損傷組織の定量化技術の研究, 溶接部の高温損傷の定量化技術; 先行基礎工学分野に関する平成11年度報告書

門馬 義雄*; 山崎 政義*; 永江 勇二; 加藤 章一; 長谷部 慎一; 青砥 紀身

JNC TN9400 2000-044, 22 Pages, 2000/03

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高速炉プラントの新構造材料および寿命診断技術の開発では、従来強度評価の補強資料として定性的理解のみに用いられてきた材料組織の微視的観察結果とその分析データを定量的に把握し、組織変化が材料特性におよぼす効果あるいは相関性を評価する手法の確立が必要である。特に炉心構造健全性を保証するために、溶接継手部における高温長時間強度特性と組織変化の関係を明らかにする技術開発のニーズが高い。このため、高速炉容器の溶接金属について、クリープによる組織の経時変化を定量化する技術に取り組んだ。本研究では、まず高速炉容器用に開発された316FR鋼を母材として、16Cr-8Ni-2Moおよび共金系(18Cr-12Ni-Mo)の溶接金属のクリープ試験を823および873Kで行い、37,000hまでのクリープ破断データを取得することにより、そのクリープ特性を明らかにした。さらにクリープ破断した試験片平行部の組織観察を行い、析出物の面積を定量化し、その経時変化とクリープ損傷の対応についての検討を行った。溶接金属のクリープ強度は高応力短時間側で16Cr-8Ni-2Mo系が共金系よりも小さいが、低応力長時間側では16Cr-8Ni-2Mo系と共金系のクリープ強度が同等になる傾向がみられた。また、クリープ破断延性は16Cr-8Ni-2Moの方が共金系よりも優れていることがわかった。さらに、溶接金属の823Kでの低応力長時間および873Kではフェライト中に析出した相界面に発生する割れがクリープ破壊の起点となることを明らかにした。16Cr-8Ni-2Mo系溶接金属の析出量はいずれの温度時間においても共金系溶接金属よりも少ない。析出物の変化はマグネゲージで測定した残留フェライト量の変化と良く対応しており、フェライト量が時間の経過と共に減少するのに伴い、析出量は増加することを明らかにした。16Cr-8Ni-2Mo系溶接金属のクリープ破断材平行部の析出量とクリープ破断時間(対数)との関係をLarson-Millerパラメータ(LMP)で整理すると、1次式で表すことができ、この式から16Cr-8Ni-2Mo系溶接金属の析出量の予測が可能になった。

9Cr-W-Mo鋼のクリープ特性に及ぼす熱処理の影響

宮下 裕太*; 中澤 崇徳*; 小原 智史; 山崎 政義*; 本郷 宏通*

no journal, , 

高クロム鋼の高温強度特性の高温長時間安定性及び有効性の向上を目的に、既存高クロム鋼において熱処理条件を広範囲かつ系統的に振り分け、クリープ強度特性に及ぼす熱処理の影響について評価した。焼ならし温度の上昇によりクリープ破断強度が増加し、その組織因子としては微細MX量の増加が考えられた。また、焼ならし温度上昇による強度増加の寄与は、長時間側で小さくなる傾向が認められたが、その原因としては、微細MXの粗大・凝集化が考えられた。

Effects of heat treatments on long term creep properties of 9Cr-W-Mo-V-Nb steel

小原 智史; 若井 隆純; 浅山 泰; 山田 芳之*; 中澤 崇徳*; 山崎 政義*; 本郷 宏通*

no journal, , 

高クロム鋼の高温強度特性の長時間安定性の向上に向けた検討として、異なる焼ならし及び焼戻し熱処理を施し、長時間側のクリープ破断特性に及ぼす熱処理の影響について評価した。また、それら熱処理の影響の長時間有効性について検討するとともに、長時間側で著しいクリープ破断特性低下を抑制する熱処理条件についても検討した。その結果から、クリープ破断強度を向上させかつ長時間側のクリープ破断延性の著しい低下を抑制する熱処理としては、焼ならしは1150度以下の温度領域において高温が望ましく、焼戻し処理に関しては、低LMP領域、すなわち低温度・短時間の焼戻し処理が適当であることを示した。