Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1957, H. 45 - Aluminiums korrosion i atomreaktorer, av Gunnar Gabrielson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
pH-värden, som ligger långt från pH-värdet
för minimikorrosion, ökar korrosionen
däremot vanligen starkt vid högre
strömningshastigheter.
Som en sammanfattning kan sägas, att
aluminium (>99 % Al) vid upp till 200°C visar
mycket gott korrosionsmotstånd mot vatten
och vattenlösningar, om lösningen har ett pH
av 5—7. Under dessa betingelser skyddar
nämligen det bildade hydroxidskiktet metallen för
vidare angrepp. Den genomsnittliga
korrosionshastigheten, som ökar något med temperaturen,
motsvarar vid 200° C i genomsnitt endast en
penetreringshastighet av mindre än 40 \i/år,
och tendensen till porbildning förefaller att
vara mycket liten.
Temperaturer över 200°C
Vid mer än 200° C är korrosionen av en helt
annan typ och storleksordning än vid lägre
temperaturer. Efter en kort period, då
korrosionen tydligen sker på samma sätt som vid
temperaturer under 200°C, börjar blåsor
framträda på aluminiets yta, från början
företrädesvis vid korngränserna. Dessa blåsor växer
snabbt, ytan blir porig och grov och
korrosionen fortsätter allt snabbare, varvid
korrosionsprodukten är en blandning av metall och
oxid. Som exempel på reaktionens hastighet
kan nämnas experiment med plåtar av valsad
och glödgad 2S aluminium4, vid vilka plåtarna
fullständigt förstördes inom 4 h genom
reaktion med destillerat vatten vid 315°C.
Enligt den i dag mest accepterade teorin2 för
aluminiums snabba korrosion vid hög
temperatur kan de väteatomer, som bildas vid den
första korrosionen, diffundera in i
metallgitt-ret; då dessa atomer sedan förenar sig till
vätemolekyler uppstår ett gastryck, som ger blåsor
på aluminiets yta. Då dessa blåsor går
sönder, tränger vatten in, varvid nytt väte bildas
och processen fortsätter.
Om denna teori vore riktig, borde följande
åtgärder bidra till att minska eller helt hindra
korrosionen:
framställning av homogent aluminium utan
inre håligheter, varigenom det atomära vätets
diffusion in i metallen borde försvåras och
vätgas hindras att samlas inne i metallgittret;
frigörande av vätgasen innan väteatomerna
hunnit tränga in i aluminiumgittret.
Båda dessa metoder har provats
experimentellt av Draley och hans medarbetare, varvid
följande resultat erhölls:
Ett nära till hands liggande sätt att
framställa aluminium med ett minimum av inre
håligheter är vakuumgjutning. Draley3 har
experimentellt funnit, att ingen blåsbildning
uppstår på vakuumgjutet 2S-aluminium i beröring
med vatten vid 300°C under så lång tid sora 30
dygn. Emellertid är metoden dyr och
omständlig, varför andra korrosionshämmande
metoder är av större praktiskt intresse.
Frigörande av vätgasen är en form av
ano-diskt skydd. Man har funnit, att
aluminiumplåtar, som utgjort anoder i en strömkrets,
mycket väl motstår korrosion i vatten t.o.m.
vid en så hög temperatur som 325° C. Bildat
väte vandrar härvid bort från anoden och
urladdas vid katoden. Katoder av aluminium
angripes därför starkt under dessa betingelser.
Aluminiumplåtar, genom vilka ingen ström
flyter, angripes också starkt, ehuru ej så starkt
som katodplåtarna. Då aluminium är mycket
korrosionsbeständigt som anod i en strömkrets,
har det mycket liten korrosionsbenägenhet i
beröring med rostfritt stål.
Ett praktiskt sätt att använda denna
skyddsmetod är att till den korroderande lösningen
sätta reducerbara joner av metaller med låg
väteöverspänning. Metallen faller ut på
aluminiets yta, varigenom vätets utfällning och
avlägsnande underlättas. Försök har visat, att
såväl Co2+-, Cd2+-, Cu2+- och Ni2+-joner på detta
sätt effektivt hindrar korrosion. De tunga
metallernas joner, framför allt koppar, som vid
lägre temperatur är mycket farliga ur
korrosionssynpunkt, skyddar alltså vid mer än
200°C aluminium mot korrosion, beroende på
att korrosionsmekanismen inte är densamma
vid högre som vid lägre temperaturer.
För användning i atomreaktorer är
nickel-salter lämpliga, dels ur kärnfysikalisk
synpunkt på grund av nickels relativt låga
neu-tronabsorptionstvärsnitt, dels emedan
Ni2+-joner, till skillnad mot t.ex. Cu2+-joner, ej har
större tendens att befordra vattnets
sönderdelning genom radioaktiv strålning. Bedan en så
låg nickeljonkoncentration som 5 mg/1 har vid
ett försök under 70 dygn visat sig minska
aluminiums viktförlust till endast 0,83 mg/dm2
dygn vid 275°C. Nickel tillsättes lämpligen som
nickelsulfat; för att basiska nickelsalter inte
skall falla ut bör pH sänkas till ca 3,5.
Ett annat sätt att tillföra för vätets frigörande
behövlig nickel är legering av aluminiet med
nickel. Bedan 0,5 % Ni i aluminium är
tillräckligt för att effektivt hindra aluminiums
korrosion i vatten vid upp till åtminstone 350°C.
Korrosionskurvorna liknar dem för aluminium
vid lägre temperaturer enligt fig. 1, dvs.
korrosionshastigheten är jämförelsevis hög under
de första dygnen men sjunker sedan till
mycket låga värden. Som exempel kan nämnas att
penetreringshastigheterna vid korrosion av en
aluminium-nickellegering med 2 % Ni är 4 [x/år
vid 290°C och 90 u/år vid 315°C.
En liten tillsats av järn till
aluminium-nickellegeringarna förbättrar ytterligare
korrosionsegenskaperna, vilket norska erfarenheter visar5.
Järnets effekt anses bero på dess förmåga att
effektivt dispergera nickel i aluminium. Bedan
en tillsats av 0,3 % Fe till en
aluminium-nickellegering med 0,5 % Ni är tillräckligt för att ge
en mycket korrosionsbeständig legering.
Det är också möjligt att skydda aluminium
mot korrosion genom förnickling antingen på
elektrolytisk väg eller genom kemisk
utfällning. Den senare processen har använts i USA
med gott resultat3. Vid korrosionsexperiment
med aluminium i vatten vid 300°C under 25
dygn framträdde ingen blåsbildning på metal-
TEKNISK TIDSKRIFT 1957 jf(?57
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
