JP2002311188A - 応力腐食割れ感受性の評価方法 - Google Patents
応力腐食割れ感受性の評価方法Info
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 原子力炉内で締結部材や板材などとして使用
されるステンレス鋼について、原子炉内での実際の試験
を行わずに簡易に高温水中での応力腐食割れ感受性評価
を可能とする方法を提供する。 【解決手段】 原子炉内で使用されるステンレス鋼につ
いての高温水中での応力腐食割れ感受性の評価方法であ
って、該ステンレス鋼の内部へ水素の同位体であるトリ
チウムを取り込ませるチャージ工程の後、該ステンレス
鋼中のトリチウムの位置をオートラジオグラフィによっ
て印画紙上に記録し、これを走査型又は透過型電子顕微
鏡を用いて可視化して、粒界および粒界近傍でのトリチ
ウムのトラップ量と応力腐食割れの関係から、応力腐食
割れ感受性を評価することを特徴とする評価方法。
されるステンレス鋼について、原子炉内での実際の試験
を行わずに簡易に高温水中での応力腐食割れ感受性評価
を可能とする方法を提供する。 【解決手段】 原子炉内で使用されるステンレス鋼につ
いての高温水中での応力腐食割れ感受性の評価方法であ
って、該ステンレス鋼の内部へ水素の同位体であるトリ
チウムを取り込ませるチャージ工程の後、該ステンレス
鋼中のトリチウムの位置をオートラジオグラフィによっ
て印画紙上に記録し、これを走査型又は透過型電子顕微
鏡を用いて可視化して、粒界および粒界近傍でのトリチ
ウムのトラップ量と応力腐食割れの関係から、応力腐食
割れ感受性を評価することを特徴とする評価方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、応力腐食割れ感受
性の評価方法に関し、さらに詳しくは、原子力炉内で締
結部材や板材などとして使用されるステンレス鋼につい
て、その高温水中での応力腐食割れ感受性評価を、原子
炉内での実際の試験を行わずに評価できる方法に関する
ものである。
性の評価方法に関し、さらに詳しくは、原子力炉内で締
結部材や板材などとして使用されるステンレス鋼につい
て、その高温水中での応力腐食割れ感受性評価を、原子
炉内での実際の試験を行わずに評価できる方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】これまで照射誘起応力腐食割れ(IASCC)
感受性を評価するには、中性子照射後の材料を用いて低
歪速度引張(SSRT)試験法や、定荷重試験法を用いて粒界
割れの有無及び粒界割れ率を評価しなければならなかっ
た。したがって、その材料の有するIASCC感受性を評価
には、多額の費用をかけて長時間中性子照射試験し、さ
らに特別な照射後試験ができる施設を用いて評価しなけ
ればならなかった。そのため、IASCC感受性を評価する
には、多額費用と長時間が必要とされる問題点があっ
た。
感受性を評価するには、中性子照射後の材料を用いて低
歪速度引張(SSRT)試験法や、定荷重試験法を用いて粒界
割れの有無及び粒界割れ率を評価しなければならなかっ
た。したがって、その材料の有するIASCC感受性を評価
には、多額の費用をかけて長時間中性子照射試験し、さ
らに特別な照射後試験ができる施設を用いて評価しなけ
ればならなかった。そのため、IASCC感受性を評価する
には、多額費用と長時間が必要とされる問題点があっ
た。
【０００３】一方、一般的に応力腐食割れの挙動を評価
する方法には、材料の変化に着目した方法などが考えら
れている。ところが、応力腐食割れの一種であるIASCC
については、中性子が照射されることによって材料が劣
化するという特徴があり、さらには材料自体が割れた
り、割れ感受性を持ってしまうような特徴がある。この
IASCCの劣化の詳細なメカニズムは未だ不明であるが、
原因の一つとして考えられるのが水素の影響である。つ
まり、材料中に水素がトラップされ、そのトラップされ
た水素の影響で割れが生じ得る。このような現象は、一
般に水素脆化と呼ばれるものであり、脆化的に割れが生
じるものと考えられている。
する方法には、材料の変化に着目した方法などが考えら
れている。ところが、応力腐食割れの一種であるIASCC
については、中性子が照射されることによって材料が劣
