Corrosion behavior of cold-worked austenitic stainless steels in liquid lead-bismuth eutectic

冷間加工したオーステナイト系ステンレス鋼の液体鉛ビスマス中腐食挙動

倉田 有司

Kurata, Yuji

液体鉛ビスマスと鋼材の両立性は、加速器駆動システムを開発する上で、重要な研究課題である。オーステナイト系ステンレス鋼では、耐照射性向上のため冷間加工を施すことが想定される。本論文では、オーステナイト系ステンレス鋼の液体鉛ビスマス中腐食挙動に及ぼす冷間加工の影響を検討した。溶体化、20%冷間加工, 50%冷間加工した316SS及びJPCA(15Cr-15Ni-Ti)の腐食試験を、酸素濃度をコントロールした液体鉛ビスマス中で実施した。500Cで中間の酸素濃度(1.410wt.%)の鉛ビスマス中では、フェライト化がわずかに認められた。550C, 1000hの低酸素濃度(4.210wt.%)の鉛ビスマス中では、冷間加工度の増加とともに、316SS, JPCAのフェライト化深さは増加した。550Cで高酸素濃度(10wt.%程度)の鉛ビスマスの場合、1000hでは酸化のみが観察されたが、3000hでは酸化,フェライト化とPb-Biの侵入が起こり、冷間加工はフェライト化とPb-Bi侵入を加速した。オーステナイト系ステンレス鋼の冷間加工は鉛ビスマス中の腐食を加速する例が多いことから、耐照射性だけでなく耐食性についても注意することが必要である。

The compatibility of steels with lead-bismuth (LBE) is one of critical issues to develop accelerator driven systems. It is expected to use cold-worked austenitic stainless steels as core materials for the improvement of irradiation resistance. The corrosion tests of solution-treated, 20% and 50% cold-worked 316SS and JPCA were conducted in oxygen-controlled LBE. A little ferritization was found at 500C under intermediate oxygen condition(1.410 wt.%). In the corrosion test at 550C for 1000h under low-oxygen condition (4.210 wt.%), the depth of the ferritization increased with increasing the cold work. Whereas only oxidation was found at 550C for 1000h under high-oxygen condition (about 10wt.%), the ferritization accompanied by Pb-Bi penetration was widely observed with oxidation at 550C for 3000h under the high-oxygen condition. The cold work accelerated the ferritization and Pb-Bi penetration notably.