Experimental and modeling studies on the oxygen ingression behavior at the crevices of stainless steels in high-temperature water

高温水中におけるステンレス鋼のすき間内部への酸素浸入挙動に関する実験及び計算による分析

相馬 康孝   ; 小松 篤史 ; 加治 芳行  ; 山本 正弘*; 五十嵐 誉廣  

Soma, Yasutaka; Komatsu, Atsushi; Kaji, Yoshiyuki; Yamamoto, Masahiro*; Igarashi, Takahiro

高温水中(288C)におけるステンレス鋼のすき間内部への酸素侵入に関する実験およびモデリング研究を実施した。すき間内への酸素侵入の限界距離は、酸素濃度、すき間幅、浸漬時間に関わらず、すき間開口部からの距離dがそれ以上の数値になる場合、主要表面酸化物組成が(ヘマタイトマグネタイトに)変化する位置として定義することができた。その場測定により、付近での電気伝導度の増加が確認され、これは酸素濃度差電池によるイオン濃縮を示した。は、すき間幅、酸素濃度、浸漬時間の増加に伴って拡大した。モデル計算の結果、酸化膜の成長によってステンレス鋼金属のアノード溶解が抑制され、対応する酸素のカソード還元消費速度が低下することで、時間とともに酸素の侵入が進行することが示唆された。

Experimental and modeling studies of the oxygen ingression at the crevices of stainless steels were conducted in high-temperature water (288C). The limiting distance of oxygen ingression, , was defined as the point beyond which the primary surface oxide changed (hematite magnetite), regardless of crevice gap, oxygen concentration, and time. In situ measurements revealed increased electrical conductivity around the position indicating ion enrichment due to a differential oxygen concentration cell. increased with increasing crevice gap, oxygen concentration, and immersion time. Modeling study suggested that oxide layer growth reduced anodic dissolution and slowed oxygen consumption, allowing oxygen ingression with time.