化するという特徴があり、さらには材料自体が割れた
り、割れ感受性を持ってしまうような特徴がある。この
IASCCの劣化の詳細なメカニズムは未だ不明であるが、
原因の一つとして考えられるのが水素の影響である。つ
まり、材料中に水素がトラップされ、そのトラップされ
た水素の影響で割れが生じ得る。このような現象は、一
般に水素脆化と呼ばれるものであり、脆化的に割れが生
じるものと考えられている。
【０００４】一般に、原子炉内では中性子の一部が材料
に当たることによって、原子の配列が崩れてしまう場合
がある。この際、弾き飛ばされて出てくるものは、格子
間原子に移動していく。さらには、材料が腐食されるこ
とによって水素が生成することもある。また、上記のよ
うに材料が変化する以外に、核変換も起こり得る。核変
換が起こり別の元素になる場合、生成物として水素やヘ
リウムが生じる。中性子が照射されることによって生じ
た、この水素が材料に対して割れや劣化の原因となり得
るのである。このような水素に起因する劣化に対して
は、従来から材料を全体的に観察することによっての評
価が行われていた。
に当たることによって、原子の配列が崩れてしまう場合
がある。この際、弾き飛ばされて出てくるものは、格子
間原子に移動していく。さらには、材料が腐食されるこ
とによって水素が生成することもある。また、上記のよ
うに材料が変化する以外に、核変換も起こり得る。核変
換が起こり別の元素になる場合、生成物として水素やヘ
リウムが生じる。中性子が照射されることによって生じ
た、この水素が材料に対して割れや劣化の原因となり得
るのである。このような水素に起因する劣化に対して
は、従来から材料を全体的に観察することによっての評
価が行われていた。
【０００５】しかしながら、材料のどの部分に水素が溜
まっており、それによって応力腐食割れ感受性に悪影響
を及ぼすかについては、ミクロ的に細かい視野で観察し
て的確に判断できるような手法がなかった。また、水素
の挙動を調べることによって劣化を検討する場合には、
材料自体の特性から事前に予測する評価方法は検討され
てこなかった。
まっており、それによって応力腐食割れ感受性に悪影響
を及ぼすかについては、ミクロ的に細かい視野で観察し
て的確に判断できるような手法がなかった。また、水素
の挙動を調べることによって劣化を検討する場合には、
材料自体の特性から事前に予測する評価方法は検討され
てこなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、多額の費用を要するIASCC感受性の評価
を、原子炉内における中性子の照射試験なしの状態で簡
易に評価し、コスト低減及び評価時間の短縮化を図るこ
とを可能とする方法を開発すべく、鋭意検討した。その
結果、本発明者らは、材料中にトリチウムをチャージし
てオートラジオグラフィによって位置を可視化し、IASC
C感受性の有無を材料中に取り込まれる水素の挙動から
把握することによって、かかる問題点が解決されること
を見い出した。本発明は、かかる見地より完成されたも
のである。
題点に鑑み、多額の費用を要するIASCC感受性の評価
を、原子炉内における中性子の照射試験なしの状態で簡
易に評価し、コスト低減及び評価時間の短縮化を図るこ
とを可能とする方法を開発すべく、鋭意検討した。その
結果、本発明者らは、材料中にトリチウムをチャージし
てオートラジオグラフィによって位置を可視化し、IASC
C感受性の有無を材料中に取り込まれる水素の挙動から
把握することによって、かかる問題点が解決されること
を見い出した。本発明は、かかる見地より完成されたも
のである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、原
子炉内で使用されるステンレス鋼についての高温水中で
の応力腐食割れ感受性の評価方法であって、該ステンレ
ス鋼の内部へ水素の同位体であるトリチウムを取り込ま
せるチャージ工程の後、該ステンレス鋼中のトリチウム
の位置をオートラジオグラフィによって印画紙上に記録
し、これを走査型又は透過型電子顕微鏡を用いて可視化
して、粒界および粒界近傍でのトリチウムのトラップ挙
動と応力腐食割れの関係から、高温水中での応力腐食割
れ感受性を評価することを特徴とする評価方法を提供す
るものである。ここで、前記チャージ工程においては、
