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Tesis para optar al título de Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales. Director/es: Carranza, Ricardo Mario; Rodríguez, Martín A.

La aleación C-22 (Ni-22Cr-13Mo-3W), presenta excelentes propiedades frente a la corrosión en medios oxidantes y reductores; y gracias a éstas es una de las candidatas para la fabricación de contenedores de residuos nucleares de alto nivel. Recientemente, se han introducido nuevas aleaciones a la familia Ni-Cr-Mo. Una de ellas es la aleación C-22HS (Ni-21Cr-17Mo), que posee una mayor resistencia mecánica, preservando las excelentes propiedades frente a la corrosión. La otra es la aleación HYBRID-BC1 (Ni-22Mo-15Cr), la cual presenta una mayor resistencia en medios reductores, como ácido clorhídrico y sulfúrico, incluso en presencia de oxígeno y otros oxidantes en el medio corrosivo. La microestructura original de las aleaciones Ni-Cr-Mo es una solución sólida con estructura cristalina fcc (MA: Mill Annealing). Cuando estas aleaciones se exponen a temperaturas de 300 a 600 grados C, ocurre una transformación de ordenamiento de largo alcance (LRO: Long Range Ordering). Esta reacción genera una fase ordenada de forma homogénea y de composición química similar a la de la matriz. Esta nueva fase no modifica las propiedades frente a la corrosión, pero sí origina un aumento de la resistencia mecánica. En el rango de temperaturas de 600 a 1000 grados C, se presenta la precipitación de intermetálicos (fases µ, s y P) denominados fases topológicamente compactas (TCP: Topollogically ó Tetrahedrally Closed Packed). Este proceso es heterogéneo y comienza en los bordes de grano. La precipitación de estas fases TCP vuelve a la aleación susceptible a la corrosión intergranular en ciertos medios. En este trabajo se aplicaron técnicas electroquímicas para evaluar en forma comparativa, el comportamiento frente a la corrosión general y localizada de las aleaciones C-22, C-22HS y HYBRID-BC1, en soluciones de NaCl 1M y HCl 1M, a 90 grados C. Se utilizaron probetas de las aleaciones C-22 y C-22HS con diferentes tratamientos térmicos. Se determinaron la velocidad de corrosión generalizada, y el potencial de repasivación de la corrosión en rendijas. Se evaluaron los efectos del envejecido térmico y de la composición química en el sistema Ni-Cr-Mo. Se hallaron velocidades de corrosión generaliza del orden de 0,1 µm/año, en NaCl 1M y de 1 a 3 mm/año en HCl 1M, luego de 24 horas de inmersión, para las aleaciones C-22 y C-22HS. La aleación HYBRID-BC1 presentó velocidades del mismo orden en NaCl, pero en HCl 1M exhibió un mejor comportamiento, presentando velocidades de corrosión hasta dos órdenes de magnitud menores. El comportamiento frente a la corrosión generalizada en NaCl 1M fue similar para las tres aleaciones, independientemente de la composición química y de la microestuctura. En HCl 1M, la aleación HYBRID-BC1 presentó un mejor desempeño que las aleaciones C-22 y C-22HS. La aleación HYBRID-BC1 también presentó una menor susceptibilidad a la corrosión en rendijas que las aleaciones C-22 y C-22HS. Los distintos tratamientos térmicos realizados a la aleación C-22 no disminuyeron su susceptibilidad a la corrosión en rendijas; mientras que el envejecido térmico realizado a la aleación C-22HS sí disminuyó su resistencia a este tipo de corrosión. Las diferencias halladas entre la aleación HYBRID-BC1 y las otras dos aleaciones se atribuyeron a su mayor contenido de molibdeno.

Alloy C-22 (Ni-22Cr-13Mo-3W) shows an outstanding corrosion resistance in a wide variety of highly-corrosive environments. Due to its excellent corrosion resistance in oxidizing and reducing environments, Alloy C-22 has been selected as a candidate for the fabrication of the corrosion-resistant outer shell of the high-level nuclear waste containers. New Ni-Cr-Mo alloys have been developed due to the increasing demand of the industry for corrosion resistant alloys with particular properties. Alloy C-22Hs (ni-21 per cent Cr-17 per cent Mo) is a new high-strength corrosion mechanical properties. Alloy HYBRID-BC1 (Ni-22 per cent Mo-15 per cent Cr) is intended for filling the gap between Ni-Mo and Ni-Cr-Mo alloys. This novel alloy is able to withstand Hc1 and H2SO4, even in the presence of dissolved oxygen and other oxidizing species in the environment. The Mill Annealled condition (MA) of the Ni-Cr-Mo alloys is an fcc solid solution. Thermal aging of Ni-Cr-Mo alloys leads to microstructure changes depending on the temperature range and exposure time at temperature. A long Range Ordering (LRO) reaction can occur in the range of 350 C degrees to 600 C degrees. This homogeneous ordering reaction does not seem to affect the corrosion resistance and produces only a slight loss in ductility. Topollogically or Tetrahedrally Closed Packed (TCP) phases, like mu, sigma and P, may form when Ni-Cr-Mo alloys are exposed in the range of 600 to 1100 C degrees. These phases could have a detrimental effect upon corrosion resistance and cause a loss of mechanical ductility. The precipitation of TCP phases is heterogeneous and starts at grain boundaries. The sensitized alloy is prone to intergranular attack in certain environments. The aim of the present work was to compare the general corrosion rate and the crevice corrosion susceptibility of alloys C-22, C-22Hs and HYBRID-BC1 in different metallurgical conditions when exposed to 1 mol/L NaCl and 1 mol/L HCl at 90 C degrees. The effects of the alloy composition and different heat treatments were assessed. Corrosion rates of approximately 0.1 mu m/yr were found in 1 mol/L NaCl for all the tested alloys in the studied metallurgical conditions. In 1 mol/L HCl, alloys C-22 and C-22HS showed corrosion rates in the range of 1 to 3 mm/yr, while alloy HYDRID-BC1 showed corrosion rates of ca 10 mu m/yr. None of the performed thermal aging treatments affected the corrosion rate of the tested alloys in the studied conditions. Alloy HYBRID-BC1 showed lower crevice corrosion susceptibility than alloys C-22 and C-22HS in 1 mol/L NaCl at 90 C degrees. Thermal aging treatments performed to alloy C-22 did not affect its crevice corrosion resistance, while the age hardening treatment performed to alloy C-22HS slightly reduced its crevice corrosion resistance. The better performance of alloy HUBRID-BC1 in 1 mol/L HCl and its higher crevice corrosion resistance in 1 mol/L NaCl were attributed to its higher molybdenum content.

Lugar de trabajo: Centro atómico Constituyentes