JPH05297181A

JPH05297181A - 構造物の応力腐食割れ寿命予測方法及びその試験装置

Info

Publication number: JPH05297181A
Application number: JP4096742A
Authority: JP
Inventors: Hideya Anzai; 英哉安斎; Toshitaka Kida; 利孝木田; Yoshinao Urayama; 義直浦山; Eiji Kikuchi; 英二菊池; Shizuka Shimanuki; 静島貫; Jiro Kuniya; 治郎国谷; Kiyotomo Nakada; 清智仲田; Masakiyo Izumitani; 雅清泉谷; Shigeo Hattori; 成雄服部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-04-16
Filing date: 1992-04-16
Publication date: 1993-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】腐食環境にある機器、構造物(特に原子炉)の
SCC発生寿命を定量的に把握し、実機のSCC損傷を防止す
ると共に長寿命化を図るに適した寿命予測方法を提供す
る。【構成】腐食環境下にある機器、構造物に金属片を所
定の負荷応力をかけて複数個浸漬し、その金属片の最小
SCC発生寿命L₁を求め、予め実験室的に求めた負荷応力
と最小SCC発生寿命の関係、及び金属片の環境感受性を
示す鋭敏化度と最小SCC発生寿命の関係に基づく応力裕
度(Lp/L₂)及び鋭敏化裕度(Lp'/L₂')から、実機SCC発生
寿命LをL₁×(Lp/L₂)×(Lp'/L₂')として得る。ここでL
p、L₂はそれぞれ金属片の応力、実機の推定応力に対す
る最小SCC発生寿命であり、Lp'、L₂'はそれぞれ金属片
の鋭敏度、実機の推定鋭敏度に対する最小SCC発生寿命
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、腐食環境に接する構造
物の損傷防止及び寿命延長を図るに有効な評価システム
にかかわり、特に構造物の応力腐食割れ寿命の予測方法
及びその試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】機器及び構造物の損傷は、人身にかかわ
る重大な事故を招くことからその防止技術に関し多くの
検討がなされている。さらに現在構造物の有効利用を図
るため、その寿命をできるだけ延長させようとする方向
にあり、構造物を損傷させることなくなるべく長く稼働
する技術が強く望まれている。特に腐食環境に接する構
造物においては、低い応力で亀裂が発生し、進展する応
力腐食割れ(以下SCCと呼ぶ)が問題となる。このSCCは外
見上ほとんど変化がなく徐々に進行し、破壊に至ること
から検知が困難であり、また定期的な検査の際にSCCの
恐れのある個所を一つ一つ調べていたのでは非能率的で
ある。

【０００３】SCCは、材料、環境及び応力の3つの要因が
からんだ現象であり、特に環境因子は不明な点が多く実
験室試験からの寿命推定だけでは評価を誤る可能性があ
る。従って実機環境に直接試験片を入れてその挙動より
寿命を評価し、水質をコントロールすることが試みられ
ている。

【０００４】これは、軽水炉内に亀裂入り試験片を挿入
し、その挙動から炉水環境のSCC進展の可能性を判断し
それによって炉水水質をコントロールするものである
(F.P.Ford et al, Paper presented to Forth Internat
ional Symposium on Environ-mental Degradation of M
aterials in Nuclear Power Systems-Water Reactors,A
ugust 6-10, 1989, Jeykll Island, Gorgia)。この方法
は亀裂の進展をパラメータとして用いているが、実構造
物の寿命は、SCCの発生の過程も含んでいることからSCC
発生のモニター手法が必要とされている。

【０００５】SCC破断寿命がある統計的分布に従って分
散することは良く知られている。この統計的性質を利用
し、SCCの発生裕度を推定する方法がPostらにより提案
されている(R.Post et al, in "Proceedings : Seminar
on Countermaesuresfor Pipe Cracking in BWR's," E
PRI Workshop Report, No. WS-79-174, Vol.1Paper No.
15(1980))。

