In-situ corrosion testing of selected HLW container materials under the conditions of the HLW test disposal in the Asse salt mine

Untersucht wurden die korrosionsresistenten (passiv korrodierenden) Werkstoffe Ti 99.8-Pd, Hastelloy C4, Nickel und Cr-Ni Stahl 1.4833 und der korrosionszulassende (aktiv korrodierende) Feinkornbaustahl TStE 355. Zur Simulation der Endlagerbedingungen wurden Proben aus den oben genannten Werkstoffen fuenf Jahre in einem elektrisch beheizten, verrohrten Bohrloch bei Temperaturen zwischen 170 C und 190 C ausgelagert. Das Verrohrungsmaterial war unlegierter Stahl versehen mit einem Korrosionsschutz aus Ti 99.8-Pd. Waehrend der Versuchszeit waren die Proben mit Angriff von Wasser/Salzloesung und Gasen wie CO_2, CH_4 und H_2 ausgesetzt, die aus dem Steinsalz freigesetzt oder durch Korrosion (H_2) gebildet wurden. Unter den Pruefbedingungen zeigt die Legierung Ti 99.8-Pd eine sehr hohe Bestaendigkeit gegenueber Loch- und Spaltkorrosion und ihre Flaechenkorrosion ist vernachlaessigbar klein (<0.1 #mu#m/a). Bei Nickel ist eine ungleichmaessige Flaechenkorrosion festzustellen und seine Korrosionrate (13 #mu#m/a) ist deutlich hoeher als bei Ti 99.8-Pd. Der hochlegierte Cr-Ni-Stahl 1.4833 zeigt eine hohe Empfindlichkeit gegenueber Loch-und Spannungsrisskorrosion und muss deshalb als Werkstoff fuer einen langzeitbestaendigen Behaelter ausgeschlossen werden. Die Cr-Ni-Mo Legierung Hastelloy C4 weist eine hohe Resistenz gegenueber Flaechenkorrosion auf, jedoch wurde bei einigen Proben die Bildung von kleinen Loechern beobachtet. Aus diesem Grunde muss die Eignung von Hastelloy C4 als Behaelterwerkstoff bezweifelt werden. Der aktiv korrodierte unlegierte Feinkornbaustahl TStE 355 (korrosionszulassendes Material) zeigt eine gute Bestaendigkeit gegenueber Loch-und Spaltkorrosion und seine Flaechenkorrosion (13-37 #mu#m/a) fuehrt zu technisch akzeptablen Korrosionszuschlaegen fuer dickwandige Behaelter. (orig./MM)The materials investigated were: The corrosion resistant (passively corroding) materials Ti 99.8-Pd, Hastelloy C4, Nickel and Cr-Nr steel 1.4833, and the corrosion allowance (actively corroding) TStE 355 carbon steel. Specimens of the above-mentioned materials were stored for about five years in an electrically heated cased borehole at temperatures between 170 C and 190 C. The casing consisted of steel with corrosion protection of Ti 99.8-Pd. During the test duration, the specimens were exposed to water/brine and gases (mainly CO_2, CH_4 and H_2) released from the rock salt or generated by corrosion (H_2). The corrosion results indicate that the alloy Ti 99.8-Pd is highly resistant to pitting and crevice corrosion, and its general corrosion rate is negligible low (<0.1 #mu#m/a). Nickel is subjected to non-uniform general corrosion, and its corrosion rate (13 #mu#m/a) is clearly higher than that of Ti 99.8-Pd. The Cr-Ni steel 1.4833 investigated suffers from severe pitting corrosion and stress corrosion cracking. Therefore, the Cr-Ni steels must be excluded as material for long-lived containers. The Cr-Ni-Mo alloy Hastelloy C4 shows a high resistance to general corrosion, but the formation of some small pits on the specimen surface was observed. For this reason there is some doubt about the suitability of Hastelloy C4 as container material. The corrosion allowance (actively corroded) material carbon steel TStE 355 shows a good resistance to pitting and crevice corrosion, and its general corrosion rates (13-37 #mu#/a) imply corrosion allowance acceptable for thick-walled containers. In view of these results, the alloy Ti 99.8-Pd and the carbon steels continue to be considered as the most promising materials for the realization of the corrosion resistant and corrosion allowance container concept, respectively. Further indepth corrosion studies on these materials are in progress. (orig./MM)SIGLEAvailable from TIB Hannover: ZA 5141(5508) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman