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論文

Microstructural evolution of intermetallic phase precipitates in Cr-coated zirconium alloy cladding in high-temperature steam oxidation up to 1400$$^{circ}$$C

Mohamad, A. B.; 根本 義之; 古本 健一郎*; 岡田 裕史*; 佐藤 大樹*

Corrosion Science, 224, p.111540_1 - 111540_15, 2023/11

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111540
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)

The steam oxidation test on the Cr-coated Zry cladding was studied up to 1400$$^{circ}$$C to understand the oxidation behavior under the accidental conditions. The double-sided oxidation test study showed that Cr coating can protect Zry cladding at 1200$$^{circ}$$C within 5 min. Cr coating has a protective effect on the Zry cladding up to 1200$$^{circ}$$C in a steam environment. However, in the oxidation test up to 1200$$^{circ}$$C/30 min and 1300$$^{circ}$$C/5 min, Cr coating can no longer protect Zry cladding. Furthermore, at 1300$$^{circ}$$C, the intermetallic phase of the Zr(Cr, Fe)$$_{2}$$ phase that precipitated within the Zry substrate formed as globule microstructures with Fe enrichment. In addition, the transition of the intermetallic phase within the Zry substrate from the solid to the pre-liquid and liquid phases was observed, where it was determined at 1350$$^{circ}$$C/60 min and 1400$$^{circ}$$C/30 min within the ZrO$$_{2}$$ phase (outer side region). The oxidation of the Zr(Cr, Fe)$$_{2}$$ interlayer was also determined in this study, where it resulted in the formation of the oxide phase of Cr, Zr, and Fe. It is worth mentioning that further experiments, such as mechanical testing and modeling, should be considered to support the degradation of the Cr-coated Zry cladding mainly when the liquid phase of the intermetallic phase is obtained for beyond design-basis accident environment.

論文

Introduction of Cu$$^{2+}$$ to the inside of the crevice by chelation and its effect on crevice corrosion of Type 316L stainless steel

青山 高士; 加藤 千明

Corrosion Science, 210(2), p.110850_1 - 110850_10, 2023/01

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110850
 被引用回数：2 パーセンタイル：15.81(Materials Science, Multidisciplinary)

Cu$$^{2+}$$のキレート錯体: [Cu(EDTA)]$$^{2-}$$を用いて、Cu$$^{2+}$$を隙間の外側から内側へ導入した。導入されたCu$$^{2+}$$は、ステンレス鋼の隙間腐食の抑制剤として作用することが期待される。隙間腐食試験により、[Cu(EDTA)]$$^{2-}$$のエレクトロマイグレーションによりCu$$^{2+}$$が隙間内部へ導入されることが確認された。移行した[Cu(EDTA)]$$^{2-}$$はH$$^{+}$$と反応して隙間内部のpH低下を抑制し、Cu$$^{2+}$$と[Cu(EDTA)]$$^{2-}$$は分離してステンレス鋼の活性溶解が抑制されることが確認された。

論文

Characterization and corrosion behavior of Al-added high Mn ODS austenitic steels in oxygen-saturated lead-bismuth eutectic

Haoran, W.*; Yu, H.*; Liu, J.*; 近藤 創介*; 大久保 成彰; 笠田 竜太*

Corrosion Science, 209, p.110818_1 - 110818_12, 2022/12

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110818
 被引用回数：4 パーセンタイル：53.21(Materials Science, Multidisciplinary)

新たに開発した、Al$$_{2}$$O$$_{3}$$を形成する高Mnオーステナイト酸化物分散強化鋼(ODS)について、飽和酸素濃度下の鉛ビスマス中450$$^{circ}$$Cにて、430時間の浸漬試験を行った。非ODS鋼と比較して、ODS鋼は腐食や表面剥離に対して優れた耐性を有していた。本ODS鋼の高密度に存在する粒界が、金属元素の外方への拡散のチャネルとして機能し、元の表面から内部へ連続したCr$$_{2}$$O$$_{3}$$スケールを形成し、また、外部(Fe,Mn)酸化物スケールと内部Cr$$_{2}$$O$$_{3}$$スケールによる酸化防止と共に、Al拡散の促進は、ODS-7Al鋼中で連続的なAlリッチ酸化物スケールの形成をもたらしたため、その優れた耐食性に寄与したと考えられる。

論文

Three-dimensional computational modeling and simulation of intergranular corrosion propagation of stainless steel

