Ett internationellt team av forskare under ledning av ANSTO har funnit att kallvalsning ökar känsligheten hos material för korrosion av smält salt genom en ökning av korngränsens längd, och andra mikrostrukturella defekter, som typiskt sett bidrar till materialförstärkning.

Dr. Ondrej Muránsky, Leda, Hög temperatur och smält saltkorrosionsprestanda hos avancerade material, Kärnbränslecykeln vid ANSTO och Mia Maric (båda på bilden ovan) sa att denna forskning har relevans för framtida smältsaltreaktor (MSR), System för koncentrerad solvärme (CST) samt termisk energilagring (TES) under utveckling.

Studien, som publicerades i Korrosionsvetenskap , gjordes på 316L rostfritt stål som används i nuvarande kärnreaktorer och som också betraktas som det strukturella materialet för framtida kärn- och icke-kärnenergigenereringssystem (MSR, CST) samt energilagringssystem (TES).

Genom att använda elektrondiffraktions- och neutrondiffraktionstekniker vid ANSTO, forskarna fann att kallvalsning leder till introduktion av mikrostrukturella defekter som gör materialet starkare men också mer mottagligt för korrosion av smält salt.

Användningen av högupplöst neutrondiffraktion (HRND) på Echidna-instrumentet avslöjade en ökning av mängden dislokationer, medan Electron Back Scatter Diffraction (EBSD)-tekniken avslöjade en signifikant ökning av korngränslängden i kallvalsat tillstånd jämfört med i glödgat tillstånd.

"HRND- och EBSD-mätningar ger oss information om effekten av plastisk deformation på legeringens mikrostruktur", sa Muránsky.

Korrosionstester utfördes vid ANSTO i en dedikerad rigg för smält salt i FLiNaK smält salt vid 600°C under 300 timmar.

Korrosionsbeständigheten för testade legeringsförhållanden (0 %, 20 % och 30 % kallvalsning) utvärderades från materialmassaförlusten som ett resultat av exponeringen för det smälta saltet.

Det visade sig att mängden kallvalsning har ett starkt samband med materialmassaförlusten i det smälta saltet.

Högre mängder kallvalsning ledde till ökad materialmassaförlust.

"Detta innebär att det finns en ökad känslighet hos materialet att reagera med det smälta saltet och som ett resultat genomgår accelererad korrosion, sa Muránsky.

En Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA) vid University of New South Wales (UNSW) avslöjade att bulkmaterialet behöll en jämn fördelning av järn (Fe) och nickel (Ni), medan det var ökad diffusion av krom (Cr) och molybden (Mo) till korngränserna.

"Här, de kunde lätt reagera med det smälta saltet och bilda krom- och molybdenrika korrosionsprodukter, sa Muránsky.