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論文

改良9Cr-1Mo鋼のクリープ特性に及ぼす試験片寸法および酸素分圧の影響

金山 英幸; 旭吉 雅健*; 伊藤 隆基*; 小川 文男*; 若井 隆純

材料, 66(2), p.86 - 92, 2017/02

本研究では、改良9Cr-1Mo鋼を供試材として、直径6mmの中実丸棒型試験片、直径2mmの小型中実丸棒型試験片および試験片厚さ0.76mm薄板型試験片の寸法が異なる3種類の試験片を用いて、大気中、純度99.99%のArガス雰囲気中および真空中の3種類の異なる雰囲気でクリープ試験を行った。873K、160MPaでの改良9Cr-1Mo鋼のクリープ破断時間は同じ試験雰囲気では試験片寸法の違いに拘わらず同程度の値を取った。同じ試験片寸法のクリープ破断寿命は、大気中と真空中では同程度となり、Arガス中では大気中の半分以下となった。大気中試験およびArガス中試験では試験片表面にCr酸化物を形成したが、真空中試験ではCr酸化物が形成されなかった。クリープ破断寿命を決定するのはCr酸化物サイズのみが支配要因ではないことが示唆された。Arガス中で行ったミニチュア試験片の試験片表面近傍にはCr酸化物が表面から割れて、粒界に沿って母材内部へ進展したき裂が観察され、クリープ破断寿命の低下に寄与した可能性がある。き裂進展による減肉量からArガス中での試験片寸法が及ぼすクリープ破断時間への影響を算出する式を提案した。

報告書

炭素繊維の加熱処理にともなう引張特性とX線パラメータの変化

斎藤 保; 馬場 信一; 衛藤 基邦

JAERI-Research 99-070, p.21 - 0, 2000/01

JAERI-Research-99-070.pdf:1.32MB

次世代の高性能材料の一つとしてC/C複合材料は原子力の分野でも注目されている。この材料のもつ軽量で機械的強度が高く、優れた熱特性を示すという利点は主原料となる炭素繊維の特性を生かしたもので、繊維を改良することによりC/C材の機能性をさらに高めることができる。本研究は炭素繊維の高性能化に必要な基礎データを得ることを目的としたもので、繊維の引張特性に及ぼす加熱処理温度の影響を検討した。最高2800$$^{circ}C$$までの所定の温度で加熱処理したPAN系繊維について引張強度とヤング率の変化を測定し、同繊維の熱処理にともなう結晶構造の変化との関係を検討した。その結果、炭素繊維のヤング率の増加を結晶子の配向性の変化と関連づける既存のモデルを改良したほか、繊維の破断強度の低下に及ぼす結晶成長の影響について論じた。

報告書

HTTR実機用ハステロイXRの総合特性評価,その5; 母材および溶接部材の大気中クリープ特性

渡辺 勝利; 中島 甫; 小池上 一*; 樋口 洵*; 仲西 恒雄*; 斉藤 貞一郎*; 高津 玉男*

JAERI-Research 95-001, 58 Pages, 1995/01

JAERI-Research-95-001.pdf:4.31MB

HTTR実機用ハステロイXRと同一ヒートの母材および実機用溶加材を用いて、母材および溶接部材の大気中クリープ特性を検討し、次のような結果を得た。クリープ破断強度については、ハステロイXRのマスターカーブと同等以上であり、設計破断応力強さ〔S$$_{R}$$〕を十分に上回っていた。さらに、これらの溶加材のクリープ破断強度およびクリープ破断延性は、従来のハステロイXR系溶加材のクリープデータと較べても、そのデータバンドの中に位置していることから、ハステロイXR高温溶接構造物溶加材として充分な適性を有していることが結論された。

報告書

高温ガス炉用改良Ni基耐熱合金のクリープ破断挙動の研究; ハステロイXR-IIの高温強度データ評価

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

JAERI-M-93-231.pdf:4.55MB

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700~1000$$^{circ}$$C、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900$$^{circ}$$C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。

報告書

分散強度型フェライト鋼被覆管製造技術開発(IIIB)

