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石島 暖大; 加藤 千明; 本岡 隆文; 山本 正弘; 加納 洋一*; 蝦名 哲成*
Materials Transactions, 54(6), p.1001 - 1005, 2013/06
被引用回数:7 パーセンタイル:39.58(Materials Science, Multidisciplinary)ジルコニウムは硝酸中において優れた耐食性を有するため核燃料再処理機器材料として使用されている。しかしながら、ジルコニウムは不働態破壊電位下において沸騰硝酸中でSCC感受性を示すことが報告されている。一方、ジルコニウムのSCC発生及び進展挙動は明らかになっていない。本研究では、ジルコニムのSCCにおける発生及び進展挙動を明らかにするため、沸騰硝酸中にて定荷重引張試験を実施した。その結果、不働態破壊電位より貴な電位で生成する酸化皮膜下に発生するき裂が成長して破断することが明らかとなった。これは、酸化皮膜の生成が沸騰硝酸中におけるジルコニウムのSCCを引き起こすことを示している。またこのことは、沸騰硝酸中におけるジルコニウムのSCCはTarnish Ruptureモデルで説明できることを示唆している。
上野 文義; 内山 洋平*; 加藤 千明; 山本 正弘; 蝦名 哲成*; 下川原 茂*; 加納 洋一*
日本原子力学会和文論文誌, 9(3), p.279 - 287, 2010/09
ステンレス鋼製再処理用機器への外部電源方式によるカソード防食法の適用可能性を示すことを目的に、基礎的な検討を行った。極低炭素304ステンレス鋼(SUS304ULC)小型試験片及び電気化学測定装置を用い、沸騰硝酸溶液中での不働態域及び過不働態域の電位や、種々の電位での腐食速度を調べたのち、カソード防食の有無による腐食速度の違いを調べた。また、実際の濃縮缶の構造を想定し、SUS304ULC製管材の外面を対象としたカソード防食試験を行った。その結果、過不働態域から0.1V程度電位を卑とするカソード防食により、1/10以上の腐食速度低減効果が得られた。また、管材外面では平均24mの減肉量が、カソード防食により陽極との位置に関係なく3mまで均一に低減できた。これらの結果と、過不働態域の腐食はおもに電位の影響を受けること、沸騰硝酸の電気伝導率が高く均一な防食効果が期待できることと、腐食がおもに電位による影響を受けると考えられることから、カソード防食法がステンレス鋼製再処理用機器の耐食性改善のために適用可能と考えられる。
山本 正弘; 加藤 千明; 石島 暖大; 加納 洋一*; 蝦名 哲成*
no journal, ,
ジルコニウムは硝酸中での耐食性が極めて良好なために再処理機器用材料に適用されている。しかしながら、応力腐食割れ(SCC)感受性があることが指摘されている。そこで、沸騰硝酸中でのジルコニウムのSCCの発生可否判定を電気化学的手法を用いて行った。浸漬電位とSCC感受性の関係より、ジルコニウムの応力腐食割れはターニッシュラプチャモデルで説明付けられ、破断面やき裂部の断面観察結果もこのモデルを支持する。すなわち、ジルコニウムのSCCは主として厚い酸化皮膜形成により影響を受け、過不働態域の電位でのみ発生する。再処理機器をジルコニウムの不働態域に保持すればSCCは発生しないことが示される。
石島 暖大; 本岡 隆文; 加藤 千明; 山本 正弘; 加納 洋一*; 蝦名 哲成*
no journal, ,
ジルコニウム(Zr)は沸騰硝酸中における耐食性に優れることから再処理機器用材料として用いられるが、高濃度沸騰硝酸中において応力腐食割れ(SCC)が発生することが知られている。しかしこれらは低ひずみ速度引張試験(SSRT)により得られたものが多く、実際の使用環境に近い定荷重条件におけるZrのSCC発生過程に関する研究は少ないのが現状である。そこで本研究では、沸騰硝酸中におけるZrのSCCの発生過程を明らかにすることを目的とし、腐食環境を腐食電位により制御した定荷重引張試験を5及び9mol/L沸騰硝酸中にて行った。その結果、皮膜破壊電位よりやや低い電位でZrはSCC感受性を示した。SEM観察より破断面は脆性破面を呈し、また断面観察より厚い酸化皮膜の下で微細なき裂が多数観察された。以上の結果よりZrが沸騰硝酸中において過不動態域近傍の腐食電位にあるとき、厚い酸化皮膜下と金属との界面で微細なき裂が発生しSCCが生じると考えられる。
