Published June 1967 | Version v1
Book

Corrosion of Vanadium and Vanadium Alloys in Liquid Sodium

  • 1. CEA, Centre d'Etudes Nucleaires de Saclay (France)

Description

The corrosion of vanadium and its binary alloys V-20% Ti, V-10% Al, V-6%Cr, V-5%Nb, V1,5% Zr and V -0,8% Si has been studied at 600° C under experimental conditions representative of the conditions liable to be encountered in a fast neutron reactor. The circuits were fitted with electromagnetic pumps providing a sodium flow of about 2 m/s as well as bypass clean-up systems utilizing cold or hot traps. When sodium purification is performed by hot trap the positive and negative variations of weight are invariably very slight - about 0.1 mg/cm2 month. Neither the structure nor the hardness of the alloys are modified appreciably. A slight surface hardening does however occur in the case of the titanium and zirconium alloys. In the case of cold trap sodium purification the vanadium suffers considerable weight losses (about 7 mg/cm2 month) as a result of the erosion of oxidation products by the flow of sodium. A straight line representing weight losses as a function of time does not pass through the point of origin. It is probable that the metal is initially enriched in oxygen, and that this results in lower weight losses at the start of the exposure period and favours the subsequent formation of oxidation products leading to accelerated metal degradation. In the non-alloyed vanadium very pronounced core hardening occurs. Of the additives investigated titanium and zirconium do not seem very favourable as the weight losses for the relevant alloys are at least equal to those occurring with non-alloyed vanadium. Aluminium and molybdenum additives, which give rise to increases in weight, seem better. However, considerable surface hardening occurs with the V-Al alloy whereas a considerable increase occurs in the core hardness of the V-Mo alloy. On the basis of weight losses it would seem that silicon, niobium and chromium reduce the susceptibility of vanadium to oxidization by a factor of 3; however, these substances also undergo considerable core hardening. Chromium can nevertheless be considered as one of the most valuable additives since it forms a relatively adhesive oxide layer on the corresponding alloys which could result in a long -term slowing up of corrosion kinetics. (author)

Abstract (French)

La corrosion du vanadium et des alliages binaires V-20% Ti, V-10% Al, V-6%Cr, V-5%Nb, V1,5% Zr et V -0,8% Si a été étudiée ci 600°C dans des conditions expérimentales représentatives de celles susceptibles de régner dans un réacteur a neutrons rapides: les circuits utilisés disposaient de pompes électromagnétiques assurant un débit du sodium d'environ 2 m/s, ainsi que de systèmes de purification par piège froid ou piège chaud placés en dérivation. Dans le cas d'une purification du sodium par piège chaud, les variations de poids, positives ou négatives, restent très faibles dans tous les cas: environ 0,1 mg/cm2.mois. Les alliages ne subissent aucune modification notable, ni quant à leur structure, ni quant è leur dureté. Seuls les alliages au titane et au zirconium manifestent un léger durcissement superficiel. Par contre, dans le cas d'une purification du sodium par piège froid, le vanadium subit des pertes de poids importantes (environ 7 mg/cm2 . mois) dues ï l'érosion des produits d'oxydation par le courant de sodium. La droite représentative des pertes de poids en fonction du temps ne passe pas par l'origine. Il est probable que le métal s'enrichit initialement en oxygène, ce qui se traduit, d'une part par des pertes de poids plus faibles au début de l'exposition et, d'autre part favorise la formation ultérieure de produits d'oxydation, accélérant ainsi la dégradation du métal. D'autre part, le vanadium non allié manifeste un durcissement à coeur très important. Parmi les éléments d'addition étudiés, le titane et le zirconium se révèlent plutôt défavorables, les pertes de poids relatives aux alliages correspondants étant au moins égales à celles du vanadium non allié. Les additions d'aluminium et de molybdène, qui conduisent à des augmentations de poids, semblent plus favorables; toutefois, l'alliage V-Al subit un durcissement superficiel important, alors que l'alliage V-Mo voit sa dureté à coeur augmenter notablement. Le silicium, le niobium et le chrome diminuent d'un facteur 3 la susceptibilité du vanadium a l'oxydation, si on se réfère aux pertes de poids; mais ils subissent également une augmentation importante de dureté à coeur. Le chrome peut néanmoins être considéré comme un élément d'addition des plus intéressants: il se forme en effet, sur les alliages correspondants, une couche d'oxyde relativement adhérente, qui pourrait conduire a un ralentissement de la cinétique de corrosion a long terme. (author)
Part of:
Alkali Metal Coolants. Proceedings of the Symposium on Alkali Metal Coolants - Corrosion Studies and System Operating Experience

Additional details

Additional titles

Original title (French)
Corrosion du Vanadium et de ses Alliages dans le Sodium Liquide

Publishing Information

Publisher
IAEA
Imprint Place
Vienna (International Atomic Energy Agency (IAEA))
Imprint Title
Alkali Metal Coolants. Proceedings of the Symposium on Alkali Metal Coolants - Corrosion Studies and System Operating Experience.
Imprint Pagination
808 p.
Series
Proceedings Series
Journal Page Range
p. 45-61
ISSN
0074-1884

Conference

Title
Symposium on Alkali Metal Coolants - Corrosion Studies and System Operating Experience
Dates
28 Nov - 2 Dec 1966
Place
Vienna (Austria)

Optional Information

Notes
7 refs., 4 tabs., 11 figs.
Secondary number(s)
IAEA-SM--85/7