【０００６】また、山内はこの手法をさらに発展させて
実機の寿命予測手法を提案している（特開平2-96637号
公報）。この寿命予測方法は、負荷をかけた金属片を実
機中に入れ、その破断時間の分布より実機のSCC寿命を
推定するものである。その他、特開平2-96637号公報に
おいては、環境中に入れる金属片は曲げを加え、SCCに
よる負荷治具の変化をレーザ光ファイバーを用いて位置
変位を検知する方法を提案している。しかし、その様な
方法では構造的に寸法が大きくなり実機に入れる場合に
障害となることが考えられる。また、光ファイバーは環
境中で長時間の使用により劣化することが懸念され、特
に放射線環境下では極めて劣化が激しい。また環境中に
入れる金属片の負荷及び破断の検知方法として圧電素子
を用いて荷重変化を検知する方法が提案されている。

【０００７】しかしながらこの寿命予測手法は、実機を
一つのSCC反応系とみなす手法であり、実機の各部位の
寿命を推定するまでには至っていない。また、途中で水
質などSCC発生の要因に変化が生じた場合の予測手順も
示されていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来技術
では、実機各部位におけるSCC発生に関する寿命を予測
する手法がなく、亀裂進展のモニターとその予測のみで
は過度に安全側の評価をする可能性がある。

【０００９】本発明は、実機構造物の各部位におけるSC
C発生の寿命を運転中における環境変化も考慮して評価
する構造物の応力腐食割れ寿命予測方法及びその試験装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構造物の応力腐食割れ寿命予測方法は、腐
食環境に接する構造物の構成材料と同じでかつ材料の応
力腐食割れ感受性を示す鋭敏化度を所定の度合に高めた
金属片を所定の負荷応力をかけた状態でその腐食環境中
に複数個浸漬するステップと、その金属片をモニターし
て該金属片の浸漬から破断までの破断時間とその破断時
間時の金属片の破断数を検出するステップと、破断時間
と、破断数を浸漬した金属片の総数で除して求まる破断
確率との関係を確率紙上にプロットして金属片の最小・
応力腐食割れ発生寿命を求めるステップと、材料に関し
て前記腐食環境より腐食度の高い加速環境中で予め求め
た応力と最小・応力腐食割れ発生寿命の関係から構造物
の推定応力に対する最小・応力腐食割れ発生寿命と金属
片に付加した応力に対する最小・応力腐食割れ発生寿命
との比を第１の応力腐食割れ加速率として求めるステッ
プと、材料に関して加速環境中で予め求めた鋭敏化度と
最小・応力腐食割れ発生寿命の関係から構造物の推定鋭
敏化度に対する最小・応力腐食割れ発生寿命と金属片の
鋭敏化度に対する最小・応力腐食割れ発生寿命との比を
第２の応力腐食割れ加速率として求めるステップと、金
属片の最小・応力腐食割れ発生寿命に第１、第２の応力
腐食割れ加速率をそれぞれ掛けることにより構造物の応
力腐食割れ発生寿命を推定するステップと、からなる。

【００１１】そして金属片はバネにより負荷し、バネの
変動を検出する差動変位計により検知することが好まし
く、あるいは金属片の破断はその金属片に取り付けられ
た歪ゲージにより検知してもよい。

【００１２】本発明の構造物の応力腐食割れ寿命予測方
法は、構造物が軽水炉プラントである場合、金属片はオ
ーステナイトステンレス鋼、Ni基合金または低合金鋼の
いずれかから構成し、かつその金属片を軽水炉プラント
の各部位の環境中に設置し、各部位の応力腐食割れ発生
寿命を推定するのに有効である。

