Stress corrosion cracking behavior of zirconium in boiling nitric acid solution at nobler potential region

高腐食電位の沸騰硝酸環境中におけるジルコニウムの応力腐食割れ挙動

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SSRT試験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引張試験におけるZrのSCC挙動に関する研究は少ない。そこで本研究では、沸騰硝酸中におけるZrのSCC挙動を明らかにすることを目的とし、腐食環境を制御した定荷重引張試験を行った。その結果、ジルコニウムは過不動態領域でのみSCCを生じることが明らかになった。また、SCCの生じた試験片では酸化皮膜下に微細なき裂が多数発生しており、その中で最も長いき裂が破断まで成長することを示唆する結果が得られた。この結果は、ジルコニウムの沸騰硝酸中におけるSCC機構は有色皮膜破壊モデルで説明できる。また、逆に再処理機器が不働態環境にある限り、SCCを生じないことがわかった。

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. And it is attributes to tarnish rupture model. From the observation of intermediate samples, many cracks initiate under oxide film and then the maximum crack has grown to rupture. If the reprocessing plant operates in the potential of passivity region, SCC of Zr will not occur.