陰極電解法によってステンレス鋼の内部へトリチウムを
取り込ませること（陰極電解チャージ法）、あるいは、
ステンレス鋼をトリチウムが添加された水で満たされた
オートクレーブ中に浸漬させ、ステンレス鋼の内部へト
リチウムを取り込ませること（オートクレーブ浸漬
法）、などが好適に実施できる。
子炉内で使用されるステンレス鋼についての高温水中で
の応力腐食割れ感受性の評価方法であって、該ステンレ
ス鋼の内部へ水素の同位体であるトリチウムを取り込ま
せるチャージ工程の後、該ステンレス鋼中のトリチウム
の位置をオートラジオグラフィによって印画紙上に記録
し、これを走査型又は透過型電子顕微鏡を用いて可視化
して、粒界および粒界近傍でのトリチウムのトラップ挙
動と応力腐食割れの関係から、高温水中での応力腐食割
れ感受性を評価することを特徴とする評価方法を提供す
るものである。ここで、前記チャージ工程においては、
陰極電解法によってステンレス鋼の内部へトリチウムを
取り込ませること（陰極電解チャージ法）、あるいは、
ステンレス鋼をトリチウムが添加された水で満たされた
オートクレーブ中に浸漬させ、ステンレス鋼の内部へト
リチウムを取り込ませること（オートクレーブ浸漬
法）、などが好適に実施できる。
【０００８】本発明は、オートラジオグラフィという手
法によって、原子炉内での中性子照射を行っていない未
照射材料を用いて、IASCCに影響すると考えられている
水素の挙動を把握することで、IASCC感受性を評価する
ものである。チャージ工程では、水素の同位体であるト
リチウムを陰極電解法によって材料中へ取り込ませる方
法、あるいは、オートクレーブ(加圧容器)にトリチウム
を添加した水中に浸漬させ、材料中に取り込ませる方
法、などを採用できる。材料中に取り込まれたトリチウ
ムの位置は、オートラジオグラフィを用いて印画紙上に
記録する。IASCCについては、材料中に取り込まれる水
素の位置(特に結晶粒界)および量で感受性が発生すると
考えられており、本発明では、トリチウム(水素)の粒界
およびその近傍でのトラップ挙動を、走査型または透過
型電子顕微鏡を用いて可視化する。これにより、材料の
IASCC感受性を簡便に評価することが可能になる。
法によって、原子炉内での中性子照射を行っていない未
照射材料を用いて、IASCCに影響すると考えられている
水素の挙動を把握することで、IASCC感受性を評価する
ものである。チャージ工程では、水素の同位体であるト
リチウムを陰極電解法によって材料中へ取り込ませる方
法、あるいは、オートクレーブ(加圧容器)にトリチウム
を添加した水中に浸漬させ、材料中に取り込ませる方
法、などを採用できる。材料中に取り込まれたトリチウ
ムの位置は、オートラジオグラフィを用いて印画紙上に
記録する。IASCCについては、材料中に取り込まれる水
素の位置(特に結晶粒界)および量で感受性が発生すると
考えられており、本発明では、トリチウム(水素)の粒界
およびその近傍でのトラップ挙動を、走査型または透過
型電子顕微鏡を用いて可視化する。これにより、材料の
IASCC感受性を簡便に評価することが可能になる。
【０００９】トリチウムを用いたオートラジオグラフィ
では、水素の同位体であるトリチウム(3Ｈ)を用い、印
画紙上に材料中のトリチウムから発せられる放射線（β
線）で感光させて、放射線の発生している位置を測定す
る。これによって、水素同位体が材料中に溜まっている
位置を確認する。本発明では、IASCC感受性のある材料
あるいは感受性のない材料のいずれかを標準試料として
用いて、感受性の不明な材料を同時に試験対象とし、ト
リチウムオートラジオグラフィによって評価を行うこと
によって、感受性の優劣を判断することができる。例え
ばIASCC感受性の強い材料には、図１（ａ）に示すよう
に、粒界に沿って水素の溜まりが多く存在している。
では、水素の同位体であるトリチウム(3Ｈ)を用い、印
画紙上に材料中のトリチウムから発せられる放射線（β
線）で感光させて、放射線の発生している位置を測定す
る。これによって、水素同位体が材料中に溜まっている
位置を確認する。本発明では、IASCC感受性のある材料
あるいは感受性のない材料のいずれかを標準試料として
用いて、感受性の不明な材料を同時に試験対象とし、ト
リチウムオートラジオグラフィによって評価を行うこと
によって、感受性の優劣を判断することができる。例え
