El fretting es un mecanismo de daño que se presenta entre dos superficies en contacto entre las cuales existe un movimiento relativo de 1 a 300 mm. En el caso de las barras de elementos combustibles de reactores nucleares este fenómeno ocurre debido a la presencia de vibraciones inducidas por el flujo de agua del circuito primario [1]. El presente trabajo tiene como objetivos: determinar experimentalmente el denominado mapa de las condiciones de fretting en operación RCFM [2] para tubos de Zircalloy-4, en configuración tubo contra tubo cruzado a 90º, en aire a temperatura ambiente, bajo las condiciones de carga normal P, desplazamientos relativos ? y frecuencia de ensayo f recomendadas en ASTM G-204; caracterizar por TEM la naturaleza de las partículas desprendidas durante el proceso; determinar el coeficiente de fricción COF en cada caso. Para P = 10 N y ? = 50 µm el sistema se halló en la condición de fretting en deslizamiento global con un COF ? 1. Para P = 5 N y ? = 200 µm, el sistema se ubicó en una condición de desgaste por deslizamiento con valores de COF ? 0.4, en línea con lo encontrado por otros autores para contacto deslizante de Zr con diferentes materiales [3]. En ambos casos las partículas desprendidas correspondieron a ZrO₂ en fase tetragonal o monoclínica, con tamaños individuales en el rango 10 a 20 nm, aunque formando aglomerados de hasta algunos micrometros. La presencia de la fase tetragonal de ZrO₂ sugiere que durante el ensayo se alcanzan temperaturas cercanas a 900 ºC debido a la interacción [4]. Se realizaron además ensayos complementarios a f = 30 Hz con ? = 14 µm y P = 5, 10 y 20 N para determinar el RCFM en las condiciones más cercanas a las de funcionamiento [1].

Referencias

1. H.K. Kim, S.J. Kim, K.H. Yoon, H.S. Kang, K.N. Song, “Fretting wear of laterally supported tube” Wear, Vol. 250 (2001), p. 535-543.
2. M.H. Zhu, Z.R. Zhou, “On the mechanisms of various fretting wear modes”, Tribology International Vol. 44 (2011) p. 1378–1388.
3. M.B. Peterson, R.L. Johnson, “RM E51LZO: Friction and surface damage of several corrosion-resistant materials”, 1952, NACA.
4. R. N. Patil, E. C. Subbarao, “Monoclinic-Tetragonal Phase Transition in Zirconia: Mechanism, Pretransformation and Coexistence”, Acta Crystallographica A Vol.26 (1970) p.535-542.