石島 暖大; 本岡 隆文; 加藤 千明; 山本 正弘; 加納 洋一*; 蝦名 哲成*
no journal, ,
ジルコニウムは沸騰硝酸中における耐食性に優れることから再処理機器用材料として用いられるが、高濃度沸騰硝酸中において応力腐食割れ(SCC)が発生することが知られている。しかし、これらはSSRT試験により得られたものが多く、実際の使用環境に近い定荷重引張試験におけるZrのSCC挙動に関する研究は少ない。そこで本研究では、沸騰硝酸中におけるZrのSCC挙動を明らかにすることを目的とし、腐食環境を制御した定荷重引張試験を行った。その結果、ジルコニウムは過不動態領域でのみSCCを生じることが明らかになった。また、SCCの生じた試験片では酸化皮膜下に微細なき裂が多数発生しており、その中で最も長いき裂が破断まで成長することを示唆する結果が得られた。この結果は、ジルコニウムの沸騰硝酸中におけるSCC機構は有色皮膜破壊モデルで説明できる。また、逆に再処理機器が不働態環境にある限り、SCCを生じないことがわかった。
上野 文義; 山本 正弘; 加藤 千明; 垂井 宏文; 蝦名 哲成*; 下川原 茂*; 加納 洋一*
no journal, ,
ステンレス鋼製再処理用機器への外部電源方式によるカソード防食法の適用可能性を示すことを目的に、SUS304ULC製管材の外面を対象としたカソード防食試験を行った。その結果、平均24mの減肉量が、カソード防食により陽極との位置に関係なく3mまで均一に低減できた。これらの結果と、過不働態域の腐食はおもに電位の影響を受けること、沸騰硝酸の電気伝導率が高く均一な防食効果が期待できることと、腐食がおもに電位による影響を受けると考えられることから、カソード防食法がステンレス鋼製再処理用機器の耐食性改善のために適用可能と考えられる。
山本 正弘; 上野 文義; 加藤 千明; 垂井 宏文; 蝦名 哲成*; 下川原 茂*; 加納 洋一*
no journal, ,
激しい腐食を起こす沸騰硝酸中でのステンレス鋼の腐食量の低減を目指し、電気防食法の検討を進めている。既にラボ実験でその効果を確認しているが、実機での適用のためには電極配置や防食電流密度等の評価が必要である。これまで、数値解析法を用いた解析結果が示されてきたが、必ずしも一般的な方法とはなっていない。今回比較的安価な汎用有限要素パッケージを用いて解析する方法を検討し、十分な精度を持つ結果が得られたので報告する。
加藤 千明; 相馬 康孝; 上野 文義; 岡田 聖貴*; 蝦名 哲成*; 加納 洋一*; 中山 準平
no journal, ,
現在開発が進められている、高耐食性ステンレス材料SUS310EHP鋼の粒界腐食評価を行った。SUS310EHP鋼は不純物元素を低減することで耐粒界腐食性を向上させた高Crステンレス鋼である。沸騰硝酸中における粒界腐食試験から、ステンレス鋼の粒界腐食は微量元素のうちボロンの影響が顕著であることが明らかになった。微量元素を低減したSUS310E HP鋼は耐粒界腐食性が高く、沸騰硝酸中での高耐食材料として有望であることを明らかにした。
杉山 裕志*; 岡田 聖貴*; 蝦名 哲成*; 加納 洋一*; 相馬 康孝; 加藤 千明; 上野 文義; 中山 準平*
no journal, ,
再処理施設向け高耐食性材料として超高純度ステンレス鋼SUS310EHP(Extra High Purity)を開発しており、現行材料よりも優れた耐食性を有することを確認した。また、母材に係る各種データを取得し、規格化を行った。