Fatigue testing of metallurgically-bonded EBR-II superheater tubes

EBR-II過熱器ニッケル冶金結合型2重管の疲労き裂進展試験

Totemeier, T. C.*; Wachs, D. M.*; Poter, D. L.*; 木曽原 直之 

Totemeier, T. C.*; Wachs, D. M.*; Poter, D. L.*; Kisohara, Naoyuki

EBR-II蒸気発生器から取り出した2重管(2.25Cr鋼材料)において疲労き裂進展試験を実施した。この2重管は100ミクロン厚さのニッケルによって冶金的に結合されており、この接合層は試験片に含まれている。試験は常温,400Cの空気及び湿分雰囲気において、一定K亀裂試験で、Kをパラメータとした試験を実施した。き裂進展試験はSHの胴から取り出した、ニッケル層を含まない試験片においても、一定Kでき裂試験を行った。すべての試験条件で、ニッケル層により、き裂がニッケル層を通過した際に、き裂は減速することがわかった。この減速のメカニズムについては、き裂がニッケル層を通過後の、き裂の平坦性や均一性がなくなることによるものと考えられる。き裂進展が完全に阻止できたのは、400CでKがそのスレショルド値[12MPa]近傍においてのみであった。このケースにおいては、母材とニッケル層境界の母材部においてき裂先端は酸化によって丸くなっていた。

Fatigue crack growth tests were performed on 2 /Cr-1Mo steel specimens machined from ex-service experimental breeder reactor-II(EBR-II) superheater duplex tubes. The tubes had been metallurgically-bonded with a 100 lm thick Ni layer; the specimens incorporated this bond layer. Fatigue crack growth tests were performed at room temperature in air and at 400 C in air and humid Ar; cracks were grown at varied levels of constant DK. In all conditions the presence of the Ni bond layer was found to result in a net retardation of growth as the crack passed through the layer. The mechanism of retardation was identified as a disruption of crack planarity and uniformity after passing through the porous bond layer. Full crack arrest was only observed in a single test performed at near-threshold DK level (12 MPa) at 400 C. In this case the crack tip was blunted by oxidation of the base steel at the steel nickel interface.