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Study on creep-fatigue life of irradiated austenitic stainless steel

照射オーステナイトステンレス鋼のクリープ疲労特性

井岡 郁夫; 三輪 幸夫; 辻 宏和; 米川 実; 高田 文樹; 星屋 泰二

Ioka, Ikuo; Miwa, Yukio; Tsuji, Hirokazu; Yonekawa, Minoru; Takada, Fumiki; Hoshiya, Taiji

FBRの構造材に対する代表的な破損モードの1つに、繰り返し熱応力に起因するクリープ疲労がある。しかし、照射材のクリープ疲労特性についてはほとんど報告されていない。ここでは、SUS304鋼照射材の低サイクル疲労試験を行い、最大引張側での保持時間が疲労寿命に及ぼす影響を調べた。供試材は熱間圧延したSUS304鋼である。歪波形は完全両振り対称三角波,試験は真空中,550$$^{circ}C$$,歪速度0.1%/sで行った。最大引張側での保持時間は、360s,3600sとした。中性子照射は、550$$^{circ}C$$で1.4-3.4x10$$^{25}$$n/m$$^{2}$$(E$$>$$0.1MeV)まで行い、弾き出し損傷量及びHe生成量は、それぞれ約1~2dpa及び約1~11appmであった。保持時間のない場合、照射により疲労寿命は低下した。照射材の疲労寿命は、保持時間の増加とともに低下した。疲労寿命の低下は、非照射材の場合と同程度であった。クリープ疲労寿命予測法(時間消費則,延性消耗則)により照射材の疲労寿命は、ファクター2の範囲で予測できた。

The low cycle creep-fatigue test with tensile strain hold of the austenitic stainless steel irradiated to 2dpa was carried out at 823K in vacuum. The applicability of creep-fatigue life prediction methods to the irradiated specimen was examined. The fatigue life on the irradiated specimen without tensile strain hold time was reduced by a factor of 2-5 in comparison with the unirradiated specimen. The fraction of intergranular fracture increased with increasing strain hold time. The decline in fatigue life of the irradiated specimen with tensile strain hold was almost equal to that of the unirradiated specimen. For the irradiated specimen, the time fraction damage rule trends to yield unsafe estimated lives and the ductility exhaustion damage rule trends to yield generous results. However, all of data were predicted within a factor of three on life by the linear damage rule.

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