低放射化フェライト鋼・高強度HIP接合継手製作技術開発

Improvement of HIP joint process on reduced activation ferritic/martensitic steels

荻原 寛之; 谷川 博康; 廣瀬 貴規; 榎枝 幹男

Ogiwara, Hiroyuki; Tanigawa, Hiroyasu; Hirose, Takanori; Enoeda, Mikio

核融合ブランケット構造物製作においては、板材,管材等各種要素部材同士の溶接・接合技術開発が重要な課題である。中でも、核融合炉第一壁のような複雑形状の構造体を作製可能な接合法として、熱間静水圧加圧(Hot Isostatic Pressing: HIP)接合法の適応が検討されている。本接合法における克服すべき課題は、接合界面への酸化物形成による衝撃特性の低下である。本研究では、接合界面の酸化物の低減による衝撃特性向上のためのHIPプロセスを明らかにすることを目的とした。衝撃試験の結果、脱気温度上昇に伴い、上部しきいエネルギーの向上が確認された。脱気温度600C接合材の上部しきいエネルギーは、接合面を有さない母材の80%の値を示し、良好な強度特性を得ることに成功した。脱気温度400Cのものは、50%の値を示した。これは、F82H鋼の昇温脱離挙動の結果から400600C間で脱離ピークを持つCO及びCOの脱ガスが不十分であったことを裏付ける結果である。いずれのHIP接合材の衝撃試験後の破断面には、高密度の酸化物形成は確認されず、優れた接合性を有することがわかった。

Reduced-activation ferritic/martensitic steels are leading candidate structural material for the blanket system of fusion reactors. The important issue in current stage is the finalization of detailed manufacturing specification for ITER test blanket module. Hot isostatic pressing (HIP) process is one of the most important methods to fabricate the first wall with cooling channels. The objective of this paper is to optimize HIP condition to obtain the excellent joints mechanical properties. Upper-shelf energy (USE) of HIP joints increased with increasing the out-gas temperatures before HIP treatments. Impact tests revealed that USE of HIP jointed specimens were 80 % of base metal specimens at 600 C and 50 % at 400 C. The difference of USE will be related to the Thermal Desorption Spectroscopy spectrum of gasses from F82H because temperatures of desorption peak of CO and CO were between 400 C and 600 C. This result indicated that CO and CO out-gassed from pre-HIP joints are the dominant factor of the impact properties. SEM observation on the fracture surface of HIP joint specimen revealed that a large number of oxides were not formed on the HIP joint. Based on the results, the pre-HIP treatment conditions had been optimized to reduce the number of oxides, and USE of HIP joint specimen become about 80 % of base metal.