NaOH水溶液中におけるステンレス鋼[SUS304]の腐食特性

Corrosion Properties of Type 304 Stainless Steel in NaOH Solution

吉田 英一; 矢口 勝己*; 青砥 紀身 

Yoshida, Eiichi; Yaguchi, Katsumi*; Aoto, Kazumi

ナトリウム冷却型高速炉においては、ナトリウム系統の機器配管等から微細なクラックを通じて外部雰囲気へナトリウムが微少漏えいした場合や、機器配管の補修や改善作業に伴いナトリウム系統のバウンダリを開放した場合など、ナトリウムが外部雰囲気(空気)との化学的な反応に伴い腐食性の化合物(主に水酸化ナトリウム;NaOH)を生成し、機器配管に腐食損傷を与える可能性がある。このため、腐食性化合物による機器配管材料の腐食進行状態やこれらの損傷程度を定量的に把握しておくことが、プラントの設計や保守管理の面で重要である。本実験では、代表的な構成材料であるオーステナイト・ステンレス鋼SUS304を対象に、NaOH濃度(100%NaOHを含む)及びNaOH水溶液温度をパラメータにした腐食実験を実施し、SUS304の腐食速度や腐食割れ感受性などについて検討した。これらの結果、NaOH水溶液中におけるSUS304の腐食は、NaOH濃度の影響よりも温度に依存して進行することがわかった。また、5585%NaOH水溶旅中と100%NaOH中では異なった温度依存性に区分され、見掛けの活性化エネルギーは、前者で約30kcal/mol(約125.6kJ/mol)、後者で約9kcal/mol(約37.7kJ/mol)であった。本実験で得た腐食速度は、これまでに得られているNaOH水溶液中の文献値と概ね一致していた。腐食実験における腐食形態は、いずれの条件下でも均一的な全面腐食であった。Uベンド試験片による腐食割れ実験においては、一般的なSUS304腐食割れ境界線の範囲内であるが、孔食等を起点とし複数粒界以上の深さに及ぶ貫粒割れが一部の条件下で観察された。

In sodium cooled fast reactors, when a very small-scale sodium leakage occurs to an air atmosphere through a fine crack of component or piping in the sodium systems, sodium may produce corrosive compounds by the chemical reactions with the air atmosphere, and corrosion damage of component materials may be induced. Therefore, evaluation of the corrosion behavior and the amount of damages of the component materials by the corrosive compound is important from the viewpoint of a design of a plant and maintenance management. The corrosion tests were conducted with the parameters NaOH concentration [55-100mass.% NaOH] and NaOH solution temperature [348-1027K] for the SUS304 stainless steel which is a typical structure material. The corrosion rate and corrosion crack susceptibility were examined. As the results, the corrosion rate of SUS304 was dependent on the temperature of NaOH solution, though the influence of NaOH concentration in solution was small. The different temperature dependency was shown in 55-85% NaOH solution and 100% NaOH. The activation energy was about 30kcal/mol in 55-85% NaOH solution and was about 9kcal/mol in 100% NaOH, respectively. The corrosion rate of this experiment was roughly in agreement with the reference values in NaOH solution obtained by the past experiments. The morphology of corrosion was general corrosion under all conditions. In the SCC experiment using the U-bend test specimen, TGSCC was observed under a part of condition. However, the observed region in this study was within the limits of the SCC boundary region of SUS304 in sodium-hydroxide solution.