Estudio de la corrosión de un acero en residuos nucleares líquidos simulados. - Sáenz González, Eduardo (2005)
El presente trabajo forma parte del acuerdo de colaboración denominado 'Tank Corrosion chemistry Cooperation', Cooperación para la Química de la Corrosión de los Tanques, entre el Departamento de Energía de EUA y la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) de la República Argentina, y tiene como objetivo determinar el comportamiento frente a la corrosión del acero A537 clase 1 en diferentes concentraciones de residuos líquidos simulados (no radioactivos), para fijar los límites de seguridad de la química de estos residuos dentro de los contenedores de este acero que se utilizan en el emplazamiento de Hanford (Richland-EUA). El acero al carbono A537 (según ASTM) es utilizado en los tanques de almacenamiento de residuos nucleares líquidos de alta actividad, que han sido diseñados para una vida útil de 20 a 50 años. En algunos de los tanques del sitio de Hanford se han encontrado reducciones de espesor, por corrosión en la pared de los tanques en contacto con los residuos, que exceden las predicciones realizadas. Se comenzaron ensayos de inmersión de largo plazo (2 años) en soluciones simuladas, no radioactivas, de residuos nucleares a 40 grados C, correspondiendo el presente trabajo al primer año de inmersión. Estas soluciones consisten básicamente en combinaciones entre 10 componentes químicos que se consideran poseen el mayor efecto inhibidor o agresivo frente a la corrosión. Se analizaron 5 componentes principales (NaNO3, NaCl, NaF, NaNO2 y NaOH) en tres niveles de concentración y cinco componentes secundarios (Na2CO3, NaCitrato, Na2SO4, Na2CrO4 y Na3PO4) en dos niveles de concentración. Se midió la velocidad de corrosión en el tiempo de cupones de acero sumergido y expuestos al vapor de las soluciones, por pérdida de masa y por medidas de impedancia electroquímica, se realizaron observaciones por microscopía óptica y electrónica de barrido, se analizaron probetas de corrosión bajo tensión (probetas dobladas en U) y se hicieron mediciones periódicas del potencial de corrosión. En ensayos separados se determinó la susceptibilidad a la corrosión localizada (por picado y por rendija) mediante curvas de polarización potenciodinámica cíclica. Todos estos estudios fueron enmarcados en un análisis estadístico de la influencia de los componentes químicos de las soluciones simuladas sobre la corrosión del acero A537. El Modelo de Respuesta Superficial pudo ser aplicado exitosamente al estudio estadístico de la corrosión del acero A537 en las soluciones estudiadas. Se encontró que la corrosión generalizada no fue significativa para el acero A537 en el rango de concentraciones de las soluciones ensayadas (pH 10-13) a 40 grados C. La máxima velocidad de corrosión generalizada observada por impedancia electroquímica en las probetas sumergidas fue de 25 mu m/año, mientras que la máxima velocidad de corrosión generalizada observada en los cupones expuestos al vapor de las soluciones, determinadas por pérdida de masa, fue de 51 mu m/año. Por el contrario, se encontró que el acero A537 fue muy susceptible al ataque localizado de corrosión por picado y de corrosión en rendijas en estos medios y a la temperatura ensayada. Las máximas velocidades de penetración del ataque por picado, determinadas por microscopía óptica a 11 meses de inmersión, fueron de 0,3 mm/año y 0,4 mm/año, para los cupones sumergidos y no sumergidos, respectivamente. La máxima velocidad de penetración de ataque por corrosión en rendijas para los cupones sumergidos, determinada por microscopía óptica, fue de 1,1 mm/año. Después de 11 meses de inmersión no se han observado indicios de figuración por corrosión bajo tensión en las probetas dobladas en U.