【００１３】また軽水炉プラントの水質管理方法とし
て、上記構造物の応力腐食割れ寿命予測方法を用い、さ
らに腐食電位モニター用センサーならびに電導度センサ
ーを各部位に取付け、各部位について推定される応力腐
食割れ発生寿命を基に、腐食電位と応力腐食割れ発生寿
命の関係ならびに電導度と応力腐食割れ発生寿命の関係
を考慮して軽水炉の寿命を延ばすように水質コントロー
ル基準を決定することができる。

【００１４】本発明の構造物の応力腐食割れ寿命予測方
法を実施する試験装置において、複数の金属片を引張り
試験片としその試験片を保持する装置としては、金属片
を内部に直列に配置する筒体と、各金属片の端部を連結
して一連の試験片を形成する固定治具と、筒体の一端で
一連の試験片に引張り荷重を付与するバネを内蔵する負
荷シリンダーと、負荷シリンダーの変位を検出する差動
変位計と、筒体の他端から突出し一連の試験片の他端に
結合する片固定治具に設けたネジ棒と、そのネジ棒を筒
体の他端に固定する負荷ネジと、隣合う固定治具同士を
連結する負荷支持金具とから構成し、負荷支持金具は金
属片に負荷がかかっている時に負荷がかからず、ある金
属片の破断時に負荷がかかるように設けたものがこのま
しい。

【００１５】また本発明の構造物の応力腐食割れ寿命予
測方法を実施する試験装置において、複数の金属片をＵ
字状試験片としその試験片を保持する装置として、複数
のＵ字状金属片と、Ｕ字の各直線辺部に設けた穴を介し
て複数の金属片を貫通し長手方向に長溝を設けた負荷支
持シリンダーと、その負荷支持シリンダー外周に固着さ
れ金属片の一方の直線辺部の外面を受ける固定台と、負
荷支持シリンダー内部を挿通する負荷棒と、該負荷棒に
設けられ前記負荷支持シリンダーの溝から突出して前記
金属片の他方の直線辺部の外面に当接する負荷治具と、
負荷支持シリンダーの一端に設けられ負荷治具が固定台
に接近する方向に負荷棒を引き寄せて金属片に曲げ荷重
をかけた負荷ネジと、金属片の外表面に取り付けた歪ゲ
ージと、から構成してもよい。

【００１６】また、この構造物の応力腐食割れ発生寿命
予測方法は金属片の破断を検知する装置とその破断時間
を基に寿命を推定するコンピュータより構成される寿命
予測診断装置を構成することにより自動化することが可
能である。

【００１７】

【作用】図１に本発明の構造物の応力腐食割れ寿命予測
方法の手順を模式的に示し、また図2に寿命予測手順の
フローチャートを示す。腐食環境下にある構造物（以下
実機と呼ぶ）中に、その構造物の構成材料と同じ材料か
らなる金属片を、それらに応力を付加して複数入れる。
この金属片は破断を早めるため、その環境中での感受性
を高める熱処理を施し、応力も実機の部位で発生すると
想定される応力より高めに設定しておく。このように設
定された金属片が腐食環境に置かれてから破断するまで
の破断時間を測定し、その破断時間を確率紙上にプロッ
トし、それらのデータを直線近似して、破断確率０の点
より求まる時間を最小SCC発生寿命Ｌ₁とする。金属片の
破断時間（以下SCC発生寿命と呼ぶ）は一般にワイブル
分布か、対数正規分布に従う。したがって、これらの確
率紙上で最も直線性のよい場合を選ぶ必要がある。その
ためには、最低限3個の金属片を浸漬するのがよい。

