高速炉構造材料の高サイクル疲労特性(1)

High-cycle fatigue properties of structural materials for FBR (I); The study on the high-cycles fatigue properties of SUS304 at elevated temperature

鬼澤 高志  ; 加藤 章一 ; 長谷部 慎一; 吉田 英一

Onizawa, Takashi; not registered; not registered; Yoshida, Eiichi

物質表面にレーザ光線を照射することにより、表面を急速に加熱して、溶融、蒸散させることが出来る。このプロセスを利用して汚染された機器表面の除染を行うレーザ除染技術を開発している。これまでに、 ノーマルパルスYAGレーザによる除染試験を実施した結果、150m異常表面層を研磨しても、放射性核種が残留していることがわかった。このために、レーザ除染時の溶融によって放射性核種が残留していることがわかった。このために、レーザ除染時の溶融によって放射性核種が金属中に残留している深さを確認するため、ノーマルパルスYAGレーザを照射した試験片を用いて試験を行った。 試験結果は以下のとおりである。1)マイクロスコープによる試験片の断面観察では、凹凸の幅は200m500mであった。また、溶融の際に、生じたドロスの再付着による物と思われる付着物が存在していた。2)蛍光X線分析装置を用いた金属組成分析では、アシストガスにAirを用いた試験片にCrの偏析が観察された。 アシストガスにArを用いた試験片には偏析は観察されていない。3)イメージングプレート、オートラジオグラフィによる試験片の観察では、明確な分析は確認できなかった。しかし、放射性核種は表面から約500m以下のごく表面のごく一部の範囲に存在していることは観察できた。4)試験片の段階研磨とGe測定器による放射線量測定試験からは、アシストガスにArを用いた試験片では120m、アシストガスにAiを用いた試験片では300m深さまで汚染が取り込まれているいることが確認できた。

Fatigue fractures caused by high-cycle fatigue with thermal-striping or flow induced vibration have been occurred recently. For this reason, the importance of high-cycle fatigue life evaluation has been recognized. In this study, the high-cycle fatigue behavior was evaluated based on the results of high-cycle fatigue test up to 10 cycles at elevated temperature on Type 304 stainless steel, and the effect of notch on the high-cycle fatigue lives were investigated, too. The tests were carried out at 500C under a load control mode with frequency set at 30Hz. The results obtained from this study are as follows. (1)The date of high-cycle fatigue properties were obtained in the range below l0 cycles at 500C (2)It is considered that the fatigue limit exists from the examination results in the range up to 10 cycles on smooth fatigue specimen. The internal fatigue fracture wasn't observed in the high-cycle region. (3)The fatigue lives increased with decreasing stress range below 10 cycles on notch specimen. The fatigue lives that calculated from the specimen shape were conservatively evaluated at 10 cycles. (4)Fracture that affect of stationary crack was observed near the crack initiation point on the notch specimen in the high-cycle region.