Kriechverhalten von Cr‐Ni‐Stahl unter halogen‐ und Chalkogen‐Einwirkung bei hohen Temperaturen

Im Hinblick auf die Bedingungen in Schnellbrüterbrennstäben wurde der Einfluß von Halogenen und Chalkogenen auf das Kriechverhalten von dünnwandigen Cr‐Ni‐Stahlrohren untersucht. Dabei sollten im besonderen solche Reagenziensysteme eingesetzt werden, die eine sehr starke Verminderung der Kriechbruchdehnung verursachen und damit einen spannungsrißkorrosionsartigen Effekt ergeben. Als Probenmaterial wurde der austenitische Cr‐Ni‐Stahl X 10 CrNiMoTiB 15 15 (DIN‐Werkstoff‐Nr. 1.4970) wegen seiner besonderen Eignung für Schnellbrüter‐Brennstabhüllrohre verwendet. Die Versuchstemperaturen lagen bei 500 und 700°C. Zur Erzeugung abgestufter, definierter Halogenpotentiale wurden die Halogenide von Cr, Fe, Ni und Cu eingesetzt, jeweils in Mischungen mit diesen Metallen. Zur zusätzlichen Einstellung eines definierten Sauerstoffpotentials wurde eine CuO/Cu‐Mischung verwendet. Die übrigen Chalkogene wurden elementar eingesetzt. Die Kriechversuche wurden meistens an Rohrberstproben bei 500°C (Leerproben‐Standzeit 500 h) bzw. an Rohrzugproben bei 700°C (Leerproben‐Standzeit 150 h) durchgeführt. Die Rohrzugversuche boten die besten Möglichkeiten zur Analyse des Einflusses des chemischen Angriffes im Hinblick auf die Form der kontinuierlich aufgezeichneten Kriechkurve. Diese Analyse gestattete es, die eingesetzten Reagenzien in verschiedene Verhaltensgruppen nach Maßgabe der bewirkten Förderung von Rißbildung und Rißausbreitung in den Proben einzuteilen. Verformungsarme Kriechbrüche traten unter Bedingungen auf, die zu ausgeprägtem tiefem Korngrenzenangriff des Probenmaterials führten, Solche Bedingungen waren vor allem bei kombinierter Einwirkung von Halogen und Sauerstoff gegeben. Die Verminderung der Bruchdehnung war besonders ausgeprägt, wenn das Halogen‐Potential zur Bildung von Fe‐Halogeniden ausreichte. Diese Aussagen gelten jedoch nicht für Fluor, das weder allein noch in Kombination mit Sauerstoff eine starke Verminderung der Bruchdehnung verursachte.