JPS59211545A - 耐応力腐食割れ性の優れたニツケル基合金 - Google Patents
耐応力腐食割れ性の優れたニツケル基合金Info
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- JPS59211545A JPS59211545A JP8567883A JP8567883A JPS59211545A JP S59211545 A JPS59211545 A JP S59211545A JP 8567883 A JP8567883 A JP 8567883A JP 8567883 A JP8567883 A JP 8567883A JP S59211545 A JPS59211545 A JP S59211545A
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- stress corrosion
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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】
本発明は、耐応力腐食割れ性の優れたニッケル基合金、
特に高温高圧水中での耐応力ａ針側れ性に優れた高純度
ニッケル基合金に関する。
特に高温高圧水中での耐応力ａ針側れ性に優れた高純度
ニッケル基合金に関する。
ニッケル基合金は、すでに良く知られているように耐応
力腐食割れ性にすぐれているため、加圧水型原子炉の蒸
気発生器管材料として一般に広く使われている。しかし
、この蒸気発生器管用材料は使用環境条件によっては応
力腐食割れが発生する場合がある。
力腐食割れ性にすぐれているため、加圧水型原子炉の蒸
気発生器管材料として一般に広く使われている。しかし
、この蒸気発生器管用材料は使用環境条件によっては応
力腐食割れが発生する場合がある。
一般に、応力腐食割れば、引張応力の存在、使用環境、
および材料自身の特性の３つの要因が重畳した場合に発
生し、これら３つの要因のうち１つでも欠（と発生しな
いことが知られている。ところが上記のような蒸気発生
器管においては管の表面研磨および曲げ加工による残留
応力の存在、また運転時の熱応力等による引張応力の存
在は不可避なものである。また使用環境にしても厳格な
水質管理を行なっているにもかかわらず応力腐食割れが
発生していることから、使用環境面から応力腐食割れを
防止することは困難である。したがって、従来も応力腐
食割れ対策としては、材料面からの研究が種々なされて
きている。
および材料自身の特性の３つの要因が重畳した場合に発
生し、これら３つの要因のうち１つでも欠（と発生しな
いことが知られている。ところが上記のような蒸気発生
器管においては管の表面研磨および曲げ加工による残留
応力の存在、また運転時の熱応力等による引張応力の存
在は不可避なものである。また使用環境にしても厳格な
水質管理を行なっているにもかかわらず応力腐食割れが
発生していることから、使用環境面から応力腐食割れを
防止することは困難である。したがって、従来も応力腐
食割れ対策としては、材料面からの研究が種々なされて
きている。
ここに本発明者らが応力腐食割れに及ぼす要因を検討し
た結果、Ｃｒを含有するＮｉ基合金の応力腐食割れば粒
界割れであって、粒界応力腐食割れを支配する因子とし
ては炭素の粒界炭化物析出に伴うＣｒ欠乏層の生成が大
きいことが判明した。すなわち、范気発生器のような製
品では、通常、９００〜１１５０℃での最終焼鈍を行う
が、高Ｎｔ合金はＣの固溶量が極度に小さいため、その
冷却時あるいは溶接施工時または使用時（３００〜４０
０℃）に結晶粒界にＣｒ炭化物の析出がみられＣｒ欠乏
層が形成されて、耐応力腐食割れ性か劣化するのである
。
た結果、Ｃｒを含有するＮｉ基合金の応力腐食割れば粒
界割れであって、粒界応力腐食割れを支配する因子とし
ては炭素の粒界炭化物析出に伴うＣｒ欠乏層の生成が大
きいことが判明した。すなわち、范気発生器のような製
品では、通常、９００〜１１５０℃での最終焼鈍を行う
が、高Ｎｔ合金はＣの固溶量が極度に小さいため、その
冷却時あるいは溶接施工時または使用時（３００〜４０
０℃）に結晶粒界にＣｒ炭化物の析出がみられＣｒ欠乏
層が形成されて、耐応力腐食割れ性か劣化するのである
。
このようなＣｒ炭化物の析出防止には冷却速度を速くす
る方法かまず考えられるが、工業的に達成し得る冷却速
度でＣｒ炭化物の析出を完全に防止することは困難であ
る。
