Autor: Tomáš Richtr 25036 Vedoucí práce: Ing. Marcel Beňo, Ph.D. České Budějovice 13.06.2024 Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby reaktoru Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Cíl bakalářské práce * zhodnocení problematiky svařitelnosti niklového tvářeného drátu o jakosti Ni 99.6 (ČSN 42 3405) jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby s vlivem na jeho strukturní stabilitu a mechanické vlastnosti. Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Metodika práce * Teoretická část – sběr dat * Aplikační část – experimentální výzkum Reaktor VVER 1000 v podélném řezu a svorník v HDR Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Niklové těsnění před umístěním a po vyndání z dělící roviny tlakové nádoby reaktoru Obsah obrázku socha, podlaha, území, interiér Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku dřez, spotřebič, plynový sporák, hrnec/pánev Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku dřez, interiér, ocel, gramofon Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku rukavice, Ochranné rukavice, osoba, žlutá Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku nářadí, kov, spojovací materiál, Železářské zboží pro domácnosti Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku kovové předměty, kov, ozubené kolo, Fotka zátiší Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku diagram, snímek obrazovky, text, řada/pruh Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku diagram, snímek obrazovky, text, řada/pruh Popis byl vytvořen automaticky Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Parametry svařování Svařování metodou TIG Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Příprava niklových drátů o jakosti Ni 99,6 o ⌀ 5,0 mm tavby B5927 * Niklový drát Ni 99,6 •Základní materiál Ni 99,6 o ⌀ 5,0 mm tavby B5927 •Deformovaný Ni 99,6 byl zvolen jako základní materiál pro kontrolní svarové spoje 5Ni, 6Ni, 7Ni a 8Ni Obsah obrázku červená, nářadí, Autodíly, stroj/přístroj Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku osoba, oblečení, nářadí, Technik Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku flétna/dudy, válec, požární hydrant, území Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku stroj/přístroj, inženýrství, interiér Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku kabel Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku měřicí tyč, žlutá, osoba Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku území, nářadí, červená, stroj/přístroj Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku nářadí, Železářské zboží pro domácnosti, ruční nářadí, sloup/hůl Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku kov, Železářské zboží pro domácnosti, nářadí, utahovací klíč Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku Železářské zboží pro domácnosti, kov, ruční nářadí, nářadí Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku nářadí, kov, Železářské zboží pro domácnosti, podlaha Popis byl vytvořen automaticky svarové spoje 3Ni a 4Ni nedeformované 5Ni a 6Ni Deformované ohybem Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Obsah obrázku nářadí, interiér Popis byl vytvořen automaticky Zkoumané niklové dráty o jakosti Ni 99,6 * Kontrolní svarové spoje •1Ni až 12Ni základní materiál Ni 99,6 o ⌀ 5,0 mm tavby B5927 (svařené ve spolupráci s doktorem Beněm) •536-1 a 536-2 Základní materiál Ni 99,6 o ⌀ 5,13 mm tavby A8743 (vytvořené zaměstnanci dodavatele zajišťující servis JE) •Přídavný materiál NITIG 99 o ⌀ 1,2 mm tavby Z1-000601 Obsah obrázku text, papír, papírenské zboží, Zboží Popis byl vytvořen automaticky Použití základního a přídavného materiálů na svarové spoje Použití základního materiálů na tahové zkoušky Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích WeldMonitor-Grafy průběhu měřených veličin Obsah obrázku text, snímek obrazovky, číslo, řada/pruh Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku text, snímek obrazovky, řada/pruh, Paralelní Popis byl vytvořen automaticky Svar 1Ni housenka 1 Svar 1Ni housenka 2 Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Prováděné zkoušky * Nedestruktivní zkoušky pro svarové spoje •Vizuální kontrola •Kapilární zkouška •Radiografická zkouška * Destruktivní zkoušky pro liché svarové spoje (1Ni, 3Ni, 5Ni, 7Ni, 9Ni, 11Ni a 536-1) •Strukturní a prvková analýza pro spoje 536-1 a 11Ni •Metalografická analýza makrostruktury •Metalografická analýza mikrostruktury •Zkouška tvrdosti (Vickers HV1) •Zkouška mikrotvrdosti pro spoje 1Ni, 7Ni (Vickers HV0,01) * Destruktivní zkoušky pro sudé svarové spoje (2Ni, 4Ni, 6Ni, 8Ni, 10Ni, 12Ni a 536-2) a základní materiály 13Ni-1, 13Ni-2, 14Ni-1, 14Ni-2, 536-3 a 536-4 •Tahová zkouška • Obsah obrázku válec, červená, sloup/hůl, nářadí Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku Svačinka, jídlo, oranžová, interiér Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku pták, látka Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku text, snímek obrazovky, černá, design Popis byl vytvořen automaticky póry Obsah obrázku nářadí, pravítko, posuvné měřítko, nůžky Popis byl vytvořen automaticky Sudé svarové spoje Liché svarové spoje Vady kapilární zkouška Vady radiografická zkouška Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Strukturní a prvková analýza * Pro spoje 536-1 a 11Ni * 100 % niklu v odhaleném krystalu niklu viz. spektrum 23, 24, 25. * 100 % niklu v v základní