ばIASCC感受性の強い材料には、図１（ａ）に示すよう
に、粒界に沿って水素の溜まりが多く存在している。
【００１０】本発明によれば、原子炉内での中性子照射
による評価試験を行わなくても、中性子照射する前の未
照射状態で、例えば２種類の材料を選んで、トリチウム
オートラジオグラフィで水素の挙動を観察することによ
り、材料の優劣を付けることが可能になる。つまり、本
発明は、水素の位置を可視化する方法によって、水素の
量と高温水中での応力腐食割れの感受性との関係によっ
て、割れ感受性を評価する方法である。
による評価試験を行わなくても、中性子照射する前の未
照射状態で、例えば２種類の材料を選んで、トリチウム
オートラジオグラフィで水素の挙動を観察することによ
り、材料の優劣を付けることが可能になる。つまり、本
発明は、水素の位置を可視化する方法によって、水素の
量と高温水中での応力腐食割れの感受性との関係によっ
て、割れ感受性を評価する方法である。
【００１１】なお、本発明における応力腐食割れ感受性
の評価では、いわゆる粒界割れを生じる事象を対象とし
ている。この粒界には、上記したような水素が溜まりや
すく、トリチウムオートラジオグラフィでは、トリチウ
ムという形態で、図１のように粒界に多くが存在するこ
とになる。これによって、実際の原子炉内における水素
に起因する粒界割れの生じ易さを、事前に評価すること
ができる。
の評価では、いわゆる粒界割れを生じる事象を対象とし
ている。この粒界には、上記したような水素が溜まりや
すく、トリチウムオートラジオグラフィでは、トリチウ
ムという形態で、図１のように粒界に多くが存在するこ
とになる。これによって、実際の原子炉内における水素
に起因する粒界割れの生じ易さを、事前に評価すること
ができる。
【００１２】本発明によれば、従来からの多額の費用を
かけて得ているIASCC感受性の評価を、中性子照射なし
の状態でIASCC感受性の有無を材料中に取り込まれる水
素の挙動から把握することが可能となり、コスト低減及
び評価時間の大幅に短縮化することができる。本発明に
係る方法を実施するための形態について説明する。な
お、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではな
い。
かけて得ているIASCC感受性の評価を、中性子照射なし
の状態でIASCC感受性の有無を材料中に取り込まれる水
素の挙動から把握することが可能となり、コスト低減及
び評価時間の大幅に短縮化することができる。本発明に
係る方法を実施するための形態について説明する。な
お、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではな
い。
【００１３】
【発明の実施の形態】これまでの原子力炉内構造物の材
料研究においては、新規な材料の高温水中での腐食割れ
感受性を判断する場合、長時間に亘る、原子炉内での中
性子照射試験によって、取り出されたものを評価しなけ
ればならず、多大な労力・費用・時間などが必要であっ
た。本発明の方法によれば、そのような実機試験を行わ
なくても、材料の優劣を評価・判断することが可能であ
る。
料研究においては、新規な材料の高温水中での腐食割れ
感受性を判断する場合、長時間に亘る、原子炉内での中
性子照射試験によって、取り出されたものを評価しなけ
ればならず、多大な労力・費用・時間などが必要であっ
た。本発明の方法によれば、そのような実機試験を行わ
なくても、材料の優劣を評価・判断することが可能であ
る。
【００１４】原子力炉内で使用されるボルト等の締結部
材や板材には、ステンレス鋼が使用されている。このス
テンレス鋼に炉内の中性子が照射され、中性子が当たっ
た原子は、マトリックス中にあるにも拘わらず飛ばされ
てしまうことが生じうるので、材料中の元素濃度自身が
変化してしまうことがある。粒界は結晶と結晶が交わっ
ている箇所なので、この粒界には照射によって、溜まり
やすい元素と溜まりにくい元素の再編成が起こる。ステ
ンレス鋼(Fe-Cr-Niの３元系)の場合には、中性子が当た
ると粒界でクロム元素の濃度が減少し、逆にニッケル元
素濃度が高くなる。つまり、材料の粒界だけが組成変化
することになる。その組成変化に加えて、粒界に水素が
多く溜まりやすくなり、応力腐食割れの原因になると考
えられている。
