Impact properties of reduced activation ferritic/martensitic steel, F82H jointed by hot isostatic pressing

HIP接合した低放射化フェライト鋼の衝撃特性

荻原 寛之; 谷川 博康; 廣瀬 貴規; 榎枝 幹男

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

低放射化フェライト鋼を用いた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は、高い熱負荷を受けるため、内部に冷却管を埋め込むことで除熱を行う構造をとる。よって、第一壁構造体の製作には、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。特に、脱気条件の改善により接合界面部の酸化物低減を行った。脱気条件は400又は600C2hとした。HIP処理は、1100C-150MPa-2hの条件にて実施した。HIP処理後、960C0.5h炉冷750C1.5h炉冷に準じた焼入れ・焼き戻し相当の熱処理をした。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 candidates for the blanket and first wall of fusion reactors. The important issue in current stage is the finalization of detailed manufacturing specification for ITER test blanket module. Hot isostaic pressing (HIP) process is one of the most important methods to fabricate the first wall with cooling channel. The objective is to optimize HIP condition with the excellent joints strength and microstructural evolution. The materials used were F82H steels. The joint was produced by solid state HIP method. Before HIP treatments, the gases in specimens were evaporated in the vacuum. This treatment was conducted to decrease oxidation on the surfaces. HIP treatments were carried out for 2 h at 1100 C - 140 MPa. The specimens were normalized at 960 C for 0.5 h and tempered at 750 C for 1.5 h. The bonding interface was characterized by scanning electron microscope. 1/3 charpy V-notch tests applied to the bonding strength. There were no significant difference in ductile-brittle transition temperatures of HIP jointed specimens and base metal specimens. Upper-shelf energy (USE) of HIP joint specimens at room temperature was lower than that of base metal specimens. The fracture had a large number of oxides. Therefore, the condition before HIP treatment was optimized to reduce the number of oxides. Because the density of oxides on the fracture was low level, its oxides along interface might be effective in the increase of USE. In the HIP process, Oxides along bonding interface are the dominant factor determining the impact properties of HIP jointed F82H steels. In this presentation, HIP processes will be reported that is effective in increasing USE.