高温水中応力腐食割れの弾塑性異方性効果に対する力学・電気化学相互作用機構

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20560063
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 呂 戦鵬 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30419999)
• 研究分担者: 庄子 哲雄 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80091700) ; 竹田 陽一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40374970)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 環境強度 / 応力腐食割れ / 弾塑性異方性 / 高温水 / 電気化学 / 構造材料 / 軽水炉

研究概要

沸騰水型軽水炉(BWR)および加圧水型軽水炉(PWR)模擬環境における、オーステナイト合金の応力腐食割れ(SCC)に及ぼす微視的構造と機械的異方性の影響、および環境因子の影響を、実験と理論的手法によって体系的に調査した。模擬PWR一次冷却水環境中にて, 準三次元圧延した316L鋼よりも, 一次元圧延した316L鋼により有意な高いき裂進展速度が観察された.288oC純水中の酸素富化条件および脱気条件における, 温間圧延を施した304NG鋼のSCCき裂進展速度は、T-L方向のき裂進展速度はL-T方向のそれよりも大きる。冷間加工したステンレス鋼は、腐食電位を低下させても大きなSCCの軽減効果を呈さなかった。316NG鋼溶接熱影響部における微視的構造の変化と結晶方位差を評価し、その相関性を実証する目的でSCC試験を実施した。

