JPH01275740A - オーステナイト系ステンレス鋼合金 - Google Patents
オーステナイト系ステンレス鋼合金Info
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- JPH01275740A JPH01275740A JP1056575A JP5657589A JPH01275740A JP H01275740 A JPH01275740 A JP H01275740A JP 1056575 A JP1056575 A JP 1056575A JP 5657589 A JP5657589 A JP 5657589A JP H01275740 A JPH01275740 A JP H01275740A
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Classifications
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、原子炉の内部のごとくに高度の放射線照射を
受ける環境中において使用するためのオーステナイト系
ステンレス鋼合金組成物に関するものである。更に詳し
く言えば本発明は、照射促進応力腐食割れに対する優れ
た抵抗性を有しかつ照射によって誘起される長期放射能
の低減を示すようなオーステナイト系ステンレス鋼合金
組成物に関する。
受ける環境中において使用するためのオーステナイト系
ステンレス鋼合金組成物に関するものである。更に詳し
く言えば本発明は、照射促進応力腐食割れに対する優れ
た抵抗性を有しかつ照射によって誘起される長期放射能
の低減を示すようなオーステナイト系ステンレス鋼合金
組成物に関する。
発明の背景
原子炉用の部品を製造するためには、腐食性条件および
その他の侵食性条件に対して優れた抵抗性を有すること
が知られるステンレス鋼合金、とりわけ高クロム−ニッ
ケル型のステンレス鋼合金が通例使用されている。たと
えば、核燃料、中性子吸収用制御ユニットおよび中性子
源ホルダは、タイプ304ステンレス鋼もしくは類似の
合金組成物から成る被覆または外被の内部に収容されて
いることが多い。上記のものをはじめとする多くのかか
る部品は、強い放射線や高い温度のごとき攻撃的な条件
が最も苛酷かつ強力に作用する原子炉の核分裂性炉心の
内部および周囲に配置されるのである。
その他の侵食性条件に対して優れた抵抗性を有すること
が知られるステンレス鋼合金、とりわけ高クロム−ニッ
ケル型のステンレス鋼合金が通例使用されている。たと
えば、核燃料、中性子吸収用制御ユニットおよび中性子
源ホルダは、タイプ304ステンレス鋼もしくは類似の
合金組成物から成る被覆または外被の内部に収容されて
いることが多い。上記のものをはじめとする多くのかか
る部品は、強い放射線や高い温度のごとき攻撃的な条件
が最も苛酷かつ強力に作用する原子炉の核分裂性炉心の
内部および周囲に配置されるのである。
一般に、溶体比類なましまたは圧延焼なましを施したス
テンレス鋼は、様々な劣化原因の中でも、粒間応力腐食
割れおよびそれに伴う破損に対して実質的な抵抗性を有
するものと考えられている。
テンレス鋼は、様々な劣化原因の中でも、粒間応力腐食
割れおよびそれに伴う破損に対して実質的な抵抗性を有
するものと考えられている。
しかしながら、水冷型原子炉の核分裂性炉心の内部およ
び周囲において使用した場合に通例見られるような高度
の放射線照射を受けた際には、粒間応力腐食割れのため
にステンレス鋼の劣化および破損が起こることが判明し
た。このような照射に伴う粒間応力腐食割れは、ステン
レス鋼がいわゆる溶体比類なましまたは圧延焼なましを
受けた状態にあっても起こるのである。なお、上記のご
とき溶体比類なましまたは圧延焼なましとは、ステンレ
ス鋼を通例約1850〜約2050下の範囲内にまで加
熱した後に急冷することにより、炭化物を溶体化すると
共にそれらの核生成および拉界への析出を防止するため
の処理技術である。
び周囲において使用した場合に通例見られるような高度
の放射線照射を受けた際には、粒間応力腐食割れのため
にステンレス鋼の劣化および破損が起こることが判明し
た。このような照射に伴う粒間応力腐食割れは、ステン
レス鋼がいわゆる溶体比類なましまたは圧延焼なましを
受けた状態にあっても起こるのである。なお、上記のご
とき溶体比類なましまたは圧延焼なましとは、ステンレ
ス鋼を通例約1850〜約2050下の範囲内にまで加
