ML20154H221

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Metallurgic Lab Note 85-990, Metallurgic Analysis of 3A & 3C Wear Rings Removed from RHR Pump Impellers,Peach Bottom Unit 3
ML20154H221
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Issue date: 01/08/1986
From: Diletto R
PECO ENERGY CO., (FORMERLY PHILADELPHIA ELECTRIC
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85-990, NUDOCS 8603100216
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Text

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PHILADELPHIA ELECTRIC COMPANY O PHILADELPHI A o Metallurgical Laboratory Note No.85-990 g Metallurgical Analysis of the 3A and 3C Wear Rings Removed from the Residual Heat Removal Pump Impellers, Peach Bottom Unit #3 By O R. J. Diletto O

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Subject:

Metallurgical Analysis of the 3A and 3C Wear Rings Removed from the Residual Heat Removal (RHR) Pump

() Impellers, Peach Bottom Unit #3.

Purpose:

To examine the impeller wear rings and determine the probable cause of cracking.

Background:

Station Maintenance

() had requested Metallurgical ab-sistance when cracked wear rings were observed during RHR Pump / Motor maintenance. The metallurgical exami-nation and maintenance inspection results prompted an inquiry by the NRC with regard to possible implica-tions of a generic problem. The manufacturer was l Bingham-Willamette.

!O i This laboratory note contains the Summation of Results, Conclusions and the illustrations that I

presented were to the NRC in Bethesda, Maryland on December 19, 1985. Also, additional illustrations, a

discussion and suggestion are included.

()

Conclusions:

1. The wear rings failed by intergranular stress-assisted corrosion cracking which propagated from numerous surf ace indications.
2. The susceptibility of these wear rings to IGSCC g was increased due to the followings
a. Initiation sites - folds, laps and possible quench cracks.
b. Residual OD hoop stresses from the shrink fit.

c.

Full hardness heat treatment in a susceptible material - 410SS Summation of Results 1.

Visually, O.D. to I.D. the final fracture appears to propagate from an older crack as judged from

() the gradual decline in corrosion scale. (Figures 1& 2)

2. The wear ring material had an average Rockwell hardness of C43 (BHN 404). Bingham-Willamette specifies a range (Figures 2 & 3) of BHN 315 to 365 (C34-C39) .

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3. Visually, the O.D.

titude of parallel cracks was observed which wereto contain a mul-lar perpendicu-to the hoop stress and to the abrasion, and ,

were parallel to the fractures. (Figures 4 & 5)

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4. Debris within the O.D. surface discontinuities and corrosion deposits on the fracture surface

.I) were examined by x-ray microprobe. The presence of harmful contaminates were not detected.

(Figures 6 & 7)

5. The material was verified to be ASTM A182 grade F6A (410) as specified by Bingham-Willamette.

(Figure 8)

6. The mode of fracture, observed by electron mi-croscopy and metallography, was intergranular
cracking. (Figures 9 & 10)

\\

7. The O.D. of the wear rings contained undesirable

..(3 indications which appeared to be folds or laps typical of a machining operation and possible quench cracks from fabrication heat treatment.

(Figures 11, 12, 13, & 14)

8. The microstructure was characteristic of a 410
() Martensitic stainless steel in the quenched and tempered condition. There was no evidence of elongated or worked grains on the I.D. or O.D.

sorface. (Figure 15)

Discussion: The wear rings vere examined visually, by metallogra-jo phy, by electron microscopy, for semi quantitive chemical verification, for microhardness and Rockwell hardness. The attached figures document our findings and are: referenced in the Summation of Results.  ;

1 The results of this examination suggest that the j) austenitizing and tempering heat treating tempera-tures were not chosen for the optimum combination of hardness, toughness and properties.

corrosion resistance Similar failures were reported by Bechtel, Materials

'g) and Quality Services Department, at the Palo Verde  !

Nuclear Generating Station. Their auxiliary feed-water pump, manufactured by Bingham-Willamette, had wear rings fabricated from type 440A Martensitic stainless steel. The reported specified heat treat-ment required full austenitization with a tempering

,0 temperature that achieved near full hardenability.

Additionally, several parallel cracks adjacent to the main fracture were observed on the wear ring 0.D.

surface. The pattern of these cracks was reported as being similar to that of grinding cracks.

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Suggestion:

The results of this examination suggest that Bingham-

  • Willamette, the manufacture, review their 410SS wear ring processing sequence from forging through to final grind in order to optimize the desired hardness and corrosion properties for this shrink fit application. Alternate materials not susceptible to stress corrosion cracking or embrittlement should be

,, considered by the manufacture. -

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V Prepared by: R. John Diletto u

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