Multiaxial creep behavior of nickel-base heat-resistant alloys Hastelloy XR and Ni-Cr-W superalloy at elevated temperatures

加治 芳行; 辻 宏和; 西 宏; 武藤 康; Penkalla, H. J.*; Schubert, F.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(8), p.923 - 928, 2002/08

https://doi.org/10.3327/jnst.39.923

原研において、原子力用構造材料として開発したハステロイXRとNi-Cr-W合金の多軸クリープ挙動を調べ、多軸条件下での変形挙動を記述する構成式を検証するために、一連の単軸及び多軸クリープ試験を実施した。Norton型クリープ構成式とMisesの流れ則を種々の負荷条件下での多軸クリープ挙動の予測に適用した。ほとんどの場合には、これらの材料の多軸クリープ挙動は、単軸クリープ試験結果から求めたパラメータに基づく構成式によってよく記述できたが、一部例外な場合も見られた。本研究から、簡易設計法としてNorton型クリープ構成式とMisesの流れ則に基づく方法をハステロイXR及びNi-Cr-W合金の多軸クリープ挙動を記述するのに適用できることがわかった。

Development of a filler metal for weldments of a Ni-Cr-W superalloy with high creep strength

倉田 有司; 斉藤 貞一郎*; 辻 宏和; 高津 玉男*; 新藤 雅美; 中島 甫

Proceedings of the 7th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (CREEP7), p.93 - 99, 2001/06

クリープ強度の高いNi-Cr-W超合金は、1000付近の高温で使用可能な鍛造合金であるが、溶接割れ感受性が非常に高い。この合金を実用化するためには、溶接性の優れた溶加材を開発することが必須である。微量元素量の異なるNi-18.5Cr-21W合金の数多くのヒートを用いて、ビードオンプレート、肉盛溶接、曲げ試験などの溶接性試験を行った。Ti,Mgの適量添加は改善効果をもたらす一方、Zr,Y,Bのような元素は溶接割れ感受性を著しく高める。このような知見をもとに、Ni-Cr-W超合金用に溶接性の優れた溶加材を開発した。これらの溶接ワイヤを用いて、TIG自動溶接により製作した溶接金属について、900~1050でクリープ特性を評価した。溶接金属、1000、10万時間で10MPaのクリープ破断強度をもつ母材と同程度のクリープ破断強度を有することがわかった。

クリープ強度の優れたNi-Cr-W超合金用溶加材の開発

倉田 有司; 斉藤 貞一郎*; 辻 宏和; 高津 玉男*; 新藤 雅美; 中島 甫

日本学術振興会原子炉材料第122委員会資料集, p.279 - 282, 2000/11

クリープ強度の優れたNi-Cr-W超合金は、1000付近の高温で使用可能な鍛造合金であるが、溶接割れ感受性が非常に高い。この合金を実用化するためには、溶接性の優れた溶加材を開発することが必須である。微量元素量の異なるNi-18.5Cr-21W合金の数多くのヒートを用いて、ビードオンプレート,肉盛溶接,曲げ試験などの溶接性試験を行った。Zr,Y,Bのような元素は溶接割れ感受性を著しく高めるが、Ti,Mgの適量添加は改善効果をもたらす。このような知見をもつに、Ni-Cr-W超合金用に溶接性の優れた溶加材を開発した。これらの溶接ワイヤを用いてTIG自動溶接により製作した溶接金属について、900~1050でクリープ特性を評価した。溶接金属は、1000,10万時間で10MPaのクリープ破断強度をもつ母材と同程度のクリープ破断強度を有することがわかった。

Ni-Cr-W系超耐熱合金試作溶接継手の大気中クリープ破断特性

倉田 有司; 斉藤 貞一郎*; 辻 宏和; 高津 玉男*; 新藤 雅美; 中島 甫

JAERI-Research 97-032, 20 Pages, 1997/05

JAERI-Research-97-032.pdf:1.78MB

Ni-Cr-W系超耐熱合金を実用化する上で、残された課題である溶接用溶加材を開発するため、微量添加元素の量を調整して溶接割れ感受性を低下させ、手動TIG溶接により試作した3種類の溶接継手F,P5,P6の900~1050Cにおけるクリープ破断特性の評価を行った。試作継手のクリープ破断時間は、母材(1000C,10万時間のクリープ破断強度10.8MPa)と同程度かわずかに短く、高温で使用する溶接継手としてはかなり優れたクリープ破断強度を示した。溶接継手の破断位置は900Cでは母材、1000C,1050Cと高温になるに従い、溶接金属となった。ボイド、クラックは、母材あるいは溶接金属の結晶粒界に形成した。今後、自動TIG溶接用の溶接ワイヤの開発を行い、溶接性、クリープ特性、耐食性等に優れたNi-Cr-W系超耐熱合金用の溶加材を開発していく予定である。

Ni-Cr-W系超耐熱合金の大気中クリープ破断特性

倉田 有司; 辻 宏和; 新藤 雅美; 中島 甫

JAERI-Research 96-052, 48 Pages, 1996/10

JAERI-Research-96-052.pdf:2.71MB

1000Cでの使用を目指して開発しているNi-Cr-W系超耐熱合金の棒材、板材、継ぎ目なし管材を用いて、900、1000、1050Cのクリープ破断特性を調べ、長時間クリープ破断強度を検討した。この合金に対しては、代表的な時間・温度パラメータ法の中で、Larson-Miller法のあてはめ性が優れていた。1000C、低応力の1万時間を越えるクリープ曲線では、酸化物により粒界クラックの進展が抑制され、クリープ速度が減速する異常クリープが認められた。そのため、このようなデータに対しては補正を行った。最適パラメータによる主破断曲線を用いて、各材料に対する1000C、10万時間のクリープ破断応力の予測を行った。結晶粒径がASTM No.2より大きな棒材及び板材は、1000C、10万時間の破断応力がこの合金の開発目標である9.8MPaを上回っている。