熱した後に急冷することにより、炭化物を溶体化すると
共にそれらの核生成および拉界への析出を防止するため
の処理技術である。
それ故、放射線の場の集中、多量の放射線照射あるいは
それら両方に由来する高レベルの放射線照射は、とりわ
け不純物の偏析を促進することにより、ステンレス鋼の
劣化をもたらす大きな要因の1つであるという理論が立
てられている。
それら両方に由来する高レベルの放射線照射は、とりわ
け不純物の偏析を促進することにより、ステンレス鋼の
劣化をもたらす大きな要因の1つであるという理論が立
てられている。
溶体比類なましまたは圧延焼なましによる脱鋭敏1ヒを
受けていないステンレス鋼、すなわち放射線照射を受け
ないステンレス鋼については、粒間応力腐食割れを軽減
するために様々な努力が行われてきたが、その中には「
安定化」された合金の開発が含まれている。たとえば、
安定な炭化物を生成するように意図された各種の合金元
素を含有する合金が開発されている。かかる安定な炭化
物とは、少なくとも1900″Fの焼なまし温度におけ
る溶体化に耐えて炭素を保持し、それによって以後の高
温暴露時における炭化クロムの生成を防止するようなも
のである。このような目的のために提唱された合金元素
としてはチタン、ニオブおよびタンタルが挙げられる。
受けていないステンレス鋼、すなわち放射線照射を受け
ないステンレス鋼については、粒間応力腐食割れを軽減
するために様々な努力が行われてきたが、その中には「
安定化」された合金の開発が含まれている。たとえば、
安定な炭化物を生成するように意図された各種の合金元
素を含有する合金が開発されている。かかる安定な炭化
物とは、少なくとも1900″Fの焼なまし温度におけ
る溶体化に耐えて炭素を保持し、それによって以後の高
温暴露時における炭化クロムの生成を防止するようなも
のである。このような目的のために提唱された合金元素
としてはチタン、ニオブおよびタンタルが挙げられる。
かかるステンレス鋼合金の一例としては、タイプ348
の名称で市販されているものが挙げられる。米国金属学
会から1980年に刊行された「メタルズ・ハンドブッ
ク(Metals Handbook)」(第9版)の
第3巻の5頁には、タイプ348ステンレス鋼が下記の
ごとき組成を有することが示されている。
の名称で市販されているものが挙げられる。米国金属学
会から1980年に刊行された「メタルズ・ハンドブッ
ク(Metals Handbook)」(第9版)の
第3巻の5頁には、タイプ348ステンレス鋼が下記の
ごとき組成を有することが示されている。
m−パーセント
C最高0.O8
Mn 最高200
Si 最高1.00
Cr 17.0〜19.ON +
9.0〜13.0P 最
高0.045 S 最高0.03 Cu 最高0.2 Nb +Ta Cの最低10倍発明の要約 本発明は、放射線照射を受ける用途のために有用な、特
定比率の合金元素を含有するオーステナイト系ステンレ
ス鋼合金組成物に関する。かかるオーステナイト系ステ
ンレス鋼合金組成物は放射線照射の劣化作用に対して抵
抗性を有すると共に、照射によって誘起される長期放射
能の低減をも示すものである。
9.0〜13.0P 最
高0.045 S 最高0.03 Cu 最高0.2 Nb +Ta Cの最低10倍発明の要約 本発明は、放射線照射を受ける用途のために有用な、特
定比率の合金元素を含有するオーステナイト系ステンレ
ス鋼合金組成物に関する。かかるオーステナイト系ステ
ンレス鋼合金組成物は放射線照射の劣化作用に対して抵
抗性を有すると共に、照射によって誘起される長期放射
能の低減をも示すものである。
発明の目的
本発明の主たる目的は、高レベル放射線への長期暴露に
帰因し得る有害な作用に対して効果的な抵抗性を有する
オーステナイト系ステンレス鋼合金組成物を提供するこ
とにある。
帰因し得る有害な作用に対して効果的な抵抗性を有する
オーステナイト系ステンレス鋼合金組成物を提供するこ
とにある。
また、長い期間にわたって高レベルの放射線に暴露され
た場合にもそれの物理的および化学的健全性を実質的に
保持するようなオーステナイト系ステンレス鋼合金組成
物を提供することも本発明の目的の1つである。
た場合にもそれの物理的および化学的健全性を実質的に
保持するようなオーステナイト系ステンレス鋼合金組成
物を提供することも本発明の目的の1つである。
更にまた、照射によって促進される粒間応力腐食割れに
対して効果的な抵抗性を有するようなオーステナイト系