る方法かまず考えられるが、工業的に達成し得る冷却速
度でＣｒ炭化物の析出を完全に防止することは困難であ
る。
また、すでに析出したＣｒ炭化物を所定温度（例えば７
００°Ｃ）で長時間加熱することによりＣｒ欠乏層へそ
の周辺からＣｒの拡散を図りＣｒ欠乏層を修復する方法
も考えられるが、そのような方法は応力腐食割れ感受性
を下げるのに有効であるが、加熱処理後の冷却時に再び
Ｃｒ欠乏層が形成されることがある。
００°Ｃ）で長時間加熱することによりＣｒ欠乏層へそ
の周辺からＣｒの拡散を図りＣｒ欠乏層を修復する方法
も考えられるが、そのような方法は応力腐食割れ感受性
を下げるのに有効であるが、加熱処理後の冷却時に再び
Ｃｒ欠乏層が形成されることがある。
そこで、Ｃｒ欠乏層の形成がＮｉ基合金の耐応力腐食割
れ性を劣化させることに着目し、本発明者らが種々検討
したところ、炭素含有量を０．００５％程度の極低炭素
にしてもＣｒ炭化物の析出を抑制できないが、しかし、
炭素量を０．００１５％以下の超極低炭素にすれば溶接
施工や最終焼鈍後の冷却速度にかかわらすＣｒ炭化物は
粒界に析出せず全く鋭敏化しないことを見い出したので
ある。
れ性を劣化させることに着目し、本発明者らが種々検討
したところ、炭素含有量を０．００５％程度の極低炭素
にしてもＣｒ炭化物の析出を抑制できないが、しかし、
炭素量を０．００１５％以下の超極低炭素にすれば溶接
施工や最終焼鈍後の冷却速度にかかわらすＣｒ炭化物は
粒界に析出せず全く鋭敏化しないことを見い出したので
ある。
しかしながら、この場合、微量元素の粒界偏析に起因し
た粒界脆化および粒界応力腐食割れも生じ易くなるため
、炭素含有量を０．００１５％以下に低減しただけでは
粒界割れ防止に不充分であり、同時に不純物としてのＳ
、０およびＰをそれぞれＳ ： ０．００５％以下、Ｏ
： ０．００５％以下、Ｐ ： ０．０１０％以下にす
る必要があることを見い出した。なお、ＮはＣｒ窒化物
として粒界に析出すると有害であるが、０．２０％以下
であれば耐粒界応力腐食割れ性を損なわず、むしろ強度
確保のために有効であることも併せて見い出した。
た粒界脆化および粒界応力腐食割れも生じ易くなるため
、炭素含有量を０．００１５％以下に低減しただけでは
粒界割れ防止に不充分であり、同時に不純物としてのＳ
、０およびＰをそれぞれＳ ： ０．００５％以下、Ｏ
： ０．００５％以下、Ｐ ： ０．０１０％以下にす
る必要があることを見い出した。なお、ＮはＣｒ窒化物
として粒界に析出すると有害であるが、０．２０％以下
であれば耐粒界応力腐食割れ性を損なわず、むしろ強度
確保のために有効であることも併せて見い出した。
本発明は、したがって、Ｎｉ基合金中の微量元素を厳密
にコントロールすることによってその耐応力腐食割れ性
を改善せんとするものであり、その要旨とするところは
、重量％で Ｃ： ０．００１５％以下、 Ｓｉ ： １．０％以
下、Ｍｎ ： １．０％以下、 ｃｒ：２５〜３５
％、Ｆｅ ： １０％以下、 八Ｉ ： ０．５
％以下Ｔｉ ： ０．５％以下 および残部が実質的にＮｉ から成り、さらに不純物としてのＰ、Ｓおよび０をそれ
ぞれＰ ： ０．０１０ ％以下、Ｓ ： ０．００５
％以下およびＯ： ０．００５％以下に制限し、かつ
強度を確保するため必要に応じＮを０．２０％以下の範
囲で添加することを特徴とする耐応力腐食割れ性の優れ
たニッケル基合金である。
にコントロールすることによってその耐応力腐食割れ性
を改善せんとするものであり、その要旨とするところは
、重量％で Ｃ： ０．００１５％以下、 Ｓｉ ： １．０％以
下、Ｍｎ ： １．０％以下、 ｃｒ：２５〜３５
％、Ｆｅ ： １０％以下、 八Ｉ ： ０．５
％以下Ｔｉ ： ０．５％以下 および残部が実質的にＮｉ から成り、さらに不純物としてのＰ、Ｓおよび０をそれ
ぞれＰ ： ０．０１０ ％以下、Ｓ ： ０．００５
％以下およびＯ： ０．００５％以下に制限し、かつ
強度を確保するため必要に応じＮを０．２０％以下の範
囲で添加することを特徴とする耐応力腐食割れ性の優れ
たニッケル基合金である。
かくして、本発明によれば、炭素含有量が極めて少ない
ため、Ｃｒ欠乏を回復させる目的で行う特殊熱処理（例
えば７ｏｏ℃で長時間の加熱）が不要なこと、溶接施工
時にもＣｒ炭化物が生成しがたく、残留応力除去のため
に行う溶接後熱処理が不要なこと、さらに実際に長時間
使用しても鋭敏化される心配が全くないことなどのすぐ
れた９）Ｊ果が得られるのである。
ため、Ｃｒ欠乏を回復させる目的で行う特殊熱処理（例
えば７ｏｏ℃で長時間の加熱）が不要なこと、溶接施工
