ジルコニウムの沸騰硝酸中応力腐食割れにおけるき裂進展特性

Crack propagation behavior of stress corrosion cracking on zirconium in boiling nitric acid solution

石島 暖大 ; 加藤 千明   ; 山本 正弘 

Ishijima, Yasuhiro; Kato, Chiaki; Yamamoto, Masahiro

ジルコニウム(Zr)は沸騰硝酸中で優れた耐食性を有するため、沸騰硝酸を扱うプラントで用いられるが、不働態破壊電位近傍からSCC感受性を有し、また表面に黒色のZrOが成長することが知られている。しかし、Zrの沸騰硝酸中のSCCと酸化被膜の発生及び成長に関する検討は少ないのが現状である。そこで本研究は、Zrの沸騰硝酸中におけるSCCのき裂進展と酸化被膜との関連を明らかにするため、沸騰硝酸中でアノード電位を付加した定荷重引張試験を実施した結果、き裂が酸化被膜と母材との界面から成長しており、またき裂長さ分布は96hrまで変化がなく、162hr以降少数のき裂が10m以上に成長した。この結果はZrの沸騰硝酸中におけるSCCが、酸化被膜から発生・進展するき裂に支配される有色皮膜破壊機構であることを示している。

Zirconium has been utilized in chemical plant because of its superior corrosion resistance. But Stress corrosion cracking (SCC) susceptibility and black oxide film growth had been reported in some conditions. In order to clarify the relevance among SCC crack growth and oxide film formation of Zr in boiling nitric acid solution, constant load tests at potentiostatic condition were conducted. From the results, many cracks initiate under oxide film. Distribution of cracks was not change until 96 hr tested sample. In the 162 hr tested sample, SCC cracks grown over 10 m. These results suggest that the SCC mechanism of Zr in boiling nitric acid can attribute by tarnish rupture mechanism.