ジルコニウムの沸騰硝酸中におけるSCC発生過程の検討

Initiation on stress corrosion cracking of zirconium in boiling nitric acid solution

石島 暖大 ; 本岡 隆文; 加藤 千明   ; 山本 正弘 ; 加納 洋一*; 蝦名 哲成*

Ishijima, Yasuhiro; Motooka, Takafumi; Kato, Chiaki; Yamamoto, Masahiro; Kano, Yoichi*; Ebina, Tetsunari*

ジルコニウム(Zr)は沸騰硝酸中における耐食性に優れることから再処理機器用材料として用いられるが、高濃度沸騰硝酸中において応力腐食割れ(SCC)が発生することが知られている。しかしこれらは低ひずみ速度引張試験(SSRT)により得られたものが多く、実際の使用環境に近い定荷重条件におけるZrのSCC発生過程に関する研究は少ないのが現状である。そこで本研究では、沸騰硝酸中におけるZrのSCCの発生過程を明らかにすることを目的とし、腐食環境を腐食電位により制御した定荷重引張試験を5及び9mol/L沸騰硝酸中にて行った。その結果、皮膜破壊電位よりやや低い電位でZrはSCC感受性を示した。SEM観察より破断面は脆性破面を呈し、また断面観察より厚い酸化皮膜の下で微細なき裂が多数観察された。以上の結果よりZrが沸騰硝酸中において過不動態域近傍の腐食電位にあるとき、厚い酸化皮膜下と金属との界面で微細なき裂が発生しSCCが生じると考えられる。

Zirconium has been utilized in reprocessing plant because of its superior corrosion resistance. But Stress corrosion cracking (SCC) susceptibility had been reported in some conditions. In order to clarify the SCC occurrence criteria of Zr in boiling nitric acid solution, constant load tests at potentiostatic condition were conducted. From the results, SCC of Zr in nitric acid solution occurred only at transpassive region. From the observation of intermediate samples, many cracks initiate under oxide film and then the maximum crack grown to rupture. If the reprocessing plant operates in the potential of passivity region, SCC of Zr will not occur.