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論文

Effect of dissolved oxygen concentration on dynamic strain aging and stress corrosion cracking of SUS304 stainless steel under high temperature pressurized water

広田 憲亮; 中野 寛子; 藤田 善貴; 武内 伴照; 土谷 邦彦; 出村 雅彦*; 小林 能直*

The IV International Scientific Forum "Nuclear Science and Technologies"; AIP Conference Proceedings 3020, p.030007_1 - 030007_6, 2024/01

https://doi.org/10.1063/5.0192888

沸騰水型原子炉を模擬した高温高圧水中環境下では、溶存酸素量(DO)の変化により動的ひずみ時効(DSA)と粒界型応力腐食割れ(粒界SCC)がそれぞれ発生する。これらの現象の違いを明確に理解するために、その発生メカニズムを整理した。その結果、SUS304ステンレス鋼では、DOが1ppb未満の低濃度では粒内割れによるDSAが発生し、DOが100$$sim$$8500ppbでは表面の酸化膜形成によりDSAは抑制されることがわかった。一方、DOが20000ppbまで上昇すると、皮膜が母材から剥離し、母材の結晶粒界に酸素元素が拡散し、粒界SCCが発生した。これらの結果から、DSAや粒界SCCによるクラック発生を抑制するためには、最適なDO濃度を調整する必要があることが示唆された。

報告書

福島第二原子力発電所3号機シュラウドサンプル(2F3-H6a)に関する調査報告書(受託研究)

福島第二3号機シュラウドサンプル調査実施チーム

JAERI-Tech 2004-044, 92 Pages, 2004/05

JAERI-Tech-2004-044.pdf:15.18MB

本報告は、福島第二原子力発電所3号機炉心シュラウド下部リングH6a溶接部外側から採取したき裂を含む材料サンプル(東京原子力株式会社が平成13年度に実施した調査の際に日本核燃料開発株式会社に保管した試料の一部)について、日本原子力研究所が第三者機関として東海研究所の照射後試験施設(ホットラボ等)において各種の検査・評価を実施し、き裂発生の原因究明に資する知見を取得することにより、調査結果の透明性を確保することを目的として実施した。本調査の結果、以下のことが明らかとなった。(1)き裂は溶接金属から約3~9mm離れた位置に3箇所観察され、最大深さは約8mmであった。(2)2箇所のき裂破面を観察した結果、き裂破面のほぼ全面が粒界割れであったが、き裂開口部には約300$$mu$$m範囲に粒内割れが観察された。(3)表面から約500$$mu$$m深さまで、最高Hv400を超える硬化層が形成されていた。また、溶接金属から約3mmまでの表面層には溶接熱影響による軟化が見られた。(4)き裂の内部には、開口部からき裂の先端までほぼ全体にわたり酸化物が観察され、その酸化物は主として鉄の酸化物であった。(5)合金中に主要元素濃度の揺らぎが見られたが、き裂との間に相関性は認められなかった。本調査の結果と、溶接によりき裂付近に発生していたと考えられる引張残留応力及び炉水の溶存酸素濃度等を考慮すると、き裂は炉心シュラウド下部リング外表面の加工層において主として粒内型の応力腐食割れ(SCC)により発生後、SCCとして結晶粒界を経由して進展したと結論される。

論文

SUS 316ステンレス鋼の耐IGC,IGSCC性改良のための加工熱処理

木内 清; 近藤 達男

防食技術, 32(9), p.503 - 511, 1983/00

https://doi.org/10.3323/jcorr1974.32.9_503

中間製品工程を改善することにより汎用のSUS316ステンレス鋼の耐IGC$$^{ast}$$、IGSCC$$^{ast}$$$$^{ast}$$性を改善する手段を検討した。これは冷間加工と時効および再結晶の二段熱処理からなる加工熱処理法(SAR)である。市販材から任意に抽出した素材について、それぞれの工程の条件を変えた材料つくり、EPRおよびStrauss試験法によって耐IGC性を評価して最適な処理条件の組み合わせを選定した。この結果、最適な条件で処理したSAR材は、合金成分調整型の新合金と同様にC、P、Sの固溶量の少ないオーステナイト相となり、鋭敏化を起こさず、十分な耐IGC、IGSCC性を有する材料であることが判った。またSAR法では、炭化物の均一に分散した微結晶粒焼鈍組織化により機械的性質が大きく改善され、合金成分調整法で問題となる強度低下の防止を考慮する必要のないことが大きな利点である。($$ast$$粒界腐食、$$ast$$$$ast$$粒界応力腐食割れ)

論文

加工熱処理したSUS304,316ステンレス鋼の組織安定性と耐IGC,IGSCC性

木内 清; 近藤 達男

防食技術, 32(10), p.572 - 579, 1983/00

https://doi.org/10.3323/jcorr1974.32.10_572

著者らの研究から汎用オーステナイトステンレス鋼は、中間製品工程に加工熱処理(SAR)を組み入れることにより、合金成分調整法と同様に耐IGC、IGSCC性に優れた材料に改善できることがわかってきた。本報では最適処理を施したSUS304、316のSAR材と通常のミルアニール材について、軽水炉一次冷却水を始めとするいくつかの実用環境を近似した条件でIGC、IGSCC感受性評価試験を行いまた組織安定性を調べた。この結果、SAR材は、ミルアニール材で鋭敏化が問題となる500~825$$^{circ}$$Cの温度で、長時間加熱を受けても、IGC、IGSCC感受性を示さないことが判った。SAR材は、鋭敏化を起こしにくいと共に機械的性質にも優れていることから腐食環境中でもミルアニール材と比較して10kg/mm$$^{2}$$以上高い破断限界応力を持つことが判った。またSUS304よりもSUS316を素材としたSAR材の方がより優れた組織安定性を持っている。

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