Villegas, Alberto (2019) Estudio numérico-experimental de la resistencia mecánica de las uniones mandriladas entre tubos y placas del generador de vapor del reactor CAREM-25. / Numerical-experimental study of mechanical resistance of tube-to-tube sheet expanded joints of the CAREM-25 steam generators. Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En este trabajo se realizó un estudio numérico-experimental de la resistencia mecánica de las uniones mandriladas entre tubos y placa tubo del generador de vapor del reactor CAREM 25. Mediante probetas fabricadas para representar esta unión, se realizaron ensayos de extracción del tubo a temperatura ambiente donde se midió la curva fuerza desplazamiento. Esto se realizo para cuatro diseños de probetas y se encontró el diseño mas resistente. Se compararon los resultados obtenidos a temperatura ambiente con resultados de extracción de tubo realizados a 340 ºC con anterioridad a este trabajo. A partir de esto se vio que las probetas presentaban mayor resistencia mecánica a alta temperatura. Se realizaron modelos numéricos en Abaqus, bajo las suposiciones de isotropía de los materiales, y se observo que los resultados numéricos obtenidos no se correspondían con los experimentales para todos los diseños de probetas. A partir de esto se propuso un modelo anisotrópico para el tubo de las probetas, y los resultados obtenidos sugieren que este modelo funcionaría mejor. Los resultados numéricos a alta temperatura mostraron que las probetas presentaban menor resistencia mecánica que los resultados numéricos a temperatura ambiente, en contraposición a los resultados experimentales. Se conjetura que los resultados experimentales a alta temperatura podrían haberse visto afectados por fenómenos de adhesión superficial, favorecidos por las condiciones de alta presión y temperatura, que conduciría a un aumento del coeficiente de fricción efectivo actuante en la unión.
Resumen en inglés
In this work a numerical-experimental study of the mechanical strength of the expanded joints between the tubes to tubesheets joints of the CAREM 25 reactor was carried out. By means of specimens manufactured to represent this union, the extraction tests of the tube at room temperature where the force displacement curve were measured. This was performed for four specimens designs and the most resistant design was found. The results obtained at room temperature were compared with previously results obtained at 340 ºC. From this it was seen that the mechanical strength of specimens at high temperature was higher. Numerical models were made in Abaqus, under the assumptions of isotropy of the materials. The obtained numerical results did not match reasonably with the experimental results in all cases. Therefore an anisotropic model was proposed for the tube of the specimens, leading to better results. The numerical results at high temperature showed lower mechanical resistance than that at room temperature, as opposed to the experimental results. It is supposed that the experimental results at high temperature may be in uenced by surface adhesion phenomena favored by high pressure and temperature condition. This effect may lead to an increae in the effective coefficient of friction in the joint.
| Tipo de objeto: | Tesis (Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica) |
|---|---|
| Palabras Clave: | CAREM 25 reactor; Reactor CAREM 25; [Abaqus; Mandrel union; Unión mandrilada; Hydraulic expansion; Expansión hidráulica; Finite elements; Elementos finitos] |
| Referencias: | [1] División Física de Metales. Informe Técnico. Diseño de ensayo pull-out para la caracterización de las uniones mandriladas entre tubos de generador de vapor y placa tubo del reactor CAREM 25 INT-INN-03MET-010. 1, 2, 6, 24 [2] Scott, D. A., Wolgemuth, G. A., Aikin, J. A. Hydraulically expanded tube-totubesheet joints. Journal of Pressure Vessel Technology, 106 (1), 104, 1984. [3] HydroPro. Hydraulic tube expansion coming of age. 2, 3 [4] Abaqus unied fea. URL https://www.3ds.com/products-services/simulia/ products/abaqus. [5] División Física de Metales. Informe Técnico. Ensayos de pull-out a 340 C en probetas con ranuras con uniones por mandrilado hidráulico. INT-INN-03MET- 011. 4, 5, 7, 8, 29, 30, 47 [6] Guidelines for PWR Steam Generator Tubing Specications and Repair: Volume 2, Revision 1: Guidelines for Procurement of Alloy 690 Steam Generator Tubing - TR-016743-V2R1. 8 [7] División Física de Metales. Informe Técnico. Caracterización de la textura cristalográficoca de tubos de generadores de vapor INT-INN-03MET-015. 8, 45 [8] Bustos, R. I. Efectos ambientales en el diseño a la fatiga de componentes nucleares clase I - Tesis de maestría en ingeniería. UNCuyo, CNEA, 2018. 9, 16, 17, 49 [9] Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials - Designation: E 8 - 04. 9, 14, 28 [10] Rasband, W.S., ImageJ, U. S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, https://imagej.nih.gov/ij/, 1997-2018. 20 [11] NONMANDATORY APPENDIX A: BASIS FOR ESTABLISHING ALLOWABLE LOAD FOR TUBE-TO-TUBESHEET JOINTS. ASME VIII (2010). 4, 29 [12] 2013 ASME boiler code and pressure vessel code. Section II materials Part D: properties (metric). ASME. 35 [13] Abaqus manual coulomb friction model. URL https://classes.engineering. wustl.edu/2009/spring/mase5513/abaqus/docs/v6.6/books/usb/default. htm?startat=pt09ch30s01aus142.html. 35 [14] Abaqus manual advantages of abaqus explicit. URL https://classes.ngineering.wustl.edu/2009/spring/mase5513/abaqus/docs/v6.5/books/gsx/default.htm?startat=ch03s05.html. 38 [15] CHO, S.-K., SEOK, C.-S., BAE, B.-K., KOO, J.-M. Evaluation of the hoop tensile properties of a steam generator tube, 2006. 45, 50 [16] Harsha, A. P., Limaye, P. K., Tyagi, R., Gupta, A. Effect of temperature on galling behavior of ss 316, 316 l and 416 under self-mated condition. Journal of Materials Engineering and Performance, 25 (11), 4980-4987, 2016. 48 [17] Review of the wear and galling characteristics of stainless steels, 1978. 48 |
| Materias: | Ingeniería mecánica > Generador de vapor Ingeniería mecánica > CAREM-25 |
| Divisiones: | Investigación y aplicaciones no nucleares > Física > Física de metales |
| Código ID: | 833 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 17 Mar 2021 07:51 |
| Última Modificación: | 17 Mar 2021 07:51 |
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