Jornadas Técnicas Madrid, 3 de diciembre de 2014 PLATAFORMA TECNOLÓGICA ESPAÑOLA DEL ACERO Lugar de celebración: Sala Master NH Príncipe de Vergara Calle Príncipe de Vergara, 92. 28006 - Madrid Plataforma Tecnológica Española del Acero Proyecto PTR-2014-0332 Financiado por: linkedin.com/groups/Plataforma-Tecnológica-Española-Acero-4133610 youtube.com/aceroplatea facebook.com/aceroplatea twitter.com/a0innovador Plataforma Tecnológica Española del Acero C/ Castelló 128 - 3ª Planta - 28006 - Madrid Tel.: +34 91 562 40 15 [email protected] - www.aceroplatea.es Síguenos en: plus.google.com/+aceroPLATEAes Sede: NH Príncipe de Vergara Sala Master Calle Príncipe de Vergara, 92 28006 - Madrid Hotel NH Madrid Príncipe de Vergara ro-4133610
21
Embed
Jornadas Técnicas - DIGITAL.CSIC: Homedigital.csic.es/bitstream/10261/122276/1/Aceros.pdf · en una primera fase, el acero inoxidable AISI 316LN. Ventana de materiales para su uso
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Jornadas Técnicas
Madrid, 3 de diciembre de 2014
PLATAFORMATECNOLÓGICA
ESPAÑOLADEL ACERO
Lugar de celebración:Sala MasterNH Príncipe de VergaraCalle Príncipe de Vergara, 92. 28006 - MadridPlataforma Tecnológica Española del Acero
15:00 Acero en el sector eólico D. José Angel Díaz - EDP Renovables
15:20 Acero en el sector petroquímico D. Ricardo Álvarez - ITMA
15:40 Evolución de la tubería de acero de grandes diámetros D. Fernando Galván - STS, Siderúrgica del Tubo Soldado
16:00 Acero en la producción de hidrocarburos (onshore y offshore) Dª Sagrario Sánchez - Shell
16:20 Acero en prospecciones de Shale Gas D. Javier Valdés - Shesa
16:40 Importancia de la caracterización de los aceros en análisis de fatiga termomecánica de centrales de ciclos combinados. Proyecto TECA Pedro Tomás Luján - AIMME
17:00 Fotovoltaica de lámina delgada. Sustratos metálicos D. José María Delgado - Abengoa
10:50 Actividades y líneas de investigación del WG 6 de Energía de ESTEP D. Javier Belzunce Coordinador del Comité Técnico de Energía de PLATEA. Universidad de Oviedo
11:10 Acero en el sector de la energía solar térmica D. Javier Ruiz - Abengoa Solar
11:30 Energy Materials Industrial Research Initiative (EMIRI) D. Fabrice Stassin -EMIRI
11:50 Acero en la captura y almacenamiento de CO2 Dª Mercedes Martín - Plataforma Tecnológica Española del CO2
Acero en el sector nuclear 12:40 Aceros para reactores nucleares de cuarta generación Dª Marta Serrano - CIEMAT
13:00 Los aceros para fusión nuclear: Aprovisionamientos ITER y desarrollos en curso hacia DEMO D. Luis Sedano - Universidad de Oviedo
13:20 Las centrales nucleares y los aceros requeridos D. Pedro Verón - Ensa, Equipos Nucleares Dª Verónica Román - Ensa, Equipos Nucleares
13:40 Aceros de baja activación D. Carlos Capdevila - CENIM
12:10 Pausa-café
14:00 Almuerzo
10:00 Entrega de documentación
10:30 Apertura • D. Andrés Barceló Director General de UNESID • D. Javier Belzunce Coordinador del Comité Técnico de Energía de PLATEA. Universidad de Oviedo
17:20 Charla-coloquio. Conclusiones • D. Javier Belzunce Coordinador Comité Técnico de Energía de PLATEA. Universidad de Oviedo • D. Santiago Oliver UNESID
17:35 Clausura • D. Javier Belzunce Coordinador Comité Técnico de Energía de PLATEA. Universidad de Oviedo • D. Santiago Oliver Director Medio Ambiente, Energía e I+D+I de UNESID
EL ACERO Y LOS DIFERENTES SECTORES ENERGÉTICOS Modera: D. Roberto Castelo - Secretaría Técnica de PLATEA
C. Capdevila Aceros de Baja Activación
Agradecimientos: M. Serrano y D. Rodríguez (CIEMAT)
Energía Nuclear
Fisión
Fusión
Transmutación
RAFM
Energía Nuclear
Fisión
Fusión
Transmutación
RAFM
Los principales objetivos de ITER (dispositivo tokamak) son los siguientes: Conseguir el calentamiento extendido
de un plasma formado por deuterio y tritio.
