Aleación basada en níquel, consumible de soldadura formado de dicha aleación y uso del consumible en un procedimiento de soldadura.

Una aleación basada en níquel que consiste en, en peso:

26 al 30 % de cromo;

2 al 4 % de hierro;

2 al 4 % demanganeso;

2 al 3 % de niobio;

1 al 3 % de molibdeno;

no más del 0,6 % de titanio;

no más del 0,03 % de carbono;

no más del 0,05 % de nitrógeno;

no más del 0,6 % de aluminio;

no más del 0,5 % de silicio;

no más del 0,01 % de cobre;

no más del 0,02 % de fósforo;

no más del 0,01 % de azufre;

siendo el resto níquel e impurezas fortuitas.

Aleación basada en níquel, consumible de soldadura formado de dicha aleación y uso del consumible en un procedimiento de soldadura Antecedentes de la invención La presente invención se refiere, en general, a procedimientos y materiales de soldadura. Más particularmente, la presente invención se refiere a un metal de carga resistente a la corrosión y a procedimiento de soldadura particularmente muy apto para fabricar y reparar componentes de centrales nucleares (CN) .

En los reactores de agua en ebullición (BWR) y los reactores de agua a presión (PWR) de centrales nucleares, el agua de refrigeración se calienta por el calor generado por una reacción de fisión. En los reactores de agua en ebullición, la temperatura del agua de refrigeración puede alcanzar o superar aproximadamente 550F (aproximadamente 290 º C) a presiones elevadas. Como tales, los componentes del reactor sometidos a aguas de refrigeración calientes se exponen a un entorno altamente corrosivo.

Se han empleado diversas aleaciones en la fabricación de componentes de reactores, que incluyen aceros de baja aleación, aceros inoxidables y aleaciones basadas en níquel. Ejemplos notables de las últimas incluyen aleaciones de NiCrFe tales como las muy conocidas aleación 600 (76Ni-15Cr-8Fe) y aleación 690 (62Ni-29Cr-9Fe) . Los procedimientos de fabricación y reparación de componentes de reactores han incluido el uso de diversos procedimientos de soldadura, por ejemplo, unión por soldadura, recrecimiento con soldadura y formación de soldadura, y diversas técnicas de soldadura, por ejemplo, soldadura por arco de gas-tungsteno (GTAW) , soldadura por arco de gas-metal (GMAW) , soldadura por arco metálico protegido (SMAW) , soldadura láser, soldadura por haz de electrones y soldadura ultrasónica. Los metales de carga basados en níquel se usan ampliamente para soldar componentes formados de aceros de baja aleación, aceros inoxidables y aleaciones basadas en níquel.