西口 勝*; 阿佐部 和孝*; 福本 博志*; 竹本 直樹*; 久保 敏彦*; 平石 信茂*; 河村 伸夫*

PNC-TJ9009 91-004, 149 Pages, 1991/08

PNC-TJ9009-91-004.pdf:24.83MB

動力炉・核燃料開発事業団では、高速実証炉用の燃料被覆管として、既に開発を終えた改良すS316鋼よりも強度及び耐スエリング性に優れた被覆管の開発が行われている。金属材料技術研究所は、燃料被覆管についての高温強度特性の的確な把握による設計基準の高度化を行う同事業団高温強度評価ワーキンググループに参加し、内圧クリープ試験の一部を分担している。本研究は、第13次、14次、16次及び18次試験に引き続いて、開発中の改良オーステナイト鋼の昭和62年度試作被覆管2種類(62AS材、62AK材)について、600度C、650度C、700度C及び750度Cにおける内圧クリープ破断特性を調べること、及び同被覆管2種類について700度Cにおける内圧クリープ試験によってクリープ変形データを取得することを目的として行ったものである。62AS材、62AK材の内圧クリープ破断強度を比較すると、62AK材の方がやや高い強度を示した。62AS材は、昭和60年度試作被覆管(60AS材)に比較して短時間側でやや高い強度を示したが、長時間側ではほぼ同等の強度を示した。62AK材は昭和60年度試作被覆管(60AK2材)とほぼ同程度の強度を示した。62AS材及び62AK材について700度C・フープ応力70MPaで断続内圧クリープ試験を行い、クリープ変形データを取得した。62AK材の方が62AS材よりも大きなふくれ率を示した。なお、62年度試作材は60年度試作材と化学成分は同等であるが固溶化熱処理条件と冷間加工率を調整した材料であり太径薄肉の被覆管となっている。

報告書

高クロムモリブデン鋼の基本材料特性試験(3) 極厚 鋼品(250から280mmt)のクリープ特性

青木 昌典; 加藤 章一; 吉田 英一; 和田 雄作

PNC-TN9410 91-099, 106 Pages, 1991/02

PNC-TN9410-91-099.pdf:5.72MB

次期大型炉の蒸気発生器管板用材料として適用が検討されている高クロムモリブデン厚鍛鋼品(厚さ250$$sim$$280mmのクリープ破断特性および資料採取位置による材料特性への影響を把握することを目的に、500度Cおよび550度Cにおける大気中クリープ試験を実施した。供試材にはMOD.9CR-1MO鋼(F4、F8ヒート)をはじめとし、9CR-2MO鋼(H6ヒート)および9CR-1MO-NB-V鋼(G3ヒート)の3鋼種4ヒートを用いた。得られた結果は以下の通りである。1)高クロムリブデン鋼2鋼種4ヒートについて、材料特性評価の上で基本となるクリープ特性データを最長約10,000時間まで取得した。2)クリープ破断強度を鋼種間で比較すると、500度Cおよび550度CともMOD.9CR-1MO鋼$$>$$9CR-1MO-NB-V鋼$$>$$9CR-2MO鋼の強度順となり、MOD.9CR-1MO鋼が優れたクリープ破断強度を示した。3)各鋼種の試料採取位置によるクリープ強度への影響を見ると、MOD.9CR-1MO鋼および9CR-1MO-NB-V鋼では、表面直下中央部のL方向の破断時間が長くなり、t/2肉厚中央部のZ方向で、破断時間が短くなる傾向を示した。4)9CR-2MO鋼のクリープ破断強度は、MOD.9CR-1MO鋼(F4、F8)および9CR-1MO-NB-V鋼と比較し低いものの、クリープ破断伸びおよび絞りは、他の3材料と比較して大きい値を示し、その傾向は、試料採取位置によらず同様の傾向となった。今回の試験結果から、高コロムモリブデン鋼鍛鋼品(250$$sim$$280mmT)の中では、MOD.9CR-1MO鋼が優れたクリープ破断特性と有していることが明らかになった。

口頭

薄板微小試験片を用いた改良9Cr-1Mo鋼のクリープ余寿命評価法の開発

金山 英幸; 旭吉 雅健*; 小川 文男*; 伊藤 隆基*; 若井 隆純

no journal, , 

実データのない長時間領域の材料強度を、実機から採取可能な程度の微小試験片を用いた試験と線形損傷則を組み合わせて予測する方法を検討した。供試材は改良9Cr-1Mo鋼、試験温度は873Kである。寸法効果の確認のため、3種類の試験片を用いてクリープ破断試験を行った。クリープ破断時間は試験片寸法の違いに拘わらず同程度の値を取った。環境効果を確認するため、大気中、Arガス中、真空中でクリープ破断試験を行った。クリープ破断時間は、Arガス中が他の二つに比べて半分以下となった。この原因はArガス中の微量な酸素が供給され続け、総酸素暴露量が大きくなったためと考えられる。予損傷材から微小試験片を切出す機械加工がクリープ破断時間に及ぼす影響について確認するため、予損傷条件と同条件160MPaでクリープ破断試験を行った。結果はバラツキ範囲1.3に描写され、機械加工がクリープ破断時間に及ぼす影響は大きくないことが分かった。160MPaで3種類の負荷時間を与えた予損傷試験片を200MPaで応力加速させた破断試験を行った結果を、Robinson則を用いて整理した場合、試験結果のバラツキ範囲は1.3に描写された。この結果は本余寿命評価法の適用可能性を示している。

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