ステンレス鋼合金組成物を提供することも本発明の目的
の1つである。
対して効果的な抵抗性を有するようなオーステナイト系
ステンレス鋼合金組成物を提供することも本発明の目的
の1つである。
更にまた、使用に際して多量の高レベル放射線照射を受
けたことによって生じる長期放射能の低減を示すような
オーステナイト系ステンレス鋼合金組成物を提供するこ
とも本発明の目的の1つである。
けたことによって生じる長期放射能の低減を示すような
オーステナイト系ステンレス鋼合金組成物を提供するこ
とも本発明の目的の1つである。
更にまた、照射後における放射線の放出が少ないために
安価に処理し得るようなオーステナイト系ステンレス鋼
合金組成物を提供することも本発明の目的の1つである
。
安価に処理し得るようなオーステナイト系ステンレス鋼
合金組成物を提供することも本発明の目的の1つである
。
発明の詳細な説明
本発明は、シー・エル・マンテル(C,L、 Mant
e!l)編「エンジニアリング・マテリアルズ・ハンド
ブック(Engineering Materials
Handbook)」(1958年版)の5−12お
よび5−13頁の第5−4表中に示されたような高クロ
ム−ニッケル型のオーステナイト系ステンレス鋼(すな
わち、タイプ304および関連する高クロム−ニッケル
合金)において見られることのある照射劣化感受性の問
題を解決することを主眼とするものである。上記のごと
きオーステナイト系ステンレス鋼は、約18〜20(重
量)%のクロム、約9〜11(重量)%のニッケル、最
高約2(重量)%のマンガン、並びに残部の鉄および偶
発不純物から成っている。
e!l)編「エンジニアリング・マテリアルズ・ハンド
ブック(Engineering Materials
Handbook)」(1958年版)の5−12お
よび5−13頁の第5−4表中に示されたような高クロ
ム−ニッケル型のオーステナイト系ステンレス鋼(すな
わち、タイプ304および関連する高クロム−ニッケル
合金)において見られることのある照射劣化感受性の問
題を解決することを主眼とするものである。上記のごと
きオーステナイト系ステンレス鋼は、約18〜20(重
量)%のクロム、約9〜11(重量)%のニッケル、最
高約2(重量)%のマンガン、並びに残部の鉄および偶
発不純物から成っている。
本発明はタイプ304オーステナイト系ステンレス鋼の
改良を成すものであって、かかる標準のオーステナイト
系ステンレス鋼の特定成分に一定の制限を加えると共に
正確な比率の追加合金成分を含有させて成るような特定
の合金組成物に関する。
改良を成すものであって、かかる標準のオーステナイト
系ステンレス鋼の特定成分に一定の制限を加えると共に
正確な比率の追加合金成分を含有させて成るような特定
の合金組成物に関する。
本発明の合金組成物は、下記に述べるような基本合金成
分に関する要求条件を別にすれば、約18〜20(重量
)%のクロム、約9〜11(重量)%のニッケル、約1
.5〜2(重量)%のマンガン、並びに残部の鉄および
偶発不純物から成っている。
分に関する要求条件を別にすれば、約18〜20(重量
)%のクロム、約9〜11(重量)%のニッケル、約1
.5〜2(重量)%のマンガン、並びに残部の鉄および
偶発不純物から成っている。
かかる合金組成物の炭素含量は約0.02〜約0.04
(重量)%に制限される。また、ニオブおよびタンタル
の合計量は炭素含量の最低14倍に相当すると共に、合
金組成物全体の最高約0.65(重量)%までに制限さ
れる。更にまた、ニオブの含量は合金組成物全体の約0
.25 (重量)%以下に制限される。従って、タンタ
ルの含量は合金組成物全体の約0.4(重量)%までの
値を取り得るわけである。
(重量)%に制限される。また、ニオブおよびタンタル
の合計量は炭素含量の最低14倍に相当すると共に、合
金組成物全体の最高約0.65(重量)%までに制限さ
れる。更にまた、ニオブの含量は合金組成物全体の約0
.25 (重量)%以下に制限される。従って、タンタ
ルの含量は合金組成物全体の約0.4(重量)%までの
値を取り得るわけである。
上記に規定されたような炭素の含量並びにニオブおよび
タンタルの比率を別にすれば、本発明の合金組成物を構
成する(数種の偶発成分を含めた)残りの成分の概略含
量は下記の通りである。
タンタルの比率を別にすれば、本発明の合金組成物を構
成する(数種の偶発成分を含めた)残りの成分の概略含
量は下記の通りである。