時にもＣｒ炭化物が生成しがたく、残留応力除去のため
に行う溶接後熱処理が不要なこと、さらに実際に長時間
使用しても鋭敏化される心配が全くないことなどのすぐ
れた９）Ｊ果が得られるのである。
本発明において合金の組成範囲を上記のように制限した
理由は次の通りである。
理由は次の通りである。
ＣＴＣは高温高圧水中のＮｉ基合金の粒界応力腐食割れ
の最も有害な元素であって、Ｃｒ炭化物析出による粒界
応力腐食割れを防止するためにはオーステナイトステン
レス鋼の場合と異なり、ニッケル基合金の場合Ｃの固溶
量が極度に小さいため、Ｃを０．００１５％以下にしな
いと炭化物の析出を防止できにくい。
の最も有害な元素であって、Ｃｒ炭化物析出による粒界
応力腐食割れを防止するためにはオーステナイトステン
レス鋼の場合と異なり、ニッケル基合金の場合Ｃの固溶
量が極度に小さいため、Ｃを０．００１５％以下にしな
いと炭化物の析出を防止できにくい。
したがって、本発明においてはＣ含有量は０．００１５
％以下に制限する。
％以下に制限する。
Ｓｉｓ Ｍｎ ： これらの元素はいずれも脱酸元素
であり、それぞれ１．０％以下の添加が必要であるが、
１．０％を越えると溶接性や合金の清浄度を低下させる
。
であり、それぞれ１．０％以下の添加が必要であるが、
１．０％を越えると溶接性や合金の清浄度を低下させる
。
Ｃｒ ： Ｃｒは耐食性を維持するために必要不可欠の
合金成分である。２５％未満では本発明において要求さ
れる程度の耐食性が確保されない。
合金成分である。２５％未満では本発明において要求さ
れる程度の耐食性が確保されない。
一方、３５％を越えると熱間加工性が著しく劣化する。
よって、本発明にあってはＣｒ含有量を２５〜３５％に
限定する。
限定する。
Ｆｅ ： ＦｅはＮｉと同等の作用効果を有するもので
あって、Ｎｉの代替元素として１０％以下の添加が許容
される。
あって、Ｎｉの代替元素として１０％以下の添加が許容
される。
ＡＩ：ＡＩは脱酸光素止して必要であるが、０．５％を
越えると合金の清浄度を低下させる。
越えると合金の清浄度を低下させる。
Ｔｉ ：Ｔｉは０．０１％以上添加することによって熱
間加工性を向上させるが、０．５％を越えて添加しても
その効果が飽和するため、本発明においてＴｉは（１，
５％以下とする。
間加工性を向上させるが、０．５％を越えて添加しても
その効果が飽和するため、本発明においてＴｉは（１，
５％以下とする。
Ｓ：不純物としてのＳは粒界に偏析し、粒界腐食を促進
するとともに粒界応力腐食割れを高める。とくに、Ｃ含
有量を０．００１５％以下に低下させた極低炭素合金で
は、その影響が顕著に現れてくるため、Ｓは０．００５
％以下に制限する必要がある。
するとともに粒界応力腐食割れを高める。とくに、Ｃ含
有量を０．００１５％以下に低下させた極低炭素合金で
は、その影響が顕著に現れてくるため、Ｓは０．００５
％以下に制限する必要がある。
Ｐ：不純物としてのＰも、Ｓと同様、粒界に偏析し、粒
界応力腐食割れ感受性を高めるが、その影響はＳに比べ
ると小さく、したがって０．０１０％以下に制限すれば
所要の粒界耐応力腐食割れ性が充分確保できる。
界応力腐食割れ感受性を高めるが、その影響はＳに比べ
ると小さく、したがって０．０１０％以下に制限すれば
所要の粒界耐応力腐食割れ性が充分確保できる。
０：Ｏ（酸素）は非金属介在物を生成し孔食の原因とな
る。また、本発明のような極低炭素合金では酸素は粒界
脆化の原因となって合金の機械的性質を劣化させるため
、酸素含有量は本発明において０．００５％以下に制限
した。
る。また、本発明のような極低炭素合金では酸素は粒界
脆化の原因となって合金の機械的性質を劣化させるため
、酸素含有量は本発明において０．００５％以下に制限
した。
Ｎ：ニソケル基合金においてＮは通常の濃度範囲では粒
界応力腐食割れに対してあまり影響を及ぼさない。した
がって、炭素量の低下による強度低下を補うのにＮ添加
は有効であるが、０．２０％を越えて多く添加すると、
Ｃｒ窒化物（Ｃｒ２Ｎ）が粒界に生成しやすくなり耐粒
界応力腐食割れ性を損なうことが判明したので、本発明
においてＮを添加する場合、Ｎ添加量を０．２０％以下
に制限した。
界応力腐食割れに対してあまり影響を及ぼさない。した
がって、炭素量の低下による強度低下を補うのにＮ添加
は有効であるが、０．２０％を越えて多く添加すると、
Ｃｒ窒化物（Ｃｒ２Ｎ）が粒界に生成しやすくなり耐粒
界応力腐食割れ性を損なうことが判明したので、本発明
においてＮを添加する場合、Ｎ添加量を０．２０％以下
