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論文

SCC susceptibility of cold-worked stainless steel with minor element additions

中野 純一; 根本 義之; 塚田 隆; 内一 哲哉*

Journal of Nuclear Materials, 417(1-3), p.883 - 886, 2011/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.72(Materials Science, Multidisciplinary)

加工硬化層を有する低炭素ステンレス鋼の応力腐食割れ(SCC)感受性を調べるため、高純度304ステンレス鋼を溶製し、微量元素、Si, S, P, CあるいはTiを添加した。加工硬化層をステンレス鋼表面に切削加工により導入した。試験片を42%MgCl$$_{2}$$の沸騰溶液に20時間浸漬し、発生したき裂の数と長さを調べた。すべての試験片中、Pを含む試験片のSCC感受性が最も高く、Cを含む試験片の感受性が最も低かった。磁気力顕微鏡により、マルテンサイト相と見られる磁性相を表面近傍に検出した。マルテンサイト相の耐食性はオーステナイト相のそれよりも低いことから、微量元素の添加は、変態したマルテンサイト量、すなわちオーステナイト安定性を通してSCC感受性に影響を及ぼしているのだろう。

論文

Development of a magnetic sensor system for predictive IASCC diagnosis on stainless steels in a nuclear reactor

根本 義之; 欅田 理*; 内一 哲哉*; 高屋 茂; 塚田 隆

International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, 35(2), p.123 - 139, 2011/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:11.99(Engineering, Electrical & Electronic)特願 2008-301850   公報

これまでの研究において、オーステナイトステンレス合金中性子照射材のフラックスゲート(FG)センサーによる漏えい磁束密度測定結果と、照射誘起応力腐食割れ(IASCC)感受性の間に、相関性が見られることを報告している。本研究は、実機への適用性がより高いと考えられる渦電流法及び交流磁化法によってIASCC予兆診断を行うための技術開発を目的として実施した。そのために原子炉内環境への十分な耐性を持つセンサーの開発を行った。またセンサープローブの小型化による位置分解能の向上を実施した。遠隔操作可能なセンサーシステムを製作し、中性子照射材及び模擬材の測定による性能評価試験を行い、その結果渦電流法及び交流磁化法によって評価した磁気特性と、IASCC感受性の間に正の相関関係が得られ、本システムによるIASCC予兆診断が可能であることが示された。また、実機原子炉内での適用のために今後実施すべき開発項目と、磁気特性とIASCC感受性の相関関係のメカニズムについて議論を行った。

論文

Evaluation of susceptibility to stress corrosion cracking based on non-linear eddy current method

及川 諒太*; 内一 哲哉*; 高木 敏行*; 浦山 良一*; 根本 義之; 高屋 茂; 欅田 理*

International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, 33(3-4), p.1303 - 1308, 2010/10

 被引用回数:4 パーセンタイル:32.33(Engineering, Electrical & Electronic)

本研究では、非線形渦電流法によるオーステナイト系ステンレス鋼の、照射誘起応力腐食割れ(IASCC)に関連した材料劣化診断の可能性を検討した。その目的のため、照射誘起偏析模擬材の高温での引張り試験を行い、その前後での試料振動型磁力計(VSM)による磁化曲線の評価を行った。また磁気力顕微鏡(MFM)による引張り試験片の微視的な磁気特性の評価を行った。さらに、非線形渦電流法による評価を行い、その結果検出された第3高調波比が引張り試験における公称ひずみと相関性があることが示された。以上の結果から磁気的手法による材料劣化診断原理について議論を行った。

論文

漏えい磁束密度測定によるオーステナイト系ステンレス鋼の材料劣化診断

高屋 茂; 根本 義之; 内一 哲哉*; 欅田 理*

日本AEM学会誌, 17(1), p.156 - 161, 2009/03

以前の研究で、高純度モデルオーステナイト系ステンレス鋼について漏えい磁束密度と照射誘起応力腐食割れ感受性に相関があることを実験的に示した。本研究は、この相関の機構を検討することを目的としている。化学組成の変化や格子欠陥が漏えい磁束密度に与える影響を評価するために、照射誘起偏析模擬材を用いて高温環境下での引張試験を行い、その試験前後で漏えい磁束密度の測定を行った。さらに、磁気モーメントの化学組成と空孔への依存性を第一原理計算により評価した。その結果から、照射材の漏えい磁束密度は、空孔の有無にかかわらず、厳しい照射偏析領域において増加していると考えられることを示した。

