Título

Influência dos parâmetros de soldagem do processo RPW na formação da camada de óxido branco não protetora nas varetas combustíveis soldadas utilizadas no reator nuclear de Angra 2

Influence of RPW welding process parameters on the formation of the non-protective white oxide layer in welded fuel rods used in the Angra 2 nuclear reactor

Autoria

SANTOS, RAFAEL GONÇALVES DOS; SOARES, ALEXANDRE ROBERTO; SAKAMITI, GUILHERME PENNACHIN; NASCIMENTO, MARCELINO PEREIRA DO

SANTOS, RAFAEL GONÇALVES DOS

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SOARES, ALEXANDRE ROBERTO

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SAKAMITI, GUILHERME PENNACHIN

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NASCIMENTO, MARCELINO PEREIRA DO

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DOI

10.5151/2594-5327-43256

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Resumo

Este estudo avaliou a influência dos parâmetros de soldagem por resistência e pressão (RPW) na formação de óxido branco não protetor em varetas combustíveis utilizadas no reator nuclear de Angra 2. A relevância do estudo reside no fato de que o óxido branco compromete a resistência à corrosão, reduzindo a vida útil dos elementos combustíveis e aumentando riscos de falhas. Foram utilizadas amostras de tubos da liga M5 e tampões de Zircaloy-4, soldados em diferentes condições de corrente elétrica, força, ciclo de corrente, projeção e fluxo de gás de proteção. O delineamento experimental seguiu a metodologia Plackett-Burman, permitindo identificar os fatores mais relevantes. Após a soldagem, as amostras foram submetidas a ensaios de corrosão em autoclave (ASTM G2/G2M), inspeção visual e microscopia eletrônica. Os resultados mostraram que a corrente elétrica e o tempo de soldagem foram os fatores mais significativos para a formação do óxido branco, enquanto a força de compressão e o gás de proteção não tiveram influência significativa. Observou-se que maiores aportes térmicos favorecem a degradação da camada protetora, reduzindo a resistência à corrosão. Conclui-se que o controle preciso destes parâmetros é essencial para assegurar a integridade das juntas e aumentar a confiabilidade dos elementos combustíveis.

This study evaluated the influence of resistance pressure welding (RPW) parameters on the formation of non-protective white oxide in fuel rods used in the Angra 2 nuclear reactor. The relevance of the study lies in the fact that white oxide compromises corrosion resistance, reducing the service life of fuel elements and increasing failure risks. M5 alloy tubes and Zircaloy-4 plugs were welded under different conditions of electric current, force, current cycle, projection, and shielding gas flow. The experimental design followed the Plackett-Burman methodology to identify the most relevant factors. Post-welding, samples underwent autoclave corrosion tests (ASTM G2/G2M), visual inspection, and electron microscopy. Results showed that electric current and welding time were the most significant factors for white oxide formation, while compression force and shielding gas had no significant influence. Higher heat inputs favored the degradation of the protective layer. In conclusion, precise control of these parameters is essential to ensure joint integrity and increase fuel element reliability.

Palavras-chave

Soldagem por Resistência e Pressão, Corrosão, Vareta Combustível, Plackett-Burman

Resistance Pressure Welding, Corrosion, Fuel Rod, Plackett-Burman