El término recocido térmico se refiere a un tratamiento térmico en el que un material se expone a una temperatura elevada durante un período de tiempo prolongado y luego se enfría lentamente. Este proceso altera las propiedades físicas y, a veces, químicas de un material para aumentar su ductilidad y reducir su dureza , haciéndolo más manejable. En este proceso, los átomos migran en la red cristalina y el número de dislocacionesdisminuye, dando lugar a un cambio de ductilidad y dureza. El metal elimina las tensiones y hace que la estructura de la veta sea grande y de bordes blandos, de modo que cuando el metal es golpeado o estresado, se abolla o quizás se dobla, en lugar de romperse. Normalmente, el recocido se lleva a cabo para aliviar tensiones, aumentar la suavidad, ductilidad y tenacidad; y / o producir una microestructura específica.
Generalmente, en aceros al carbono simples, el recocido produce una microestructura de ferrita-perlita. Los aceros se pueden recocer para facilitar el trabajo en frío o el mecanizado, para mejorar las propiedades mecánicas o eléctricas o para promover la estabilidad dimensional. Los aceros estructurales más comunes producidos tienen una microestructura mixta de ferrita-perlita. Sus aplicaciones incluyen vigas para puentes y edificios de gran altura, placas para barcos y barras de refuerzo para carreteras. Estos aceros son relativamente económicos y se producen en grandes tonelajes.
Cualquier ciclo de recocido consta de tres etapas:
- calentar a la temperatura deseada ,
- mantener o «remojar» a esa temperatura ,
- enfriamiento, generalmente a temperatura ambiente .
El tiempo y la temperatura de recocido son parámetros importantes en estos procedimientos. Especialmente la temperatura objetivo define el ciclo térmico de recocido.
Recocido de recipientes a presión del reactor
El cuerpo de la vasija del reactor está construido de acero al carbono de baja aleación de alta calidad y todas las superficies que entran en contacto con el refrigerante del reactor están revestidas con un mínimo de aproximadamente 3 a 10 mm de acero inoxidable austenítico para minimizar la corrosión.
Durante el funcionamiento de una planta de energía nuclear , el material de la vasija de presión del reactor y el material de otros componentes internos del reactor están expuestos a radiación de neutrones (especialmente a neutrones rápidos> 0,5 MeV), lo que da como resultado una fragilización localizada del acero y las soldaduras en el área del núcleo del reactor. Este fenómeno, conocido como fragilidad por irradiación , da como resultado:
- Aumento constante de DBTT . No es probable que el DBTT se acerque a la temperatura de funcionamiento normal del acero. Sin embargo, existe la posibilidad de que cuando se apague el reactor o durante un enfriamiento anormal, la temperatura pueda caer por debajo del valor DBTT mientras la presión interna aún sea alta.
- Suelta la energía de fractura de la plataforma superior . Los efectos de la radiación también se manifiestan por una caída en la energía de fractura de la plataforma superior y una disminución en la tenacidad de la fractura.
Todos estos efectos deben ser monitoreados por los operadores de la planta. Por lo tanto, los reguladores nucleares exigen que se lleve a cabo un programa de vigilancia del material de la vasija del reactor en reactores de potencia refrigerados por agua.
Una vez que un material de RPV se degrada por fragilización por radiación (por ejemplo, aumento significativo de la temperatura de transición dúctil-frágil de Charpy o reducción de la tenacidad a la fractura), el recocido térmico del RPV es la única forma de recuperar las propiedades de tenacidad del material RPV.
De acuerdo con 10 CFR 50,66 – Requisitos para el recocido térmico de la vasija de presión del reactor:
„For those light water nuclear power reactors where neutron radiation has reduced the fracture toughness of the reactor vessel materials, a thermal annealing may be applied to the reactor vessel to recover the fracture toughness of the material.“
El recocido térmico (método «seco») de la vasija de presión del reactor es un método por el cual la vasija de presión (con todas las partes internas del reactor retiradas) se calienta hasta cierta temperatura (generalmente entre 420 y 460°C) mediante el uso de una fuente de calor externa ( calentadores eléctricos, aire caliente), se mantienen durante un período determinado ( por ejemplo, 100-200 horas) y luego se enfrían lentamente. El equipo de recocido suele ser un horno en forma de anillo con elementos calefactores en su superficie externa. La potencia de salida de los calentadores instalados puede alcanzar hasta 1 MWe. Se demostró que para los materiales especialmente fabricados, el estante superior se recuperó al 100% después de 24 horas de recocido y más rápidamente que la temperatura de transición. El recocido durante 168 horas recuperó el 90% del cambio de temperatura de transición.
Recocido húmedo
También existe la posibilidad del llamado método de recocido «húmedo» que se aplicó en EE. UU. Y Bélgica. El recocido a esa temperatura ~ 340°C se alcanzó sin calentamiento externo, pero aumentando la temperatura del refrigerante lograda por la energía de las bombas de circulación del circuito primario. Este tipo de recocido proporciona solo una recuperación parcial del material debido a la limitación de la temperatura máxima.
Referencia especial: Recocido y re-fragilización de materiales de recipientes a presión de reactores. Informe AMES N.19; ISSN 1018-5593. Comunidades Europeas, 2008.
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