9Cr系鋼の高温破壊靭性試験(第1報)

Fracture toughness test of 9Cr type steel at elevated temperature (No.1)

斉藤 正樹*; 香川 裕之*; 加納 茂機; 和田 雄作*; 二瓶 勲*; 永田 三郎*; 長嶺 多加志*

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高速大型炉2次系,特に一体型貫流蒸気発生器の構造材料の候補として9Cr系鋼が有望視されている。このため,クリープ試験や疲労試験などの材料強度試験が実施され,9Cr系綱のデータの拡充が図られてきた。しかしながら,高速炉蒸気発生器の構造健全性を評価する上で必要不可欠な破壊靭性に関するデータは極めて少ない。そこで,本研究では9Cr系鍋の高温での破壊靭性試験を行い,設計および健全性評価に反映することを目的とした。本研究は,9Cr系鍋であるMod.9Cr―1Mo鍋,9Cr―2Mo鍋,TEMPALOYSW一9鋼(9Cr―1Mo―Nb・V鋼)の3種の鋼の母材(受入材,SR処理材,時効材)および溶接部(溶金,HAZ)について引張試験,破壊靭性試験(J/IC試験およびシャルピー衝撃試験)を3ヶ年計画で行うもので,初年度にはMod.9Cr―1Mo鋼の母材(受入材,SR処理材)について室温,400,500,550および600での引張試験,破壊靭性試験を実施した。本報では,初年度実施分の成果を報告する。引張試験結果は耐力,引張強さともPNC材料強度基準暫定値を満足し,またシャルピー衝撃試験結果も良好であった。J/IC試験はASTME813規格に準拠して,R曲線法と除荷コンプライアンス法の2通りの方法で行った。サイドグルーブ付CT試験片(試験片板厚20mm)を用いてSR処理材について室温から600の範囲で試験した結果,400で最も低い靭性値を示すが,400においても延性き裂発生の限界を表すJ積分J/Qは350kJ/m2以上の十分高い靭性を示すことが明らかとなった。またJ/IC試験では,J積分のほかに,不安定延性破壊発生の評価パラメータの一つであるティアリングモデュラスT/matの値も同時に求めた。

A series of high temperature fracture toughness tests of 9Cr type steel was put in practice on a three-year scheme in 1988, In this experimental study, Mod.9Cr-1Mo steel, 9Cr-2Mo steel and TEMPALOY SW-9(9Cr-1Mo-Nb-V) steel are tested, and fracture toughness (J) of base metal (As-received, SR-treated, Aged) and weldment (weld metal, HAZ) of these three types of steel are investigated. In a first year, fracture toughness tests of base metal (As-received, SR-treated) of Mod.9Cr-1Mo steel were carried out at RT, 400C, 500C, 550C and 600C, respectively. In this report, the test results in the first year are shown. Fracture toughness tests were performed using R-curve method and unloading compliance method according to ASTM E813. The fracture toughness value was the lowest at 400C. Even at 400C, however, Mod.9Cr-1Mo steel showed enough high fracture toughness (J 350kJ/m), In the fracture toughness test, tearing modurous T was also measured.