JPH0336239A - オーステナイト鉄基合金 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、オーステナイト系の鉄基合金に係り、特に、
原子炉炉内機器に好適な耐食性のすぐれた高純度のオー
ステナイト鉄基合金に関する。

［従来の技術］ オーステナイト系ステレンス鋼製制御棒、炉内計装管等
の原子炉炉内機器は、高温純水という環境に置かれるう
えに、他の原子炉構成材料に比へて比較的高い中性子照
射を受けている。

一方、高温純水中でオーステティ１へ系ステレンス鋼は
、粒界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）を起こすことがある
。ＩＧＳＣＣの主たる材料側の因子は、溶接などの熱サ
イクルによる粒界炭化物の形成とそれに伴う粒界近傍に
おけるクロム欠乏層の形成、すなわち、溶接鋭敏化であ
る。しかしながら、鋭敏化が全く起こっていない溶体化
オーステナイト系ステンレス鋼においても、照射を受け
た場合、未照射材に比べて高い粒界腐食割れ感受性を示
すという報告も出されている。

照射による材料への影響は、（１）照射によって引き起
こされる照射誘起偏析により、Ｓｊ　（ケイ素）および
Ｐ（リン）等が偏析し粒界の耐食性が低下する、（２）
照射による合金元素の拡散促進の結果引き起こされる相
変態化の促進、具体的には粒界炭化物の形成とそれに伴
うクロム欠乏層が形成される。すなわち、鋭敏化が促進
される等が考えられる。

高純度オーステナイト系ステンレス鋼は、上記因子が特
に不純物元素の影響を受けることに着目し、不純物元素
量を限定することにより高照射を受けた場合でも耐粒界
腐食割れ性のすぐれた性能を有することを目的として開
発されたものである。

なお、この種の技術に関連する参考文献として、（１）
「オーステナイト鋼の粒界腐食Ｊ　　（、Ｊ、Ｓ、Ａｒ
ｍ１ｊｏ：Ｊｎｔｅｒｇｒａｎｕｌａｒ　Ｃｏｒｒｏｓ
ｉｏｎ　ｏｆ　Ｎｏｎ５ｅｎｓｉｔｉｚｅｄＡｕｓｔｅ
ｎｉｔｉｃ　５ｔｅｅｌｓ、Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ、ＮＡ
ＣＥ、Ｊａｎｕ、１９６８゜ρ２４）および（２）ｒＢ
ＷＲおよびＰＷＲ炉心におけるオーステナイト系ステン
ｌノス鋼およびＮｉ基合金の変形特性」（Ｆ、Ｇａｒａ
ｇａｒｏｌｌｉ　ｅｔａｌ、、ＤｅｆｏｒｍａｂｉＨｔ
ｙ　ｏｆ　Ａｕ５ｔｅｎｉｔｉｃ　５Ｌａｊ、ｎ１ｅＳ
ｓ　５ｔｅｅｌ　ａｎｄ　Ｎ１−ｂａｓｅ　　Ａ１１ｏ
ｙ　　ｊｎ　　ｔｈｅ　　ｃｏｒｅ　　ｏｆ　　ａ　　
Ｂｏｉ］ｉｎｇ　ａｎｄ　　ａＰｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ
　　１１ａｔｅｒ　　Ｒｅａｃｔｏｒ、Ｐｒｏｃ、丁ｎ
ｔｌ　、Ｓｙｍｐ、Ｅｎｖｊ、ｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｄ
ｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉ
ｎ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｓｙｓｔｅｍｓ−１ｉａｔｅｒ　
ＲｅａｃｔｏｒＳ、Ｍｏｎｔｏｒｙ、Ｃａ１．ｌＪ、Ｓ
、Ａ、５ｅｐｔ、］、］８３、ｐ／１４２）があげられ
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、」二足高純度オーステナイト系ス３− テンレス鋼は、必ずしも所期の目的どおりには耐粒界腐
食割れ性が改善され２」〕い場合があることが明らかと
なった。この原因として、 （イ）本鋼中の不純物含有量を制限することにより、照
射誘起偏析によるＳｊ、Ｐの偏析は、低減できるけれど
も皆無にはならない。

（ロ）本鋼中の炭素含有量は、通常のオーステナイト系
ステンレス鋼よりも少量に制限されているが、皆無では
ない。したがって、微量のＣが、Ｃｒと結合して例えば
、Ｃｒ２３Ｃ６等の粒界炭化物を形成するから、中性子
照射による粒界近傍のＣｒ欠乏層の形成を完全に防止す
ることはてきない等のことが推測される。

