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Corrosion behavior of austenitic and ferritic/martensitic steels in oxygen-saturated liquid Pb-Bi eutectic at 450$$^{circ}$$C and 550$$^{circ}$$C

450$$^{circ}$$C及び550$$^{circ}$$Cの酸素飽和した液体鉛ビスマス中におけるオーステナイト及びフェライト/マルテンサイト鋼の腐食挙動

倉田 有司; 二川 正敏; 斎藤 滋

Kurata, Yuji; Futakawa, Masatoshi; Saito, Shigeru

加速器駆動核変換システムの核破砕ターゲット及び冷却材として用いられる液体鉛ビスマス中の腐食挙動に及ぼす温度及び合金元素の影響を明らかにするため、450$$^{circ}$$C及び550$$^{circ}$$Cの酸素飽和した液体鉛ビスマス中で、種々のオーステナイト及びフェライト/マルテンサイト鋼について、3000hの静的腐食試験を実施した。腐食深さを、内部酸化を含む酸化膜の厚さ,結晶粒界腐食深さ,形成したフェライト層の厚さの和と定義した。450$$^{circ}$$Cでの腐食深さは、フェライト/マルテンサイト鋼,オーステナイト鋼にかかわらず、鋼材中Cr量の増加とともに減少する。450$$^{circ}$$Cでは3つのオーステナイト鋼で、Ni及びCrの明らかな溶解は起こらなかった。フェライト/マルテンサイト鋼の腐食深さは、550$$^{circ}$$CでもCr量の増加とともに減少する。JPCA及び316ステンレス鋼のオーステナイト系ステンレス鋼の腐食深さは、550$$^{circ}$$CでのNiの溶解に起因するフェライト化によって、フェライト/マルテンサイト鋼より大きくなる。約5%のSiを含むオーステナイト系ステンレス鋼は、保護的なSi酸化膜が形成し、Ni及びCrの溶解を防ぐため、550$$^{circ}$$Cで優れた耐食性を示す。

Static corrosion tests of various austenitic and ferritic/martensitic steels were conducted in oxygen-saturated liquid Pb-Bi at 450$$^{circ}$$C and 550$$^{circ}$$C for 3000h to study the effects of temperature and alloying elements on corrosion behavior. Oxidation, grain boundary corrosion, dissolution and penetration were observed. The corrosion depth decreases at 450$$^{circ}$$C with increasing Cr content in steels regardless of ferritic/martensitic or austenitic steels. Appreciable dissolution of Ni and Cr does not occur in the three austenitic steels at 450$$^{circ}$$C. The corrosion depth of ferritic/martensitic steels also decreases at 550$$^{circ}$$C with increasing Cr content whereas the corrosion depth of austenitic steels, JPCA and 316ss becomes larger due to ferritization caused by dissolution of Ni at 550$$^{circ}$$C than that of ferritic/martensitic steels. An austenitic stainless steel containing about 5%Si exhibits fine corrosion resistance at 550$$^{circ}$$C because the protective Si oxide film is formed and prevents dissolution of Ni and Cr.

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