に制限した。
なお、通常Ｎはこの種の合金においては０．０２％程度
存在するので、本発明においてＮを添加して所要の強度
を確保するには０．０３〜０．２％好ましくは０．０５
〜０．２％のＮが添加されることになる。
存在するので、本発明においてＮを添加して所要の強度
を確保するには０．０３〜０．２％好ましくは０．０５
〜０．２％のＮが添加されることになる。
次に、本発明を実施例によってさらに説明するが、それ
らは本発明を例示するためのものであって、本発明がそ
れらにのみ制限されるものでないことは理解されよう。
らは本発明を例示するためのものであって、本発明がそ
れらにのみ制限されるものでないことは理解されよう。
尖施凱
第１表に供試材成分組成を示す。合金番号１〜３および
１３〜１５が本発明合金、同４〜１２および１６〜１８
が比較合金である。
１３〜１５が本発明合金、同４〜１２および１６〜１８
が比較合金である。
各合金組成の供試材は真空溶解にて溶解し、９５０〜８
００℃で鍛造して厚さ２５鶴の板状にした後、１１００
℃で厚さ７龍まで熱間圧延し、次いで厚さ４．９鰭まで
冷間圧延し、１１００ ’Ｃの最終焼鈍温度で２０分間
保持したのち水冷し、さらに６００ ”Ｃで１０時間の
低温熱処理を施した。
００℃で鍛造して厚さ２５鶴の板状にした後、１１００
℃で厚さ７龍まで熱間圧延し、次いで厚さ４．９鰭まで
冷間圧延し、１１００ ’Ｃの最終焼鈍温度で２０分間
保持したのち水冷し、さらに６００ ”Ｃで１０時間の
低温熱処理を施した。
これらの供試材より厚さ２ｍ■、幅１（１ｍ、長さ７５
龍の試験片を製作し、これをＵ字型に曲げて、さらにボ
ルトナンドで５鰭拘束したＵ字曲げ試験片をオートクレ
ーブ容器（高温高圧容器）を用いて３２５℃の３０％Ｎ
ａＯＨ溶液中に２０００時間浸漬し、割れの深さを顕微
鏡で測定した。その結果を第２表にまとめて示す。そし
て、Ｐ≦０．００６％、Ｓ≦０．００５％である合金番
号１〜８の供試材のデータについてはさらにＣ含有量に
対して第１図にグラフで示す。
龍の試験片を製作し、これをＵ字型に曲げて、さらにボ
ルトナンドで５鰭拘束したＵ字曲げ試験片をオートクレ
ーブ容器（高温高圧容器）を用いて３２５℃の３０％Ｎ
ａＯＨ溶液中に２０００時間浸漬し、割れの深さを顕微
鏡で測定した。その結果を第２表にまとめて示す。そし
て、Ｐ≦０．００６％、Ｓ≦０．００５％である合金番
号１〜８の供試材のデータについてはさらにＣ含有量に
対して第１図にグラフで示す。
図中の番号は合金番号である。
これらより明らかなごとく本発明に係る合金の試験片は
応力腐食割れが発生しないか発生してもその最大深さ０
．０１ｗ以下の微小なものであり、比較合金の場合と比
較して耐応力腐食割れ性がはるかに向上しているのが分
かる。
応力腐食割れが発生しないか発生してもその最大深さ０
．０１ｗ以下の微小なものであり、比較合金の場合と比
較して耐応力腐食割れ性がはるかに向上しているのが分
かる。
このように本発明によりＣと共にＰ、Ｓさらには０を同
時に低減した高純度Ｎｉ基合金は高温アルカリ溶液のみ
ならず、塩素イオンを含有する高温水中でも耐応力腐食
割れ性にすぐれているのであって、ここに高温アルカリ
溶液試験は蒸気発生器の二次側管支持板との隙間部にお
ける遊離アルカリの濃縮を想定したためであり、一方、
塩素イオンを含有する高温水試験は蒸気発生器の二次側
における海水リークを想定したものである。
時に低減した高純度Ｎｉ基合金は高温アルカリ溶液のみ
ならず、塩素イオンを含有する高温水中でも耐応力腐食
割れ性にすぐれているのであって、ここに高温アルカリ
溶液試験は蒸気発生器の二次側管支持板との隙間部にお
ける遊離アルカリの濃縮を想定したためであり、一方、
塩素イオンを含有する高温水試験は蒸気発生器の二次側
における海水リークを想定したものである。
以上に述べたところからも当業者には容易に理解される
ように、本発明に係る合金は、耐応力腐食割れ性を著し
く向上させた２５〜３５％Ｃｒを含む高純度Ｎｉ基合金
であり、前記した蒸気発生器用材料として以外にも広く
耐応力腐食割れ性用材料としての用途に使用することが
できることは勿論である。
ように、本発明に係る合金は、耐応力腐食割れ性を著し
く向上させた２５〜３５％Ｃｒを含む高純度Ｎｉ基合金
であり、前記した蒸気発生器用材料として以外にも広く
耐応力腐食割れ性用材料としての用途に使用することが
できることは勿論である。
第 ２ 表
一′′図面はＣ含有量に対して最大割れ深さをプロで示
すグラフである。 願人 住友金属工業株式会社 埋入 弁理士 広 瀬 章 −
