Corrosion-Mechanical Behavior of T91 and 14-19Cr ODS Steels Exposed to Flowing Lead-Bismuth

Abstract

This work describes the behavior of T91 (9Cr ferritic-martensitic steel), MA957 ODS (14%Cr, 0.3Mo, 0.9Ti, 0.25%Y2O3) and PM2000 ODS (19%Cr, 5%Al, 0.25%Y2O3) steels produced by mechanical alloying process, after long-term exposure to liquid lead-bismuth eutectic. Small bend specimens were pre-strained, then exposed to flowing lead-bismuth at 350°C for 100, 500 and 1000 hours. After exposure, the specimens were examined by using SEM equipped with EDX. The resulting changes of surface and built-up oxide layers are discussed. Liquid Metal Embrittlement, LME, crack initiation was not observed in the specimens. The absence of LME in these conditions is discussed.

Characterisation of Oxides by Advanced Techniques

“…The oxides developed under experimental conditions were sufficient to protect the steel T91 from the direct contact with the static liquid LBE. The oxidation process of the steel in contact with oxygen which contains LBE was extensively studied in [15][16][17][18][19]. The authors described the growth mechanism of a double-layer oxide.…”

“…%) Fe-8.9Cr-0.9Mo-0.4Mn-0.2Si-0.2V produced by Industeel, Arcelor Mittal group [19], was used for this experiment. DOI Specimens from the T91 steel were fabricated by electrical discharge machining (EDM).…”

Analysis of resistance of T91 steel under load in liquid PbBi

“…Pomocí mikroskopie byl pozorován povrch po expozici a následném chemickém čištění (odstranění zbytkového LBE). Po čištění byly na povrchu viděny zbytky jemných oxidů bismutu a drobné defekty oxidů [6]. Na Obr.…”

“…Pokud vrstva souvisle pokrývá celý povrch kovu a neobsahuje trhliny, potom k dalšímu styku s kapalným kovem dochází jen prostřednictvím difúze oxidickou vrstvou, která má na rychlost koroze brzdící účinek. Oxidická vrstva s duplexní strukturou se skládá z vnitřní spinelové vrstvy Fe-Cr a s vnější vrstvy magnetitu [6]. Magnetitová vrstva roste difúzí železa až do rozhraní PbBi/oxid, zatímco spinelová vrstva Fe-Cr roste na rozhraní kov/oxid uvnitř prostoru.…”

“…Magnetitová vrstva roste difúzí železa až do rozhraní PbBi/oxid, zatímco spinelová vrstva Fe-Cr roste na rozhraní kov/oxid uvnitř prostoru. Mezním mechanismem procesu tvorby ochranné vrstvy je difúze, která umožňuje vytvoření prostoru pro růst spinelu Fe-Cr [6,7,9]. Podle těchto předpokladů závisí tloušťka oxidické vrstvy spinelu Fe-Cr od schopnosti tvorby magnetitu, která je také závislá na obsahu kyslíku v prostředí a na mikrostruktuře povrchové vrstvy.…”