° 9,5 kp/mm2 2240 horas
Exp. 1-A-l Exp. 15-A-42 X50
X6CrNi1811 (1.4948) Material sin soldar Figura 25
600° 22 kp/mm' 66 horas 600° 15 kp/mnr 2165 horas
Exp. 4-A-28650°. 15 kp/mm 85 horas
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Exp 12-A-53
650° 9,5'kp/mm2 2240 horas
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X6CrNil811 (1.4948) Soldado Figura 26
Zona de rotura
550°24 kp/mm2
860 horas
Exp 2-A-21
550°22
2346 horas
Exp.i3-A- X100
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Material sin soldar
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Junta de Energfa Nuclear. Division de Metalurgia. Madrid.
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SOLANO, R.R.; SCHIRRA, H.; DE LAS RIVAS, M.; SEITH, B. (1977) 25 pp. 30 f igs . 14 refs,
El acero X6CrN1 1811 (DIN 1.4948) que sera utilizado como material de estructuraen el Reactor Reproductor Rapido Aleman SNR-300 se ha sonietido a ensayos de fluenciaen el margen de temperatures de 500°-650°C, tanto en probetas soldadas como sin s o l - , 'dar. Se preven ensayos hasta 30.C00 horas da duracion con nedida contfnua del alärga-miento.
El presente trabajo describe los resultados obtenidos en las 4.000 primeras horasde ensayo. Teniendo en cuenta resultados de otros programas realizados, sobre el mis-,mo material entre 500° y 600°C, se establecieron las tensiones a u t i l i zar en los ensa-yos de larga duracion del presente trabajo.
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Junta de Energfa Nuclear. Division de Hetalurgia. Madrid
"Compor tamien to a la f luencia lenta del acero
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SOLANO, R.R.; SCHIRRA, M.; DE US RIVAS, H.; SEITH, B. (1977) 25 pp. 30 f igs . 14 refs.
El acero X6CrNi 1811 (DIN 1.4948) que sera utilizado como material de estructuraen el Reactor Reproductor Rapido Aleman SNR-300 se ha sonietido a ensayos de fluenciaen el roargen de temperaturas de 500°-650C, tanto en probetas soldadas como sin sol-dar. Se preven ensayos hasta 30.G00 horas de duracion con medida contfnua del alarga-raiente.
El presente trabajo describe los resultados obtenidos en las 4.000 primeras horasde ensayo. Teniendo en cuenta resultados da otros programas realizados, sobre el mis-mo material entre 5C0° y 6C0°C, se establecieron las tensiones a u t i l i zar en los ensa-yos de larga duracion del presente trabajo.
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Junta de Energfa Nuclear. Division de Hetalurgia, Madrid."Compor tamien to a la f luencia lenta del acero
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El acero X6CrNi 1811 (DIN 1.4948) que sera util izado como material de estructuraen el Reactor Reproductor Rapido Alernan SNR-300 se ha sometido a ensayos de fiuenciaen el margen da temperaturas da 500°-650°C, tanto en probetas soldadas como sin sol -dar. Se preven ensayos hasta 30.000 horas de duracion con medida contfnua del alarga-mlento.
El presente trabajo describe los resultados obtenidos en las 4.000 prlmeras horasde ensayo. Teniendo en cuenta resultados de otros programas realizados, sobre'el mis-mo material entre 500° y 600°C, se establecieron las tensiones a u t i l i za r en los ensa-yos de larga duracion del presente trabajo.
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Junta de Energfa Nuclear. Division de Hetalurgia, Madrid."Compor tamien to a la . f luenc ia lenta del acero
X 6 C r N i 1811 (1 .4948) " .SOLANO, R.R.; SCHIRRA, M.; DE LAS RIVAS, H.; SEITH, B. (1977) 25 pp. 30 f igs. 14 refs.
El acero X6CrNi 1811 (DIN 1.4948) que sera utilizado como material de estructuraen el Reactor Reproductor Rapido Aleman SNR-300 se ha sotnetido a ensayos da fluenciaen el margen de temperaluras de 500°-650°C, tanto en probetas soldadas como sin sol-dar. Se preven ensayos hasta 30.000 horas de duracion con medida contfnua del alarga-miento.
ET presente trabajo describe los resultados obtenidos en las 4.000 prlmeras horasde ensayo. Teniendo en cuenta resultados de otros programas realizados, sobre el mis-mo material entra 500° y 600°C, se establecieron las tensipnes a u t i l i za r en los ensa-yos de larga duracion del presente trabajo.
El aspecto fundamental de este programa ("programa de extrapolación") lo constituye el conocimiento de los tiempos de rotura así como el comportamiento a la fluencialenta de este material de estructura a tiempos de 3.1CA horas, a temperaturas eleva-das a f i n de poder extrapolar los resultados a tiempos de 10 r horas y temperaturas deoperación en reactor.
CLASIFICACIÓN INIS Y DESCRIPTORES: B22. SNR reactor. Steel-DIN-14948. Steel-X6CpNi-1811. Ruptures. Creep. Temperature dependence. Rempering. High temperature. Time •dependence. Extrapolation.
i El aspecto fundamental de este programa ("programa de extrapclación") lo constituye'el conocimiento de los tiempos de rotura asf como el comportamiento a la fluencialenta de este material de estructura a tiempos de 3.1cA horas, a temperaturas eleva-das a f fn de poder extrapolar los resultados a tiempos de 1 $ horas y temperaturas de¡operación en reactor.
CLASIFICACIÓN INIS Y DESCRIPTORES: B22. SNR reactor. Steel-DIN-14948. Steel-X6CrNi-1811. Ruptures. Creep. Temperature dependence. Rempering. High temperature. Timedependence. Extrapolation.
El aspecto fundamental de este programa ("programa de extrapolación") lo constituye el conocimiento de los tiempos de rotura así como el comportamiento a la fluencialenta de este material de estructura a tiempos de 3.10 horas, a temperaturas eleva-das a f i n de poder extrapolar los resultados a tiempos de 1CP horas y temperaturas deoperación en reactor.
CLASIFICACIÓN INIS Y DESCRIPTORES: B22. SNR reactor. Steel -DI N-149W. Steel-X6CrN i r1811. Ruptures. Creep. Temperature dependence. Rempering. High temperature. Timedependence. Extrapolation.
El aspecto funcamental de este programa ("programa de extrapolación") lo constituye el conocimiento de los tiempos de rotura así como el comportamiento a la fluencialenta de este material de estructura a tiempos de 3.1(r horas, a temperaturas eleva-das a f i n de poder extrapolar los resultados a tiempos de 1 Í horas y temperaturas deoperación en reactor.
CLASIFICACIÓN INIS Y DESCRIPTORES: B22. SNR reactor. Steel-DIN-14948. Steel-X6CrNi-1811. Ruptures. Creep. Temperature dependence. Rempering. High temperature. Timedependence. Extrapolation.
