50MW蒸気発生器試験施設における水リーク検出システム評価試験(第14報) ニッケル膜材料試験総合報告書

Experiments on the water leak detection system in the 50MW steam generator test facility (14); General report about material test of nickel membrane

金子 義久*; 錦見 正和*; 白土 清一*; 森本 誠*; 福田 達*

Kaneko, Yoshihisa*; Nishikimi, Masakazu*; Shirato, Seiichi*; Morimoto, Makoto*; not registered

高速増殖炉用蒸気発生器の伝熱菅からの水リークを早期に発見するための検出器としてニッケル膜式水素計が使用される。ニッケル膜は,水素計の最重要部分のひとつである。このニッケル膜は過酷な条件(500)で使用されるため,腐食,金属組織変化,機械的強度の劣化などを受ける恐れがある。このため,実際にプラントで長期間使用した11種類のニッケル膜(健全なニッケル膜およびリ一ク・変形したニッケル膜)について,各種の材料試験を行い以下の結果を得た。長期間使用したニッケル膜にわずかな腐食が観察された。ニッケル膜の金属組織は概ね再結晶組織となっていた。溶接部の金属組織は樹枝状の結晶であり溶接熱により結晶粒が成長する傾向であった。ニッケル膜の引張強さの変化はわずかで,許容引張強さに比べ十分高く,強度上問題となるほどの変化ではなかった。また,ニッケル膜の硬さは,ほとんど焼鈍材の硬さまで低下していた。ニッケル膜の表面に多量の鉄,クロム,マンガン等が付着し,このうちマンガンは数十mニッケル膜中へ拡散侵入していた。しかし,付着物の水素検出性能への影響はほとんど無視できる。破損したニッケル膜のリーク位置を調査したところ,リーク位置はニッケル膜と真空配管(ステンレス綱)との溶接部近傍であった。ニッケル膜の寿命に影響を与える最大の因子の一つは溶接の良否である。

Nickel membrane type hydrogen meter is used to detect earlier water leakage from heat transfer tubes in the steam generator for Fast Breeder Reactor. The nickel membrane is one of the most important pieces for the hydrogen meter and is used under the severe condition such as high temperature of 500C so that it may happen that corrosion, conversion in microstructure and shortage of mechanical strength etc. Various material tests for 11 kinds of nickel membranes used in the test facility for a longterm were done and following results were obtained. (1)A little corrosion was observed for the nickel membrane used over a long term. (2)The microstructure of the nickel membrane have been converted to recrystal microstructure. The microstructure for the weld is dendritic structure and it has atendency of the growth of crystal grain by the welding heat. (3)The tensile strength of the nickel membrane is decreased slightly, but, it keeps sufficiently the permissible tensile strength. The hardness of the nickel membrane have been decreased to the hardness of annealing material. (4)Iron, chromium and manganese etc. were attached to the surface of the nickel membrane and especiallyy the manganese soaked into several micron in the nickel membrane. But, these deposits haven't any effect for the hydrogen meter. (5)The leak position on the nickel membrane was found in the welding side between the nickel membrane and the vacuum pipe (made of stainless steel). Then, one of important factors having an influence on the membrane's life may be the welding.