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Simulação da danos por irradiação de vasos PWR por meio de tratamentos térmicos: o papel da mecânica da fratura

Processo: 96/04876-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de novembro de 1996 - 30 de novembro de 1999
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
Pesquisador responsável:Dirceu Spinelli
Beneficiário:Dirceu Spinelli
Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Integridade estrutural  Tenacidade à fratura 

Resumo

No trabalho aqui proposto a Mecânica da Fratura Elasto-Plástica (MFEP) é utilizada como ferramenta de avaliação das potencialidades da mais promissora técnica de tratamento térmico para indução de fragilização dos aços estruturais de grau nuclear, simulando-se assim os danos de irradiação sofridos pelos vasos PWR em serviço. Diversos níveis de fragilização de um aço A508 Classe 3A são obtidos pelo controle das variáveis tempo e temperatura de austenitização e taxa de resfriamento em recozimento, sendo então verificado o efeito do grau de redução da tenacidade do aço, assim induzido, nas previsões de instabilidade de um vaso nuclear PWR destinado à propulsão naval. Nas análises da Mecânica da Fratura são utilizados os conceitos da Teoria da Instabilidade do Rasgamento Dúetil ou Elasto-Plástico (TIRD/TIREP) via metodologia dos diagramas de Integral-J versus Módulo de Rasgamento (J x T) [1]. Os resultados analíticos de previsão de falha do componente, contendo uma trinca padrão de referência segundo o Código ASME de construção de vasos de pressão, são fornecidos em formatos simples e didáticos tais como gráficos e tabelas indicando e especificando os níveis críticos de pressão interna do vaso e as deformações máximas e mínimas alcançadas na parede do mesmo. Em adição, é verificada a possibilidade da correlação entre o amplamente reconhecido parâmetro J de projeto e serviço seguros, denominado Jso, por meio do qual se prevê de modo adequadamente conservativo as condições em que a instabilidade dúetil se verifica, e o tradicional índice de energia do patamar superior de tenacidade Charpy (Cv), que, se comprovada, poderá simplificar sobremaneira as tarefas de inspeção periódica para avaliação de integridade estrutural dos vasos PWR. Este projeto de pesquisa envolve, além de operações de tratamentos térmicos, ensaios de tenacidade elasto-plástica Integral-J, impacto Charpy, tração monotônica e avaliações analíticas de integridade estrutural, uma extensiva caracterização micro estrutural e fratográfica dos produtos da fragilização termicamente induzida. O projeto aqui descrito constitui parte fundamental de uma linha de pesquisa especificamente devotada aos sistemas de potência nuclear, a qual foi recentemente implantada no Departamento de Engenharia de Materiais da Escola de Engenharia de São Carlos. (AU)