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Li, Y.; 門馬 義雄*; 本郷 宏通*; 田淵 正明*
Journal of Nuclear Materials, 405(1), p.44 - 49, 2010/10
被引用回数：8 パーセンタイル：45.04(Materials Science, Multidisciplinary)This paper aims to evaluate the creep damage of modified 9Cr-1Mo steel under 600
C operating conditions, using constitutive equations based on the continuum damage mechanics. Specimens of base metal, a simulated fine-grained heat affected zone, and a thin (thick) welded joint were kept under stress from 80 to 160 MPa at 600C. During the creep tests of thick plate welded joint specimens, the application of stress was suspended several times, and the creep damage as indicated by the void distribution was examined quantitatively using a laser microscope. The combined effect of the equivalent creep strain and the stress triaxial factor was considered and introduced into the constitutive equations with the aid of a finite element method. The logarithms of m and 1/
in the continuum damage mechanics equations were determined to have a linear correlation with the ratio of the applied stress to the yield stress for homogeneous materials. In this way, the damage distribution and evolution in the fine-grained heat affected zone were evaluated successfully.
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
JNC-TN9400-2000-044.pdf:1.37MB
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。
C
/MC炭化物の関係小川 豊*; 倉田 有司; 門馬 義雄*; 芳須 弘*; 鈴木 富男; 近藤 達男*
鉄と鋼, 83(5), p.43 - 48, 1997/00
800,900,1000Cで長時間クリープ試験を行ったハステロイXRについて、破断モード及びそれと炭化物の関係を検討した。クラックは800C及び900Cの短時間側ではくさび型、900Cの長時間側ではキャビティ型である。1000Cでは、キャビティ型が主体であるが、部分的にはラプチャー型の破断もある。破断時間の応力指数は、800Cで5.7,1000Cで3.4であり、900Cでは5.9から3.3に変化する。900C,1000Cの析出物はCrを主体とするMC型炭化物とMoを主体とするMC型炭化物であり、800Cではこの2相の中間組成を含む3相が共存する。原子炉近似ヘリウム中と大気中の破断材を比較すると、大気中における酸化の激しい破断部を除けば、両者でクラック及び炭化物に違いはみられない。
芳須 弘*; 門馬 義雄*; 馬場 栄次*; 倉田 有司; 中島 甫; 鈴木 富男
JAERI-M 93-231, 133 Pages, 1993/12
高温ガス炉用に改良したNi基耐熱合金(ハステロイXR-II:ホウ素量約0.005mass%)について700~1000C、大気中及び高温ガス炉近似ヘリウム中で、延べ試験時間約207,000hに及ぶクリープ破断試験を実施した。得られたクリープ特性について時間・温度パラメータ法等を用いて、高温構造設計用データとしての評価を行い、以前に得られたハステロイXR(ホウ素量0.00028mass%)と比較した。得られた主要な結果は以下のとおりである。(1)クリープ破断強度についてはMan Son-Haferdパラメータを用いて評価し、ハステロイXR-IIの800及び900Cでの10万時間破断強度はハステロイXRの約2倍となる。(2)設計許容応力(So及びSt)についても同様に2倍程度に上昇する。(3)ハステロイXR-IIでは強度だけでなく延性も著しく改良される。(4)クリープひずみ-時間データについてはGarofaloの式による曲線のあてはめを行い、等時応力-ひずみ曲線を表すクリープ構成方程式を作成した。
斎藤 伸三; 田中 利幸; 数土 幸夫; 馬場 治; 安田 秀志; 菱田 誠; 宮本 喜晟; 若山 直昭; 篠原 慶邦; 占部 茂美*; et al.
日本原子力学会誌, 32(9), p.847 - 871, 1990/09
高温ガス炉は高温熱供給、高い固有の安全性、燃料の高燃焼度等の優れた特徴を有し、第2世代の原子炉として期待されている。我が国では、1969年以来、日本原子力研究所を中心に高温ガス炉の研究開発が行われてきたが、高温ガス炉の技術基盤の確立・高度化および高温に関する先端的な基礎研究を行うために熱出力30MW原子炉出口冷却材温度950Cを目指した高温工学試験研究炉(HTTR)を建設することとなり、その準備が着々と進められている。この機会に、HTTRの設計の概要とその特徴およびHTTRの設計・建設のために蓄積してきた関連研究開発の成果を紹介する。
横井 信*; 門馬 義雄*; 近藤 達男; 小川 豊; 倉田 有司
JAERI-M 83-138, 121 Pages, 1983/09
ハステロイXRについて、800~1000Cで最長23,600hのクリープ試験を行ない、高温構造設計のデータとして評価した。(1)延べ試験時間は31万h以上に達し、これはハステロイX系合金に関する国内最長の試験である。(2)データの統計処理で、同時許容区間の下限値を算出する等の新しい手法を用いた。(3)クリープ構成方程式、等時応力-ひずみ曲線を求めた。(4)データの統計的解析結果をもとに、ASMEの設計コードで規定されている許容応力を算出した。(5)素材の製品形状(管、板、棒)については、管材のクリープ特性が劣り、これは析出炭化物の縞状分布に起因することを確認した。(6)環境(大気とヘリウム)、試験片寸法(平行部が
3と6)等の間に有意差は認められなかった。(7)中性子照射(8.7
10
n/cm、th、60C)により、900Cの破断寿命は非照射材の約20以下に低下した。
横井 信*; 門馬 義雄*; 藤村 理人; 菊山 紀彦; 伊丹 宏治
JAERI-M 5651, 27 Pages, 1974/03
OGL-1内壁管用ハステロイ-Xのクリープ破断試験を金材技研との共同研究で実施した。鍛造母材について800C,900C,1000Cでまた電子ビーム溶接材およびTIG溶接材について900C,1000Cで破断時間最高10
時間までの試験を実施した。その結果得られたLarson-Millerパラメーターを用いたクリープマスターカーブは母材については6.2kg/mmから1.0kg/mmの範囲で直線関係が得られ、また電子ビーム溶接材も母材と同等の破断寿命をもつことが認められたがTIG溶接材は1000Cで母材より短時間で破断した。破断後試験片の金相観察およびXMAを用いた析出物の元素分析を行った結果母材に発生するマイクロクラックは破断寿命に近ずいてから現れるのに対しTIG溶接材では比較的初期に溶着金属の中の析出物に沿ってマイクロクラックが発生伝播することがわかった。また母材に現れる析出物は短時間側ではMo化合物で、長時間側になるにつれCr-Moの複合化合物となって結晶粒界に粗大化する傾向が確認された。
横井 信*; 門馬 義雄*; 藤村 理人; 古平 恒夫
JAERI-M 5269, 35 Pages, 1973/05
動燃事業団が発足する以前、原研が高速炉開発計画を推進していたが、その当時、炉容器材料として、ステンレス鋼SUS316が考えられていた。そのため、原研は金属材料技術研究所と共同研究契約を結び、クリープ試験をすすめてきた。その成果は、JAERI-memo4097によって報告してあるが、クリープ試験は長時間を費すため、さらに、試験が続行され、最終的結果が得られたのでここに報告をまとめた。本試験結果は、原型炉「もんじゅ」の設計に役立つばかりでなく、高温ガスループOGL-1の構造設計に役立つであろう。
