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CGR behavior of low carbon stainless steel of hardened heat affected zone in PLR piping weld joints

PLR配管溶接継ぎ手部の熱影響により硬化した低炭素ステンレス鋼の応力腐食割れ進展速度挙動

安藤 昌視*; 仲田 清智*; 伊藤 幹朗*; 田中 徳彦*; 越石 正人*; 小畠 亮司*; 三輪 幸夫; 加治 芳行 ; 早川 正夫*

Ando, Masami*; Nakata, Kiyotomo*; Ito, Mikiro*; Tanaka, Norihiko*; Koshiishi, Masato*; Obata, Ryoji*; Miwa, Yukio; Kaji, Yoshiyuki; Hayakawa, Masao*

実機PLR配管を模擬した溶接継ぎ手から作製したSUS316NG鋼の試験片を用いて、BWR環境を模擬した水中で長期間の応力腐食割れ進展試験を行った。試験片は溶接部過程での熱収縮により硬化した熱影響部から作製し、そのような部位での傷の進展挙動を評価するための応力腐食割れ進展速度線図を得ることを目的とした。鍛造管材と引き抜き管材の溶接継ぎ部が、幾つかの溶接方法で作成した。得られた応力腐食割れ進展速度は、溶体化熱処理材から得られた進展速度よりも速くなった。硬化したSUS316NGのき裂進展速度は、材料や溶接方法によらず、硬さと関連性を持っていた。硬さが210から250Hvの範囲では、き裂進展速度は硬さの増加とともに大きくなった。低炭素ステンレス鋼の硬化した熱影響部で応力腐食割れ進展速度が加速される機構は、き裂先端のひずみ分布及びAFM画像に基づいて推定された。き裂先端での塑性ひずみ勾配と粒界に沿った局所的ひずみの相互作用が重要であると予想された。

Long term SCC growth tests for nuclear grade stainless steel (SUS316(NG)) were conducted in a simulated BWR environment using specimens taken from mock-up PLR piping weld joints to obtain the crack growth rate (CGR) of the hardened heat affected zone due to weld shrinkage around weld, in order to develop the CGR curve which will be used for flaw evaluation. The piping joints were made of forged and extracted materials with several welding techniques. The obtained CGRs were higher than that of solution heat treated material. The CGRs for hardened SUS316(NG) have a correlation with hardness regardless of materials and welding techniques. The CGRs increased with hardness in the range from 210 to 250 Hv. The CGR acceleration mechanism in hardened HAZ of low carbon stainless steel was estimated based on the strain distribution and the AFM image around a SCC crack tip. It was suggested that the interaction of the plastic strain gradient at a crack tip and local strain along GBs.

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