ニッケル基溶接材の環境助長割れ感受性と粒界特性

镍基焊接材料环境辅助裂纹敏感性及晶界特性

• 批准号: 02F00651
• 负责人: 庄子 哲雄
• 金额: $ 0.7万
• 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: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00651/
• 关键词: 182合金; 応力腐食割れ; 沸騰水型軽水炉; 加圧水型原子炉; 荷重モード; き裂進展速度; き裂先端ひずみ速度; き裂先端の酸化反応速度; 沸騰水型原子炉; 樹枝状結晶粒界; オージェ分光法

1 模擬BWR環境中における182合金のSCC挙動に及ぼす荷重モードの影響沸騰水型軽水炉(BWR)における182合金の応力腐食割れ(SCC)のより深い知見を得るため、模擬BWR環境下にて小型試験片(1T-CT)を用いた種々の荷重モード下におけるSCCき裂進展挙動の定量化を試みた。その結果、定荷重線変位の条件下でSCCき裂進展速度の低下が認められた。き裂進展速度およびき裂先端のひずみ速度の定量化から、き裂先端の酸化反応が定まった。以上の結果に基づき、Shojiの式から求めた本試験条件下のSCCき裂進展速度は、文献値とよく一致した。よって、Ni基合金のBWR環境下におけるき裂進展速度を予測できる可能性が見出された。2 模擬PWR一次冷却水環境中の182合金におけるSCC挙動に及ぼす応力拡大係数の影響加圧水型軽水炉(PWR)一次冷却水環境下におけるSCCき裂進展速度の評価には、応力拡大係数K依存性の調査が必須である。本研究では、同環境下にて二種類の異なる厚さのCT試験片と荷重条件により、SCC挙動に及ぼすKの影響を観察した。試験後の破面観察から割れの様相を評価すると共に、SCCき裂長さを求めた。得られたき裂進展速度は文献値と一致していた。3 模擬PWR一次冷却水環境下の182合金におけるSCC挙動に及ぼす温度の影響温度はPWR一次冷却水環境下におけるNi基合金のSCCに多大な影響を及ぼす。同環境下のSCCき裂進展速度は増加すると知られているが、182合金においては、異なった温度条件下で得られたデータの適用範囲と信頼性が比較的制限される。本研究では、同環境下で290℃、320℃および340℃という温度条件でSCC試験を行った。なお、本試験ではKがき裂長さによらず負荷荷重のみで決まり、容易にKの評価が可能な二重片持ち梁型試験片(CDCB)を使用した。現在、290℃と320℃の試験を終了している。4 BWR環境下での182合金と低合金鋼溶接部における溶接界面のSCC挙動高温高圧水中の182合金と低合金鋼(LAS)溶接部においてSCCき裂が発見されているが、そうした界面でのSCC挙動は未だに不明である。本研究では、182合金とLAS溶接部の走査型電子顕微鏡(SEM)による微視組織観察、およびエネルギー分散型X線分析装置(EDX)による化学組成分析を行い、続いて、溶接界面が予き裂先端になるよう切出したCT試験片でSCC試験を行った。現在までに、き裂は溶接界面で停止する傾向を示す結果を得ている。

