p Componentes importantes do reator nuclear de água pressurizada estão sendo feitos de uma liga à base de níquel que contém o dobro da quantidade de cromo do material usado anteriormente. A nova liga, chamada liga 690, executa melhor, sem rachaduras devido à corrosão no ambiente de serviço de água de alta temperatura. Contudo, A corrosão sob tensão foi observada em testes de laboratório em materiais de liga 690 altamente deformados. Para obter insights sobre esse comportamento, pesquisadores do Pacific Northwest National Laboratory realizaram investigações de alta resolução sobre processos de corrosão e rachaduras. p Surpreendentemente, eles encontraram veios de oxidação localizada abrindo caminho para a liga 690 em vez de formar o esperado, camada protetora de óxido rica em cromo na superfície.

p Imagens de resolução ainda mais alta da liga 690 corroída revelaram a estrutura tridimensional única nos veios de oxidação. As veias filamentares tinham apenas cerca de 5 nanômetros de diâmetro, mas penetra em profundidades de mais de 400 nanômetros abaixo da superfície. Essas veias continham uma linha de plaquetas de óxido de cromo circundadas por nanocristais de óxido de níquel-cromo-ferro.

p Os pesquisadores há muito pensam que uma camada de óxido de superfície contínua e tenaz protege as ligas metálicas da degradação em ambientes corrosivos. Mas as veias de oxidação penetrativa no melhor desempenho, ligas de alto cromo levantam questões fundamentais sobre os mecanismos de corrosão e rachaduras. Compreender a sequência de eventos que resultam na oxidação penetrativa ajudará os pesquisadores a adaptar as ligas para serem mais resistentes à degradação em serviço. Esse trabalho pode levar a componentes mais duradouros e reatores nucleares mais seguros.

p Os pesquisadores primeiro avaliaram a corrosão e rachaduras na liga 690 exposta à água primária do reator de água pressurizada simulada em temperaturas de 325 a 360 graus C. Eles então caracterizaram a morfologia geral dessas estruturas usando microscopia eletrônica de varredura de baixo kV e imagens eletrônicas retroespalhadas. Para imagens de maior resolução e identificação de fase, microscopia eletrônica de transmissão (TEM) foi empregada incluindo TEM filtrado por energia e difração de elétrons para elucidar a distribuição elementar e as fases ao longo da oxidação penetrativa. Finalmente, eles usaram tomografia de sonda atômica em EMSL para determinar a estrutura tridimensional da oxidação penetrativa e examinar os processos de difusão de estado sólido que conduzem a oxidação.

p O que vem a seguir:os pesquisadores estão reproduzindo esta oxidação em alta pureza, Ligas binárias de níquel-cromo de composições variáveis ​​para isolar processos de oxidação superficial e interna. Eles estarão modificando modelos de computador de corrosão para simular a oxidação penetrativa. Dados experimentais permitirão que eles verifiquem a precisão dos modelos de computador que podem prever como os componentes do reator nuclear se corroem e racham durante o serviço de longa data.