本発明は、上記の状況に艦みなされたもので、上記高純
度オーステナイト系ステン１ノス鋼の結晶粒径を微細化
し、かつ、粒界炭化物の形成を回正することにより、耐
粒界割れ性を向」ニさせることができるオーステナイト
ｆｌｋＭ合全を提Ｏ（することを目的としたものである
。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明に係るオーステナイト
鉄基合金の構成は、Ｎｉ９．Ｏ〜１１゜０ｗｔ％、Ｃｒ
　　１８．Ｏ〜２０．０ｗｔ％、Ｃ０，０３ｗｔ％以下
、Ｍｎ　　２Ｑ、ｗｔ％以下、Ｐ　　０．００５ｗｔ％
以下、Ｓ　　０．００４ｗｔ％以下、Ｓｉ　　０．０３
ｗｔ％以下を含み、残部が主としてＦｅからなる耐食性
のあるオーステティ１〜鉄基合金において、■を０．０
５〜０．５ｗｔ％含有させるようにしたものである。

［作用］ 本発明は、いわゆる１８−８オーステナイトステンレス
鋼において、Ｃ０１０３ｗｔ％以下、Ｐ　０．００５ｗ
ｔ％以下、Ｓ　０．００４ｗｔ％以下、Ｓｉ　　０．０
３ｗｔ％以下に制限した高純度オーステナイト鋼中に、
■を添加させることによって、結晶粒径を微細化しかつ
、■炭化物を生成させる。結晶粒径を微細化することに
より、単位体積当りの粒界面積が増大し、それに応じて
粒界に偏析するＳｉ、Ｐ等の濃度が小さくなり耐食性を
向上させる効果がある。さらに、■はＣとの親和力が強
く、粒界炭化物を生成するため、Ｃ【・の粒界炭化物の
形成を阻止する効果があり、その結果、粒界近傍におけ
るＣｒ欠乏層の形成を防止でき、耐食性を向上すること
ができる。

ただし、■は高温度下では蒸発し易いので、製鋼上多量
に添加することはできす、高々０．５重量％程度である
。

［実施例］ 以下に本発明の１実施例を図面を用いて説明する。

重量％で、Ｎｉ　　９．○−］−１．０．Ｃｒ　　、１
８．０〜２０．○、Ｍｎ２．０以下、Ｃ０゜０３以下、
Ｐ　　Ｏ，００５以下、Ｓ　　Ｏ，００４以下、Ｓｊ、
０．０３以下、残部がＦｅからなる本発明のオーステテ
ィ１〜系ステンレス鋼に、■を０．０１％から種々の濃
度（％）添加して、数種類のオーステナイト・鉄基合金
を製造し、各々から割れ感受性用腐食試験片を製作し、
■添加量（％）の耐食性に及ぼす影響を調へた。

粒界腐食試験は、６価のクロ１１を含む５規定沸騰硝酸
液中に、」二足の各試験片を、６時間浸漬した後、これ
らを取出して割れ長さを測定して、割れ感受性を調べる
という方法で実施した。

図面は、その試＠結果を示したものである。横軸は、オ
ーステナイＩ−鋼中のｖａ度（％）を、縦軸は、粒界腐
食感受性（割れ長さの比）を表わしたものである。この
図面から、Ｖｏ、０１％では、感受性は３．７であるが
、０．０５％では、１．５，０．５％では、コー００と
なり、Ｖ　　１゜０％の場合もほぼ同様な傾向を示すこ
とがわかる。

すなわち、上記範囲のＶｗｔ％の場合には、耐粒界腐食
割れ性がいちぢるしく向上することを実証した。

また、１８−８系オーステナイト鋼中への■元素の固溶
限からみて、最大０．５ｗｔ％と推定されるので、本実
施例におけるＶ添加量は、０．０５　ｗ　ｔ　”　００
５ｗｔ％が好適である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の高純度オーステティ１へ
鉄基合金に所定量のバナジウムを転化する７− ことによって、結晶粒径が微細化し、粒界炭化物の形成
が回正され、中性子前側を受けてもＩＧＳＣＣの発生し
にくい、耐粒界腐食割れ性にすぐれた炉内機器用の材料
を堤供することができる、。

【図面の簡単な説明】

図面は、粒界腐食割れ試験にお１づる、鋼中のバナジウ
ム濃度と粒界腐食割れ感受性の関係図である。 〈符号の説明〉 １・・鋼中Ｖ濃度と粒界腐食感受性の特性曲線代岬人　
弁理士　高橋明夫 （ほか１名） ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｎｉ９．０〜１１．０ｗｔ％、Ｃｒ１８．０〜２０
   ．０ｗｔ％、Ｃ０．０３ｗｔ％以下、Ｍｎ２．０ｗｔ％
   以下、Ｐ０．００５ｗｔ ％以下、Ｓ０．００４ｗｔ％以下、Ｓｉ０．０３ｗｔ％
   以下を含み、残部が主としてＦｅからなる耐食性のある
   オーステナイト鉄基合金において、Ｖを０．０５〜０．
   ５ｗｔ％含有させたことを特徴とするオーステナイト鉄
   基合金。