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における腐食,摩擦および自己融着試験結果長谷川 成生; 柚原 俊一*; 加納 茂機; 中山 紘一; 中筋 孝; 小圷 亨
PNC TN941 80-127, 124 Pages, 1980/08
「もんじゅ」ナトリウム機器の接触・摺動部に使用される構成材料のナトリウム中トライボロジー挙動を解明し,対策をたてることは重要課題の一つである。この観点から,スクリーニング試験により選定したステライトN-6,コルモノイN-5,インコネル718,LC―1Cおよび主要炉構成材のSuS316,SuS304,21/4cr―1Moについてトライポロジー挙動解明のための一連のパラメータ試験を行っている。試験パラメータのうち,ナトリウム中の酸素濃度とトライポロジー挙動との関係も究明されるべき問題点の一つとなっている。そこで「もんじゅ」設計において一次系コールドトラップ温度を140(または145)から120に下げるように指向されたのを機に,コールドトラップ温度(以下C/T)をパラメータとした以下の試験を開始した。今回,その一部の結果が得られたので中間報告する。試験項目,試験条件は下記の通りである。1.腐食試験ナトリウム温度‥600,浸漬時間‥2,000時間,C/T温度‥120,ナトリウム流速‥
0m/sec 2.摩擦試験ナトリウム温度‥600,浸漬時間‥Max.2,000時間,C/T温度‥120,負荷応力‥0.3kg/mm
2,ナトリウム流速‥0.7m/s 3.自己融着試験ナトリウム温度‥450700,負荷保持時間‥200時間,負荷応力‥4kg/mm2,C/T温度‥120,ナトリウム流速‥0m/sec,受入材と予浸漬材の比較,引張破断法により詳価得られた主な結果は次の通りである。1.腐食試験 1)C/T120と140における腐食の様相には,明らかな違いはみとめられない。2)ステライトN-6は試験後重量が増加し,その他の材料は減少傾向を示した。2.摩擦試験 1)ステライトN-6同志およびLC―IC同志の動摩擦係数はC/T120と140の結果で顕著な差がみられない。2)ナトリウム浸漬時間による動摩擦係数の変化は少なく,ナトリウム腐食による材料表面変質の動摩擦係数に対する影響はみとめられない。3.自己融着試験1)ステライトN-6同志は受入材および予浸漬材とも破断応力にC/T温度の影響はみられない。コルモノイN-5同志の受入材は,高温側でC/T145よりC/T120の破断応力が若干高い。予浸漬材は受入材に比べ,破断力が低下する
加納 茂機; 長谷川 成生; 中山 紘一; 小圷 亨; 柚原 俊一*; 中筋 孝
PNC TN941 79-144, 47 Pages, 1979/08
「もんじゅ」機器接触部材についてナトリウム中自己融着特性を求めることが要請されている。自己融着部の引張破断応力により自己融着特性を求める方法では,いままでに純度管理されていないトリウム中およびコールドトラップを190または145で純度管理したナトリウム中で各種材料組合せを試験した結果を報告している。これらのデータは材料の選定のため使用された。今回は選定された表面硬化材および「もんじゅ」主要構造材について,コールドトラップを140または145で純度管理した450700ナトリウム中における200時間自己融着特性の浸漬温度依存性について報告する。得られた主な結果は次のとおりである。▲1)自己融着にもとづく引張破断応力の増加は明白な浸漬温度依存性を示す。▲2)SUS304同士およびSUS316同士の組合せは500以上で自己融着し,引張破断応力は浸漬温度の上昇とともに直線的に増加する。▲3)フェライト鋼はオーステナイトステンレス鋼より自己融着による引張破断応力が高い。▲4)LC―1C同士の組合せは700でも自己融着しにくい。ステライトN-6同士,コルモノイN-5同士,インコネル718同士の組合せは700で自己融着し,600で自已融着しない。コルモノイN-5のみは引張破断が自己融着部ばかりでなく肉盛層内でも生ずる。▲5)700ナトリウム中200時間浸漬によりコルモノイN-5のみが明白なナトリウム腐食をうける。LC―1Cは部分的に台金よりはく離した。これは溶射層(0.2mm厚)が厚すぎたためおよびグリッドブラスト法,溶射端面の処理法に問題があったためであり,現在この点に留意し試験片の製作を行なっている。▲
小圷 亨; 加納 茂機; 長谷川 成生; 柚原 俊一*; 中山 紘一; 中筋 孝
PNC TN941 79-105, 39 Pages, 1979/07
