Numerical modelling of the impedance plane for simultaneous determining, by eddy currents, the oxide thickness and conductivity in Zircaloy
Description
During service at high temperature or in aggressive media, metallic structures and components may suffer different types of changes or degradation. As an example, phase transformations may occur, second phases may precipitate, and in consequence the mechanical and chemical properties of the material may change. Their behavior will therefore differ from that considered for the design of the component. The knowledge of the amount of a precipitated second phase in a component should be an important tool in the hands of the maintenance engineer. And it would be very important to obtain this knowledge nondestructively and reliably. The objective of this project is to evaluate by eddy currents the amount of the hydrogen incorporated during service in structural zirconium base materials. For this purpose, a series of Zircaloy-4 specimens with oxide layers of different thickness and different concentration of hydrogen obtained by controlled autoclave treatments were used. These specimens were tested with eddy current equipment. The information produced by an eddy current test is the superposition of many variables, e.g.: thickness of oxide layers, conductance, thickness of specimen, etc. In order to sort out this information, an analytical model of the impedance plane was programmed in a PC, with which this information was processed, permitting, in this way, to evaluate the conductivity of materials, taking into account the effect of oxide layers thickness. A linear relationship between the conductivity and the hydrogen content in the range of hydrogen concentrations of technological interest was observed. Therefore, the calculated electrical conductivity may be transformed to the amount of hydrogen content, using a suitable calibration curve. This process will allow for the nondestructive assessment of the amount of hydrogen in reactor components, such as pressure and calandria tubes, a knowledge which will enable the experts to predict the degree of fragility of those components. This type of test should be a natural complement to the normal inspection procedures, which search for cracks and blisters. (author)
Availability note (English)
Available from Centro de Informacion CAC, Centro Atomico Constituyentes, Comision Nacional de Energia Atomica (AR)Abstract (Spanish)
Durante el servicio de altas temperaturas y/o en medios agresivos, las estructuras y componentes metalicos pueden sufrir diferentes tipos de cambios y degradaciones. Por ejemplo se pueden producir transformaciones de fase o precipitaciones de segundas fases y, en consecuencia, se producen cambios en las propiedades mecanicas y quimicas del material. Como consecuencia de esto, el comportamiento del componente sera distinto del que fuera considerado en el disenio del mismo. El conocimiento de la cantidad de segunda fase precipitada en un componente seria por lo tanto una herramienta importante en manos de los ingenieros de mantenimiento, y mas aun si este conocimiento fuera obtenido de manera no destructiva. El objetivo de este proyecto, por tanto, es estimar por corrientes inducidas la cantidad de hidruros formados por la incorporacion de hidrogeno durante el servicio en materiales estructurales de base circonio. Para ello se utilizo una serie de muestra de Zircaloy-4, con diferentes espesores de oxido superficial y diferentes concentraciones de hidrogeno, obtenidas mediante tratamiento controlado en autoclave. Estas muestras se ensayaron con equipos de medicion por corrientes inducidas. La informacion obtenida en un ensayo de este tipo es la superposicion de muchas variables, entre ellas: el espesor de la capa de oxido formada, la conductividad electrica del material y el espesor de las muestras. A los efectos de analizar esta informacion, se programo en una PC un modelo analitico del plano de impedancias, con el que se proceso dicha informacion, pudiendose, de esta manera, evaluar la conductividad electrica del material, aun en el caso de muestras recubiertas por una capa de oxido superficial. Se observo una relacion lineal entre la conductividad electrica de las muestras y su contenido de hidrogeno en el rango de concentraciones de hidrogeno que es de interes tecnologico. Por lo tanto, la conductividad electrica calculada puede convertirse en la cantidad de hidrogeno incorporada utilizando una curva de calibracion. El procedimiento presentado proporcionara un metodo para la estimacion no destructiva del contenido de hidrogeno en componentes de reactores, tales como tubos de presion, produciendo una informacion que permitira a los expertos evaluar el grado de fragilizacion de dichos componentes. Este tipo de examen deberia ser un complemento natural de los procedimientos normales de inspeccion que buscan fisuras y poros. (autor)Additional details
Additional titles
- Original title (Spanish)
- Modelizacion numerica del plano de impedancia para la determinacion simultanea en Zircaloy, por corrientes inducidas, de espesores de oxidos y conductividad
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 59 p.
- Report number
- IT-T--59-01
INIS
- Country of Publication
- Argentina
- Country of Input or Organization
- Argentina
- INIS RN
- 37112946
- Subject category
- S36: MATERIALS SCIENCE;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis, Non-conventional Literature
- Descriptors DEI
- EDDY CURRENT TESTING; ELECTRIC CONDUCTIVITY; OXIDES; SIMULATION; ZIRCALOY
- Descriptors DEC
- ALLOYS; CHALCOGENIDES; ELECTRICAL PROPERTIES; ELECTROMAGNETIC TESTING; MATERIALS TESTING; NONDESTRUCTIVE TESTING; OXYGEN COMPOUNDS; PHYSICAL PROPERTIES; TESTING; TRANSITION ELEMENT ALLOYS; ZIRCONIUM ALLOYS; ZIRCONIUM BASE ALLOYS
Optional Information
- Notes
- 16 refs., figs., tabs.