材や板材には、ステンレス鋼が使用されている。このス
テンレス鋼に炉内の中性子が照射され、中性子が当たっ
た原子は、マトリックス中にあるにも拘わらず飛ばされ
てしまうことが生じうるので、材料中の元素濃度自身が
変化してしまうことがある。粒界は結晶と結晶が交わっ
ている箇所なので、この粒界には照射によって、溜まり
やすい元素と溜まりにくい元素の再編成が起こる。ステ
ンレス鋼(Fe-Cr-Niの３元系)の場合には、中性子が当た
ると粒界でクロム元素の濃度が減少し、逆にニッケル元
素濃度が高くなる。つまり、材料の粒界だけが組成変化
することになる。その組成変化に加えて、粒界に水素が
多く溜まりやすくなり、応力腐食割れの原因になると考
えられている。
【００１５】本発明では、感受性の評価は電子顕微鏡に
よって可視化された結果から、目視で行うことが可能で
ある。この際、粒界部分に水素同位体（トリチウム）が
溜まっている箇所の有無あるいは量で判定する。なお、
水素同位体を入れるときのチャージ工程の条件によっ
て、その量は一定しないので、通常は標準的な試験片を
用いて、その試験片を同じ条件で試験することによっ
て、優劣差を判断・評価することが適当である。例え
ば、図１（ｂ）に示すように、粒界に炭化物を析出させ
た粒界炭化物２を有する材料には水素がトラップされに
くい。このように感受性が低い材料としては、同一のス
テンレス鋼材料であっても、粒界に炭化物が析出させて
ある材料が挙げられる。また、炭化物が材料中に混入し
ていなくても、水素がトラップされ難ければ、IASCCは
起こりにくく、応力腐食割れは発生しにくいと判定でき
る。この水素トラップの起こり易さは、粒界の性格や材
料の組成等によっても変化し、応力腐食割れに至る感受
性は異なる。
よって可視化された結果から、目視で行うことが可能で
ある。この際、粒界部分に水素同位体（トリチウム）が
溜まっている箇所の有無あるいは量で判定する。なお、
水素同位体を入れるときのチャージ工程の条件によっ
て、その量は一定しないので、通常は標準的な試験片を
用いて、その試験片を同じ条件で試験することによっ
て、優劣差を判断・評価することが適当である。例え
ば、図１（ｂ）に示すように、粒界に炭化物を析出させ
た粒界炭化物２を有する材料には水素がトラップされに
くい。このように感受性が低い材料としては、同一のス
テンレス鋼材料であっても、粒界に炭化物が析出させて
ある材料が挙げられる。また、炭化物が材料中に混入し
ていなくても、水素がトラップされ難ければ、IASCCは
起こりにくく、応力腐食割れは発生しにくいと判定でき
る。この水素トラップの起こり易さは、粒界の性格や材
料の組成等によっても変化し、応力腐食割れに至る感受
性は異なる。
【００１６】オートラジオグラフィは、放射性物質の存
在や分布を放射線の写真作用を利用して記録する方法で
ある。放射性物質であるトリチウムを含むチャージ工程
後の試験片を、写真乳剤を塗布した印画紙等に密接して
おき、試験片から放射される放射線は写真乳剤を感光さ
せて潜像をつくる。そこで乳剤を現像すると、放射性物
質の存在する箇所が黒化して、その位置や量がわかる。
このオートラジオグラフィは、放射性物質が特に材料表
面に存在している場合、印画紙で覆って放射線を測定す
るのに好適であり、放射線物質の平面的な分布をフィル
ムに投影し、焼き付けることができる。本発明では、ス
テンレス鋼材料中に存在する水素の影響があるとの知見
を基に、水素の同位体であるトリチウムを放射性物質と
して用いて、オートラジオグラフィの手法を用いる。ト
リチウムオートラジオグラフィでは、トリチウムの放射
線を利用して、水素の挙動を観察する。
在や分布を放射線の写真作用を利用して記録する方法で
ある。放射性物質であるトリチウムを含むチャージ工程
後の試験片を、写真乳剤を塗布した印画紙等に密接して
おき、試験片から放射される放射線は写真乳剤を感光さ
せて潜像をつくる。そこで乳剤を現像すると、放射性物
質の存在する箇所が黒化して、その位置や量がわかる。
このオートラジオグラフィは、放射性物質が特に材料表
面に存在している場合、印画紙で覆って放射線を測定す
るのに好適であり、放射線物質の平面的な分布をフィル
ムに投影し、焼き付けることができる。本発明では、ス
テンレス鋼材料中に存在する水素の影響があるとの知見
を基に、水素の同位体であるトリチウムを放射性物質と