「もんじゅ」のナトリウム機器摺動部には耐自己融着,低摩擦の観点より表面硬化材の使用が考えられているが,これら材料の自己融着・摩擦現象は,高温ナトリウム中での長時間の使用により腐食の影響をうけると考えられる。本報では流動ナトリウム中浸漬時間が摩擦係数に及ぼす影響をしらべるため,試験温度600,コールドトラップ温度140,浸漬時間2000時間,ナトリウム流速0.7m/sec,負荷応力0.3kg/mm2,摺動ストローク+-5mm,摺動速度00.63mm/secの条件においてステライトN-6,コルモノイN-5,インコネル718,LC-1CおよびSUS316の動摩擦係数(
K)を求めた。得られた結果は次のとおりである。▲本試験時間ではコルモノイN-5を除き/Kのナトリウム浸漬時間依存性はなく,ナトリウム腐食による材料表面変質の影響はみとめられなかった。▲コルモノイN-5は表面に明白な腐食変質層を生成する。▲LC-1C(コーティング厚‥0.2mm)はコーティング端部で剥離を生じたのでコーティング法の改善が必要である。▲/Kは次のとおりであった。▲ステライトN-6/self0.150.35▲コルモノイN-5/self0.151.5▲インコネル718/self0.651.15▲LC-1C/self0.350.55▲SUS316/self1.01.2▲
長谷川 成生; 加納 茂機; 中山 紘一; 小圷 亨; 柚原 俊一*; 中筋 孝
PNC TN941 79-26, 44 Pages, 1979/04
高速増殖炉の機器にはナトリウム中で接触,摺動する多くの部分があり,それら部分には耐摩擦,耐摩耗,耐自巳融着材の適用が図られている。これは燃料集合体ラッパ管パッド部にも適用される。▲今回,4種類の材料(ステライトN-6,コルモノイN-6,LC―1C各コーティング材およびインコネル718母材)をそれぞれ使用したパッド材を取付けたもんじゅサイズラッパ管部分供試品が試作された。この4種類の材料は,過去の試験によって選択されたものである。▲このラッパ管部分供試品から切出したパッド部試験片を,600のナトリウム中で2,000時間浸漬試験を行ない,次の結果が得られた。▲いずれの材料を使用したパッド材もパッド部表面とラッパ管内面間の寸法は,浸漬時の加熱のため局部的増減を示し,最大200mにおよんだ。▲ステライトN-6‥表面は全面腐食および粒界の選択腐食が認められた。かたさは若干低下したが,なおHv600を保った。表面粗さも若干粗くなった。▲コルモノイN-6‥表面は全面腐食が比較的激しく,B,Si等の元素の減少および表面変質層の生成か認められた。又かたさの減少が顕著でHv300に低下し,表面粗さも若干粗くなった。▲LC―1C‥表面の全面腐食は認められたが,断面組織は変化なく安定であった。かたさは若干増加してHvl,100に達し,また表面粗さも若干粗くなった。▲インコネル718‥表面の全面腐食は軽微であったか,Ti,Nb,Mo等の元素の減少が認められた。かたさの増減はなくHv500を保ち,表面粗さも変化はなかった。▲
長谷川 成生; 加納 茂機; 中山 紘一; 小圷 亨; 柚原 俊一*; 中筋 孝
PNC TN941 78-100, 48 Pages, 1978/01
ナトリウム冷却高速増殖炉機器摺動部材の研究開発として一連のナトリウム中あるいはアルゴン中の摩擦,摩耗試験が行なわれ,各種材料のそれらの特性が明らかにされている。その結果,摩擦,摩耗特性の優れた材料として数種類の材料を選定した。本試験では,これらの中から1)ステライトN-6同志,2)コルモノイN-5同志,3)インコネル718同志,4)ステライトN-6vsSUS304の材料組合せについてナトリウム温度360と400における長時間摺動(150時間)試験を行ない,従来の短時間摺動(15分)試験と比較検討した。その結果次のことがわかった。ステライトN-6同志,コルモノイN-5同志の動摩擦係数(k)は従来の短時間摺動試験と同程度で,長時間になっても低い値を持続した。(k=0.20.4)インコネル718同志のkは摺動初期で上昇し,高い値(約0.4から0.60.7)となったが,その後の変動は少なかった。ステライトN-6vsSUS304の組合せのkは摺動初期に変動がみられたが(0.40.8),時間とともに安定化傾向(0.60.7)を示した。ステライトN-6同志,コルモノイN-5同志の摩耗深さは摺動時間に伴なう増加量は少なかった。インコネル718同志の摩耗深さはステライトN-6同志,コルモノイN-5同志の23倍である。ステライトN-6vsSUS304の組合せの場合,摩耗深さが最も大きい。
加納 茂機; 小圷 亨; 長谷川 成生; 中山 紘一; 中筋 孝; 厚母 栄夫
PNC TN941 77-111, 95 Pages, 1977/06
