微小試験片を用いた応力腐食割れ評価手法の開発に関する基礎研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63302023
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 秀明 東北大学, 工学部, 教授 (10005267)
• 研究分担者: 中島 甫 日本原子力研究所, 室長 ; 三沢 俊平 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (70005982) ; 玉川 欣治 東北大学, 工学部, 助手 (30005368) ; 橋田 俊之 東北大学, 工学部, 助手 (40180814) ; 庄子 哲雄 東北大学, 工学部, 教授 (80091700)
• キーワード: 軽水炉 / 高温高圧水還境 / 微小試験片 / スモ-ルパンチ試験 / 応力腐食割れ / 低ひずみ速度試験 / 割れ臨界電位

研究概要

水冷却方式による高温高圧水・強中性子照射複合環境下における耐食性構造材料の照射による応力腐食割れ(SCC)感受性と耐食性の評価を可能とする以下の2つの電気化学的微小試験片手法(SP-SCC法、SSRT-SCC他)を、ほぼ確立することができた。
φ3mmTEMディスクおよび10mm角の照射用微小試験片によるSP-SCC感受性評価試験のために、オ-トクレイブ内に小型パンチ(SP)試験治具を備えた試験装置を開発した。この装置により各種構造用鋼のアノ-ド分極曲線を測定し、TEMディスク試験片でも高温高圧水中での耐食性評価が可能であることを実証した。種々の電位をかけた状態でSP試験による破壊エネルギ-を測定し、SCC感受性を有する鋭敏化オ-ステナイトステンレス鋼(Type304鋼)は腐食電位および過不動態域においてSPエネルギ-の著しい減少が認められたことから、割れ電位域を見出すことができた。過不動態電位における破壊エネルギ-はクロスヘッド速度に依存し、2×10^<-5>m/s(歪み速度αA2E28×10^<-3>s^<-1>)において最小となることが明らかになった。この割れ感受性最大速度は、通常の評価試験として用いられるSSRT(低歪み速度)法より3桁程度速い。このことは測定時間の短縮につながり、照射材取り扱いの観点からは迅速・簡便な評価法として大変有利である。フェライト系鋼(HT-9鋼)では、SCC感受性が小さいことをSP-SCC法により確かめることができた。他方、SSRT法を照射用微小引張試験片(長さ16mm、平行部5mm)に適用した電気化学的制御SSRT-SCC試験装置を試作開発した。1.5×10^<-6>s^<-1>以下の歪速度において、鋭敏化304鋼の粒界型SCC現象を発現できた。

研究成果

• [文献書誌] T.Misawa,S.Nagata,N.Aoki,J.Ishizaka,Y.Hamaguchi: "Fracture Toughness Evaluation of Fusion Reactor Structural Steels at Low Temperatures by Small Punch Tests" J.Nuclear Materials. 225-232 (1989)
• [文献書誌] T.Misawa,T.Ohtsuka,M.Seo,M.Saito: "Comparision of Stress Corrosion Cracking Susceptibility of Austenitic and Ferritic Stainless Steels in Small Punch Testing" J.Nuclear Materials. (1990)
• [文献書誌] T.Misawa,K.Suzuki.M.Saito,Y.Hamaguchi: "Determination of a Minimum Quantity of Irradiated Ferritic Steel Specimens for Small Punch DBT testing" J.Nuclear Materials. (1990)
• [文献書誌] T.Suzuki,M.Eto,T.Misawa et al.: "Evaluation of Toughness Degradiation by Small Punch(SP)Tests for Neutron Irradiated 21/4 Cr-1Mo Steel" J.Nuclear Materials. (1990)
• [文献書誌] T.Shoji,K.Kiuchi and T.Kondo: "Materials Compatibility with High Temperature Waters and Long Term Stablity in Nuclear Reactor Environments" Proc Fourth International Symposium on Environmental Degradation of Materials in Unclear Power Systems-Water Reactors. (1990)