Creep properties of base metal and welded joint of Hastelloy XR produced for high-temperature engineering test reactor in simulated primary coolant helium

倉田 有司; 田辺 龍彦*; 武藤 功*; 辻 宏和; 平賀 啓二郎*; 新藤 雅美; 鈴木 富男

Journal of Nuclear Science and Technology, 36(12), p.1160 - 1166, 1999/00

https://doi.org/10.3327/jnst.36.1160

高温工学試験研究炉の中間熱交換器用に製造されたハステロイXRと同一化学成分の母材、溶接金属、溶接継手のクリープ試験を1次冷却材近似ヘリウム中で実施した。溶接金属及び溶接継手のクリープ破断時間は850及び900で母材とほぼ同等あるいはそれより長い。しかしながら、950低応力及び1000では、溶接金属及び溶接継手のクリープ破断時間は母材より短くなる。溶接継手の破断位置は850及び900の母材部から、950及び1000の溶接金属部に遷移する。ハステロイXRの溶接金属の定常クリープ速度は850,900,950では母材より低い。この研究で得られたハステロイXRの母材、溶接金属、溶接継手のクリープ破断強度は、950以下で、材料強度基準の設計クリープ破断応力強さ(S)を十分上回っていることが確かめられた。

Comparison of creep behavior under varying load/temperature conditions between Hastelloy XR alloys with different boron content levels

辻 宏和; 田辺 龍彦*; 中曽根 祐司*; 中島 甫; 新藤 雅美

JAERI-Conf 96-010, 0, p.385 - 399, 1996/07

https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/JAERI-Conf-96-010.pdf

ホウ素含有量の異なる2種類のハステロイXR(10ppm未満と60ppm)を供試材料として、一連の温度/応力変動を伴う2段クリープ破断試験を行った。累積損傷則はホウ素無添加材の温度/応力変動を伴う条件下のクリープ破断寿命を精度良く予測できたが、ホウ素添加材に対する寿命予測の精度は悪かった。これは、試験片から雰囲気中へのホウ素の散逸現象が生じたことに起因することを確認するとともに、この現象による材料のクリープ強度の低下を考慮した修正累積損傷則を提案した。この修正累積損傷則によって、1000Cから900Cへと変化させた場合のクリープ破断寿命を精度良く予測できることを示した。900Cから1000Cへと変化させた場合の挙動については、900Cにおいて形成された酸化被膜が1000Cの状態におけるホウ素の散逸現象を遅らせる防護効果があると考えると定性的な説明がつく。

Creep rupture properties under varying load/temperature conditions on a nickel-base heat-resistant alloy strengthened by boron addition

辻 宏和; 田辺 龍彦*; 中島 甫

Journal of Nuclear Materials, 208, p.111 - 118, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(94)90202-X

60ppmのホウ素を添加してクリープ強度を高めたハステロイXRを供試材料として、一連の温度/応力変動を伴う2段クリープ破断試験を900~1000C域の高温ガス炉模擬ヘリウムガス中及び大気中で行った。前報のホウ素含有量が10ppm未満のハステロイXRでの挙動とは大きく異なり、累積損傷和則は温度/応力変動を伴う条件下のクリープ破断寿命の予測に適用できなかった。これは、試験片から雰囲気中へのホウ素の散逸現象が生じたことに起因することを確認するとともに、この現象による材料のクリープ強度の低下を考慮した修正累積損傷和則を提案した。この修正則は1000Cから900Cへと変化させた場合のクリープ破断寿命の予測が可能であった。900Cから1000Cへと変化させた場合の挙動については、900Cにおいて形成された酸化被膜が1000Cの状態におけるホウ素の散逸現象を遅らせる防護効果があると考えると定性的な説明がつく。

Creep rupture properties under varying load/temperature conditions on a nickel-base heat-resistant alloy strengthened by boron addition

辻 宏和; 田辺 龍彦*; 中島 甫

JAERI-M 93-173, 19 Pages, 1993/09

JAERI-M-93-173.pdf:0.65MB

60ppmのホウ素を添加してクリープ強度を高めたハステロイXRを供試材料として、一連の温度/応力変動を伴う2段クリープ破断試験を900~1000C域の高温ガス炉模擬ヘリウムガス中及び大気中で行った。前報のホウ素含有量が10ppm未満のハステロイXRでの挙動とは大きく異なり、累積損傷和則は温度/応力変動を伴う条件下のクリープ破断寿命の予測に適用できなかった。これは、試験片から雰囲気中へホウ素の散逸現象が生じたことに起因することを確認するとともに、この現象による材料のクリープ強度の低下を考慮した修正累積損傷和則を提案した。この修正則は1000Cから900Cへと変化させた場合のクリープ破断寿命の予測が可能であった。900Cから1000Cへと変化させた場合の挙動については、900Cにおいて形成された酸化被膜が1000Cの状態におけるホウ素の散逸現象を遅らせる防護効果があると考えると定性的な説明がつく。

短期過大負荷を伴う条件下におけるニッケル基耐熱合金ハステロイXRのクリープ特性

辻 宏和; 田辺 龍彦*; 中曽根 祐司*; 中島 甫

JAERI-M 93-144, 69 Pages, 1993/07

JAERI-M-93-144.pdf:1.74MB

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、一連の荷重一定クリープ試験、短期過大負荷を伴うクリープ試験を900~1000C域の高温ガス炉1次冷却材模擬ヘリウムガス中で行った。短期過大荷重の水準は、高温工学試験研究炉高温構造設計方針に定められたハステロイXRの設計応力強さSmとし、その負荷時間は、1回当たり30秒とした。5~6回程度の過大負荷は、最小クリープ速度及び3次クリープ開始時間のいずれにも本質的な変化を与えなかった。また、10回程度の過大負荷は、クリープ破断時間及びクリープ破断伸びのいずれにも本質的な変化を与えなかった。これは、設計応力強さSmの設定が妥当であったことを示唆している。

