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酸化性超臨界水環境における反応容器用材料の応力腐食割れ制御

研究課題

研究課題/領域番号 13450290
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 材料加工・処理
研究機関東北大学

研究代表者

渡辺 豊 (渡邉 豊)  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10260415)

研究分担者 生島 豊  独立行政法人産業技術総合研究所, 超臨界流体研究センター, 有機化学チーム長(研究職)
湯上 浩雄  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60192803)
阿尻 雅文  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (60182995)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
11,700千円 (直接経費: 11,700千円)
2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2002年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
2001年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
キーワード超臨界水 / 腐食 / 応力腐食割れ / 誘電率 / ステンレス鋼 / ニッケル基合金 / 酸化皮膜 / 酸化 / 時効劣化 / 硫酸 / 酸化物 / 超臨海水 / 酸化剤 / 圧力効果
研究概要

超臨界水による廃棄物酸化分解プロセスで想定される環境条件において、各種耐食合金の腐食形態および腐食速度を実測評価し、水の溶媒物性(誘電率)など超臨界水環境特有の腐食支配因子を世界に先駆けて明らかにした。超臨界水中での腐食速度は圧力に強く依存することを初めて具体的に明らかにするとともに、圧力の効果は水の密度(あるいは誘電率)によって統一的に整理できることを初めて示した。
添加合金成分が系統的に異なる各種合金について、超臨界水中での腐食速度ならびに形成された酸化スケールの構成酸化物は主要合金元素の安定化学種の熱力学的予測と定性的に一致することを明らかにし、耐食合金成分設計の拠り所を得た。
超臨界水中での金属材料の応力腐食割れ感受性を評価するため、550℃/60MPaを上限とする中性〜酸性の水環境下での低ひずみ速度試験を世界に先駆けて実施し、割れ感受性に及ぼす圧力効果(水密度・物性効果)、硫酸効果などを明らかにした。超臨界純水-鋭敏化ステンレス鋼系では、水の誘電率が高い条件ほど割れ感受性が高いことを見出し、すなわち、金属溶解が割れ現象の本質であることを示した。一方、超臨界硫酸水環境-非鋭敏化ステンレス鋼では、割れ感受性には顕著な誘電率依存性は無く、低密度超臨界水(物性が水蒸気に近く、金属溶解が極めて限定される)環境においても高い割れ感受性が現れた。き裂前方での粒界酸化物形成などとも合わせて、内部酸化が割れを駆動していることを示した。
反応容器材料の長期耐久性の視点に立ち、系統的に成分の異なるNi基耐食合金について、熱時効による機械的特性および超臨界水中での耐食性の低下を定量的に明らかにするとともに、劣化要因が粒界反応型析出にある事を示した。
Cr酸化物の溶解度の温度・水物性依存性を利用した新しい超臨界水環境中防食方法を提案し、その効果を実験により実証した。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (26件)