Ejemplos notables de metales de carga basados en níquel usados para fabricar y reparar estructuras formadas de las aleaciones 600 y 690 incluyen aleaciones comercialmente disponibles conocidas como aleación 82, aleación 182, aleación 52, aleación 152 y aleación 132. Se informa generalmente que la aleación 82 tiene una composición que contiene, en peso, 18, 0-22, 0 % de cromo, 2, 5-3, 5 % de manganeso, 2, 0-3, 0 % de niobio + tántalo, no más del 3, 0 % de hierro, no más del 0, 75 % de titanio, no más del 0, 50 % de silicio, no más del 0, 50 % de cobre, no más del 0, 75 % de cobalto, no más del 0, 10 % de carbono, no más del 0, 030 % de fósforo, no más del 0, 015 % de azufre, y un contenido de níquel mínimo del 67, 0 %. Se informa generalmente que la aleación 182 contiene, en peso, 13, 0-17, 0 % de cromo, 5, 09, 5 % de manganeso, 1, 0-2, 5 % de niobio + tántalo, no más del 10, 0 % de hierro, no más del 1, 0 % de titanio, no más del 1, 0 % de silicio, no más del 0, 50 % de cobre, no más del 0, 12 % de cobalto, no más del 0, 1 % de carbono, no más del 0, 030 % de fósforo, no más del 0, 015 % de azufre, y un contenido de níquel mínimo del 59, 0 %. La aleación 52 es una aleación más reciente que tiene un mayor contenido de cromo que las aleaciones 82 y 182. Se informa generalmente que la composición de la aleación 52 es, en peso, 28, 0-31, 5 % de cromo, 7, 0-11, 0 % de hierro, no más del 1, 0 % de manganeso, no más del 0, 10 % de niobio + tántalo, no más del 1, 0 % de titanio, no más del 1, 10 % de aluminio, no más del 1, 5 % de titanio + aluminio, no más del 0, 50 % de silicio, no más del 0, 30 % de cobre, no más del 0, 040 % de carbono, no más del 0, 05 % de molibdeno, no más del 0, 020 % de fósforo, no más del 0, 015 % de azufre, siendo el resto níquel. Generalmente se informa que la aleación 152 tiene una composición que contiene, en peso, 28, 0-31, 5 % de cromo, no más del 5, 0 % de manganeso, 1, 0-2, 5 % de niobio + tántalo, 7, 0-12, 0 % de hierro, no más del 0, 50 % de titanio, no más del 0, 75 % de silicio, no más del 0, 50 % de cobre, no más del 0, 05 % de carbono, no más del 0, 030 % de fósforo, no más del 0, 015 % de azufre, no más del 0, 50 % de aluminio, no más del 0, 50 % de molibdeno, siendo el resto níquel. Generalmente se informa que la aleación 132 tiene una composición que contiene, en peso, 13, 0-17, 0 % de cromo, no más del 3, 5 % de manganeso, 1, 5-4, 0 % de niobio + tántalo, no más del 11, 5 % de hierro, no más del 0, 75 % de silicio, no más del 0, 50 % de cobre, no más del 0, 12 % de cobalto, no más del 0, 080 % de carbono, no más del 0, 030 % de fósforo, no más del 0, 020 % de azufre, y un contenido de níquel mínimo del 62, 0 %. Además de lo anterior se han propuesto varios tipos de aleación 52, que incluyen aleaciones introducidas por Special Metals Corp. y una composición informada por Knolls Atomic Power Laborator y como aleación 52i.

La aleación 82, y particularmente la aleación 182, se han identificado como susceptibles a fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) bajo ciertas condiciones de operación de las centrales nucleares, particularmente cuando se exponen a entornos de agua de refrigeración caliente, que incluyen, pero no se limitan a, agua de refrigeración a temperaturas de aproximadamente 290 º C o superiores. Aunque presenta resistencia a la corrosión mejorada en comparación con las aleaciones 82 y 182, la aleación 52 ha demostrado ser más difícil de soldar debido a fisuración por pérdida de ductilidad (DDC) y desgarro en caliente. Como tal, sería deseable si un metal de carga de soldadura basado en níquel estuviera disponible que fuera capaz de mostrar resistencia a la fisuración por corrosión bajo tensión mejorada, además de soldabilidad mejorada con el fin de vencer las limitaciones de la técnica anterior.

Breve descripción de la invención La presente invención proporciona una aleación basada en níquel y procedimientos de soldadura que usan la aleación como metal de carga de soldadura para fabricar y reparar componentes, que incluyen componentes de reactores de centrales nucleares que se ponen en contacto con el agua de refrigeración caliente del reactor.

Según un primer aspecto de la invención, la aleación basada en níquel consiste en, en peso, 26 al 30 % de cromo, 2 al 4 % de hierro, 2 al 4 % de manganeso, 2 al 3 % de niobio, 1 al 3 % de molibdeno, no más del 0, 6 % de titanio, no más del 0, 03 % de carbono, no más del 0, 05 % de nitrógeno, no más del 0, 6 % de aluminio, no más del 0, 5 % de silicio, no más del 0, 01 % de cobre, no más del 0, 02 % de fósforo, no más del 0, 01 % de azufre, siendo el resto níquel e impurezas fortuitas.

Otros aspectos de la invención incluyen consumibles de soldadura formados de la aleación descrita anteriormente, y procedimientos de componentes de soldadura formados de aleaciones basadas en níquel usando la aleación descrita anteriormente. Un ejemplo particular pero no limitante es la soldadura de componentes formados de aleaciones de NiCrFe para producir componentes y elementos estructurales de reactores de agua ligera para centrales nucleares.