、、6.、 Jニー パーセント鉄
残 部クロム 1
aO〜20.0 ニッケル 9,0〜11.0マンガン
1.5〜2.0 リン 最高0.0 O5硫黄
最高0.004 ケイ素 最高0.03 窒素 最高0.03 アルミニウム 最高0.03 カルシウム 最高0.01 ホウ素 最高0.003 コバルト 最高0.05 上記のごときオーステナイト系ステンレス鋼合金組成物
は、高レベル放射線への暴露および(または)長期にわ
たる放射線への暴露にもかかわらず応力腐食割れに対し
て高度の抵抗性を有すると共に、照射によって誘起され
た長期放射能を示すことがない。それ故、本発明の合金
組成物を用いて原子炉の内部および周囲において使用す
べき各種部品を製造すれば、照射条件下における長期の
使用に際してもそれらは健全な状態に保持されると共に
効果的な性能を発揮するのである。更にまた、本発明の
合金組成物は照射によって誘起される長期放射能の低減
を示すため、使用終了後における処理の際の安全性が確
保されると共に、経費の節減および期間の大幅な短縮が
得られることにもなる。
残 部クロム 1
aO〜20.0 ニッケル 9,0〜11.0マンガン
1.5〜2.0 リン 最高0.0 O5硫黄
最高0.004 ケイ素 最高0.03 窒素 最高0.03 アルミニウム 最高0.03 カルシウム 最高0.01 ホウ素 最高0.003 コバルト 最高0.05 上記のごときオーステナイト系ステンレス鋼合金組成物
は、高レベル放射線への暴露および(または)長期にわ
たる放射線への暴露にもかかわらず応力腐食割れに対し
て高度の抵抗性を有すると共に、照射によって誘起され
た長期放射能を示すことがない。それ故、本発明の合金
組成物を用いて原子炉の内部および周囲において使用す
べき各種部品を製造すれば、照射条件下における長期の
使用に際してもそれらは健全な状態に保持されると共に
効果的な性能を発揮するのである。更にまた、本発明の
合金組成物は照射によって誘起される長期放射能の低減
を示すため、使用終了後における処理の際の安全性が確
保されると共に、経費の節減および期間の大幅な短縮が
得られることにもなる。
本発明に基づく好適なオーステナイト系ステンレス鋼合
金組成物を例示すれば、下記の通りである。
金組成物を例示すれば、下記の通りである。
一金」1遍シ分−重量パーセント
炭素 0.033
クロム 19.49
ニッケル 9.34
タンタル 0.40
ニオブ 0.02
硫黄 0.003
リン 0.001
窒素 0.003
ケイ素 0803
鉄 残 部■tJ
降伏点(ks’i) 40.0〜47.0伸
び(%) 48〜52 結晶粒度(人STM) 9.5硬さ (RB) 情許出■人ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ代達
人 (7630)生沼徳二
び(%) 48〜52 結晶粒度(人STM) 9.5硬さ (RB) 情許出■人ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ代達
人 (7630)生沼徳二
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、約18〜20(重量)%のクロム、約9〜11(重
量)%のニッケル、約1.5〜2(重量)%のマンガン
、最高約0.04(重量)%の炭素、前記炭素の含量の
最低約14倍に相当する合計量のニオブおよびタンタル
、並びに残部の鉄および偶発不純物から成り、かつ前記
ニオブの含量が合金組成物全体の約0.25(重量)%
以下に制限される結果として、照射促進応力腐食割れに
対する抵抗性を有しかつ照射によって誘起される長期放
射能の低減を示すことを特徴とする、放射線暴露用途の
ために有用な低炭素含量のオーステナイト系ステンレス
鋼合金組成物。 2、約0.02〜約0.04(重量)%の範囲内の量で
炭素を含有する請求項1記載のステンレス鋼合金組成物
。 3、約0.4(重量)%までの量でタンタルを含有する
請求項1記載のステンレス鋼合金組成物。 4、少なくとも約0.28(重量)%の合計量でニオブ
およびタンタルを含有する請求項1記載のステンレス鋼
合金組成物。 5、約18〜20(重量)%のクロム、約9〜11(重
量)%のニッケル、約1.5〜2(重量)%のマンガン
、最高約0.04(重量)%の炭素、前記炭素の含量の
最低約14倍に相当する合計量のニオブおよびタンタル
、最高約0.005(重量)%のリン、最高約0.00