【００１８】一方、実験室においては、予め応力腐食割
れの発生を加速する加速環境下にて負荷応力と最小SCC
発生寿命の関係と、金属片の環境感受性の増大の度合い
（以下鋭敏化度と呼ぶ）と最小SCC発生寿命の関係を求
めておく。この関係に基づき、実機に入れたモニター金
属片の応力σ₁での最小SCC寿命L₂と、実機各部位でそれ
ぞれ想定される応力σでの最小SCC寿命Lpと、かつモニ
ター金属片の鋭敏化度K₁での最小SCC寿命L₂'と、実機に
おいて想定される鋭敏化度Kでの最小SCC寿命Lp'とを用
いて、実機における応力裕度(Lp/L₂)ならびに実機にお
ける鋭敏化裕度(Lp'/L₂')を求める。この実機応力裕度
ならび実機鋭敏化裕度を実機に入れたモニター金属片に
より求められた最小SCC発生寿命にそれぞれ掛けること
により実機各部位におけるSCC発生寿命とする。すなわ
ち、実機各部位のSCC発生寿命Lは次式で与えられる。

【００１９】 L=L₁×(Lp/L₂)×(Lp'/L₂') (1) この方法により実機におけるSCC発生寿命を推定でき
る。このようにして推定された寿命Ｌ及び水質測定結果
から、よりSCCの発生しにくい環境に変えることも可能
である。この場合の寿命は、各寿命評価サイクルｉにお
ける実稼働時間Tiをその評価サイクルでえられた推定寿
命とで割って求めた値を寿命消耗率（Ti/Li）とし、そ
れに改善後の各寿命評価サイクルｉにおける推定寿命を
加えることによりトータルの寿命とすれば良い。すなわ
ち,トータル寿命Ltは、Ｌt=Ti＋Tii＋Tiii＋・・・＋Tn (2) 但し(Ti/Li)＋(Tii/Lii)＋(Tiii/Liii)＋・・・＋(Tn/Ln)＝１ここに、i,ii,iii,・・・,nは各寿命評価サイクルを、Tnは
各評価サイクルの時間を意味する。

【００２０】本発明の試験装置においては、筒体内に直
列に配置された一連の金属片は、各金属片を連結する固
定治具を介して負荷シリンダーのバネにより引張り荷重
が与えられ、金属変が破断した時、差動変位計がバネの
急激な変位を検出して、その破断を検知する。また隣合
う固定治具同士を連結する負荷支持金具は、金属片に負
荷がかかっている時に負荷がかからず、ある金属片の破
断時に負荷がかかるように長さを設定しておく。

【００２１】また本発明の別の試験装置において、複数
のＵ字状金属片は負荷支持シリンダー外周に固着された
固定台と、負荷支持シリンダー内部を挿通する負荷棒に
突設する負荷治具との間に挟まれて曲げ荷重を受け、Ｕ
字状金属片が破断した時、歪ゲージの出力が急激に変動
し、それによって破断を検知する。

【００２２】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００２３】〔実施例1〕本発明の構造物の応力腐食割
れ寿命予測方法（以下単に寿命予測方法という）の妥当
性を検討するため、定荷重負荷試験を行い、金属片の破
断時間（SCC発生寿命）を実測し、この実測値と本発明
の寿命予測方法により求めた推定値の比較を試みた。図
3は用いた試験片の一つの形状を、図4は試験装置の概要
を示す。試験片は単軸の引張試験片である。また、試験
装置は、胴部に開口を有するシリンダー2内に試験片1を
入れ、その試験片1の後端をシリンダー2後端の荷重支持
蓋3に、また試験片1の前端をシリンダー2に挿入された
ピストン4にそれぞれピン5で接合し、シリンダー2の先
端に設けられピストンロッド4aを嵌入する貫通穴の先端
部に、番号の入ったボール6を配置し、このシリンダー2
の先端部をシリンダー2軸と直交する圧力境界管7の管壁
に嵌め込むようにして、構成したものである。ピストン
4はシール用Oリング8でシールし、またシリンダー2先端
部と圧力境界管7の管壁とは密に結合し、そして圧力境
界管7内部は大気と導通させておく。