論文

ステンレス鋼のIASCC感受性と磁気特性の相関性に関する研究

根本 義之; 欅田 理*; 内一 哲哉*; 高屋 茂; 塚田 隆

保全学, 7(4), p.57 - 68, 2009/01

これまでの研究において、オーステナイトステンレス鋼中性子照射材の、フラックスゲート(FG)センサーによる漏えい磁束密度測定結果と、照射誘起応力腐食割れ(IASCC)感受性の間に、相関性が見られることを報告している。本研究は、実機への適用性がFGセンサーよりも高いと考えられる、渦電流法及び交流磁化法によって、IASCCの予兆診断を行う技術の開発の可能性を検討することを目的として実施した。中性子照射材及び模擬材に関して研究を行った結果、渦電流法及び交流磁化法によって評価した磁気特性と、IASCC感受性の間に正の相関関係が得られた。また、照射誘起偏析による磁性相生成について検討するため、透過型電子顕微鏡(TEM)による微細組織観察を行った。その結果、照射誘起偏析による結晶粒界での磁性相生成に基づいた磁気信号の変化を検知,評価することが、IASCC予兆診断のメカニズムとなり得る可能性が示された。

口頭

IASCC感受性と電磁気特性の相関についての検討,1

根本 義之; 内一 哲哉*; 欅田 理*; 永江 勇二; 高屋 茂; 海老根 典也; 塚田 隆

no journal, , 

これまでの研究により、原子炉構造材のオーステナイト・ステンレス鋼の照射誘起応力腐食割れ(IASCC)を、き裂の発生以前に電磁気的手法によって予兆診断できる可能性が指摘されている。そのため、本研究においては照射誘起偏析によって生成する、結晶粒界における幅数nmのCr欠乏領域を熱処理によって模擬した試験片を用いて、高温水中低歪み速度引張り(SSRT)試験及び、導電率,静的/動的電磁特性の評価、また渦電流法,交流磁化法等による電磁気特性評価等を行った。高温水中SSRT試験によって得られた粒界破面率(SCC感受性)は偏析量に依存して上昇していた。また、偏析量に依存して渦電流信号の値が大きくなる傾向を示した。さらに動的電磁特性の評価の結果得られた比透磁率の値も偏析量に依存して高くなっていた。これらの結果から、IASCC感受性と電磁特性の相関関係の要因の一つが、結晶粒界における照射誘起偏析によるCr欠乏領域の生成である可能性が示された。

口頭

IASCC感受性と電磁気特性の相関についての検討,2

根本 義之; 高屋 茂; 海老根 典也; 塚田 隆; 内一 哲哉*; 欅田 理*

no journal, , 

オーステナイト・ステンレス鋼の照射誘起応力腐食割れ(IASCC)感受性と電磁気特性の相関のメカニズムを検討するため、SUS316の冷間圧延及び鋭敏化熱処理材を用いて研究を行った。高温水中低歪み速度引張り(SSRT)試験によるSCC感受性の評価の結果、冷間圧延率の上昇に伴い粒界破面率は低下し、鋭敏化熱処理によって粒界破面率は上昇したが4時間以上の熱処理では差が小さかった。一方、電磁気特性評価試験では各試験片の測定値の差は小さく、SCC感受性との相関関係は明らかでなかった。SUS304の鋭敏化熱処理材等で、SCC感受性と電磁気特性の相関関係が明らかであり、磁気力顕微鏡(MFM)観察で粒界に磁気変化が見られたことと比較すると、SUS316では冷間圧延や鋭敏化で磁性相の生成が起こりにくく電磁気特性が変化しにくいことが、今回の結果に関係していると考えられる。また高純度モデルオーステナイト系ステンレス合金HP316中性子照射材ではIASCC感受性と電磁気特性の間に相関が見られたことから、照射誘起の磁性相生成等、電磁気特性変化に関係すると考えられる照射効果についてさらなる研究が必要であると考えられる。