Conseguir a largo plazo una operación en estado estacionario.
Probar diversos componentes para un futuro reactor de fusión (DEMO), como por ejemplo el divertor y distintos módulos para el manto.
Probar el concepto de módulos para el manto de generación de tritio
Vasija: Estructura de doble pared con forma de toroide. El conjunto estará acoplado a una estructura de acero inoxidable (AISI 316 LN ITER grade).
‘Blanket’ o manto: Configuración modular anclada a la vasija de vacío. Está dividido en dos partes: 1. Una parte frontal o primera pared,
constituida por una capa de berilio de 1 cm de espesor, una capa de cobre de 1 cm para lograr una buena difusión del calor y una estructura de acero de 30 cm.
2. La segunda parte consiste en una capa de acero con una serie de conductos por los que circula el refrigerante, de unos 30 cm de espesor.
Estos componentes son los que trabajarán en condiciones más extremas, con temperaturas de operación entre 250 y 550 ºC.
Vasija
Blanket
Divertor
HCLL / HCPB
El acero que se va a emplear como material estructural en los módulos del “blanket” será, en una primera fase, el acero inoxidable AISI 316LN.
Ventana de materiales para su uso en TBM (Test Blanket Module)
Temperatura ideal para FW (First Wall): RT – 800 °C / 300 – 1100 °C
Sin embargo, con posterioridad a su construcción, ciertos módulos de acero inoxidable se sustituirán por los fabricados con el acero RAFM Eurofer’97
Este aumento en las exigencias de operación de los materiales estructurales se ve endurecida en el caso de los futuros reactores de fusión debido a sus requisitos de diseño, obligan a que sus materiales estructurales puedan ser catalogados al final de su vida en servicio como residuo radiológico de “Clase C”, es decir, con tiempos de decaimiento de unos pocos cientos de años ITER Conceptual Desing Report. ITER DS-18. IAEA. Viena (1991).
El material estructural por excelencia de la industria energética es el acero con tiempos de activación cortos. La reducción de impurezas de alta activación por debajo de un nivel de 1 ppm sería suficiente para obtener un material de baja activación
P. Schiller: “Review of materials selection for fusion reactors”. Journal of Nuclear Materials. Vol. 206, pp. 113-120, (1993).
Elemento a sustituir
Elemento de sustitución Propiedades y efectos en las propiedades mecánicas
Nb Ta - Nb precursor de carburos muy estables a alta temperatura. - Mejora la resistencia al temple, debido a la formación de precipitados en las placas de Martensita.
Mo V/W - Estabiliza los precipitados de M2X, e incrementa el parámetro de red. - Produce un endurecimiento secundario.
Ni Mn
- Iniciadores de la fase austenítica, contrarrestando los efectos de los iniciadores de ferrita. - Provocan un descenso de la temperatura Ms. - Aumento de la dureza de las estructuras templadas.