【００２４】定荷重負荷試験においては、この試験装置
は、図4に示すように、シリンダー2を水平にした状態
で、高温高圧の水を試験片1及び圧力境界管7外部に通
す。ピストン4はシール用Oリング8によりシールされて
いるので、高温高圧水が圧力境界導入管7内に入り込ま
ない。シリンダー2中の試験部の圧力と圧力境界管7中の
大気圧との差圧によって荷重が試験片1にかかる。試験
片の断面積を変えることで試験片の負荷応力が決まる。
試験片1が破断するとピストン4についているピストンロ
ッド4aがボール6を押し、ボール6は圧力境界管7の中を
落ちて行く、このボール6の落下時刻とボール6に付けら
れた番号によりどの試験片がいつ破断したかを知ること
ができる。

【００２５】試験片にはステンレス鋼SUS304を用い、材
料の鋭敏化度を変えて試験を行った。すなわち1050℃で
30min加熱し水冷する溶体化の後に621℃で24h加熱して
強鋭敏化処理した第1種の試験片と、また上記溶体化の
後に621℃で12h加熱して鋭敏化処理した第2種の試験片
とを用いて、両種試験片を40kg/mm²で負荷して288℃の
高温純水中に試験を行った。この際、強鋭敏化処理した
第1種の試験片を基準として、鋭敏化処理した第2種の試
験片の寿命を推定し、その推定値と実測値と比較した。
試験環境は水中の溶存酸素濃度を変化させて行った。

【００２６】図5は強鋭敏化させた材料について得られ
た負荷応力と最小SCC寿命の関係を示し、また図6は及び
鋭敏化度と最小SCC寿命の関係を示す。この関係を用い
て図1に示す手法により鋭敏化度の低い材料の寿命を予
測し実測と比較した。表1はこのようにして得られたSCC
発生寿命の予測値と実測値の比較結果を示す。その結
果、予測値は実測の寿命を比較的よく予測しており、本
発明の寿命予測方法が妥当なものであると考えることが
できる。

【００２７】

【表１】

【００２８】〔実施例2〕次に本発明の実施例の試験装
置について説明する。ところで、従来はＣ形に曲げた金
属片を用い、SCCによる金属片の変位をレーザ光ファイ
バーで検知するものがあるが、寸法が大きく実機に入れ
るのに障害があることが考えられ、また光ファイバーは
放射線環境下では劣化が激しいという問題があった。

【００２９】この実施例においては、コンパクトな構造
でかつ環境中での劣化の心配の少ない試験装置を提案す
るもので、図7にその構造を示す。この試験装置におい
て、引張り試験用の金属片10Aは、筒体9の中に直列に配
置され、それら金属片10Aの端部は金属片固定治具11に
より連結されて一連の試験片を構成している。筒体9の
一端部は一連の試験片に引張り荷重を付与するバネ12を
内蔵する負荷シリンダー13として構成し、ここに負荷シ
リンダー13の変位を検出する差動変位計１６を設置し、
また筒体9の他端には一連の試験片の他端に結合する金
属片固定治具11から突出するネジ棒と、そのネジ棒を筒
体9の他端に保持するあるいは引き寄せる負荷ネジ14が
設けられている。さらに金属片固定治具11には隣合う同
士で連結する負荷支持金具15が設けられている。この負
荷支持金具15は金属片10に負荷がかかっている時はフリ
ーで、ある金属片10が破断すると金属片固定治具11を連
結して残りの試験片に負荷がかかり続けるように設けて
いる。

【００３０】上記のごとき試験装置は、負荷ネジ14とバ
ネ12により金属片10Aに引張り負荷を与えた状態で実機
環境中に入れる。金属片10Aが破断すると差動変位計16
に変化が出るので、差動変位計16につながっているリー
ド線17を通して破断時間を検知することが出来る。作動
変位計16は環境からのシールドが比較的容易であり、長
時間の安定性は極めて高い。従って実機において長時間
の使用にも十分耐えうる。このような構造の試験装置を
引張応力型SCC発生寿命予測センサとよぶことにする。

