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論文

Influence of Zn injection on PWSCC crack growth rates and oxide film properties of Alloy 600

知見 康弘; 佐藤 賢二*; 笠原 茂樹; 梅原 隆司*; 塙 悟史

Proceedings of Contribution of Materials Investigations and Operating Experience to Light Water NPPs' Safety, Performance and Reliability (FONTEVRAUD-9) (Internet), 10 Pages, 2018/09

一次系冷却水中での応力腐食割れ(PWSCC)進展挙動への亜鉛注入の影響を調べるため、加圧水型軽水炉(PWR)一次系水模擬環境での10%冷間加工600合金の亀裂進展試験を、320$$^{circ}$$C、低濃度(5$$sim$$10ppb)の亜鉛注入、溶存水素濃度(DH)5, 30、及び50cc/kgH$$_{2}$$Oの条件下で実施した。その結果、亀裂進展速度のDH依存性が亜鉛注入なしの試験データに基づく亀裂進展速度の予測値と同様の傾向を示し、実機環境を模擬した低濃度亜鉛注入が亀裂進展挙動に及ぼす影響はほとんど見られなかった。そこで、亀裂進展試験後の試験片の亀裂内及び表面に生成した酸化皮膜の微細組織分析を実施したところ、試験片表面の酸化皮膜からは亜鉛が検出されたが、亀裂内に生成した酸化皮膜からは亜鉛が検出されなかった。このことから、亀裂先端部の酸化皮膜への亜鉛の取り込みがないことが亀裂進展挙動への亜鉛注入の影響が見られない原因であることがわかった。

論文

Evaluation of crack growth rates and microstructures near the crack tip of neutron-irradiated austenitic stainless steels in simulated BWR environment

知見 康弘; 笠原 茂樹; 瀬戸 仁史*; 橘内 裕寿*; 越石 正人*; 西山 裕孝

Proceedings of the 18th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems - Water Reactors, Vol.2, p.1039 - 1054, 2018/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01

照射誘起応力腐食割れ(IASCC)による亀裂進展挙動を理解するため、中性子照射したオーステナイト系ステンレス鋼の亀裂進展試験を実施して亀裂進展速度を評価し、亀裂先端における変形組織と酸化皮膜に着目したミクロ組織観察を実施した。供試材は12$$sim$$14dpaまで中性子照射した316Lステンレス鋼で、BWR模擬水質環境(約288$$^{circ}$$C)下で亀裂進展試験を行った。また亀裂進展試験後、FEG-STEMを用いて亀裂先端のミクロ組織を観察した。試験の結果、腐食電位(ECP)の低減による亀裂進展抑制効果は、文献で示されている約2dpa以下の損傷量の低い材料と比較して顕著ではなかった。また1000時間以上高温水中に浸漬し、高ECPと低ECPの双方の環境に置かれた試験片の亀裂内には酸化物形成が認められたが、低ECP条件下のみを経験した亀裂先端近傍には酸化皮膜の形成がほとんど認められなかった。さらに、亀裂先端近傍には変形に伴う双晶組織が高密度に形成していた。これらの結果より、高損傷量のステンレス鋼の亀裂進展挙動において、局所変形と酸化が支配的な因子であることが示唆された。

論文

Bayesian nonparametric analysis of crack growth rates in irradiated austenitic stainless steels in simulated BWR environments

知見 康弘; 高見澤 悠; 笠原 茂樹*; 岩田 景子; 西山 裕孝

Nuclear Engineering and Design, 307, p.411 - 417, 2016/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Nuclear Science & Technology)

照射誘起応力腐食割れ(IASCC)進展挙動に影響を及ぼすパラメータを調べるため、ノンパラメトリックベイズ(BNP)法を用いて、照射されたオーステナイト系ステンレス鋼の沸騰水型軽水炉(BWR)環境におけるき裂進展速度に関する既存データの統計解析を試みた。き裂進展速度と照射材の降伏応力($$sigma$$$$_{rm YS-irr}$$)、応力拡大係数($$K$$)、腐食電位(ECP)、及び高速中性子照射量といった入力パラメータの確率分布から、き裂進展速度の中央値を計算し、き裂進展速度の実測値と比較した。解析結果はき裂進展速度の実測値をよく再現するとともに、き裂進展速度が高い領域(すなわち高中性子照射量条件)では、照射誘起偏析(RIS)や局所変形など照射硬化とは異なるメカニズムにより、中性子照射量がき裂進展速度に影響を及ぼす可能性を示している。