研究成果

• [雑誌論文] Stress corrosion cracking of uni-directionally cold worked 316NG stainless steel in simulated PWR primary water with various dissolved hydrogen concentrations. (2011)
  • 著者名/発表者名: F. J. Meng, Z. P. Lu, T. Shoji, J. Q. Wang, E. H. Han, W. Ke.
  • 雑誌名: Cor. Sci.(2011)
  • DOI: DOI:10.1016/j. corsci. 2011. 04. 013
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of single tensile overload on stress corrosion cracking growth of stainless steel in a light water reactor environment. (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Xue, Z. J. Li, Z. P. Lu, T. Shoji.
  • 雑誌名: Nuclear Engineering and Design. 巻: 241(3) ページ: 731-738
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of microstructure and local deformation in 316NG weld heat-affected zone and stress corrosion cracking in high temperature water. (2011)
  • 著者名/発表者名: Z. P. Lu, T. Shoji, F. J. Meng, He Xue, Y, B. Qiu, Y. Takeda, K. Negishi
  • 雑誌名: Corros. Sci. 巻: 53 ページ: 1916-1932
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of water chemistry and loading conditions on crack growth behavior of cold-rolled 316NG stainless steel in high temperature water. (2011)
  • 著者名/発表者名: Z. P. Lu, T. Shoji, F. J. Meng, Y. B. Qiu, T. C Dan, H. Xue.
  • 雑誌名: Cor. Sci. 巻: 53 ページ: 247-262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crack growth behavior of stress corrosion cracking of 690 Alloy in high temperature water. (2010)
  • 著者名/発表者名: T. C. Dan, Z. P. Lu, J. Q. Wang, E. H. Han, T. Shoji, W. Ke.
  • 雑誌名: Acta Metall. Sinica. 巻: 46(10) ページ: 1267-1274
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of hydrogen on the anodic behavior of Alloy 690 at 60oC. (2010)
  • 著者名/発表者名: T. C. Dan, T. Shoji, Z. P. Lu, K. Sakaguchi J. Q. Wang, E. H. Han, W. Ke.
  • 雑誌名: Corros. Scic. 巻: 52 ページ: 1228-1236
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of roll-processing orientation on stress corrosion cracking of warm-rolled 304L stainless steel in oxygenated and deoxygenated high temperature pure water. (2010)
  • 著者名/発表者名: Z. P. Lu, T. Shoji, T. C. Dan, Y. B. Qiu, T. Yonezawa.
  • 雑誌名: Corrs. Sci 巻: 52 ページ: 2547-2555
  • 査読あり
• [学会発表] Quantifying Crack Tip Oxidation Kinetics Parameters and Their Contribution to Stress Corrosion Cracking in High Temperature Water. (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Shoji, Z. P. Lu , H. Xue, Y. B. Qiu, K. Sakaguchi
  • 学会等名: ASME PVP 2010
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2010-07-22
• [学会発表] Crack Branching and Its Effect on Environmentally Assisted Cracking in High Temperature Water Environments. (2010)
  • 著者名/発表者名: Z. P. Lu, H. Xue, T. Shoji.
  • 学会等名: ASME PVP 2010
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2010-07-21
• [学会発表] Effects of Electrochemical Parameters on SCC of Stainless Steels in Simulated BWR environments. (2010)
  • 著者名/発表者名: Z. P. Lu , T. Shoji, K. Sakaguchi, F. J. Meng, Y. B. Qiu
  • 学会等名: 日本保全学会第7回学術講演会
  • 発表場所: 静岡県御前崎市
  • 年月日: 2010-07-14
• [学会発表] Stress Corrosion Crack Growth of Three-dimensionally Cold-rolled 316NG stainless Steel in Oxygenated, De-oxygenated and Hydrogenated High Temperature Water (2010)
  • 著者名/発表者名: Z. P. Lu , T. Shoji, H. Xue, Y. Takeda, K. Negishi
  • 学会等名: 材料と環境2010
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-05-14
• [学会発表] Stress Corrosion Cracking Of Warm-Rolled 304L SS in Different Orientations in High Temperature Water. (2010)
  • 著者名/発表者名: Z. P. Lu , T. Shoji, T. C. Dan, Y. B. Qiu, T. Yonezawa.
  • 学会等名: 材料と環境2010
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-05-14
• [学会発表] Quantifying the effects of strain-hardening and water chemistry on crack growth rates of 316L SS welds in high temperature water (2009)
  • 著者名/発表者名: Z. P. Lu , K. Sakaguchi, K. Negishi, Y. Takeda, Yuzuru Ito, T. Shoji
  • 学会等名: 14th Int. Conf. Environ. Degradation of Materials Nuclear Power Systems-Water Reactors.
  • 発表場所: Virginia Beach, VA, USA. ANS. 招待講演
  • 年月日: 2009-08-27
• [学会発表] The effect of strain-hardening on PWSCC of Nickel-base Alloys 600 and 690. (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Shoji, Z. P. Lu, S. Yamazaki.
  • 学会等名: 14th Int. Conf. Environ. Degradation of Materials Nuclear Power Systems-Water Reactors.
  • 発表場所: Virginia Beach, VA, USA. ANS. 招待講演
  • 年月日: 2009-08-26
• [学会発表] Effects of loading mode and water chemistry on stress corrosion cracking of 316L stainless steel in simulated PWR environments (2009)
  • 著者名/発表者名: Z. P. Lu , T. Shoji, S. Yamazaki.
  • 学会等名: 14th Int. Conf. Environ. Degradation of Materials Nuclear Power Systems-Water Reactors.
  • 発表場所: Virginia Beach, VA, USA. ANS
  • 年月日: 2009-08-26
• [学会発表] Effect of uneven crack front on crack tip mechanics and the implication to stress corrosion crack growth. (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Xue , Z. P. Lu, H. Murakami, T. Shoji.
  • 学会等名: ASME PVP 2009
  • 発表場所: Prague, Czech
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] Locally delaminating stress corrosion cracking growth of strain-hardened austenitic alloys in hydrogenated high temperature water environments. (2009)
  • 著者名/発表者名: Z. P. Lu , He Xue, H. Murakami, T. Shoji.
  • 学会等名: ASME PVP 2009
  • 発表場所: Prague, Czech
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] Stress Corrosion Cracking Growth Behavior of Strain Hardened 316L SS and Weld Transition Zone in High Temperature Water (2009)
  • 著者名/発表者名: Z. P. Lu , Koji Negishi, Juan Hou, Y. Takeda, T. Shoji
  • 学会等名: 材料と環境2009
  • 発表場所: 東京.
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] Quantifying the Effects of Loading Mode and Dissolved Hydrogen Concentration on Crack Growth of Cold Worked Stainless Steels in Simulated PWR Environments (2009)
  • 著者名/発表者名: Z. P. Lu , Seiya Yamazaki, T. Shoji.
  • 学会等名: 材料と環境2009
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] Quantifying the effects of environmental parameters on crack growth rates of non-sensitized stainless steels materials in high temperature water (2008)
  • 著者名/発表者名: Z. P. Lu , Y. Takeda, Hiroyoshi Murakami, Koji Negishi, T. Shoji
  • 学会等名: 材料と環境2008
  • 発表場所: 大宮
  • 年月日: 2008-05-13