Oxidation behaviour of P122 and a 9Cr-2W ODS steel at 550C in oxygen-containing flowing lead-bismuth eutectic

溶存酸素濃度を制御した550C流動鉛ビスマス中におけるP122鋼及び9Cr-2W ODS鋼の酸化挙動

Schroer, C.*; Konys, J.*; 古川 智弘  ; 青砥 紀身 

Schroer, C.*; Konys, J.*; Furukawa, Tomohiro; Aoto, Kazumi

12Cr-2Wフェライト/マルテンサイト鋼P122及び9Cr-2WODS鋼について、ドイツ・カールスルーエ研究所が所有する流動鉛ビスマス試験装置CORRIDAを用いて長時間の腐食試験を実施した。試験温度及び試験部流速は、550C, 2m/secであり、鉛ビスマス中の溶存酸素濃度制御目標値は10mass%である。溶存酸素濃度制御の初期問題により、一部の試験片は種々の溶存酸素濃度条件に曝され、一時的にではあるが10mass%を記録したものの、平均の溶存酸素濃度としては1.610mass%Oで推移した。1.610mass%O条件下において、P122は最大10,000h, ODS鋼は最大20,000hの浸漬を行った。本試験条件において、両鋼種は、鋼表面に形成されたスピネル型酸化物からなる酸化層と部分的に形成された内部酸化層によって保護されていた。両鋼種の減肉量を評価するために、表面酸化層の厚さを計測した。10mass%の酸素濃度条件下では、浸漬時間に対して対数近似則及び累乗近似則で減肉量をうまく表現することがわかった。

The long-term performance of P122 and ODS steel was tested in oxygen-containing flowing lead-bismuth eutectic at 550 C and a flow velocity of 2 m/s by means of exposure experiments in the CORRIDA loop of FZK. The target for the enrichment of dissolved oxygen was a concentration, c, of 10mass%. Owing to initial problems in controlling c, some of the exposed specimens experienced varying conditions, which allowed for investigating the influence of temporarily low c (down to 10mass%), in addition to constantly high c (averaging 1.610mass%). Maximum exposure times at constantly high c were 10,000 and 20,000 h for P122 and the ODS steel, respectively. Under the testing conditions, both steels were affected by moderate oxidation resulting in the formation of a compact layer of a spinel-type oxide on the surface and a more or less pronounced internal oxidation zone. The thickness of the oxide scale was quantified and used for determining the material loss. For c = 10mass%, logarithmic and power rate laws were fitted to the obtained data as a basis for predicting the metal recession at times exceeding the experimental exposure times.