Materiales bimetálicos en las centrales nucleares
Las soldaduras con materiales bimetálicos suelen unir las toberas de tuberías de acero ferrítico de las vasijas de presión con los manguitos de transición de acero inoxidable austenítico. Las aleaciones a base de níquel se emplean como metales de relleno en las juntas soldadas, ya que sus propiedades de expansión térmica se asemejan a las de los dos tipos de acero. Obviamente, mantener la integridad de las soldaduras en caso de defectos debidos a la fatiga y la corrosión por tensión es de suma importancia para la seguridad de las centrales nucleares, a pesar de lo cual se carece de procedimientos estandarizados que detallen las evaluaciones de defectos en componentes compuestos por varios elementos metálicos. El proyecto MULTIMETAL (Structural performance of multi-metal component), financiado con fondos europeos, permitió a un grupo de investigadores abordar la necesidad de estandarizar las evaluaciones de integridad y fugas antes de la rotura, así como de mejorar los estudios sobre el comportamiento de la fractura sin tener en cuenta la falta de homogeneidad de las soldaduras de materiales bimetálicos. Para conseguir esto, el equipo del proyecto MULTIMETAL realizó una serie de pruebas de tracción y fractura en reactores de agua ligera de Europea oriental y occidental a fin de recabar datos de campo sobre las soldaduras más comunes, los cuales revelaron que existen diferencias considerables en las propiedades de tracción local, la resistencia a la fractura y las microestructuras. Tras la recopilación de datos de campo, se llevaron a cabo análisis numéricos de la integridad estructural de las soldaduras de muestra y se realizaron cálculos vanguardistas aplicando nuevos enfoques del modelado micromecánico, con unos resultados respaldados por pruebas exhaustivas en laboratorio en tres maquetas de soldadura. La combinación del modelado y la interpretación de los resultados de los datos experimentales permitieron a los científicos del proyecto MULTIMETAL desarrollar directrices con las que medir las distintas propiedades de los materiales de soldadura y, lo que es más importante, aplicar un enfoque práctico adecuado que podría favorecer la armonización de los procesos de evaluación de la fractura. Los resultados del proyecto, además de llenar un vacío en el área de la caracterización de materiales, contribuirán a reforzar la competitividad de la industria nuclear europea al posibilitar que las centrales nucleares mantengan estándares de seguridad elevados.
Palabras clave
Centrales nucleares, reactores de agua ligera, juntas soldadas, soldaduras metálicas, modelado micromecánico
