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櫻井 武尊; 井口 将秀; 中平 昌隆; 齊藤 徹; 小泉 徳潔
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 26(4), p.4204705_1 - 4204705_5, 2016/06
原子力機構は、ITER計画において、9個のトロイダル磁場コイル(TFコイル)と19個のTFコイル構造物の調達を担当している(予備1個を含む)。TFコイル構造物は、D型形状の超伝導巻線部を格納する高さ16.5m、幅9mの超大型で複雑な形状の構造物体である。TFコイル構造物は、運転条件である極低温(4K)において強力な電磁力に耐える必要があるため、高マンガン・ステンレス鋼JJ1及び高窒素添加型316LN鋼といった、高降伏応力、高破壊靭性を有するオーステナイト系ステンレス鋼が用いられる。これらの材料をFMYJJ1と呼ばれる溶接ワイヤでTIG溶接することでTFコイル構造物は製作される。一般的に、溶接継手の機械特性は、溶接方法や溶接姿勢等の溶接条件に依存するが、これまで200mm以上の溶接厚さを有する実機TFコイル構造物を模擬した溶接継手の4K機械試験データの取得は限られていた。本研究では、実機と同様の溶接厚さ(最大320mm)で、溶接方法や溶接姿勢、母材との組み合わせを模擬した溶接継手を製作し、4Kにおける引張試験や破壊靱性試験を含む機械特性を取得した。その結果、全ての溶接継手が要求性能である降伏応力(900MPa)と破壊靭性(180MPam
)を満足した。実機TFコイル構造物で採用する溶接条件の範囲では、機械特性は溶接方法や溶接姿勢よりも、母材との組み合わせに依存することが確認できた。以上により実機相当溶接継手の4K機械特性データ・ベースの構築に寄与した。
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900~1050
C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。
田辺 龍彦*; 倉田 有司; 武藤 功*; 辻 宏和; 平賀 啓二郎*; 新藤 雅美
Mater. Sci. Eng., A, 234-236, p.1087 - 1090, 1997/00
HTTR用ハステロイXRの溶接継手を対象に、1123-1273Kにおけるクリープ破断寿命とキャビテーション損傷の関係を検討した。溶接継手の破断寿命は1123-1173Kの低温側では母材とほぼ同じである。一方、前者の寿命は1123-1273Kの高温側では後者よりも短くなる。組織観察によれば、溶接金属のキャビテーションは低温側では母材より低く、それが母材部での破壊をもたらす。一方、前者のキャビテーションは高温側では後者より高くなり、溶接金属部での破壊をもたらす。高められたキャビテーションとその結果としての溶接継手の破断寿命の減少は、高温で溶接金属の再結晶が著しくなることに起因している。