論文

高温クリープ・疲労重畳条件下におけるNi基合金切欠き材のき裂発生と成長挙動

菊地 賢司; 横堀 寿光*; 二川 正敏; 武藤 康

日本機械学会論文集,A, 52(477), p.1228 - 1231, 1986/00

高温クリープ・疲労相互作用による破壊モードを考慮すべき高温部材にVHTRの高温機器要素がある。そこで、高温配管や中間熱交換器に使用されるNi基耐熱合金を用いて、切欠きから発生・成長するき裂の挙動に及ぼす応力保持時間の効果を検討した。その結果、無次元き裂発生寿命は(保持時間)/(上昇時間)≧10で高温クリープの値と一致した。また、保持時間が50S以上の場合、き裂成長速度は切欠き開口変位速度と対応することなどが明らかとなった。

論文

Effect of microstructure and strength of low alloy steels on cyclic crack growth in high temperature water

庄子 哲雄*; 中島 甫; 辻 宏和; 高橋 秀明; 近藤 達男

Corrosion Fatigue; Mechanics, Metallurgy, Electrochemistry and Engineering, p.256 - 286, 1983/00

原子炉一次系を近似した高温水環境によるき裂成長の加速におよぼす材料のミクロ組織と降伏強度の影響ならびに割れの加速機構を明らかにするため、SA533B鋼をはじめとして、SA387,SA542,SA543,JIS,SPV,46QおよびAISI4340鋼について疲労試験と低歪速度引張試験を大気中と高温水中で実施した。疲労試験では材料の降伏強度が高いほど環境によるき裂成長の加速が生じ、さらに加速の程度は応力比が0.1より0.5のほうが著しい。低歪速度引張試験においても疲労試験の場合と同様に材料の降伏強度が高いほどき裂成長の加速及びJi値の減少が著しい。さらに大気中における時間ベースのき裂成長速度を横軸に、高温水中における時間ベースのき裂成長速度を縦軸に取ったき裂成長線図を用いて疲労試験と低歪速度引張試験により得られたき裂成長速度を比較し、両者の間に良い対応関係のあることがわかった。

報告書

BWR近似高温水中におけるSA533B鋼溶接熱影響部の疲労き裂成長

近藤 達男; 中島 甫; 新藤 雅美; 鈴木 富男; 木内 清; 菊地 正彦; 辻 宏和; 塚田 隆; 鈴木 正彦*; 高橋 秀明*; et al.

JAERI-M 82-062, 23 Pages, 1982/06

JAERI-M-82-062.pdf:1.31MB

SA533B鋼厚板の溶接熱影響部に沿ったき裂成長に及焦点を当てて、溶接熱影響部に繰返し現れるミクロ組織に対応した組織を有するバルクの材料について、BWR近似水中で疲労き裂成長試験を実施した。大気中における予備試験では、ミクロ組織や応力比の如何によらずほぼ同一のき裂成長挙動を示した。高温水中における低応力比の試験では大気中と比較してき裂成長の加速が認められるが、加速の程度はミクロ組織に依存しない。高温水中における高応力比の試験では油焼入材のみが著しい環境加速型き裂成長を示した。溶接熱影響部におけるき裂成長挙動のミクロ組織依存性とミクロ組織の異なるバルクの材料におけるき裂成長挙動は、溶接部の引張残留応力を考慮することにより矛盾なく説明することが出来る。

論文

腐食疲労き裂成長に及ぼす力学的因子の役割

庄子 哲雄*; 中島 甫; 近藤 達男; 高橋 秀明*

材料, 31(346), p.703 - 709, 1982/00

腐食疲労き裂成長速度に及ぼす種々の力学的因子の役割を割れ成長の機構にもとづいて統一的に評価することを試み、き裂先端におけるひずみ速度の重要性を指摘した。さらに、このき裂先端のひずみ速度は時間基準のき裂成長速度(da/dt|air)、によって評価されることを示し、軽水炉圧力境界壁材の高温水中における割れ成長速度データを用いてその妥当性を検証した。SSRT試験(低速度引張試験)結果も同じ手法によって整理されることを示し、da/dt|air-da/dt|cenirronment線図によるき裂成長速度の評価、予測がさらに一般的な負荷様式にまで拡張され得る事を示した。

報告書

Creep Test of Type 304 Stainless Steel Cylindrical Tube Subjected to Internal Pressure

植田 脩三; 栗原 良一; 大場 敏弘

JAERI-M 9647, 22 Pages, 1981/08

JAERI-M-9647.pdf:0.77MB

内圧クリープ試験装置を製作し高温において使用される圧力容器、配管を模擬した平滑および切欠付SUS304ステンレス鋼製円筒について650$$^{circ}$$Cの温度でクリープ試験をおこなった結果をまとめたものである。平滑試験体については、9.32MPa、7.36MPaの圧力でクリ-プ破断試験をおこない破断寿命は最大主応力を取ることによりまた等価応力を基準とすることにより単軸のクリープ破断寿命と一致することが確かめられた。切欠試験体については軸方向、周方向の各種の表面切欠についてのクリープ破断試験をおこない、寿命の低下を測定した。寿命の予測に際して延性破断の式を適用することは軸方向切欠の場合良いが周方向切欠では無理であることが判明した。切欠先端からのクリープき裂成長のモニタリングには電気ポテンシアル法が有効であることが示唆された。

