Creep-fatigue damage evaluation of a nickel-base heat-resistant alloy hastelloy XR in simulated HTGR helium gas environment

辻 宏和; 中島 甫

Journal of Nuclear Materials, 208, p.293 - 299, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(94)90338-7

高温工学試験研究炉の高温構造用部材として開発したハステロイXRを供試材料として、一連の軸ひずみ制御高温低サイクル疲労試験を700~950C域の高温ガス炉1次冷却材模擬ヘリウムガス中で行い、この合金のクリープ・疲労特性を調べた。ひずみ波形は、三角波及び引張り側最大ひずみ時に保持を伴う台形波とした。ひずみ保持中のクリープ損傷を累積損傷和則と延性消耗則で評価した。引張り側に、わずか6秒のひずみ保持を与えた場合でさえ疲労寿命の低下が生じた。また、高温ほどひずみ保持導入に伴う疲労寿命低下の飽和が短時間側に移行した。累積損傷和則によるクリープ損傷評価は過度に安全側の寿命予測を与えるのに対して、延性消耗則によるクリープ損傷評価は寿命予測精度が優れていた。

高温ガス炉用Ni基耐熱合金の時間依存型高温低サイクル疲労挙動

辻 宏和; 近藤 達男

JAERI-M 88-099, 24 Pages, 1988/06

JAERI-M-88-099.pdf:0.93MB

ハステロイX及びXRの時間依存因子を考慮した高温低サイクル疲労挙動を調べるための一連の実験をHTGRの炉内環境を近似した不純ヘリウム中で行った。対称三角波の試験では、歪速度の低下に伴い、疲労寿命は著しく低下した。台形波の試験では、引張側にのみ歪保持を与えた場合の寿命低下が最も顕著であった。き裂の形態から、圧縮側歪保持は、内部粒界き裂やキャビティの発生、成長を抑制する効果及びき裂の枝分かれ傾向をもたらす効果のあることが示唆された。繰返し速度修正疲労寿命法及び破断延性値を用いた寿命予測法は、対称三角波のデータと引張側保持のデータをほぼ満足に処理することができたが、圧縮側保持の入ってくる場合をも含めた統一的整理はできなかった。

高温ガス炉中間熱交換器用超耐熱合金のヘリウム中における高温低サイクル疲労

辻 宏和; 近藤 達男

JAERI-M 84-166, 32 Pages, 1984/09

JAERI-M-84-166.pdf:2.0MB

工業技術院直接製鉄技術開発計画で選定された高温ガス炉中間熱交換器伝熱管用Ni-Cr-W系超耐熱合金について、VHTR近似ヘリウム中における900Cでの高温低サイクル疲労試験を行った。選定されたニ合金、KSNおよびSSS113MAについて得られた知見は次の通りである。(1)SSS113MAの方がKSNよりも不純ヘリウム中高温低サイクル疲労特性はすぐれており、疲労寿命で50%程度長かった。(2)VHTR近似ヘリウム中での高温低サイクル疲労寿命は、本研究の試験条件下では両合金ともに、超高真空中における場合に比べて、10~20%程度にまで減少した。(3)破壊モードは、いずれの合金においても、ほぼ100%粒界破壊であった。(4)KSNおよびSSS113MAはともに、本試験を行った温度領域では、既存の他の耐熱合金と比較して、高温低サイクル疲労特性が明らかに低く、構造部材として改良の余地があるものと判断される。

Low-cycle fatigue of heat-resisting alloys in high-temperature gas-cooled reactor helium

辻 宏和; 近藤 達男

Nuclear Technology, 66, p.347 - 353, 1984/00

https://doi.org/10.13182/NT84-A33437

4種類のNi基耐熱合金を用いて、HTR近似ヘリウム中および10Pa付近の高真空下における軸歪制御高温低サイクル疲労試験を900Cで行った。HTR付近ヘリウム中における疲労挙動は、供試材料によって2つのグループに分かれたが、高真空下での挙動には差はなかった。すなわち、高温延性が大きく、不純ヘリウムとの両立性にすぐれた合金は、HTR近似ヘリウム中における疲労寿命と高真空下の疲労寿命との間には大きな差はない。一方、クリープ強度は強いが、不純ヘリウムとの両立性に劣る合金は、HTR近似ヘリウム中における疲労寿命は、高真空下の疲労寿命と比較して著しい低下を示した。疲労特性の劣るグループの合金は、結晶粒度の粗いことなどに起因する延性不足と、不純ヘリウム中における粒界酸化に問題があると思われる。