The effect of changing the corrosive medium on the oxidation of Zr-1%Nb alloy in pressurized steam and air

• Published in: Corrosion science 1969, Vol.9 (5), p.315-322
• Main Authors: El-Shanshoury, I.A., Rudenko, V.A., El-Dahshan, M.E., Hammad, F.H.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0010-938X; 1879-0496
• DOI: 10.1016/0010-938X(69)80003-X

The effect of changing the corrosive medium from pressurized steam to air and vice versa on the oxidation of Zr-1%Nb alloy was studied at 450 and 500°C. The corrosion rate in steam is higher than that in air. Experiments conducted in air on specimens having different thicknesses of oxides formed in steam showed the presence of an incubation period during which no observable change in weight is detected. The incubation period is linearly dependent on the square thickness of the oxide film formed in steam. It also depends on temperature: decreases with an increase in temperature. Similarity between the slope of the above relation and the diffusion coefficient of oxygen in zirconium dioxide was found from which an activation energy of 38,000 cal/mol. was obtained. No incubation periods were observed for specimens oxidized in air followed by corrosion in steam. The results obtained suggest that the nature of the lattice defects developed in oxides formed in steam and air is different. Defects formed in steam do not take part in the growth of the oxide film and are responsible for the retarding action of further oxidation in air while those developed in air participate and respond to further oxidation in steam. On a étudié l'influence du remplacement de vapeur sous pression par l'air et vice-versa sur l'oxydation d'un alliage Zr-1%Nb à 450 et 500°C. La vitesse de corrosion est plus élevée dans la vapeur que dans l'air. Des essais effectués en présence d'air sur des échantillons recouverts de différentes épaisseurs d'oxyde formé dans la vapeur ont révélé l'existence d'une période d'incubation pendant laquelle aucune variation de poids n'est observable. La durée de l'incubation est une fonction linéaire du carré de l'épaisseur d'oxyde formé à la vapeur, et est ainsi une fonction inverse de la température. La similitude trouvée entre la pente de cette relation et le coefficient de diffusion d'oxygène dans le bioxyde de Zirconium a permis de déterminer une énergie d'activation de 38.000 cal/mol −1. Pour les échantillons pré-oxydés à l'air, aucune période d'incubation n'a été observée lors de la corrosion en présence de vapeur. Les résultats obtenus laissent supposer que les oxydes formés à l'air et ceux formés à la vapeur, donnent lieu à différents défauts de réseau. Les défauts de l'oxyde formé à la vapeur ne participent pas à la croissance de la pellicule et sont responsables du retard à l'oxydation ultérieure à l'air, tandis que les défauts de l'oxyde formé à l'