五十嵐 誉廣; 小松 篤史; 本岡 隆文*; 上野 文義; 山本 正弘

Corrosion Science and Technology, 20(3), p.105 - 111, 2021/06

https://doi.org/10.14773/CST.2021.20.3.105

セルオートマトン法を用いてステンレス鋼の粒界腐食現象を模擬する3次元計算モデルを構築した。計算モデルでは、バルク,結晶粒界(GB)、および溶液セルの3種類のセルで構成される。開発モデルを用いて、腐食時の表面粗さとGBの溶解速度の分散との関係を検証した。解析により、GBの溶解速度分布を採用したモデルによって計算された表面粗さが、GBの溶解速度一定とした場合よりも大きいことを明らかにした。解析によって得られた断面は、腐食試験によって得られた断面をよく再現していた。これらの結果は、腐食中の表面粗さが腐食速度の分布に関係していることを示している。

論文

Effects of residual stress and plastic strain on hydrogen embrittlement of a stretch-formed TRIP-aided martensitic steel sheet

北條 智彦*; 秋山 英二*; 齋藤 寛之*; 城 鮎美*; 安田 良*; 菖蒲 敬久; 衣笠 潤一郎*; 湯瀬 文雄*

Corrosion Science, 177, p.108957_1 - 108957_9, 2020/12

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108957
 被引用回数：18 パーセンタイル：75.61(Materials Science, Multidisciplinary)

変態誘起塑性マルテンサイト鋼の半球延伸成形試験片の水素助長割れを調査した。水素の伝搬により、鋼板に形成された球体のすそにき裂が生じ、き裂は半径方向に沿って球体の中腹から平面に向かって伝播した。残留オーステナイトの応力,塑性ひずみ,体積分率の分布を、SPring-8でのシンクロトロンX線放射を利用したエネルギー分散型X線回折法を使用して分析した。測定された引張応力が最も高い領域でき裂の発生が起こったことは重要である。加えて塑性ひずみと結果として生じるマルテンサイト変態の影響も示唆された。

論文

Relationship between the microstructure and local corrosion properties of weld metal in austenitic stainless steels

鴇田 駿*; 門井 浩太*; 青木 聡; 井上 裕滋*

Corrosion Science, 175, p.108867_1 - 108867_8, 2020/10

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108867
 被引用回数：21 パーセンタイル：80.42(Materials Science, Multidisciplinary)

本研究の目的は、溶接金属の耐食性を電気化学的手法によって評価し、微細組織と耐食性の関係について議論することである。耐粒界腐食性および耐孔食性をそれぞれ電気化学的再活性化率(EPR)試験および孔食電位測定を用いて測定した。再活性化率および孔食電位はそれらの化学成分と対応した。CrおよびMoをより多く含有した試料はより高い耐食性を示した。EPR試験では相対的にCr濃度が低いデンドライトコア部が腐食した。孔食電位測定では、Nb炭化物が孔食の起点となり、孔食はデンドライトセル組織に沿って進展した。

論文

Corrosion behaviour of Al-added high Mn austenitic steels in molten lead bismuth eutectic with saturated and low oxygen concentrations at 450$$^{circ}$$C

Wang, H.*; Yu, H.*; 近藤 創介*; 大久保 成彰; 笠田 竜太*

Corrosion Science, 175, p.108864_1 - 108864_12, 2020/10

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108864
 被引用回数：28 パーセンタイル：86.98(Materials Science, Multidisciplinary)

核融合先進ブランケット材として新たに開発を進めているAl含有高Mnオーステナイト鋼について、ADS炉内機器への新たな適用性評価のために、450$$^{circ}$$Cにおける飽和及び低酸素濃度の鉛ビスマス共晶金属(LBE)中での腐食挙動を調べた。その結果、Alの添加により、腐食環境の厳しい条件である低酸素濃度のLBE中においても、Alを含む耐酸化性の皮膜が形成した。一方、飽和酸素濃度では酸化皮膜形成量が多く、Al添加の効果は見られなかった。

論文

Corrosion inhibition effects of metal cations on SUS304 in 0.5 M Cl$$^{-}$$ aqueous solution

Islam, M. S.*; 大谷 恭平; 坂入 正敏*

Corrosion Science, 140, p.8 - 17, 2018/08

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2018.06.028
 被引用回数：13 パーセンタイル：56.13(Materials Science, Multidisciplinary)

異なる金属カチオンを含む0.5M Cl$$^{-}$$の溶液に暴露したSUS304の腐食挙動を表面分析を伴う浸漬試験および電気化学測定により調査した。金属カチオンにより異なる腐食メカニズムはXPS分析および硬い柔らかい酸塩基理論(HSAB理論)により解明した。研究結果より、硬い金属カチオンは化学結合によって不動態皮膜上に保護層を形成して塩化物イオンによる攻撃を防ぐことにより、SUS304の腐食反応を抑制する効果を持つと考えられる。