して用いて、オートラジオグラフィの手法を用いる。ト
リチウムオートラジオグラフィでは、トリチウムの放射
線を利用して、水素の挙動を観察する。
【００１７】本発明では、水素に起因するIASCC感受性
の変化を評価するのに、トリチウムオートラジオグラフ
ィを用いる。そして、材料中に水素が溜まりやすい挙動
になっているのか、溜まりにくい挙動になっているのか
を、中性子照射試験を行う前に事前に評価する。評価対
象となる材料は、原子炉内に使用されるステンレス鋼で
あり、中性子未照射の材料を用いてトリチウムをチャー
ジする。
の変化を評価するのに、トリチウムオートラジオグラフ
ィを用いる。そして、材料中に水素が溜まりやすい挙動
になっているのか、溜まりにくい挙動になっているのか
を、中性子照射試験を行う前に事前に評価する。評価対
象となる材料は、原子炉内に使用されるステンレス鋼で
あり、中性子未照射の材料を用いてトリチウムをチャー
ジする。
【００１８】本発明におけるトリチウムのチャージ工程
は、基本的に原子炉内を模擬した状態および加速させた
状態で、水素をチャージするものである。トリチウムの
チャージ工程には、原子炉内を模擬した状態であれば種
々の方法を用いることができるが、具体的には、陰極電
解チャージ法又はオートクレーブ浸漬法などが挙げら
れ、例えば、炉内を模擬したオートクレーブ中にてトリ
チウムのチャージを行う。水素をチャージするには、水
素が多くトラップされるように、水素がチャージされや
すいような条件を設定する。水素チャージの条件には種
々あるが、例えば、電流密度、時間、溶液の種類、温度
等が重要な条件となる。
は、基本的に原子炉内を模擬した状態および加速させた
状態で、水素をチャージするものである。トリチウムの
チャージ工程には、原子炉内を模擬した状態であれば種
々の方法を用いることができるが、具体的には、陰極電
解チャージ法又はオートクレーブ浸漬法などが挙げら
れ、例えば、炉内を模擬したオートクレーブ中にてトリ
チウムのチャージを行う。水素をチャージするには、水
素が多くトラップされるように、水素がチャージされや
すいような条件を設定する。水素チャージの条件には種
々あるが、例えば、電流密度、時間、溶液の種類、温度
等が重要な条件となる。
【００１９】陰極電解チャージ法では、材料に電極を付
けて、トリチウムを材料中に取り入れる。高温水中にト
リチウムを入れた状態で、徐々に材料中にトリチウムが
チャージされる。水中で負荷する電流密度としては、３
０〜６０Ａ／ｃｍ2の範囲が好ましい。また、溶液とし
ては、約１ＮのＮａＯＨ等が好ましい。試験時間は、通
常１〜５時間の範囲が好ましく、試験は室温付近で実施
するのが好ましい。オートクレーブ浸漬では、材料の高
温水中での水素の挙動を模擬しなければならないので、
実機での条件を著しく超えた範囲でチャージを行うこと
は好ましくない。原子炉中の炉水を模擬して、高温水中
には水素を入れてあるが、オートクレーブ中に、通常３
０〜５０ＧＢｑの濃度範囲でトリチウムを添加する。応
力が加わる部分の材料を試験片として、曲げ式あるいは
単軸引張式等の試験片を製作し、オートクレーブ中に入
れる。これにより材料が環境水中に晒されることによっ
て、周囲に存在するトリチウムが応力部分にトラップさ
れる。浸漬時間は、比較的材料中にトリチウムが多くト
ラップされるように、３００〜１０００時間が好まし
い。浸漬後に試験片を取り出し、トラップされやすい応
力をかけた部分に着目して、オートラジオグラフィにて
測定する。応力としては、通常３００〜５００ＭＰａ程
度を負荷する。
けて、トリチウムを材料中に取り入れる。高温水中にト
リチウムを入れた状態で、徐々に材料中にトリチウムが
チャージされる。水中で負荷する電流密度としては、３
０〜６０Ａ／ｃｍ2の範囲が好ましい。また、溶液とし
ては、約１ＮのＮａＯＨ等が好ましい。試験時間は、通
常１〜５時間の範囲が好ましく、試験は室温付近で実施
するのが好ましい。オートクレーブ浸漬では、材料の高
温水中での水素の挙動を模擬しなければならないので、
実機での条件を著しく超えた範囲でチャージを行うこと
は好ましくない。原子炉中の炉水を模擬して、高温水中
には水素を入れてあるが、オートクレーブ中に、通常３
０〜５０ＧＢｑの濃度範囲でトリチウムを添加する。応
力が加わる部分の材料を試験片として、曲げ式あるいは
