Published February 2002 | Version v1
Report

Long-term performance of candidate materials for HLW/spent fuel disposal containers. 1. Annual progress report (November 2000 - October 2001)

  • 1. ENRES (Spain)
  • 2. INASMET - Centro Tecnologico de Materiales, San Sebastian (Spain)
  • 3. SCK/CEN, Mol (Belgium)
  • 4. GNF.IUT (Germany)

Description

The project started on 1 November 2000 and will last three years till 31 October 2003. In the present paper the results of the investigations performed during the first year of the project are presented. The results of the investigations in MgCl2-rich (T=150 C) indicate that the welded specimens of the TStE355 carbon steel suffer from severe pitting corrosion. However, the stress relief thermal treated welds are resistant to pitting corrosion, as do so the unwelded specimens. In NaCl-rich brine, the welded steel is resistant to pitting corrosion and suffers only from general corrosion as the unwelded material. Investigations on contact specimens of the material pair Ti99.8-Pd and TStE355 steel in NaCl-rich brine at 150 C show that the coupling of these materials does not cause contact corrosion. Cu, Ni and Cu-Ni alloys (90-10 and 70-30) have between 25 C and 80 C in salt brines a large passive range, and the corrosion rates are low (8-30 mum/a). Potentiodynamic polarization tests (20 C) in granitic-bentonite water show that Hastelloy C-22, Cu-OF and Cu-Ni 70-30 are resistant to pitting corrosion. Furthermore, Hastelloy C-22 is resistant to crevice corrosion (Cl--content: 50,000 mg/l) and to stress corrosion cracking in granitic-bentonite water. Cu-OF shows a slight crevice corrosion in this medium. In clay water (anaerobic conditions) at 16 C and a Cl- content up to 50,000 mg/l, the materials Ti99.8-Pd, Hastelloy C-4, Hastelloy C-22 and the stainless steel UHB 904L are resistant to pitting corrosion. The stainless steels AISI 316L and AISI 316Ti show pitting corrosion at Cl--concentrations higher than 20,000 mg/l. At the higher temperature of 90 C, only Ti99.8-Pd remains resistant to general and pitting corrosion. The carbon steel TStE355 exhibits general corrosion, and the susceptibility of UHB 904L to pitting corrosion increases with growing Cl--content. However, no serious corrosion problems are expected for the UHB 904L steel under realistic disposal conditions in clay. The alloys Hastelloy C-4 and Hastelloy C-22 suffer from pitting only in solutions containing more than 20,000 mg/l Cl-. At 140 C and aerobic conditions in clay water, the susceptibility of the UHB 904L steel to pitting is higher than at 90 C. (orig.)

Availability note (English)

Available from TIB Hannover: ZA 5141(6706)

Abstract (German)

In der vorliegenden Arbeit wird ueber die im ersten Projektjahr gewonnenen Untersuchungsergebnisse berichtet. Die Untersuchungsergebnisse an dem unlegierten Feinkornbaustahl TStE355 in MgCl2-reicher Loesung (T=150 C) zeigen, dass die nicht waermebehandelten Schweissproben stark anfaellig gegenueber Lochkorrosion sind. Die spannungsfrei gegluehten geschweissten Stahlproben hingegen sind so bestaendig gegenueber Lochkorrosion wie die ungeschweissten Proben. In NaCl-reicher Loesung ist der geschweisste Stahl mit und ohne Waermebehandlung der Schweissnaehte bestaendig gegen Lochkorrosion. Bei Untersuchungen am Werkstoffpaar Ti99,8-Pd/TStE355 in NaCl-reicher Loesung war keine Kontaktkorrosion festzustellen. Die Werkstoffe Cu, Ni und deren Legierungen Cu-Ni 90-10 und Cu-Ni 70-30 haben in Salzloesungen zwischen 25 C und 80 C einen breiten passiven Bereich und deren Korrosionsraten sind niedrig (8-30 μm/a). In Granitwasser (T=90 C) sind Hastelloy C22, Cu und Cu-Ni 70-30 bestaendig gegenueber Lochkorrosion. Darueber hinaus zeigt in diesem Medium die Legierung Hastelloy C22 eine gute Bestaendigkeit gegenueber Spaltkorrosion (Cl-: 50.000 mg/l) und Spannungsrisskorrosion, waehrend Cu leicht empfindlich gegenueber Spaltkorrosion ist. In Tonwasser (anaerobe Bedingungen) bei 16 C und einem Cl- Gehalt von 50.000 mg/l sind die Werkstoffe Ti99,8-Pd, Hastelloy C4, Hastelloy C22 und der Cr-Ni Stahl UHB 904 L bestaendig gegenueber Lochkorrosion. Die Cr-Ni Staehle AISI 316 L und AISI 316 Ti zeigen bei Cl-Konzentrationen hoeher als 20.000 mg/l Lochkorrosion. Bei der hoeheren Temperatur von 90 C ist nur die Legierung Ti99,8-Pd bestaendig gegenueber Flaechen- und Lochkorrosion. Bei dem unlegierten Stahl TStE 355 ist eine Flaechenkorrosion und bei dem Cr-Ni Stahl UHB 904L eine zunehmende Empfindlichkeit gegenueber Lochkorrosion mit steigendem Cl- Gehalt festzustellen. Allerdings sind bei dem Stahl UHB 904 L bei realistischen CL- Gehalten in Ton keine ernsthaften Korrosionsprobleme zu erwarten. Die Legierungen Hastelloy C4 und Hastelloy C22 erweisen sich als empfindlich gegenueber Lochkorrosion nur in Tonwaessern mit einem Cl- Gehalt hoeher als 20.000 mg/l. Bei 140 C und aeroben Bedingungen in Tonwasser ist die Empfindlichkeit des Stahls UHB 904 L gegenueber Lochkorrosion deutlich hoeher als bei 90 C. (orig.)

Additional details

Publishing Information

Imprint Pagination
40 p.
ISSN
0947-8620
Report number
FZKA--6706

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