JP6208049B2 - 高耐食高強度オーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents
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Description
本発明は、Cが0.04質量%を超え0.08質量%以下、Mnが1.0質量%以上〜2.0質量%以下、Niが9.0質量%以上〜13.0質量%以下、Crが17.0質量%以上〜20.0質量%以下、TaがCの13倍以上で0.55質量%以上〜1.50質量%以下で、残部がFe及び不可避の不純物からなるオーステナイト系ステンレス鋼である。
このようにTaの存在は、単独で固溶している場合も、TaCとして存在する場合でも、照射誘起による粒界Cr欠乏を抑制することができ、照射誘起応力腐食割れの抑制に効果があると考えられる。ただし、Cが必要以上にマトリックス中に存在する場合、溶接熱を受けた場所では、粒界上にCr炭化物を形成してCr欠乏を生じる、いわゆる熱鋭敏化を生じ、応力腐食割れ感受性が高まる。そのため、固溶しているC濃度を低減するために、TaCを形成させCを安定化する必要がある。
本発明は、原子炉炉内で使用される構造物を対象としている。一部の材料では高い強度が必要なものもあることから、少なくとも100℃の引張強度として480MPaが必要である。そこで、それぞれの材料の溶体化熱処理材および溶体化熱処理+安定化熱処理材を、JIS G 0567に従い100℃で引張試験を実施したときの、引張強度データを図3に示す。
析出物の観察は、以下の要領で行った。まず、材料No.8を鏡面研磨した試験片表面を軽くエッチングした後、カーボン蒸着して析出物をカーボン膜に固定化する。その後、母材を溶出させ、析出物が固定化されたカーボン膜を剥離させる。析出物が固定化されたカーボン膜を十分に洗浄、乾燥させ、析出物観察用の試験片とする。この試験片を電解放出型(FE)のSTEM(Scanning Transmission Electron Microscopy)で観察する。このようにして、析出物の状態を、特に寸法と数密度に着目して調査を行った。ここで、カーボン膜上の析出物は、試験片のある面上に存在する析出物を観察していることになる。析出物数密度の計測は、偏りがないようにFE-STEMで倍率5万倍で50視野観察し、10nm以上の析出物について評価した。
そこで、耐すき間腐食性、耐応力腐食割れ性に優れ、かつ照射損傷抑制にも効果があると考えられる本発明のオーステナイト系ステンレス鋼を使用することにより、制御棒のすき間腐食および照射誘起応力腐食割れを抑制し、長寿命かつ信頼性の高い制御棒とすることができる。また、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼は、棒、薄板、管など様々な形状の部材として製造可能であるので、ボロン・カーバイドを使用する制御棒だけでなく、ハフニウムを中性子吸収材に使用した制御棒にも適用できる。
4:冷却孔
5:中性子吸収棒
6:シース
7:コネクター
8:コネクター・ソケット
9:ハンドル
10:タイロッド
Claims (5)
- Cが0.04質量%を超え0.08質量%以下、Mnが1.0質量%以上〜2.0質量%以下、Niが9.0質量%以上〜13.0質量%以下、Crが17.0質量%以上〜20.0質量%以下、TaがCの13倍以上で0.55質量%以上〜1.50質量%以下であり、残部がFe及び不可避不純物からなることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼。
- 請求項1において、ステンレス鋼断面において析出したTaC粒子のうち、平均粒径が10nm以上の粒子の平均数密度が5.0×1012個/m2以上であることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼。
- 請求項1において、100℃での引張強度が480MPa以上であることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、0.1MeV以上のエネルギーをもつ中性子が0.5×10 21 n/cm 2 以上照射されることを特徴とする原子炉内構造物。
- 請求項4において、前記原子炉内構造物が制御棒であることを特徴とする原子炉内構造物。
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