口頭

IASCC感受性の非破壊評価手法に関する研究

根本 義之; 三輪 幸夫; 高屋 茂; 海老根 典也; 塚田 隆; 内一 哲哉*; 欅田 理*

no journal, , 

これまでの研究によって高純度モデル・オーステナイト・ステンレス合金の照射誘起応力腐食割れ(IASCC)感受性と磁気特性の間には相関関係がある可能性が示されている。本研究はその原理解明を目的として行った。照射による磁性相生成の可能性を検討するため、IASCC感受性と磁気特性の相関性が見られた照射材の透過型電子顕微鏡観察における電子線回折の結果について解析を行った。また模擬材を用いて、粒界での照射誘起偏析が磁気特性に及ぼす影響について検討を行った。その結果、照射材では粒内で磁性相の生成が確認された。また模擬材の実験結果から、照射誘起偏析によって粒界に磁性相が生成する可能性が示された。これらの磁性相生成がIASCC感受性と磁気特性の相関の原理に関与している可能性が指摘された。

口頭

IASCC感受性の非破壊評価手法に関する研究

根本 義之; 三輪 幸夫; 高屋 茂; 海老根 典也; 塚田 隆; 内一 哲哉*; 欅田 理*

no journal, , 

これまでの研究によって高純度モデル・オーステナイト・ステンレス合金の照射誘起応力腐食割れ(IASCC)感受性と磁気特性の間には相関関係がある可能性が示されている。本研究はその原理解明を目的として行った。照射による磁性相生成の可能性を検討するため、IASCC感受性と磁気特性の相関性が見られた照射材の透過型電子顕微鏡観察における電子線回折の結果について解析を行った。また模擬材を用いて、粒界での照射誘起偏析が磁気特性に及ぼす影響について検討を行った。その結果、照射材では粒内で磁性相の生成が確認された。また模擬材の実験結果から、照射誘起偏析によって粒界に磁性相が生成する可能性が示された。これらの磁性相生成がIASCC感受性と磁気特性の相関の原理に関与している可能性が指摘された。

口頭

漏えい磁束密度測定による照射誘起応力腐食割れ感受性評価

高屋 茂; 根本 義之; 内一 哲哉*; 欅田 理*

no journal, , 

これまでの研究により、高純度モデルオーステナイト系ステンレス鋼について、漏えい磁束密度と照射誘起応力腐食割れ感受性の間に、相関があることを実験的に示している。本研究では、その相関の機構について検討することとした。まず、化学組成変化や格子欠陥が漏えい磁束密度に与える影響を調べるために、照射誘起偏析模擬材を対象に、高温での引張試験及び熱時効試験を実施し、各試験の前後で漏えい磁束密度測定を実施した。さらに、磁気モーメントの格子定数依存性を、第一原理計算により評価した。その結果から、漏えい磁束密度は、厳しい照射誘起偏析領域において増加していると考えられた。

口頭

非線形渦電流法によるオーステナイト系ステンレス鋼の材料劣化診断

内一 哲哉*; 高木 敏行*; 根本 義之; 高屋 茂; 欅田 理*

no journal, , 

本研究では、非線形渦電流法によるオーステナイト系ステンレス鋼の、照射誘起応力腐食割れに関連した材料劣化診断の可能性を検討した。そのため照射誘起偏析模擬材の高温での引張り試験を行い、その前後での非線形渦電流法による評価を行った。さらに磁気力顕微鏡による引張り試験片の微視的な磁気特性の評価を行った。その結果、結晶粒界でのCr欠乏とNi富化に関連した磁性相の生成により、非線形渦電流法における検出信号の高調波比が変化することを確認した。

