ナトリウム中におけるMod.9Cr-1MO鋼の低サイクル疲労及びクリープ疲労特性

Fatigue and creep-fatigue properties of Mod.9Cr-1Mo steel in sodium

加藤 章一 ; 吉田 英一; 青砥 紀身 

not registered; Yoshida, Eiichi; Aoto, Kazumi

高速炉の有力な蒸気発生器用材料であるMod.9Cr-1Mo鋼について、高温流動ナトリウム環境下での低サイクル疲労試験及びクリープ疲労試験を実施し、疲労及びクリープ疲労特性に及ぼすナトリウム環境の影響を評価した。本試験において得られた結果を要約すると、以下のとおりである。(1)Mod.9Cr-1Mo鋼のナトリウム中疲労寿命は、同一条件下の大気中疲労寿命よりも長くなる傾向が認められ、ナトリウム環境の影響による寿命低下は生じないことが分かった。ナトリウム中疲労寿命の増大は、2・1/4Cr-1Mo鋼と同様に、主として試験片表面における酸化がナトリウムの還元作用により抑制されるため、その結果疲労き裂の発生寿命が増加したことによるものと考えられる。(2)引張保持のナトリウム中クリープ疲労寿命は、同一条件下の大気中と比較して有意差は認められなかった。これは、ナトリウム中では酸化が抑えられること、大気中では表面き裂が停留してしまうことから、両者とも内部のクリープ損傷が支配的となったためと考えられる。(3)圧縮保持のナトリウム中クリープ疲労寿命は、最適疲労破損線(疲労寿命)に近づく傾向になった。これは、ナトリウム環境により酸化がほとんどないこと、圧縮保持中のクリープ損傷は小さいことによるものと考えられる。(4)ナトリウム中疲労及びクリープ疲労寿命は、現行の大気中データをベースにした評価法によって保守的に予測可能であることを明らかにした。

In this report the effects of sodium environment on the low-cycle fatigue and creep-fatigue behavior of Mod.9Cr-1Mo steel, which is a promising material for steam generator of future large scale FBR, was evaluated. The main results obtained were as follows; (1)The low-cycle fatigue lives in sodium were longer than those in air, which is the same as results on 2-1/4Cr-1Mo steel and no strength reduction effect could be detected. It was considered that the increase of fatigue life in sodium was mainly based on the extension of crack initiation life caused by restrained oxidation of specimen surface. (2)The creep-fatigue life of tensile hold tests in sodium was within the scatter of that in air under the same conditions. It is because creep damage in the bulk of the specimen was dominant in both environments due to the limited oxidation in sodium and the arrest of surface cracks in air. On the other hand, the creep-fatigue life of compressive hold tests in sodium tended to be closer to the average fatigue life in air. It is because oxidation in sodium was negligible and creep damage during a compressive hold time was small. (3)The fatigue and creep-fatigue life in sodium calculated using usual rule showed good agreement with experimental results.