単軸引張式等の試験片を製作し、オートクレーブ中に入
れる。これにより材料が環境水中に晒されることによっ
て、周囲に存在するトリチウムが応力部分にトラップさ
れる。浸漬時間は、比較的材料中にトリチウムが多くト
ラップされるように、３００〜１０００時間が好まし
い。浸漬後に試験片を取り出し、トラップされやすい応
力をかけた部分に着目して、オートラジオグラフィにて
測定する。応力としては、通常３００〜５００ＭＰａ程
度を負荷する。
【００２０】上記の試験片の表面に乳剤付きの膜を密着
させ、１ヶ月程度感光させる。その後、現像、停止、定
着させたのち、本試料の評価に際しての観察手法として
は、走査型又は透過型電子顕微鏡を用いて可視化して、
応力腐食割れ感受性を評価する。応力腐食割れの事象は
割れ部分でのみ起こりうるので、粒界部分でのトリチウ
ムのトラップ量が問題になる。よって、転位や析出物の
ある粒界以外の部分にもトリチウムがトラップされうる
が、評価に際しては、粒界部分およびその近傍を観察し
て感受性の有無を評価する。この評価に際しては、通
常、標準試験片を同時に試験して、それとの比較によっ
て、優劣を付けることが有効である。また、粒界に対し
てトラップされた部分の割合（長さ）等による判定も可
能である。例えば単位面積当たりに存在する粒界の全長
さに対して、３０％以上トラップされている場合に、感
受性ありと判定することが可能である。なお、この場合
のチャージ条件は、溶液１Ｎ−ＮａＯＨ、電流密度５０
Ａ／ｍ2、室温で２時間である。
させ、１ヶ月程度感光させる。その後、現像、停止、定
着させたのち、本試料の評価に際しての観察手法として
は、走査型又は透過型電子顕微鏡を用いて可視化して、
応力腐食割れ感受性を評価する。応力腐食割れの事象は
割れ部分でのみ起こりうるので、粒界部分でのトリチウ
ムのトラップ量が問題になる。よって、転位や析出物の
ある粒界以外の部分にもトリチウムがトラップされうる
が、評価に際しては、粒界部分およびその近傍を観察し
て感受性の有無を評価する。この評価に際しては、通
常、標準試験片を同時に試験して、それとの比較によっ
て、優劣を付けることが有効である。また、粒界に対し
てトラップされた部分の割合（長さ）等による判定も可
能である。例えば単位面積当たりに存在する粒界の全長
さに対して、３０％以上トラップされている場合に、感
受性ありと判定することが可能である。なお、この場合
のチャージ条件は、溶液１Ｎ−ＮａＯＨ、電流密度５０
Ａ／ｍ2、室温で２時間である。
【００２１】以上のような本発明によれば、長時間の原
子炉内での中性子照射試験が必要なくなり、原子炉内構
造物の材料開発における高コストの問題を軽減すること
ができる。特に、炭化物を析出させる処理を行う等の材
料開発を行う場合には、大量の試験片を評価する必要が
あり、本発明を用いれば、材料性能の概略の評価を容易
につけることができるので、その利益は極めて大きい。
子炉内での中性子照射試験が必要なくなり、原子炉内構
造物の材料開発における高コストの問題を軽減すること
ができる。特に、炭化物を析出させる処理を行う等の材
料開発を行う場合には、大量の試験片を評価する必要が
あり、本発明を用いれば、材料性能の概略の評価を容易
につけることができるので、その利益は極めて大きい。
【００２２】
【発明の効果】本発明の方法によれば、従来からの多額
の費用をかけて得ているIASCC感受性の評価を、照射な
しの状態でIASCC感受性の有無を材料中に取り込まれる
水素の挙動から把握することで、コスト低減及び評価時
間の大幅な短縮化を図ることが可能となる。
の費用をかけて得ているIASCC感受性の評価を、照射な
しの状態でIASCC感受性の有無を材料中に取り込まれる
水素の挙動から把握することで、コスト低減及び評価時
間の大幅な短縮化を図ることが可能となる。
【図１】材料の粒界にトラップされた水素（トリチウ
ム）を模式的に表した図である。
ム）を模式的に表した図である。
１ トラップ水素 ２ 粒界炭化物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G050 AA01 BA03 BA10 CA04 DA01 EA01 EA04 EB10 EC05 2G075 AA02 CA07 CA13 DA14 EA03 FA20 FC14 GA40
Claims (3)
