308系溶接金属及び9Cr系鋼鍛造材継手の高温強度試験(1)

Strength tests of type 308 weld metals and welded joint of type 9Cr steel forging at elevated temperature (I)

木村 征二*; 田村 広治*; 佐藤 恭*; 三浦 康公*; 武田 祥一*; 谷田部 広志*

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高速増殖炉実証炉構造材料の選定に必要な材料データの拡充及び材料健全性確認を目的として、オーステナイト系ステンレス鋼用308系TIG及びSMAW溶接金属並びに9Crけい鍛造材溶接部について各種高温強度試験を実施した。高温強度試験として、308系溶接金属については、引張試験、クリープ試験、低サイクル疲労試験、クリープ疲労試験及びリラクセーション試験を、また、9Crけい鋼鍛造材溶接部については、引張試験、クリープ試験、クリープ破断試験及びクリープき裂進展試験を実施し、以下のことを明らかにした。1.308系TIG及びSMAW溶接金属の引張試験の結果、各温度条件で0.2%耐力は母材特性より相当高いが、引張強さは在来の母材並びに溶接継手と同等である。クリープ強度は、在来母材の平均値と同等以上の強度を有する。低サイクル疲労強度は、母材の特性と同等である。さらにリラクセーション特性を明らかにした。以上の諸特性は、「高速原型炉高温構造設計指針材料強度基準等」による母材の許容値を十分満足する。2.Mod.9Cr-1Mo鋼鍛造材溶接部の引張試験の結果、溶接金属の強度は在来のデータと同等であり、また、溶接継手の強度は母材と同等であること、一方、クリープ強度については溶接金属及び溶接継手ともに在来のデータと同等であることを明らかにした。さらに、Mod.9Cr-1Mo鋼鍛造材溶接部のクリープき裂進展特性を明らかにした。

High temperature strength tests were carried out on weld metals of type 308 stainless steel welding materials, and welded joint of type 9Cr steel forging in order to get material data and to demonstrate the integrity of welded joints of the structural materials for the demonstrated LMFBR. Test items for type 308 stainless steel weld metals by Gas Tungsten Arc Welding(GTAW) and by Shielded Metal Arc Welding (SMAW), are tensile test, creep test, creep rupture test, low cycle fatigue test, creep-fatigue test and relaxation test. Test items for welded joint of type 9Cr steel forging by GTAW are tensile test, creep test, creep rupture test and creep crack propagation behavior test. As the results of each test, material properties of each weld metal and welded joint were clarified as follows. (1)0.2% off-set yield strength of type 308 stainless steel weld metal by GTAW and SMAW at room temperature, 450C, 500C, 550C and 600C is much higher than that of base metal, and tensile strength at each temperature is equivalent to that of base metal. Creep strength at 500C, 550C and 600C is equivalent to the best fit curve of base metal. Low cycle fatigue strength at 500C and 550C is equivalent to that of base metal. Additionally relaxation properties at 500C and 550C were clarified. These obtained results show that material properties of type 308 stainless steel weld metals by GTAW and SMAW satisfy with each strength value of base metal by "High Temperature Structure Design Standard for LMFBR, Material Standard". (2)As the results of tensile tests for welded joint of Mod.9Cr-1Mo steel forging by GTAW, tensile strength of weld metal is equivalent to existing data and tensile strength of welded joint is equivalent to that of base metal at room temperature, 450C, 500C and 550C. Creep strength of weld metal and welded joint at ...