高速炉機器の接触摺動部に適用される表面硬化材の長時間使用におけるナトリウムとの共存性をしらべる目的で,600ナトリウム中に約2000時間浸せきし,材料間の腐食挙動を比較した。試験片はナトリウム中摩擦・自己融着試験に供されてきた各種Co基合金,Ni基合金,カーバイト材である。なお,比較のため従来腐食試験が行なわれてきたSUS304,SUS316,21/4Cr―1Mo鋼等手持ちの耐食耐熱材料も同時浸せきした。解析は摩擦,自己融着現象に影響のある表面あらさ,かたさ,表面観察,組織観察および腐食量の測定により行なった。得られた結果のうち,主なものを挙げると次のようである。▲1)ステライト合金‥腐食量はSUSとくらべてそれほど大きくはなく,一部の試験片は増量した。表面あらさの変化は小さく,かたさは増加する。ナトリウム接液面近傍組織にはナトリウム浸せきによる変化がみられない。▲2)コルモノイ合金等Ni基肉盛材‥大きな腐食量を示しかたさは低下する。コルモノイ合金表面には1040m厚さの変質層が生じ,表面あらさは増加する。▲3)インコネル合金‥腐食量はSUSの約2倍であり,表面に14m厚さの変質層を生ずる。表面あらさの変化は小さい。▲4)耐食耐熱材料‥腐食量はSUSの12倍である。表面あらさの変化は小さく,かたさは変化しない。表面にはっきりした変質層はみられないが,組織内に析出物が生成するものがある。▲5)カーバイト材‥LC―1Cは台金よりはく離した。LW-1N40は腐食量の変動が大きい。表面あらさはいずれも増加した。▲6)その他‥SUS316は粒界,特にナトリウム接液面側に
相が生成する。▲
加納 茂機; 中山 紘一; 長谷川 成生; 小圷 亨; 滑川 優; 中筋 孝; 厚母 栄夫
PNC TN941 77-179TR, 48 Pages, 1977/01
A series of experiments have been carried out to develop and screen friction and wear resistant materials used for sliding components of a sodium cooled reactor. Preceding studies (1) (5) clarified the short-term friction and wear characteristics of various materials in 450
C sodium. A present study relates to clarify friction and wear behavior in argon environment, where a part of sliding components are located, and compare test data in room temperature argon with those in 450C sodium. The results obtained are as follows: (1)Static friction coefficients (s) in argon were almost lower than 0.2. They were apt to be lower than those in sodium. (2)Kinetic friction coefficients (k) in argon varied with load. The difference of k in argon and sodium depended on material combination. (3)Wear rates were remarkably high in argon. Wear rates of Colmonoy and Stellite were not detected in sodium, but were detected in argon. (4)Sliding surface was more roughened in argon, and hardness of sliding surface was almost lower in argon than in sodium. (5)There is the significant difference between friction and wear characteristics in argon and those in sodium. Then, it is difficult that in-sodium behavior is estimated with in-argon data. (6)The above-mentioned difference in room temperature argon and 450C sodium will be greater when the test is carried out in higher temperature argon.