Principales aceros de activación reducida
(RAFM)
Eurofer’97 ha sido seleccionado como material de referencia para ser ensayado en TBM
Cr 8.85 9.5 8.8 Cr 0.092 0.12 0.12 Mn 0.44 0.6 0.44 Aleantes P 130 ppm 50 ppm 30 ppm S 30 ppm 50 ppm 50 ppm V 0.18 0.25 0.19 B 10 ppm 20 ppm 20 ppm N 0.018 0.045 70 ppm O 8 ppm 11 ppm 0.02 W 1.08 1.2 1.1 Sustitucion Ta 0.15 0.14 0.12 Ti 0.01 0.02 40 ppm Nb 20 ppm 50 ppm 50 ppm Mo 50 ppm 50 ppm 50 ppm Ni 70 ppm 70 ppm 100 ppm No deseables Cu 400 ppm 100 ppm 100 ppm Si 0.04 0.05 0.04 Co 200 ppm 100 ppm 60 ppm Al+Sn+As+Sb+Zr 0.009 0.008 0.08
Otros RAFMChina (CLAM-1); India (Indian-RAFM); España (Asturfer®), desarrollado por Fundación ITMA, CIEMAT y la Univ. Oviedo (CONSOLIDER – Ingenio 2010 / CSD 2008-00079)
EURO
PEAN
FU
SIO
N D
EVEL
OPM
ENT
AGRE
EMEN
T
Proceso de fabricación complejo: Fusión en hornos de inducción en vacío (VIM) y re-fusión en hornos de arco en vacío (VAR) Conformados en caliente y en frío en función del producto final Tratamiento térmico para formar la microestructura (Normalizado a 980 ºC 27 min/aire + Recocido 760 ºC 90 min/aire)
Refrigeración: Para conseguir el elevado nivel de extracción de calor del manto, se requieren estructuras de acero que puedan soportar el refrigerante (He ), y el PbLi líquido en el caso de HCLL, en el rango de temperaturas entre 300–500 ◦C.
Impacto en el confinamiento del plasma: La naturaleza ferromagnética de los acero FM pueden tener un impacto en el confinamiento del plasma. Los aceros inoxidables austeníticos no.
AISI 316 RAFM
Comportamiento mecánico: La baja resistencia al swelling de los aceros SS y las superiores prestaciones a tenacidad y fluencia de los RAFM, hacen recomendables el uso de éstos últimos.
R.L. Klueh, A.T. Nelson: “Ferritic/Matensitic steels for next-generation reactors”, Journal Nuclear Materials, Vol. 371, pp. 37-52, (2007)
Comportamiento mecánico bajo irradiación de neutrones en el reactor HFR en Holanda, BR2 en Bélgica y BOR60 en
Rusia
Energía de impacto de aceros RAFM (EUROFER, OPTIFER y F82H) y T91 hasta 80 dpa Irradiación con neutrones a 300-330ºC. Van der Schaaf 2009
Endurecimiento por irradiación F/M y RAFM N. Baluc 2007
Problemas en los TBMs: - Soldadura - Corrosión - Geometría compleja
Mejora comportamiento a la corrosión con un recubrimiento de varios mm de W depositado por CVD (chemical vapour deposition)
Minimizar los tratamientos post-soldadura (PWHTs).
EL mejor resultado se ha obtenido con soldadura por haz de electrones (EBW), donde un PWHT consistente en un recocido a 720 oC durante 2 h regeneró al microestructura de partida.
E. Diegele, R. Andreani, R. Lässer, B. van der Schaaf 16th ANS TOFE, Madison, 16th September, 2004
Los aceros RAFM son los principales candidatos para fabricar los TBM debido a las buenas propiedades de extracción de calor, mecánicas, resistencia a la irradiación y comportamiento frente a PbLi.
Los requerimientos de ser un material de ‘Clase C’ hacen que el
control de impurezas sea esencial en la fabricación de RAFM. Problemas con la soldadura al presentar desestabilización
microestructural Es necesario realizar recubrimientos CVD para proteger frente a