Al合金被覆したSUS316の液体鉛ビスマス中腐食挙動

Corrosion behavior of aluminum-alloy coated 316SS in liquid Pb-Bi

横田 仁志*; 鈴木 徹也*; 倉田 有司

Yokota, Hitoshi*; Suzuki, Tetsuya*; Kurata, Yuji

高レベル放射性廃棄物の核変換処理を目的とした加速器駆動システムでは、鉛ビスマスが核破砕ターゲットや冷却材として用いられる。液体鉛ビスマスは高温で鋼材に対する腐食性が高いため、鋼材の耐食性を改善することが必要である。液体鉛ビスマス中での耐食性向上を図るため、Al, Ti, Fe粉末を用い、レーザービーム加熱を利用したAl合金被覆法を開発し、被覆材を用いて液体鉛ビスマス中の腐食試験を実施した。このAl合金被覆において、被覆過程で形成される主な欠陥は、表面欠陥とクラックであった。これらの欠陥をなくすため、レーザービーム走査速度と被覆層中のAl濃度の調整を行った。550C, 3000hの液体鉛ビスマス中での腐食試験では、表面欠陥には鉛ビスマスの侵入が認められるが、Al合金被覆層のクラックには鉛ビスマスは侵入しにくい。レーザービーム走査速度を下げて作製した、クラックのないAl合金被覆層は、被覆なしのSUS316で顕著であったNiの溶出,粒界腐食や鉛ビスマスの侵入を防いでいることがわかった。

Liquid lead-bismuth eutectic (LBE) is used as a material of high power spallation targets and coolant of accelerator driven systems for transmutation of long-lived radioactive wastes. Since corrosion attack becomes severe against structural steels at high temperatures in liquid LBE, it is necessary to improve corrosion resistance of steels. An Al-alloy coating method using Al, Ti and Fe powders, and laser beam heating has been developed. Main defects formed in the Al-powder-alloy coating process are surface defects and cracks. Laser beam scanning rates and Al concentration in the coating layer were adjusted to avoid these defects. According to results of the corrosion test at 550C for 3000h, liquid LBE penetrates into surface defects while it is hard to penetrate into cracks in the coating layer. It is found that the Al-alloy coating layers on 316SS protect severe corrosion attack such as grain boundary corrosion and LBE penetration observed in 316SS without coating.