【００３１】〔実施例3〕図８は上記の引張応力型SCC発
生寿命予測センサとは別のタイプの試験装置を示す図で
ある。従来例には、金属片の負荷及び破断の検知手段と
して圧電素子がが提案されている。本実施例の試験装置
は、圧電素子を用いたものより構造的に簡単でかつ精度
の良い検出手段として負荷された金属片に歪ゲージを装
着し、その歪ゲージの値の変化より破断時間を検知する
ものである。

【００３２】本実施例の試験装置は、U字形に成形され
そのU字の各直線辺部に穴10Baを設けた複数の金属片10B
と、穴10Baを介して複数の金属片10Bを貫通し長手方向
に長溝を設けた負荷支持シリンダー18と、負荷支持シリ
ンダー18の外周に固着され金属片10の一方の直線辺部の
外面を受ける固定台19と、負荷支持シリンダー18内部を
挿通する負荷棒21と、負荷棒21に設けられ負荷支持シリ
ンダー18の溝から突出して金属片10Bの一方の直線辺部
の外面に当接する負荷治具21と、負荷支持シリンダー18
の一端に設けられ負荷治具21が固定台19に近づくように
負荷棒21を引き寄せる負荷ネジ14と、金属片10Bの外表
面に取り付けた歪ゲージ22と、歪ゲージ22に接続するリ
ード線17とから構成されている。

【００３３】この試験装置は、負荷ネジ14をまわして負
荷治具21を移動させ、金属片10Bを撓ませた状態で実機
環境中に入れる。金属片10Bが破断すると破断した試験
片の歪が開放され、歪ゲージ22の出力に変化が出るの
で、それをもって破断時間を検知することが出来る。こ
のこのような構造のものを曲げ応力型SCC発生寿命予測
センサとよぶことにする。

【００３４】〔実施例4〕図9は、本発明の実施例1の寿
命予測方法及び実施例2の試験装置を軽水炉プラントに
適応し、当該プラントの寿命を診断するとともに当該プ
ラントの水質コントロール基準を決める水質管理システ
ムを示す図である。ここで用いる金属片は軽水炉環境下
でのSCC感受性が比較的高くかつこれまでの試験データ
の多いステンレス鋼SUS304を鋭敏化させて用いるのが最
適であるが、これに限定することはない。この水質管理
装置に用いるSCC発生寿命予測センサー23は図7に示す引
張応力型SCC発生寿命予測センサが最適と考えるがこれ
に限定する必要はない。プラントの水質コントロール基
準を決めるために、さらに腐食電位センサー24ならびに
導電率センサー25を中性子計装管26を通してプラント中
に入れ,腐食電位測定装置27および導電率測定装置28に
より水の腐食電位及び導電率をモニターする。SCC発生
寿命予測センサー23により得られる金属片の破断時間を
破断時間計測器29で検知し、コンピュータ30により解析
して寿命を推定する。

【００３５】図11及び図12は、この寿命診断装置の画面
イメージを炉及び炉内構造材について示したものであ
る。まず、画面上には、実機で評価の対象となる部位が
実機の模式図上に示される(図11)。これらの中より評価
したい部位を選定する。次に画面上には評価対象部位に
ついての寿命予測結果が示される(図12)。そこでは、評
価対象の模式図とその名前が示され、評価部位が希望の
ものであることを確認することができる。画面上には寿
命評価に必要な鋭敏化度並びに応力を入力する欄があ
り、そこにデータあるいは推定値を入力する。あるい
は、これら各構造物に対する鋭敏化度並びに応力につい
てのデータベースを備えておき、そこからデータを入力
することの可能である。画面上には、水質制御に関して
参考となる腐食電位並びに導電率も表示される。寿命評
価に当たって必要な金属片の最小SCC寿命についてもそ
のデータの整理結果の図と共に示され、これらの表示デ
ータに基づく推定SCC発生寿命が表示される。その値を
もとに腐食電位とSCC発生寿命の関係ならびに導電率とS
CC発生寿命の関係を考慮して所定の寿命以上となるよう
にガス及び薬品注入系31によりタービン32よりの復水の
水質を決め、圧力容器33中に給水配管34を通してその水
を入れる。SCC発生寿命予測センサーはプラントの定期
点検の度ごとあるいは点検二回に一回程度の間で寿命が
評価できるよう破断部金属片を5個以上含むようにする
ことが望ましい。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、腐食環境にある機器、
構造物のSCC発生寿命を定量的に把握できると共にこの
結果に基づき環境対策を施すことにより実機のSCC損傷
を防止すると共に長寿命化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第1実施例なる構造物のSCC発生寿命予
測方法を示す模式図である。

