aalto1 untyped-item.component.html
Ympäristön ja muodonmuutosnopeuden vaikutus austeniittisten materiaalien murtumisvastuskäyttäytymiseen
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Master's thesis
Authors
Ahonen, Matias
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Kon-67
Degree programme
Language
fi
Pages
80 s. + liitt. 5
Series
Abstract
Tämä diplomityö on tehty VTT:n Materiaalien käytettävyys ja elinikä yksikössä osana projektin SAFIR 2010 alaprojektia DEF SPEED. Työn tarkoituksena oli tutkia austeniittisten materiaalien käyttäytymistä matalan lämpötilan vetypitoisessa vedessä.
Työn kirjallisuusosassa on tarkasteltu painevesireaktoriolosuhteissa esiintyviä jännityskorroosioilmiöitä. Primääripiirin jännityskorroosioilmiöt voidaan jakaa korkeissa (n. 300 °C) ja matalissa (n. 50 - 150 °C) lämpötiloissa tapahtuviin ilmiöihin. Korkeissa lämpötiloissa primäärivedessä ilmenevään jännityskorroosioon (PWSCC) vaikuttavia tekijöitä ovat mm. kemiallinen ympäristö, lämpötila, materiaalin mikrorakenne ja muokkaustila sekä kuormitustyyppi. Matalan lämpötilan särönkasvun (LTCP) oletetaan olevan vetyhaurausmekanismilla toimiva ilmiö, josta oleva tieto on peräisin ainoastaan laboratorio-olosuhteissa tehdyistä kokeista. LTCP:n mekanismin kannalta on olennaista, kuinka suurella kuormitusnopeudella materiaalia kuormitetaan, sillä mekanismi tarvitsee toimiakseen aikaa.
Työn kokeellisessa osassa tutkittiin eripariliitoksissa käytettyjen nikkeliseosten Alloy 52 ja Alloy 182 sekä herkistyneen austeniittisen ruostumattoman teräksen AISI 304 murtumissitkeyksiä kolmipistetaivutuskoesauvoilla sekä ilmassa että matalan lämpötilan (55 °C) vetypitoisessa vedessä. Suoritettujen koetulosten perusteella materiaaleille määritettiin voima-siirtymäkäyrät sekä J-R-käyrät. Kokeissa käytettiin kolmea hieman erilaista ympäristöä sekä kahta kuormitusnopeutta, jotka olivat 6,7 mm/h ja 0,1 mm/h. Kokeiden aikana särönkasvua mitattiin potential dropmenetelmällä.
J-R-käyrien määrittämistä varten koesauvojen todelliset särönkasvut mitattiin murtopinnoilta optisen mikroskoopin sekä pyyhkäisyelektronimikroskoopin (SEM) avulla. Koesauvojen murtumismekanismeja selvitettiin SEM-tarkastelun avulla.
J-R-käyrien perusteella todettiin käytettyjen koemateriaalien käyttäytyvän eri tavoin vetypitoisessa matalan lämpötilan vedessä. Materiaaleista nikkeliseos Alloy 182 oli ainoa, jossa oli havaittavissa osassa kokeista ympäristövaikutteista jännityskorroosiomurtumista. Ympäristövaikutteista murtumista tapahtui ainoastaan kuormitusnopeudella 0,1 mm/h.
Murtumismekanismin ja murtumisvastuksen välillä todettiin olevan yhteys; dendriittirajamurtumaa havaittiin koesauvoissa, joiden murtumissitkeys oli alhaisin. Nikkeliseoksen Alloy 52 sekä austeniittisen ruostumattoman teräksen A ISI 304 murtumissitkeyskäyttäytyminen vaikutti olevan samantyyppistä sekä ilmassa että ympäristössä suoritetuissa kokeissa, eikä käytetyillä kuormitusnopeuksilla ollut merkittävää vaikutusta tuloksiin.