  • [文献書誌] Y.Watanabe: "Effects of oxygen concentration on corrosion behavior of alloys in acidic supercritical water"CORROSION2002. 1-9 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Watanabe: "Characteristic and a few key parameters of corrosion of alloys in supercritical water environments"Transactions of The Indian Institute of Metals. 56. 297-304 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Watanabe: "Environmentally Assisted Cracking of Sensitized Stainless Steel in Supercritical Water : Effects of Physical Property of Water"Proceedings of International Conference on Global Environment and Advanced Nuclear Power Plants. 1-4 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Watanabe: "Effect of Physical Property and Chemistry of Water on Cracking of Stainless Steels in Sub-critical and Supercritical Water"Key Engineering Materials. 261-263. 1031-1036 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Daigo: "Compatibility of Ni Base Alloys with Supercritical Water Applications : Aging Effects on Corrosion Resistance and Mechanical Properties"CORROSION2004. 1-8 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Watanabe: "Corrosion resistance and cracking susceptibility of 316L stainless steel in sulfuric acid-containing supercritical water"CORROSION2004. 1-7 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Abe: "Stress Corrosion Cracking Mechanisms of 316 Stainless Steels in Sub-Critical Liquid Water and Supercritical Water from a "Dielectric Constant of Water" Point of View"Proceedings of 2004 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants. (in press). (2004)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Watanabe, K.Shoji, T.Ajiri, K.Sue: "Effects of oxygen concentration on corrosion behavior of alloys in acidic supercritical water"Corrosion 2002. Paper, No.02355(CD-ROM). 1-9 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Watanabe, Y.Daigo, K.Sue, T.Ajiri: "Characteristic and a few key parameters of corrosion of alloys in supercritical water environments"Transactions of the Indian Institute of Metals. Vol.56. 297-304 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Watanabe, H.Abe, Y.Daigo, T.Nishida: "Environmentally Assisted Cracking of Sensitized Stainless Sleet in Supercritical Water Effects of Physical Property of Water"Proc. International Conference on Global Environment and Advanced Nuclear Power Plants. Paper, No.1183(CD-ROM). 1-4 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Watanabe, H.Abe, Y.Daigo, R.Fujisawa, M.Sakaihara: "Effects of Physical Property and Chemistry of Water on Cracking of Stainless Steels in Sub-critical and Supercritical Water"Key Engineering Materials. Vol.261-263. 1031-1036 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Daigo, Y.Watanabe, K.Sugahara, T.Isobe: "Compatibility of Ni Base Alloys with Supercritical Water Applications : Aging Effects on Corrosion Resistance and Mechanical Properties"CORROSION 2004. Paper No.04487(CD-ROM). 1-8 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Watanabe, H.Abe, Y.Daigo, T.Nishida: "Corrosion resistance and cracking susceptibility of 316L stainless steel in sulfuric acid-containing supercritical water"CORROSION 2004. Paper No.04493(CD-ROM). 1-7 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Abe, Y.Watanabe, K.Sue: "Stress Corrosion Cracking Mechanisms of 316 Stainless Steels in Sub-Critical Liquid Water and Supercritical Water from a "Dielectric Constant of Water" Point of View"Proceedings of 2004 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants. Paper No.4226(in press). (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yutaka Watanabe: "CHARACTERISTICS AND A FEW KEY PARAMETERS OF CORROSION OF ALLOYS IN SUPERCRITICAL WATER ENVIRONMENTS"Transactions of The Indian Institute of Metals. 56. 297-304 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yutaka Watanabe: "Environmentally Assisted Cracking of Alloys in Superheated Steam and Supercritical Water"Proceedings of International Conference on Global Environment and Advanced Nuclear Power Plants. 1-4 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yutaka Watanabe: "Effect of Physical Property and Chemistry of Water on Cracking of Stainless Steels in Sub-critical and Supercritical Water"Key Engineering Materials. 261-263. 1031-1036 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yutaka Watanabe: "CORROSION RESISTANCE AND CRACKING SUSCEPTIBILITY OF 316L STAINLESS STEEL IN SULFURIC ACID-CONTAINING SUPERCRITICAL WATER"CORROSION2004. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 渡辺 豊: "超臨界水環境における金属腐食対策研究の動向"高圧ガス. 40. 585-589 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yutaka Watanabe: "Characteristic and few key parameters of corrosion of alloys in supercritical water environments"Proceedings of International Symposium on Metals and Alloys for Chemical Industries. 85-96 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 太期雄三: "硫酸含有超臨界水環境中でのNi基合金の腐食挙動に及ぼす合金成分の影響"第49回材料と環境討論会講演集. 111-114 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 太期雄三: "超臨界水環境における316Lステンレス鋼の割れ感受性評価"平成14年度腐食防食協会東北支部講演会概要集. 9 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 渡辺 豊: "超臨界水腐食における支配因子の考え方と課題"第137回腐食防食シンポジウム資料. 41-53 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 渡辺 豊: "超臨界水環境における耐食合金の腐食 -腐食形態、腐食速度および皮膜に及ぼす酸化剤濃度と合金組成の影響-"材料と環境2001講演集. 167-170 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 渡辺 豊: "超臨界水環境での合金の応力腐食割れ感受性"第48回材料と環境討論会講演集. 199-202 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 齋藤義弘: "超臨界・亜臨界水環境下でのNi基合金製圧力容器の環境助長割れに関する研究"日本機械学会東北支部第37期講演会講演論文集. (印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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