論文

An Empirical model for the corrosion of stainless steel in BWR primary coolant

内田 俊介*; 塙 悟史; 内藤 正則*; 岡田 英俊*; Lister, D. H.*

Corrosion Engineering, Science and Technology, 52(8), p.587 - 595, 2017/10

https://doi.org/10.1080/1478422X.2017.1357960
 被引用回数：4 パーセンタイル：21.16(Materials Science, Multidisciplinary)

電気化学に対する静的解析と酸化皮膜成長に対する動的解析を組み合わせたECP評価モデルを開発した。このモデルで得られた主な結論は以下の通り。過酸化水素及び酸素のECPへの影響は、酸化皮膜の性状変化によるものとして説明できた。水化学条件の変更に起因するECPのヒステリシスを評価することができた。ECPに対する中性子照射効果として、酸化皮膜中の照射誘起拡散をモデルに導入することで、中性子照射によるアノード電流密度の低下に起因したECPの低下を予測した。

論文

Corrosion of 9-12Cr ferritic-martensitic steels in high-temperature CO$$_{2}$$

Rouillard, F.*; 古川 智弘

Corrosion Science, 105, p.120 - 132, 2016/04

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2016.01.009
 被引用回数：86 パーセンタイル：96.84(Materials Science, Multidisciplinary)

9-12Crフェライト・マルテンサイト系鋼を対象に、1-250barの圧力条件下の高温CO$$_{2}$$中にて最長8000時間の腐食研究を実施した。その結果、ブレークアウェイ酸化と呼称される腐食挙動は観察されなかった。9Cr鋼は、12Cr鋼に比較して高い酸化成長挙動および浸炭が生じていた。CO$$_{2}$$圧力が増加した場合においても高温酸化成長挙動はほとんど変化しなかったにも関わらず、浸炭速度は増加する傾向を示した。2種の12Cr鋼は異なった腐食形態を示し、その影響として、ガスの構成、鋼中微量元素または試験片最終表面処理の影響が考えられた。本研究では酸化と浸炭を考慮した腐食メカニズムを提案する。

論文

Experimental verification of models assessing Eh evolution induced by corrosion of carbon steel overpack

坂巻 景子; 片岡 理治; 前田 敏克; 飯田 芳久; 鴨志田 美智雄; 山口 徹治; 田中 忠夫

Corrosion Engineering, Science and Technology, 49(6), p.450 - 454, 2014/09

https://doi.org/10.1179/1743278214Y.0000000217
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.01(Materials Science, Multidisciplinary)

地層処分環境下において人工バリアの一つであるオーバーパックは地下水と接触し、腐食する。処分場閉鎖直後は、酸素が存在するため酸化的雰囲気であるが炭素鋼の腐食等で酸素が消費され還元性雰囲気になると考えられる。酸化還元電位(Eh)の低下は廃棄中に含まれる$$^{79}$$Se等の地球化学的挙動に影響するため、地層処分の安全評価を行う上で重要な評価項目である。本研究では、Eh変動を模擬する炭素鋼腐食試験を行い、その結果を用いてEh変動評価モデルの妥当性を検証した。ベンチマーク計算では最近公表された知見を反映したモデルも用いて、2ケースの計算を行った。それぞれのケースでEhを決定づける酸化還元反応は異なったが、Eh評価結果には大きな差はなくいずれのケースも300日以降において実験値と整合した。

論文

Corrosion issues in sodium-cooled fast reactor (SFR) systems

吉田 英一; 古川 智弘

Nuclear Corrosion Science and Engineering, p.773 - 806, 2012/00

https://doi.org/10.1533/9780857095343.6.773

ナトリウム冷却型高速炉における腐食問題を取り上げ、冷却系統内で生じる構造材料や炉心材料のナトリウム腐食メカニズムやその支配因子、並びに機械的強度特性(クリープ,疲労など)への高温ナトリウム環境の影響について、これまでの研究開発において明らかになったナトリウム腐食の知見を報告する。さらに、ナトリウム環境下では酸化被膜が還元され、材料同士が直に接触して擦れ合うことになり、これらのナトリウム環境特有の摩擦・摩耗,自己融着特性の現象解明についても報告する。

論文

Propagation behaviour of general and localised corrosion of carbon steel in simulated groundwater under aerobic conditions

谷口 直樹; 鈴木 宏幸; 川崎 学; 内藤 守正; 小林 正人*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*

Corrosion Engineering, Science and Technology, 46(2), p.117 - 123, 2011/04

https://doi.org/10.1179/1743278210Y.0000000011
 被引用回数：9 パーセンタイル：46.91(Materials Science, Multidisciplinary)