口頭

Effects of environmental mitigation and water radiolysis on crack growth in simulated BWR environment in highly irradiated 316L stainless steel

知見 康弘; 笠原 茂樹; 端 邦樹; 西山 裕孝; 瀬戸 仁史*; 茶谷 一宏*; 橘内 裕寿*; 越石 正人*

no journal, , 

高照射材料に対する照射誘起応力腐食割れ(IASCC)進展挙動において、環境緩和効果及び放射化した材料からの$$gamma$$線による水の放射線分解の影響を調べるため、JMTRで約12dpaまで中性子照射した316Lステンレス鋼試験片及びその焼鈍熱処理試験片を用いて、BWR模擬水質環境(約290$$^{circ}$$C高温水)中でき裂進展試験を実施した。試験水質について、腐食電位(ECP)を脱気及び水素注入で低下させることにより、高照射量, 高応力拡大係数(K値)の条件でも、き裂進展速度は1桁程度低下した。この結果は、材料・応力条件が厳しい場合でも環境緩和効果が見られることを示している。発表では、低K値条件や焼鈍熱処理材について破面補正前の暫定的なき裂進展速度データも示し、き裂進展速度への水の放射線分解の影響について議論する。

口頭

Evaluation of crack growth rates and microstructures near crack tip of neutron-irradiated 316L stainless steels in simulated BWR environment

知見 康弘; 笠原 茂樹*; 西山 裕孝; 瀬戸 仁史*; 茶谷 一宏*; 橘内 裕寿*; 越石 正人*

no journal, , 

照射誘起応力腐食割れ(IASCC)進展挙動を理解するため、中性子照射した316Lステンレス鋼試験片を用いて、BWR模擬水質環境(約290$$^{circ}$$C高温水)中でき裂進展試験を実施し、試験片のき裂先端近傍での酸化皮膜特性及び変形組織について透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて調べた。試験供給水の脱気及び水素注入により腐食電位(ECP)を低下させることで、き裂進展速度の低下とともに、き裂内での酸化が抑制されている様子が観察された。発表では、き裂進展に伴う変形組織の観察結果も示し、き裂進展速度と酸化皮膜特性、変形組織の関係について議論する。

口頭

Relationship between crack growth rates and locally deformed structures in irradiated 316L stainless steels

知見 康弘; 笠原 茂樹; 西山 裕孝; 瀬戸 仁史*; 橘内 裕寿*; 越石 正人*

no journal, , 

照射誘起応力腐食割れ(IASCC)進展挙動を理解するため、中性子照射した316Lステンレス鋼コンパクトテンション試験片を用いて、BWR模擬水質環境(約288$$^{circ}$$C)中でき裂進展試験を実施した。さらに、中性子照射した316Lステンレス鋼引張試験片にひずみを付加した後、変形組織について透過型電子顕微鏡(TEM)により観察した。その結果、低照射量領域($$<sim$$1.9dpa)では、き裂進展速度に環境緩和効果が見られ、変形組織は転位が絡み合ったものであった。一方、高照射量領域($$>sim$$2.7dpa)では、き裂進展速度の環境緩和効果が小さく、変形組織は主に転位チャンネルからなるものであった。き裂進展挙動と変形組織の関係から、IASCC進展機構に関して議論する。

口頭

Influence of Zn injection on PWSCC crack growth rates of alloy 600 under simulated primary coolant environments of pressurized water reactor

知見 康弘; 佐藤 賢二*; 笠原 茂樹; 梅原 隆司*; 端 邦樹; 塙 悟史; 西山 裕孝

no journal, , 

一次系冷却水中での応力腐食割れ(PWSCC)進展挙動への亜鉛注入の影響を調べるため、加圧水型軽水炉(PWR)一次系水模擬環境での10%冷間加工600合金の亀裂進展試験を、320$$^{circ}$$C及び360$$^{circ}$$C、亜鉛注入の有無、溶存水素濃度(DH)5, 30、及び50cc/kgH$$_{2}$$Oの条件下で実施した。360$$^{circ}$$Cでの亀裂進展試験の結果、亜鉛注入が亀裂内の酸化と亀裂進展速度を抑制することが示唆された。また亜鉛注入した320$$^{circ}$$Cでの亀裂進展試験では、亀裂進展速度のDH依存性が亜鉛注入なしの試験データに基づく亀裂進展速度の予測値と同様の傾向を示し、320$$^{circ}$$Cでの亀裂進展速度のDH依存性に対する明確な亜鉛注入の影響は見られなかった。

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