Effect of cold working on the corrosion resistance of JPCA stainless steel in flowing PB-Bi at 450C

450Cの流動鉛ビスマス中におけるJPCA鋼の耐食性に及ぼす冷間加工の効果

Rivai, A. K.*; 斎藤 滋   ; 手塚 正雄*; 加藤 千明   ; 菊地 賢司*

Rivai, A. K.*; Saito, Shigeru; Tezuka, Masao*; Kato, Chiaki; Kikuchi, Kenji*

鉛ビスマスを核破砕ターゲット及び冷却材として用いる加速器駆動核変換システム(ADS)の開発において、高性能な陽子ビーム窓材料の開発は重要な課題の一つである。本研究では、オーステナイトステンレス鋼(JPCA)に20%の冷間加工を加え、腐食挙動の観点から研究を行った。20%冷間加工JPCAの腐食試験は、材料試験ループ1号(JLBL-1)で行った。最高温度,温度差及び試験時間はそれぞれ450C, 100C, 約1L/min.及び1,000時間である。比較のため、冷間加工されていないJPCAの腐食試験も同じ条件で行った。結果は、JPCAの冷間加工の有無により腐食挙動に違いがあることを示した。冷間加工なしのJPCAでは、母材の構成元素が鉛ビスマス中に溶解することで形成されるフェライト層を通って鉛ビスマスが母材へ進入した。20%冷間加工JPCAでは、腐食は部分的で、局所的なピッティング腐食が形成された。腐食挙動の違いは、冷間加工が-オーステナイト相から'-マルテンサイト相への相変態を誘発するためであり、これがJPCAの流動鉛ビスマス中での耐食性に影響を与えることがわかった。

In the present study, we applied 20% cold work (CW) treatment to JPCA austenitic stainless steel and investigated it from the corrosion behavior viewpoint. The corrosion test of 20% CW JPCA has been carried in the JLBL-1 (JAEA Lead-Bismuth Loop-1) apparatus. The maximum temperature and the exposure time of LBE were 450C and 1000 h, respectively. The results showed a different corrosion behavior between the JPCA without and with CW. As for the JPCA without CW, LBE penetrated into the matrix through a ferrite layer which was formed because of constituent metals dissolution from the matrix into LBE. As for the 20% CW JPCA, dissolution attack occurred only partially and formed localized superficial pitting corrosion. It was found that the different corrosion behavior occurred because the CW induced a structure transformation from -austenite to '-martensite and affected the corrosion resistance of the JPCA in flowing LBE at 450C.