Andrade Rosales, Edda G. (2020) Desarrollo de soldadura TIG de acero inoxidable sinterizado para deposición de membranas base Pd purificadoras de H2 / Development of TIG welding of sintered stainless steel for deposition of H2-purifying Pd base membranes. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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| PDF (Tesis) Español 17Mb |
Resumen en español
Este trabajo se enfocó en el desarrollo de soldadura TIG de tubos porosos producidos por sinterizado parcial de polvos de acero AISI 316 y 316L con tubos producidos de manera convencional de acero inoxidable. El objetivo es fabricar un conjunto soldado adecuado para depositar una membrana de base Pd, que recubra el sector poroso y el cordón de soldadura, con una alta selectividad al hidrógeno, para separar H2 de gases radiactivos producidos como residuo del proceso de producción de radioisótopos. Para ello se colaboró con un grupo del INCAPE, quienes cuentan con el conocimiento y la experiencia para la deposición de este tipo de membranas. Se realizaron múltiples pruebas de soldadura sobre soportes porosos de AISI316 grado 0,5μm provistos por Swagelok y soportes porosos de AISI316L grado 0,2μm provistos por Mott. Se concluyó que los sustratos provistos por Swagelok pueden ser soldados adecuadamente con TIG, utilizando 20 A de corriente continua, polaridad inversa, sin aporte de material, 8L/min de argón nitrógeno, 2,5rpm. La unión resultante es adecuada para la aplicación en términos de tamaño de poros del conjunto soldado, calidad superficial de la soldadura y profundidad de penetración. De las pruebas realizadas con los sustratos porosos provistos por Mott se concluyó que el método TIG no es compatible con las exigencias de la soldadura requerida. Los colaboradores del INCAPE depositaron una membrana ternaria de Pd-Ru-Ag sobre un soporte poroso de Swagelok. Se realizaron caracterizaciones sobre ésta, determinándose que es necesario mejorar el método para adaptarlo a la deposición de membranas sobre soportes tubulares con la longitud requerida en la aplicación.
Resumen en inglés
This work focuses on the development of TIG welding between sintered AISI 316 or AISI 316L tubes and conventional stainless steel tubes. The objective is to manufacture a welded assembly suitable for the deposition of a high hydrogen selectivity Pd-based membrane, to separate H2 from radioactive gases which are produced as waste in the radioisotope production process. For this purpose, INCAPE collaborated with the knowledge and experience in the deposition of this type of membranes. Multiple welding tests were performed on AISI 316 porous supports grade 0.5 μm, provided by Swagelok, and porous AISI 316L supports grade 0.2 μm, provided by Mott. It was concluded that Swagelok-provided substrates can be properly TIG welded using 20 A DC, reverse polarity, no material input, 8 L/min argon nitrogen, 2.5 rpm. The resulting joint is suitable for the application in terms of pore size of the welded assembly, surface quality of the weld, and penetration depth. The tests performed on the porous substrates provided by Mott were not successful, indicating that the TIG method is not compatible with the weld requirements. INCAPE collaborators deposited a ternary Pd-Ru-Ag membrane on a Swagelok porous substrate. Characterizations were made on this membrane, determining that the method must be improved for membrane deposition on tubes with the required length.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ingeniería) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Hydrogen; Hidrógeno; Welding; Soldadura; Membrane; Membrana; Purification; Purificación; [Sintered stainless steel; Acero inoxidable sinterizado] |
| Referencias: | [1] https://www.swagelok.com/es-ES/catalog/Product/Detail?part=SS-4F-K4-05. [2] https://mottcorp.com/product/filter-assemblies-porous-components/porous-metal-tubes/. Blanco M.V., Rossich J.P., Meyer G., Baruj A. (2015). Caracterización de membranas Pd/Au bajo flujo de hidrógeno puro, Informe Técnico (Inédito) Braun, F. (2014). Síntesis y caracterización de aleaciones ternarias soportadas en materiales porosos para la purificación de hidrógeno. Correa, E. O., Costa, S. C., & Santos, J. N. (2008). Weldability of iron-based powder metal materials using pulsed plasma arc welding process. Journal of Materials Processing Technology, 198(1-3), 323-329. das Neves, M. D. M., Barbosa, L. P., da Silva, L. C. E., Correa, O. V., & Costa, I. (2010). TIG welding of sintered AISI 316 L stainless steel. In Materials Science Forum (Vol. 660, pp. 454-459). Trans Tech Publications Ltd. Gallucci, F., Fernandez, E., Corengia, P., & van Sint Annaland, M. (2013). Recent advances on membranes and membrane reactors for hydrogen production. Chemical Engineering Science, 92, 40-66. IZUI, H., & SUezawa, Y. (1993). Development of Pd-Ni Brazing Filler Metals for SUS316L Stainless Steel. Transactions of the Japan Welding Society, 24(2), 35-40 Jeyaprakash, N., Haile, A., & Arunprasath, M. (2015). The parameters and equipments used in TIG welding: A review. The International Journal of Engineering and Science (IJES), 4(2), 11-20. Mural Y, Isako H. Joint properties of sintered steel parts by laser welding. Kobe Res Dev 1995;45(1):49–52. Rossich J.P. (2015). Caracterización de membranas base Pd para la separación/purificación de Hidrógeno en procesos industriales Wrońska, A., & Dudek, A. (2014). Characteristics of surface layer of sintered stainless steels after remelting using GTAW method. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 14(3), 425-432. |
| Materias: | Ingeniería > Ciencia de los materiales Ingeniería > Tecnología del hidrógeno |
| Divisiones: | Gcia. de área de Aplicaciones de la tecnología nuclear > Gcia. de Investigación aplicada > Fisicoquímica de materiales |
| Código ID: | 979 |
| Depositado Por: | Marisa G. Velazco Aldao |
| Depositado En: | 20 Sep 2021 16:17 |
| Última Modificación: | 20 Sep 2021 16:17 |
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