炭素鋼は高レベル放射性廃棄物地層処分におけるオーバーパック候補材料の一つに選定されている。炭素鋼の腐食は全面腐食と局部腐食の二つに分類される。本研究では酸化性雰囲気における炭素鋼の浸漬試験によって全面腐食と局部腐食の進展挙動を調べた。浸漬試験結果,腐食進展速度は環境条件と鋼種に大きく依存した。しかし、孔食係数(最大腐食深さと平均腐食深さの比)の上限はおよそ平均腐食深さのみから決定されることがわかった。実験データと文献データに基づき、Gumbel分布を用いた極値統計解析を適用することによって平均腐食深さからオーバーパックの最大腐食深さを推定する経験的モデルを提示した。

論文

Long term integrity of overpack closure weld for HLW geological disposal, 2; Corrosion properties under anaerobic conditions

小林 正人*; 横山 裕*; 高橋 里栄子*; 朝野 英一*; 谷口 直樹; 内藤 守正

Corrosion Engineering, Science and Technology, 46(2), p.212 - 216, 2011/04

https://doi.org/10.1179/1743278210Y.0000000021
 被引用回数：4 パーセンタイル：28.93(Materials Science, Multidisciplinary)

炭素鋼オーバーパックの長期健全性を予測するため、還元条件下での炭素鋼溶接部の腐食挙動が調べられた。本研究で用いた試験片は3つの溶接方法(GTAW, GMAW, EBW)から作成された。各試験片には全面腐食が観察され、溶接部における腐食速度は母材と同等かそれ以下となった。浸漬期間中に吸収された水素量は3年間で2.48$$times$$10$$^{-5}$$ mol kg[Fe]$$^{-1}$$(0.05ppm)以下であり、水素脆化の影響がほとんどない値となった。水素脆化感受性は母材で最も大きく、溶接による悪影響はほとんどないことが示された。溶接された炭素鋼オーバーパックは還元条件下で期待される寿命期間中耐食性を有すると考えられる。

論文

${it Ex-situ}$ and ${it in-situ}$ X-ray diffractions of corrosion products freshly formed on the surface of an iron-silicon alloy

鈴木 茂*; 松原 英一郎*; 小松 卓哉*; 岡本 吉則*; 蟹江 澄志*; 村松 淳司*; 小西 啓之; 水木 純一郎; 早稲田 嘉夫*

Corrosion Science, 49(3), p.1081 - 1096, 2007/03

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2006.06.029
 被引用回数：32 パーセンタイル：80.34(Materials Science, Multidisciplinary)

鉄鋼材料の腐食生成物の形成過程を明らかにするために、純鉄及びFe-2%Si合金の表面に湿潤状態で生じた腐食生成物を採取し、放射光によるX線回折実験を行った。NaCl水溶液によって純鉄表面に生じた湿潤腐食生成物の外周部には$$gamma$$-FeOOHが、内部には$$gamma$$-FeOOHのほか、$$alpha$$-FeOOH, Fe$$_{3}$$O$$_{4}$$が含まれている。これと比較して、Fe-Si合金の場合は$$beta$$-FeOOHの生成が著しい。実験ではFe-Si合金の腐食に対する硫酸イオンの影響についても調べた。また実験室のX線回折計で純鉄,Fe-Si合金の乾湿繰返し過程での腐食生成物の形成をその場観察した。その結果は先の放射光による${it Ex-situ}$実験の結果と一致している。

論文

Study on the oxidation behaviour of Fe, Cr and Ni in O$$_{2}^{+}$$ ion implanted SUS304 stainless steel by in situ SR-XPS and ex situ scanning tunnelling microscope

Li, Y.; 馬場 祐治; 関口 哲弘

Corrosion Science, 43(5), p.903 - 917, 2001/05

https://doi.org/10.1016/S0010-938X(00)00109-8
 被引用回数：14 パーセンタイル：62.23(Materials Science, Multidisciplinary)

304ステンレス鋼の表面酸化過程を放射光X線光電子分光法及び走査型トンネル顕微鏡により調べた。酸素イオンを照射したステンレス表面のクロムとニッケルは、それぞれCr$$_{2}$$O$$_{3}$$及びNiOに酸化するが、鉄はFeOからFe$$_{2}$$O$$_{3}$$へと漸次変化する。また、ステンレス表面の鉄とクロムの酸化速度は、純金属(純鉄及び純クロム)より速いのに対し、ステンレス表面のニッケルは、純ニッケルに比べて遅く、Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$が生成し始めた後にNiOに変化することがわかった。以上の結果と走査型トンネル顕微鏡による観察結果より、酸化初期に生成したFe$$_{2}$$O$$_{3}$$が触媒的に作用することにより、NiOの生成が加速されることを明らかにした。

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