【図２】第1実施例なる構造物のSCC発生寿命予測方法の
フローチャートである。

【図３】本実施例に用いたSCC試験片の形状、寸法を示
す図である。

【図４】一つのＣＣ試験装置の構成図である。

【図５】高温純水中における鋭敏化ステンレス鋼の負荷
応力と最小SCC発生寿命の関係を示す図である。

【図６】高温純水中における鋭敏化ステンレス鋼の鋭敏
化度と最小SCC発生寿命の関係を示す図である。

【図７】引張応力型SCC発生寿命予測センサーの構成図
である。

【図８】曲げ応力型SCC発生寿命予測センサーの構成図
である。

【図９】沸騰水型軽水炉における寿命予測ならびに水質
制御方法の模式図である。

【図１０】図９のＡ部詳細図である。

【図１１】沸騰水型軽水炉における寿命診断装置の画面
イメージ(第1画面)を示す図である。

【図１２】沸騰水型軽水炉における寿命診断装置の画面
イメージ(第2画面)を示す図である。

【符号の説明】

1 試験片 2 シリンダー 3 荷重支持蓋 4 ピストン 4a ピストンロッド 5 ピン 6 ボール 7 圧力境界管 8 シール用Oリング 9 筒体 10A 金属片（引張型） 10B 金属片（曲げ
型） 11 金属片固定治具 12 バネ 13 負荷シリンダー 14 負荷ネジ 15 負荷支持金具 16 差動変位計 17 リード線 18 負荷支持シリン
ダー 19 金属片固定台 20 負荷棒 21 負荷治具 22 歪ゲージ 23 SCC発生寿命予測センサー 24 腐食電位センサ
ー 25 導電率センサー 26 中性子計装管 27 腐食電位測定装置 28 電導度測定装置 29 破断時間計測装置 30 コンピュータ 31 ガス及び薬品注入系 32 タービン 33 原子炉圧力容器 34 原子炉給水配管 35 原子炉炉水再循環系配管 36 原子炉炉水浄化
系配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菊池英二茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者島貫静茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者国谷治郎茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者仲田清智茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者泉谷雅清茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者服部成雄茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】腐食環境に接する構造物の構成材料と同
一でかつ材料の応力腐食割れ感受性を示す鋭敏化度を所
定の度合に高めた金属片を所定の負荷応力をかけた状態
で前記腐食環境中に複数個浸漬するステップと、該金属
片をモニターして該金属片の浸漬から破断までの破断時
間と該破断時間時の金属片の破断数を検出するステップ
と、前記破断時間と、前記破断数を前記金属片の総数で
除して求まる破断確率との関係を確率紙上にプロットし
て前記金属片の最小・応力腐食割れ発生寿命を求めるス
テップと、前記材料に関して前記腐食環境より腐食度の
高い加速環境中で予め求めた応力と最小・応力腐食割れ
発生寿命の関係から前記構造物の推定応力に対する最小
・応力腐食割れ発生寿命と前記金属片に付加した応力に
