Effect of dissolved oxygen concentration on dynamic strain aging and stress corrosion cracking of SUS304 stainless steel under high temperature pressurized water

高温高圧水中でのSUS304ステンレス鋼における動的ひずみ時効および応力腐食割れに及ぼす溶存酸素濃度の影響

広田 憲亮   ; 中野 寛子  ; 藤田 善貴   ; 武内 伴照   ; 土谷 邦彦 ; 出村 雅彦*; 小林 能直*

Hirota, Noriaki; Nakano, Hiroko; Fujita, Yoshitaka; Takeuchi, Tomoaki; Tsuchiya, Kunihiko; Demura, Masahiko*; Kobayashi, Yoshinao*

沸騰水型原子炉を模擬した高温高圧水中環境下では、溶存酸素量(DO)の変化により動的ひずみ時効(DSA)と粒界型応力腐食割れ(粒界SCC)がそれぞれ発生する。これらの現象の違いを明確に理解するために、その発生メカニズムを整理した。その結果、SUS304ステンレス鋼では、DOが1ppb未満の低濃度では粒内割れによるDSAが発生し、DOが1008500ppbでは表面の酸化膜形成によりDSAは抑制されることがわかった。一方、DOが20000ppbまで上昇すると、皮膜が母材から剥離し、母材の結晶粒界に酸素元素が拡散し、粒界SCCが発生した。これらの結果から、DSAや粒界SCCによるクラック発生を抑制するためには、最適なDO濃度を調整する必要があることが示唆された。

Dynamic strain aging (DSA) and intergranular stress corrosion cracking (intragranular SCC) occur in high temperature pressurized water simulating a boiling water reactor environment due to changes in dissolved oxygen (DO) content, respectively. In order to clearly understand the difference between these phenomena, the mechanism of their occurrence was summarized. As a result, it was found that DSA due to intragranular cracking occurred in SUS304 stainless steel at low DO 1 ppb, while DSA was suppressed at DO 100 to 8500 ppb due to the formation of oxide films on the surface. On the other hand, when DO was increased to 20000 ppb, the film was peeled from the matrix, O element diffused to the grain boundary of the matrix, resulting in intergranular SCC. These results are indicated that the optimum DO concentration must be adjusted to suppress crack initiation due to DSA and intergranular SCC.