高温高圧水中における界面酸化物の反応動力学と応力腐食割れ

高温高压水中界面氧化物的反应动力学及应力腐蚀开裂

• 批准号: 01F00508
• 负责人: 庄子 哲雄
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00508/
• 关键词: 応力腐食割れ; き裂進展速度; 軽水炉; 高温高圧水; 理論的定式化; き裂先端ひずみ速度; 変形と酸化の相互作用; 環境助長割れ; 粒界型応力腐食割れ; 高温水; オーステナイト合金のき裂進展速度; き裂の発生; 接触電気抵抗

本期間は、軽水炉(LWR)環境下の構造材料における応力腐食割れ(SCC)挙動のモデル化とき裂進展速度の定量化を研究の目標とした。加圧水型軽水炉(PWR)における圧力容器蓋用管台(VHP)の寿命評価には、Ni基合金のき裂進展挙動をよく理解することが重要である。HAZ(熱影響部)部近傍等、特にPWRプラントのVHPにおけるSCCとしてよく知られている残留応力が存在する領域のき裂進展速度の予測には、き裂進展速度に対するKの時間変化dK/dtを入念に調べる必要がある。FRIの一般化したき裂進展予測モデルの式を提案し、実験および実機から得たPWRにおける一次側SCC(PWSCC)き裂進展速度を予測した。このモデルは、様々な材料と環境の組合せでもき裂進展速度を予測でき、且つき裂先端部の酸化とき裂先端部の力学的な影響、およびき裂進展に伴うそれらの相乗効果もまた定量化できる。き裂進展における応力拡大係数K、降伏応力、およびdK/dtのもつ意味を数値解析により実証し、他のき裂進展速度モデルによる計算結果と比較した。実験および実プラントから得たき裂進展速度と、本モデルによる数値解析結果はよく一致した。本モデルから見かけの酸化活性化エネルギーを定量化した結果、影響因子の相互作用と思われる一種の加速現象が予期された。従って、その活性化エネルギーを、き裂進展を支配する判断基準として用いる際には注意を要すると指摘した。実プラント等で経験される材料損傷形態を考慮して、本モデルの式に基づくSCC加速試験方法を詳細に検討した。実際の損傷のK依存性を把握することは重要であり、本研究に基づけば、BWRの炉心シュラウド、再循環ポンプの配管およびPWRのVHPにおいて最近観測されたき裂発生が示唆される。上述の成果を含め、今までに得られた結果を国際会議にて発表している。

The purpose of this study is to quantify the cracking rate of structural materials in LWR environment. The life evaluation of pressurized water heater (PWR) and pressure vessel lid (VHP) is important for understanding the cracking progress of Ni-based alloys. HAZ(heat affected zone) part near equal, special PWR voltage VHP SCC, know the residual stress exists, predict the crack progress speed in the field, crack progress speed K time change dK/dt, consider the adjustment necessary. FRI's generalized crack progression prediction method is used to predict the crack progression rate of PWSCC. The combination of material and environment, the prediction of crack progress rate, and the acidification of crack tip, the mechanical influence of crack tip, the quantification of crack progress, and the phase effect. Analysis of numerical values of stress coefficient K, yield stress, dK/dt, and the calculation results of stress coefficient K, yield stress coefficient, dK/dt, and the calculation results of stress coefficient K, yield stress coefficient, dK/dt, and the calculation results of stress coefficient K, yield stress coefficient, dK/dt, and the calculation results of stress coefficient K, the calculation The results of numerical analysis are consistent with the results of numerical analysis. The results of quantitative analysis of the acidification activity of the enzyme and the interaction of influence factors are expected to be an acceleration phenomenon. The criteria for determining the progress of the activity of the enzyme are: This paper discusses in detail the basic SCC acceleration test method for the material damage morphology considered in the process of the test. It is important to understand the K-dependence of the actual damage. In this study, the basic parameters of the BWR, the piping of the recirculation system, and the VHP of the PWR were recently measured. The above achievements include:

项目成果

T.Shoji, G.F.Li, J.H.Kwon, S.Matsushima, Z.P.Lu: "Quantification of Yield Strength Effects on IGSCC of Austenitic Stainless Steels in High Temperature Waters"11th Int.Symp.on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors A

T.Shoji、G.F.Li、J.H.Kwon、S.Matsushima、Z.P.Lu：“高温水中奥氏体不锈钢 IGSCC 屈服强度影响的量化”第 11 届核电系统材料环境退化国际研讨会-水

T.Shoji, Z.P.Lu, Q.J.Peng: "Experimental and Numerical Approaches for Characterizing the Crack growth rate of alloy 600 in PWR Primary water and lifetime Prediction for Welded Structures"Conference on Vessel Head Penetration Inspection, Cracking and Repai

T.Shoji、Z.P.Lu、Q.J.Peng：“用于表征压水堆一次水中合金 600 裂纹扩展速率的实验和数值方法以及焊接结构的寿命预测”船头渗透检查、裂纹和修复会议

Z.P.Lu, Y Takeda, T.Shoji: "Effects of Environmental Factors on Electronic Properties of Interfacial Oxide Film on 304L Stainless Steel in High Temperature Pure Water"Key Engineering Materials. Vol.261-263. 919-924 (2004)

Z.P.Lu，Y Takeda，T.Shoji：“环境因素对高温纯水中304L不锈钢界面氧化膜电子性能的影响”关键工程材料。

Z.P.Lu*, R.Kanetani, G.F.Li, Q.J.Peng, T.Shoji: "Environmentally Assisted Crack Growth Behavior of Simulated Grain Boundary Materials in PWR Primary Water"IAEA Technical Meeting on Corrosion, Fatigue and Other Time and Load Dependent Degradation Mechanism

Z.P.Lu*、R.Kanetani、G.F.Li、Q.J.Peng、T.Shoji：“压水堆一次水中模拟晶界材料的环境辅助裂纹扩展行为”IAEA 关于腐蚀、疲劳和其他时间和负载依赖性降解机制的技术会议

T.Shoji, T.Yamamoto, K.Watanabe, Z.P.Lu: "3D-FEM Simulation of EAC Crack Growth Based on the Deformation/Oxidation Mechanism"11th Int.Symp.on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors ANS, Skamania, USA. 855-861 (2003)

T.Shoji、T.Yamamoto、K.Watanabe、Z.P.Lu：“基于变形/氧化机制的 EAC 裂纹扩展的 3D-FEM 模拟”第 11 届 Int.Symp.on 核电系统材料环境退化-水堆 ANS