4(重量)%の硫黄、最高約0.03(重量)%のケイ
素、最高約0.03(重量)%の窒素、最高約0.03
(重量)%のアルミニウム、最高約0.01(重量)%
のカルシウム、最高約0.003(重量)%のホウ素、
最高約0.05(重量)%のコバルト、並びに残部の鉄
および偶発不純物から成り、かつ前記ニオブの含量が合
金組成物全体の約0.25(重量)%以下に制限される
結果として、照射促進応力腐食割れに対する抵抗性を有
しかつ照射によって誘起される長期放射能の低減を示す
ことを特徴とする、放射線暴露用途のために有用な低炭
素含量のオーステナイト系ステンレス鋼合金組成物。 6、約0.02〜約0.04(重量)%の範囲内の量で
炭素を含有する請求項5記載のステンレス鋼合金組成物
。 7、約0.4(重量)%までの量でタンタルを含有する
請求項5記載のステンレス鋼合金組成物。 8、少なくとも約0.28(重量)%の合計量でニオブ
およびタンタルを含有する請求項5記載のステンレス鋼
合金組成物。 9、最高約0.65(重量)%の合計量でニオブおよび
タンタルを含有し、かつ最高約0.25(重量)%の量
でニオブを含有する請求項1記載のステンレス鋼合金組
成物。 10、約18〜20(重量)%のクロム、約9〜11(
重量)%のニッケル、約1.5〜2(重量)%のマンガ
ン、約0.02〜約0.04(重量)%の炭素、前記炭
素の含量の最低約14倍に相当しかつ最高約0.65(
重量)%である合計量のニオブおよびタンタル、最高約
0.005(重量)%のリン、最高約0.004(重量
)%の硫黄、最高約0.03(重量)%のケイ素、最高
約0.03(重量)%の窒素、最高約0.03(重量)
%のアルミニウム、最高約0.01(重量)%のカルシ
ウム、最高約0.003(重量)%のホウ素、最高約0
.05(重量)%のコバルト、並びに残部の鉄および偶
発不純物から成り、かつ前記ニオブの含量が合金組成物
全体の約0.25(重量)%以下に制限される結果とし
て、照射促進応力腐食割れに対する抵抗性を有しかつ照
射によって誘起される長期放射能の低減を示すことを特
徴とする、放射線暴露用途のために有用な低炭素含量の
オーステナイト系ステンレス鋼合金組成物。
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JP2014080664A (ja) * | 2012-10-18 | 2014-05-08 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 高耐食性オーステナイト系ステンレス鋼 |
JP2014181383A (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 高耐食性高強度ステンレス鋼および原子炉内構造物ならびに高耐食性高強度ステンレス鋼の製造方法 |
JP2015168830A (ja) * | 2014-03-05 | 2015-09-28 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | 高耐食高強度オーステナイト系ステンレス鋼 |
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WO1993001319A1 (de) * | 1991-07-10 | 1993-01-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Werkstoff und werkstück für die kerntechnick sowie entsprechende herstellung |
WO1993001318A1 (de) * | 1991-07-10 | 1993-01-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Werkstoff und werkstück für die kerntechnik sowie entsprechende herstellung |
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- 1988-03-11 US US07/166,943 patent/US4863682A/en not_active Expired - Lifetime
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