Applicability of creep damage rules to a nickel-base heat-resistant alloy Hastelloy XR

辻 宏和; 田辺 龍彦*; 中曽根 祐司*; 中島 甫

Journal of Nuclear Materials, 199, p.43 - 49, 1993/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(92)90438-Q

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、一連の荷重一定クリープ破断試験、応力変動/温度変動を伴うクリープ破断試験を850~1000C域の高温ガス炉1次冷却材模擬ヘリウムガス中で行い、この合金に対する各種クリープ損傷則、即ち、累積損傷和則、ひずみ消費率則及びそれらの混合則の適用性を調べた。3種類のクリープ損傷則の中で、累積損傷和則の適用性が最も優れていた。累積損傷和則の適用性が良好であったのは、ハステロイXRを高温ガス炉の1次冷却材を模擬した不純ヘリウムガス中で加熱した時に生じる化学組成や金属組織の変化が、この合金のクリープ強度に強い影響を及ぼさなかったという事実に起因していると考えられる。結論として累積損傷和則は、ハステロイXR製高温構造物の設計に適用可能であるといえる。

ニッケル基耐熱合金ハステロイXRの応力変動を伴うクリープ破断特性

辻 宏和; 田辺 龍彦*; 中曽根 祐司*; 中島 甫

JAERI-M 92-074, 19 Pages, 1992/05

JAERI-M-92-074.pdf:0.59MB

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、一連の荷重一定クリープ破断試験及び荷重変動を伴う2段クリープ破断試験を850~1000C域の高温ガス炉1次冷却材模擬ヘリウムガス中で行い、この合金に対する各種クリープ損傷則、即ち、累積損傷和則、ひずみ消費率則及びそれらの混合則の適用性を調べた。3種類のクリープ損傷則の中で、累積損傷和則の適用性が最も優れていた。累積損傷和則の適用性が良好であったのは、ハステロイXRを高温ガス炉の1次冷却材を模擬した不純ヘリウムガス中で加熱した時に生じる化学組成や金属組織の変化が、この合金のクリープ強度に強い影響を及ぼさなかったという事実に起因していると考えられる。結論として、累積損傷和則は、ハステロイXR製高温構造物の設計に適用可能であるといえる。

アロイ800Hのクリープ特性に及ぼす試験雰囲気及び時効の影響

渡辺 勝利; 田辺 龍彦*; 辻 宏和; 平賀 啓二郎*; 坂井 義和*; 中島 甫; 白石 春樹*

JAERI-M 90-061, 32 Pages, 1990/03

JAERI-M-90-061.pdf:1.88MB

HTTRの制御棒被覆材として使用予定のFe基合金アロイ800Hのクリープ特性に及ぼすHTGR一次冷却材雰囲気の影響及び高温履歴の影響を定量的に評価することを目的として、一連のクリープ試験(試験温度:750~900C、最長試験時間:3552h)を行い、以下のような結果を得た。(1)HTGRヘリウム中と大気中で、破断強度、破断延性及び変形抵抗のいずれにも有意な差は認められなかった。また、今後の中性子照射効果の検討のために行った、遠隔操作型試験機による準アルゴンガス中での試験結果とも有意な差は認められなかった。(2)溶体化処理材(1120C、1h)と2種類の時効処理材(700C、530h及び1050C、3h)の間で、破断強度、破断延性及び変形抵抗のいずれにも顕著な差は認められなかった。(3)本研究で得られたクリープ破断強度は、既存データのばらつき範囲内に収まっており、本合金の特性は比較的安定したものであるといえる。

ハル処理技術に関する研究, II

東 嘉三*; 澤田 昌久*; 北川 一男*; 小松 史明*; 尾上 俊雄*; 本間 克彦*; 古屋 武義*; 草道 龍彦*; 名倉 周武*; 田辺 博三*

PNC TJ116 84-03VOL1, 21 Pages, 1984/08

PNC-TJ116-84-03VOL1.pdf:1.21MB

ジルカロイ軽水炉ハルの処理として,急速高温加熱炉を用いることによる表面酸化物層の剥離除去の可能性とジルカロイハルを酸化物にする条件,そして得られた酸化物粉体をHIP法,ホットプレス法,そして燃結法によって,セラミック固化体へ転換処理する方法が検討された。この結果,ジルカロイハルの表面酸化層の剥離除去はジルコニウム金属の酸化層が明確な境界物を作らない理由により,難かしいと判断された。ハルを酸化物に変化させる方法は熱サイクル法を用いることによって効率よく処理できることがわかった。固化体への転換はいずれの方法でも可能であるが,処理肯定の複雑さと粉体の飛散が実処理に対問題となることが明らかになった。FBRステンレスハルの処理はエレクトロスラグ法が試みられ,TRU物質の除去効果が調査された。TRU物質の模擬にはH-0とC-0が使用された。この結果,H-0はC-0と比べ除去が困難であることが熱力学的理論ならびに実験的に確認された。また,スラグは酸性スラグが良好であることを見出した。エレクトロスラグ処理法にしようする溶融炉の遠隔操作性が検討され,さらに処理された固化体の処分用パッケージに要求される性能について調査がなされた。