対する最小・応力腐食割れ発生寿命との比を第１の応力
腐食割れ加速率として求めるステップと、前記材料に関
して前記加速環境中で予め求めた鋭敏化度と最小・応力
腐食割れ発生寿命の関係から前記構造物の推定鋭敏化度
に対する最小・応力腐食割れ発生寿命と前記金属片の鋭
敏化度に対する最小・応力腐食割れ発生寿命との比を第
２の応力腐食割れ加速率として求めるステップと、前記
金属片の最小・応力腐食割れ発生寿命に前記第１の応力
腐食割れ加速率及び前記第２の応力腐食割れ加速率をそ
れぞれ掛けることにより前記構造物の応力腐食割れ発生
寿命を推定するステップと、からなる構造物の応力腐食
割れ寿命予測方法。
【請求項２】前記金属片をバネにより負荷し、前記金
属片の破断を前記バネの変動を検出する差動変位計によ
り検知することを特徴とする請求項１記載の構造物の応
力腐食割れ寿命予測方法。
【請求項３】前記金属片をバネにより負荷し、前記金
属片の破断を該金属片に取り付けた歪ゲージにより検知
することを特徴とする請求項１記載の構造物の応力腐食
割れ寿命予測方法。
【請求項４】前記構造物が軽水炉プラントであり、前
記金属片がオーステナイトステンレス鋼、Ni基合金また
は低合金鋼のいずれかから構成し、かつ該金属片を前記
軽水炉プラントの各部位の環境中に設置し、各部位の応
力腐食割れ発生寿命を推定することを特徴とする請求項
１、２または３に記載の構造物の応力腐食割れ寿命予測
方法。
【請求項５】請求項４記載構造物の応力腐食割れ寿命
予測方法を用い、、さらに前記軽水炉プラントの各部位
に腐食電位モニター用センサーならびに電導度センサー
を取付け、該各部位について推定される応力腐食割れ発
生寿命を基に、腐食電位と応力腐食割れ発生寿命の関係
ならびに電導度と応力腐食割れ発生寿命の関係を考慮し
て軽水炉の寿命を延ばすように水質コントロール基準を
決定することを特徴とする軽水炉プラントの水質管理方
法。
【請求項６】請求項１記載の構造物の応力腐食割れ寿
命予測方法を実施する試験装置において、前記金属片を
引張り試験用とし該金属片の複数を内部に直列に配置す
る筒体と、前記各金属片の端部を連結して一連の試験片
を形成する固定治具と、前記筒体の一端で一連の試験片
に引張り荷重を付与するバネを内蔵する負荷シリンダー
と、負荷シリンダーの変位を検出する差動変位計と、前
記筒体の他端から突出し前記一連の試験片の他端に結合
する固定治具に設けたネジ棒と、該ネジ棒を筒体の他端
に固定する負荷ネジと、隣合う固定治具同士を連結する
負荷支持金具とから構成し、前記負荷支持金具は金属片
に負荷がかかっている時には負荷がかからず、ある金属
片が破断すると負荷がかかるように設けたことを特徴と
する試験装置。
【請求項７】請求項１記載の構造物の応力腐食割れ寿
命予測方法を実施する試験装置において、複数のＵ字状
金属片と、Ｕ字の各直線辺部に設けた穴を介して前記複
数の金属片を貫通し長手方向に長溝を設けた負荷支持シ
リンダーと、該負荷支持シリンダーの外周に固着され金
属片の一方の直線辺部の外面を受ける固定台と、前記負
荷支持シリンダー内部を挿通する負荷棒と、該負荷棒に
設けられ前記負荷支持シリンダーの溝から突出して前記
金属片の他方の直線辺部の外面に当接する負荷治具と、
前記負荷支持シリンダーの一端に設けられ負荷治具が固
定台に接近する方向に負荷棒を引き寄せて前記金属片に
曲げ荷重をかけた負荷ネジと、前記金属片の外表面に取
り付けた歪ゲージと、から構成したことを特徴とする試
験装置。