すグラフである。 願人 住友金属工業株式会社 埋入 弁理士 広 瀬 章 −
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１重量％で、 Ｃ： ０．００１５％以下、 Ｓｔ ： １．０％以下
、Ｍｎ ： １．０％以下、 ｃｒ：２５〜３５％、
Ｆｅ：１０％以下、 Ａｌ ： ０．５％以下Ｔｉ
： ０．５％以下、 および残部が実質的にＮｉ から成り、さらに不純物としてのＰ、ｓおよび０をそれ
ぞれＰ ： ０．０１０％以下、Ｓ ： ０．００５％
以下、０： ０．００５％以下に制限したことを特徴と
する、高温高圧水中での耐応力腐食割れ性に優れたニッ
ケル基合金。 （２）重量％で Ｃ：０．００１５％以下、 Ｓｔ ： １．０％以下、
Ｍｎ ： ｌ、Ｑ％以下、 ｃｒ：２５〜３５％、Ｆ
ｅ ： １０％以下、 Ａｍ ： ０．５％以下Ｔ
ｉ ： ０．５％以下、 および残部が実質的にＮｉ から成り、さらに不純物としてのＰ、ｓおよび０をそれ
ぞれｐ ： ｏ、ｏｉｏ％以下、Ｓ： ０．００５％以
下、０； ０．００５％以下に制限し、かつ強度を確保
するためにＮを０．２０％以下の範囲で添加したことを
特徴とする、高温高圧水中での耐応力腐食割れ性に優れ
たニッケル基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8567883A JPS59211545A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 耐応力腐食割れ性の優れたニツケル基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8567883A JPS59211545A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 耐応力腐食割れ性の優れたニツケル基合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59211545A true JPS59211545A (ja) | 1984-11-30 |
Family
ID=13865490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8567883A Pending JPS59211545A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 耐応力腐食割れ性の優れたニツケル基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59211545A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4433230B2 (ja) * | 2008-05-22 | 2010-03-17 | 住友金属工業株式会社 | 原子力用高強度Ｎｉ基合金管及びその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5867854A (ja) * | 1981-10-16 | 1983-04-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐応力腐食割れ性にすぐれたニツケル基高クロム合金の製造方法 |
-
1983
- 1983-05-18 JP JP8567883A patent/JPS59211545A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5867854A (ja) * | 1981-10-16 | 1983-04-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 耐応力腐食割れ性にすぐれたニツケル基高クロム合金の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4433230B2 (ja) * | 2008-05-22 | 2010-03-17 | 住友金属工業株式会社 | 原子力用高強度Ｎｉ基合金管及びその製造方法 |
| JPWO2009142228A1 (ja) * | 2008-05-22 | 2011-09-29 | 住友金属工業株式会社 | 原子力用高強度Ｎｉ基合金管及びその製造方法 |
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