Un efecto técnico de la presente invención es que la aleación basada en níquel puede presentar resistencia a la fisuración por corrosión bajo tensión mejorada, además de soldabilidad mejorada, en comparación con aleaciones convencionales tales como las aleaciones 52, 82 132, 152 y 182.

Otros aspectos y ventajas de la presente invención se apreciarán mejor a partir de la siguiente descripción detallada.

Breve descripción de los dibujos La FIG. 1 representa esquemáticamente una porción de una estructura formada por soldadura de dos componentes juntos usando una aleación de carga de soldadura basada en níquel de la presente invención.

La FIG. 2 representa esquemáticamente una porción de una estructura formada por recrecimiento con soldadura de un componente usando una aleación de carga de soldadura basada en níquel de la presente invención.

La FIG. 3 es una gráfica que contiene datos que demuestran el efecto que tiene el contenido de cromo sobre la tasa de propagación de la fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) en varias aleaciones basadas en níquel.

Descripción detallada de la invención La FIG. 1 representa esquemáticamente una estructura 10 que se ha fabricado o reparado por soldadura de dos componentes 12 y 14 juntos, produciendo una soldadura 16 que une metalúrgicamente los componentes 12 y 14. La FIG. 2 representa esquemáticamente una estructura 18 que se ha fabricado o reparado por recrecimiento con soldadura de una superficie de un componente 20 para formar una soldadura 22 en forma de una capa de recrecimiento sobre la superficie del componente. La invención se describirá en referencia... [Seguir leyendo]

1. Una aleación basada en níquel que consiste en, en peso:

al 30 % de cromo; 2 al 4 % de hierro; 2 al 4 % de manganeso; 2 al 3 % de niobio; 1 al 3 % de molibdeno; no más del 0, 6 % de titanio; no más del 0, 03 % de carbono; no más del 0, 05 % de nitrógeno; no más del 0, 6 % de aluminio; no más del 0, 5 % de silicio; no más del 0, 01 % de cobre; no más del 0, 02 % de fósforo; no más del 0, 01 % de azufre; siendo el resto níquel e impurezas fortuitas.

2. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de cromo es del 27 al 29 por ciento en peso.

3. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de cromo es del 28 por ciento en peso.

4. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de hierro es del 2, 5 al 3, 5 por ciento en peso.

5. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de manganeso es del 2, 5 al 3, 5 por ciento en peso.

6. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de niobio es del 2, 0 al 2, 5 por ciento en peso.

7. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de molibdeno es del 1, 9 al 2, 2 por ciento en peso.

8. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de titanio es del 0, 2 al 0, 5 por ciento en peso.

9. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de carbono es no más del 0, 025 por ciento en peso.

10. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de nitrógeno es del 0, 02 al 0, 03 por ciento en peso.

11. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de aluminio es inferior al 0, 5 por ciento en peso.

12. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de silicio es no más del 0, 2 por ciento en peso.

13. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de cobre es inferior al 0, 01 por ciento en peso.

14. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de fósforo es inferior al 0, 01 por ciento en peso.

15. La aleación según la reivindicación 1, en la que el contenido de azufre es del 0, 001 al 0, 005 por ciento en peso.

16. Un consumible de soldadura formado de la aleación de la reivindicación 1.

17. Un procedimiento de soldadura de componentes mediante el uso de la aleación de la reivindicación 1, comprendiendo el procedimiento soldar los componentes con la aleación para producir una soldadura sobre una estructura.

18. El procedimiento según la reivindicación 17, en el que los componentes están formados de una o más aleaciones elegidas del grupo que consiste en aceros de baja aleación, aceros inoxidables y aleaciones basadas en níquel.

19. El procedimiento según la reivindicación 17, en el que los componentes están formados de una o más aleaciones de NiCrFe.

20. El procedimiento según la reivindicación 17, en el que la estructura está en contacto con agua de refrigeración de una central nuclear.