1 Simulated BWR environment に お け る 182 alloy の SCC 挙 kinetic に ぼ す load モ ー ド の affect the boiling water type 軽 furnace (BWR) に お け る 182 alloy の 応 force cut れ corrosion (SCC) の よ り deep い knowledge を have る た め, simulated BWR environment に て small test piece (1 t - CT) を い た kind 々 の load モ ー ド under に お け る SCC を cracking progress 挙 dynamic <s:1> quantitative を test みた. The そ <s:1> result shows that under the condition of constant load line displacement <e:1>, the progress rate of でSCC <s:1> cracking <e:1> is low が indicates められた. The progression rate of cleavage および the apex of cleavage ひずみ is quantified by <s:1> ら and the acidification of the apex of cleavage 応が is determined by まった. Above の results に づ き, Shoji の type か ら o め た の under this test conditions on SCC は き crack progress speed, literature numerical と よ く consistent し た. The progress rate of における and を cracking of ni-based alloys in the <s:1> BWR environment is を and the possibility of で and る る is が as shown in された. 2 a の 182 alloy cooling water environment simulation PWRS に お け る SCC 挙 kinetic に ぼ す 応 force influence coefficient の company, plus 圧 water type 軽 furnace (PWRS), a cooling water environment に お け る SCC き crack progress speed の review 価 に は, 応 power company, big dependence coefficient K の must investigate が で あ る. This study で は, with environment に て two kinds の different な る thick さ の CT test piece と load conditions に よ り, SCC 挙 に and ぼ す K の influence を 観 examine し た. After the experiment, the <s:1> fracture surface 観 was observed, the ら was cut by れ, the <s:1> pattern was を evaluated by 価すると, and the total に and the length of the SCC fracture were さを to find めた. The progress rate of られた られた cracking is consistent with the literature value と and is <s:1> て た た た. 3 simulation PWRS の 182 alloy cooling water environment に お け る SCC 挙 kinetic に ぼ す の influence temperature は PWRS a cooling water environment に お け る Ni base alloy の SCC に how big な を and ぼ す. With environment の SCC き crack progress speed は raised す る と know ら れ て い る が, 182 alloy に お い て は, different な っ た temperature conditions で ら れ た デ ー タ の applicable van 囲 と letter 頼 が compared the limitations of さ れ る. This study conducted the でSCC experiment を and った under the same environmental conditions of で290℃, 320℃, および340℃ and と う う う. な お, this test で は K が き crack length さ に よ ら ず load load の み で definitely ま り, easy に K の 価 が may な double piece hold ち beam type test piece (CDCB) を use し た. Now, the 290 ° c と320 ° c <s:1> test を has been completed, and the <s:1> て る る る. 4 BWR environment で の と low alloy steel 182 alloy dissolves department に お け る dissolves interface の SCC 挙 dynamic high temperature and high 圧 の 182 alloy と low alloy steel (LAS) in water dissolves department に お い て SCC き crack が 発 see さ れ て い る が, そ う し た interface で の SCC 挙 dynamic は not だ に unknown で あ る. This study で は, 182 alloy と LAS dissolves department の walkthrough type electronic 顕 micro mirror (SEM) に よ る micro organization 観 examine, お よ び エ ネ ル ギ ー device dispersible X-ray analysis (EDX) に よ る を い, chemical composition analysis 続 い て, dissolves interface crack が to き apex に な る よ う cut out し た CT test piece で SCC test line を っ た. Now, the までに and the broken <s:1> welding interface で stops the する tendency を shows that the す result を て る る る る.

项目成果

Q.J.Peng, H.Yamauchi, T.Shoji: "Investigation of Dendrite Boundary Chemistry in Alloy 182 using Auger Electron Spectroscopy Analysis"Metallurgical and Materials Transactions A. Vol.34A, No.9. 1891-1899 (2003)

Q.J.Peng、H.Yamauchi、T.Shoji：“使用俄歇电子能谱分析研究合金 182 中的枝晶边界化学”Metallurgical and Materials Transactions A. Vol.34A，No.9。

Zhanpeng LU, Qunjia PENG, Tetsuo SHOJI: "Crack Growth Rate of Grain Boundary Model Alloy in PWR Primary Water"2002' ICG-EAC-A meeting, July25-26, 2002, Sendai, Japan. 175-184 (2002)

Zhanpeng LU, Qunjia PENG, Tetsuo SHOJI：“压水堆一次水中晶界模型合金的裂纹生长率”2002 ICG-EAC-A 会议，2002 年 7 月 25-26 日，日本仙台。

Zhanpeng LU, Qunjia PENG, Tetsuo SHOJI: "Review on Low Temperature Crack Propagation of Alloy 690"2002' ICG-EAC-A meeting, July25-26, 2002, Sendai, Japan. 203-210 (2002)

Zhanpeng LU, Qunjia PENG, Tetsuo SHOJI：“Review on lowTemperature Crack Propair of Alloy 690”2002 ICG-EAC-A 会议，2002 年 7 月 25-26 日，日本仙台。

Q.J.Peng, G.F.Li, T.Shoji: "The Crack Tip Solution Chemistry in Sensitized Stainless Steel in Simulated Boiling Water Reactor Water Studied Using a Microsampling Technique"J.Nuclear Science & Technology. Vol.40, No.6. 397-404 (2003)

Q.J.Peng、G.F.Li、T.Shoji：“使用微采样技术研究了模拟沸水反应堆水中敏化不锈钢中的裂纹尖端溶液化学”J.Nuclear Science

Q.J.Peng, J.Kwon, T.Shoji: "Development of a Fundamental Crack Tip Strain Rate Equation and its Application Quantitative Prediction of Stress Corrosion Cracking of Stainless Steels in High Temperature Oxygenated Water"J.Nuclear Materials. Vol.324, No.1. 5

Q.J.Peng，J.Kwon，T.Shoji：“基本裂纹尖端应变率方程的建立及其在高温含氧水中不锈钢应力腐蚀裂纹定量预测中的应用”J.核材料。