- 【請求項１】 原子炉内で使用されるステンレス鋼につ
いての高温水中での応力腐食割れ感受性の評価方法であ
って、該ステンレス鋼の内部へ水素の同位体であるトリ
チウムを取り込ませるチャージ工程の後、該ステンレス
鋼中のトリチウムの位置をオートラジオグラフィによっ
て印画紙上に記録し、これを走査型又は透過型電子顕微
鏡を用いて可視化して応力腐食割れ感受性を評価するこ
とを特徴とする評価方法。 - 【請求項２】 前記チャージ工程において、陰極電解法
によってステンレス鋼の内部へトリチウムを取り込ませ
ることを特徴とする請求項１記載の応力腐食割れ感受性
の評価方法。 - 【請求項３】 前記チャージ工程において、ステンレス
鋼をトリチウムが添加された水で満たされたオートクレ
ーブ中に浸漬させ、ステンレス鋼の内部へトリチウムを
取り込ませることを特徴とする請求項１記載の応力腐食
割れ感受性の評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001115745A JP2002311188A (ja) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | 応力腐食割れ感受性の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001115745A JP2002311188A (ja) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | 応力腐食割れ感受性の評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002311188A true JP2002311188A (ja) | 2002-10-23 |
Family
ID=18966596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001115745A Withdrawn JP2002311188A (ja) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | 応力腐食割れ感受性の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002311188A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107817255A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-03-20 | 新余钢铁股份有限公司 | 一种测量储氢容器加工件具体位置氢缺陷严重程度的方法 |
| CN109612791A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-04-12 | 西安交通大学 | 基于3d打印和粉末冶金技术的模拟应力腐蚀裂纹制备方法 |
| CN112179838A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-05 | 复旦大学 | 一种考察双相不锈钢耐缝隙腐蚀性能的方法 |
-
2001
- 2001-04-13 JP JP2001115745A patent/JP2002311188A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107817255A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-03-20 | 新余钢铁股份有限公司 | 一种测量储氢容器加工件具体位置氢缺陷严重程度的方法 |
| CN109612791A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-04-12 | 西安交通大学 | 基于3d打印和粉末冶金技术的模拟应力腐蚀裂纹制备方法 |
| CN112179838A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-05 | 复旦大学 | 一种考察双相不锈钢耐缝隙腐蚀性能的方法 |
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