口頭

非線形渦電流法に基づいたオーステナイト系ステンレス鋼の照射誘起応力腐食割れに伴う材料劣化の評価

及川 諒太*; 内一 哲哉*; 高木 敏行*; 浦山 良一*; 根本 義之; 高屋 茂; 欅田 理*

no journal, , 

照射誘起偏析を模擬したオーステナイト系ステンレス鋼モデル合金の引張り試験を行い、照射誘起偏析と格子欠陥に相当する材料劣化を評価した。具体的には、試験片の磁区構造及び結晶構造の変化を観察し、測定した磁化曲線と比較検討することで、組織変化と磁気特性との関係を考察した。以上の考察に基づき、電磁非破壊評価法の一種である非線形渦電流法を適用し、照射誘起応力腐食割れに伴う材料劣化の非破壊評価可能性を示した。

口頭

オーステナイト系ステンレス鋼の応力腐食割れ感受性に関する微視的組織の電磁非破壊評価

内一 哲哉*; 及川 諒太*; 高木 敏行*; 浦山 良一*; 根本 義之; 高屋 茂; 欅田 理*

no journal, , 

This paper discusses the feasibility of nondestructive evaluation of micro-structure related to susceptibility to stress corrosion cracking in austenitic stainless steels. For the purpose, tensile tests at elevated temperatures were conducted using model alloys simulating radiation-induced segregation (RIS), and magnetization curves of the tensile test specimens were measured by vibrating sample magnetometer (VSM). Microstructure of magnetization of the tensile test specimens was observed by magnetic force microscopy (MFM). The mechanism of magnetization change was discussed through these observations. Finally, non-linear eddy current method was carried out for the tensile test specimens. It is shown that the 3rd higher harmonic ratio of the pick-up signal is related to the targeted nominal strain.

口頭

高速磁化過程に着目した電磁非破壊評価法に基づく改良9Cr-1Mo鋼のクリープ損傷評価

澁谷 健太郎*; 内一 哲哉*; 高木 敏行*; 高屋 茂

no journal, , 

改良9Cr-1Mo鋼の熱時効材,クリープ破断材について磁気特性を非線形渦電流法及び磁気カー効果評価法により評価した。残留時価相当値を比較したところ、熱時効材については測定手法による違いが認められなかったのに対し、クリープ破断材では異なる傾向が確認された。熱時効とクリープにおける材料組織変化の差異から、MX炭窒化物の析出量変化もしくは転位密度変化が測定結果の違いに影響していると考えられる。

口頭

非線形渦電流法による改良9Cr-1Mo鋼のクリープ損傷評価

松本 貴則*; 内一 哲哉*; 高木 敏行*; 高屋 茂

no journal, , 

新鋭の火力発電プラントには改良9Cr-1Mo鋼が使用されており、蒸気条件の高温・高圧化に伴い、そのクリープ損傷に対する管理が重要となっている。本研究では非線形電流法を用いてクリープ損傷による微細組織変化を磁気特性に着目して評価することを目的とする。まず、改良9Cr-1Mo鋼のクリープ試験片の非線形渦電流法の信号と微細組織の関係を調べた。次に、有限要素法による非線形電磁場解析を実験体系に基づいて行い、微細組織と磁気特性との間のモデルを議論した。以上の検討により、本手法による改良9Cr-1Mo鋼のクリープ損傷に伴う組織変化の定量的評価可能性を示す。

口頭

改良9Cr-1Mo鋼のクリープ損傷の電磁非破壊評価のための電磁モデルの検討

松本 貴則*; 内一 哲哉*; 高木 敏行*; 高屋 茂

no journal, , 

本研究の目的は、改良9Cr-1Mo鋼のクループ損傷による微細組織の変化を電磁気的非破壊評価手法により評価することである。この目的のために、時効材の交流磁化曲線について議論する。実験結果と数値解析結果との比較から等価導電率と等価比透磁率を評価し、磁気特性と微細組織の関係について議論する。

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