matrici kovového materiálu viz. spektrum 21, 22. * Další chemické prvky se vyskytovaly v důsledku kontaminace leptadlem nebo během analýzy ve svarovém kovu. Obsah obrázku elektronika, Elektronické inženýrství, stroj/přístroj, Elektrické vedení Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku hrnec/pánev, Hrnce a nádoby na pečení, pánev na smažení, hrnec/konvice Popis byl vytvořen automaticky vodivá páska Obsah obrázku snímek obrazovky, bublina, kráter, příroda Popis byl vytvořen automaticky Struktura SK 536-1 zvětšeno 1800x Obsah obrázku mikroskop, interiér, Vědecký přístroj, Lékařské vybavení Popis byl vytvořen automaticky TemplateImage Struktura ZM 536-1 elektronový SEM mikroskop ZEISS EVO LS10 Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Metalografická analýza makrostruktury * TOO není výrazná kromě vzorku 536-1 * Výraznější lept vzorku 536-1 je způsobeno nejspíše tepelným zpracování, které proběhlo dvakrát. • Metalografická analýza mikrostruktury * Austenitická struktura * Výrazný lept u vzorku 536-1 * Zvýrazněné oxidy niklu • Obsah obrázku mapa, černobílá, umění Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku mapa, text Popis byl vytvořen automaticky 7 Ni zvětšeno 100x 536-1 zvětšeno 100x 536-1 zvětšeno 20x 7 Ni zvětšeno 20x Obsah obrázku Nerost Popis byl vytvořen automaticky Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Metalografická analýza mikrostruktury * Vzorek 536-1 •Použity tři leptadla Kalling 2, Klemm‘s a Lučavka královská. •Zvoleno leptadlo Kalling 2 ponořovací metoda. • Obsah obrázku černobílá Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku mapa, černobílá Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku text, mapa Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku text, kruh, snímek obrazovky Popis byl vytvořen automaticky Kalling 2 nanášeno vatou (zvětšeno 200x) Kalling 2 ponořovací metoda (zvětšeno 200x) Lučavka královská nanášeno vatou (zvětšeno 200x) Klemm‘s nanášeno vatou (zvětšeno 200x) Pór (zvětšeno 50x) Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Zkouška tvrdosti * Tvrdost •Zkouška tvrdosti pro vzorky 1Ni, 3Ni, 5Ni, 7Ni, 9Ni, 11Ni a 536-1 (Vickers HV1) * Mikrotvrdost •Zkouška mikrotvrdosti pro vzorky 1Ni, 7Ni (Vickers HV0,01) Obsah obrázku nářadí, Železářské zboží pro domácnosti, kov, hoblovat Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku kancelářské potřeby, pero, Kancelářské nástroje, psací potřeba Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku měřicí tyč, pravítko, nářadí, číslo Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku skica, umění, kresba Popis byl vytvořen automaticky Vkládání vpichů (Vickers HV1) Výsledky vpichů vzorek 1Ni (Vickers HV1) Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Tahová zkouška * Přídavný a Základní materiál •2Ni, 6Ni a 10Ni – Základní materiál Ni 99,6 a Přídavný materiál NITIG 99. •4Ni, 8Ni a 12Ni – Základní materiál Ni 99,6 a Přídavný materiál Ni 99,6. •13Ni-1, 13Ni-2 – Základní materiál tavby B5927. •14Ni-1, 14Ni-2, 536-3, 536-4 – Základní materiál tavby A8743. Obsah obrázku text, diagram, řada/pruh, Vykreslený graf Popis byl vytvořen automaticky 2Ni Obsah obrázku bílá tabule, interiér Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku text, počítač, snímek obrazovky, displej Popis byl vytvořen automaticky Hodnoty příčných tahových zkoušek Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Spektrometrie * Zkušební vzorky 1Ni, 5Ni, 536-1 a naklepané svarové spoje 536-2 a 2Ni •Měřená koncentrace niklu na spektrometru je dominantní oproti ostatním prvkům s hmotnostním obsahem do 2 %. Obsah obrázku rukopis, text, ruční nářadí, nářadí Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku nářadí, Každodenní nošení, pouzdro, truhlářská souprava Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku snímek obrazovky, kruh, umění Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku umění Popis byl vytvořen automaticky se střední mírou spolehlivosti Obsah obrázku umění Popis byl vytvořen automaticky Snímky z kamery spektrometru VANTA Olympus Výsledky chemického složení pomocí spektrometru Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Feritoskopie * Zkušební vzorky 1Ni, 5Ni, 536-1 a naklepané svarové spoje 536-2 a 2Ni •Vzorky byly rovněž ověřeny magnetem, který nám potvrdil, že jsou silně magnetické. •Vysoké procento feritu potvrdilo feromagnetické vlastnosti niklu. Obsah obrázku rukopis, text, ruční nářadí, nářadí Popis byl vytvořen automaticky Obsah obrázku kabel, přístroj, elektronika, Elektronické zařízení Popis byl vytvořen automaticky 1Ni hodnoty % feritu 536-2 hodnoty % feritu Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Kvalitativní vyhodnocení provedených experimentů Plán svařování kontrolních svarových spojů 1Ni až 12Ni Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Závěr Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Otázky vedoucího práce * Lze na základě získaných poznatků posoudit, zda ověřené postupy jsou jediným vhodným řešením anebo lze ještě výrobní postupy inovovat? * Lze k ověření fyzikálních a mechanických vlastností využít i jiné postupy zkoušení? * Jsou získané technické poznatky přenositelné i na ostatní jaderná zařízení? 1. Problematika metalurgické svařitelnosti niklového drátu o jakosti Ni 99,6 jako těsnící element dělící roviny tlakové nádoby Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Děkuji za pozornost