加納 茂機; 中山 紘一; 長谷川 成生; 小圷 亨; 中筋 孝; 滑川 優; 厚母 栄夫
PNC TN941 77-179, 48 Pages, 1977/01
PNC-TN941-77-179.pdf:2.55MBPNC-TN941-77-179TR.pdf:2.29MB
ナトリウム冷却高速炉機器の摺動部材の開発研究として一連のナトリウム中試験が行なわれ,各種材料の短時間の摩擦,摩耗特性が明かにされている。本研究ではナトリウム中試験に供されてきた材料組合せを,一部の摺動部が位置するアルゴン雰囲気中で試験し,室温アルゴン中の摩擦,摩耗挙動を明かにするとともに450ナトリウム中データと比較した。その結果次のことが明かとなった。静摩擦係数(s)はアルゴン中においてほとんどの材料組合せが0.2以下であり,ナトリウム中より小さい。動摩擦係数(k)はアルゴン中において荷重とともに変動する。又,アルゴン中とナトリウム中のkの大小は材料組合せに依存する。摩耗量はアルゴン中において著しく,ナトリウム中で摩耗しないステライトおよびコルモノイもアルゴン中では摩耗する。摺動面はアルゴン中において塑性変形しやすく表面が粗くなり,摺動面のかたさはアルゴン中の方が小さくなる傾向がある。アルゴン中とナトリウム中の摩擦,摩耗特性には著しい差があり,アルゴン中データでナトリウム中挙動を推定することは困難である。高温アルゴン中の摩耗特性は常温アルゴン中のものより劣り,ナトリウム中との差がさらに大きくなると考えられる。
加納 茂機; 溝渕 庄太郎*; 中山 紘一; 長谷川 成生; 小圷 亨; 厚母 栄夫; 中筋 孝
PNC TN941 76-81, 25 Pages, 1976/07
期間1973年8月日1976年6月30日目的原子炉機器摺勤部用耐摩耗材の選定要旨ナトリウム冷却高速炉の機器摺動部に使用される耐摩擦・摩耗材の開発研究として一連のナトリウム中試験を行なっている。本研究ではニッケル基のコルモノイ合金とコバルト基のステライト合金の摩擦・摩耗特性を温度,荷重,摺速,摺動モードおよびナトリウムフラッシングに関して比較した。またアルゴン中および大気中でも試験しナトリウム中挙動と比較した。その結果次のことが明かとなった。1)ナトリウム温度が上昇するとステライトの/kは大きくなるが,コルモノイは同じか低下する。また540ナトリウムフラッシングによりコルモノイの/kは低下する。2)コルモノイとステライトの/sおよび/kを比較するとナトリウム中ではコルモノイの方が小さい。3)/sおよび/kの荷重依存性はナトリウム中では小さいが,アルゴン中では荷重に対し/kは著しく変動する。4)摺動モードが異なると摩擦挙動が異なる。連続一方向摺動より反復摺動の方が/kが大きく,また摺勤面が粗れやすい。本試験条件では低速域を除けばナトリウム中/kの摺速依存性は小さい。ナトリウム中とアルゴン中を比較すると/kはナトリウム中の方が小さくなる傾向がある。また摩耗量はアルゴン中の方が著しく多い。