JPS62107047A - オ−ステナイト系鉄基合金 - Google Patents
オ−ステナイト系鉄基合金Info
- Publication number
- JPS62107047A JPS62107047A JP60245623A JP24562385A JPS62107047A JP S62107047 A JPS62107047 A JP S62107047A JP 60245623 A JP60245623 A JP 60245623A JP 24562385 A JP24562385 A JP 24562385A JP S62107047 A JPS62107047 A JP S62107047A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stainless steel
- intergranular
- iron alloy
- chromium
- grain boundaries
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
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】
［発明の技術分野］
本発明は軽水炉炉内機器用材料としての高純度Ａ−ステ
ナイト系鉄基合金に関する。
ナイト系鉄基合金に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
オーステナイト系鉄基合金つまり、オーステナイト系ス
テンレス鋼でつくられた制御棒、炉内計装管のような炉
内機器は、高温純水という環境におかれるうえに他の原
子炉構成材料に比べて比較的高い中性子照射を受けてい
る。
テンレス鋼でつくられた制御棒、炉内計装管のような炉
内機器は、高温純水という環境におかれるうえに他の原
子炉構成材料に比べ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ナイト系ステンレス鋼は粒界
応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）を起こすことがある。
応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）を起こすことがある。
ＩＧＳＣＣの主なる材料側の因子は溶接などの熱サイク
ルを受けたことによる、粒界炭化物の形成とそれに伴な
う粒界近傍におけるクロム欠乏層の形成、すなわち、溶
接鋭敏化ひある。しかじながら、鋭敏化が全く起ってい
ない溶体化オーステナイトステンレス鋼においても、照
射を受けた場′Ｌ＋ 合（フルエンスで１０ μ／（ニジオーダー）では、
未照射材料に比べて高い粒界腐食感受性及び粒界応力腐
食割れ感受性を有するという報告がある。
ルを受けたことによる、粒界炭化物の形成とそれに伴な
う粒界近傍におけるクロム欠乏層の形成、すなわち、溶
接鋭敏化ひある。しかじながら、鋭敏化が全く起ってい
ない溶体化オーステナイトステンレス鋼においても、照
射を受けた場′Ｌ＋ 合（フルエンスで１０ μ／（ニジオーダー）では、
未照射材料に比べて高い粒界腐食感受性及び粒界応力腐
食割れ感受性を有するという報告がある。
照射による材料への影響は、
■照射によってひぎＪ３こされる照射誘起偏析により、
けい素、（Ｓｉ ）およびリン（Ｐ）等が偏析し、粒界
の耐食性の低下、 ■照射による合金元素の拡散促進に結果ひきおこされる
相変態の促進、具体的には、粒界炭化物の形成とそれに
伴なうクロム欠乏層の形成、ずなわち鋭敏化の促進、 等が考えられる。
けい素、（Ｓｉ ）およびリン（Ｐ）等が偏析し、粒界
の耐食性の低下、 ■照射による合金元素の拡散促進に結果ひきおこされる
相変態の促進、具体的には、粒界炭化物の形成とそれに
伴なうクロム欠乏層の形成、ずなわち鋭敏化の促進、 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
間を限定することにより、高照射を受けた場合でも耐粒
界腐食割れ性の優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。
に不純物元素の影響を受けることに着目し、不純物元素
間を限定することにより、高照射を受けた場合でも耐粒
界腐食割れ性の優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。
しかし最近高純度オーステナイト系ステンレス鋼でも必
ずしも所期の目的通り、耐粒界腐食割れ性が従来のオー
ステナイト系ステンレス鋼に比べＣ改善されない場合が
あることが明らかとなった。
ずしも所期の目的通り、耐粒界腐食割れ性が従来のオー
ステナイト系ステンレス鋼に比べＣ改善されない場合が
あることが明らかとなった。
この原因として、
■不純物を限定することによって照射誘起偏析によりけ
い素（Ｓｉ ）およびリン（Ｐ）等の偏析は防止ぐぎる
もののクロム（Ｃｖ ）等の合金元素の拡散は防止し得
ない。
い素（Ｓｉ ）およびリン（Ｐ）等の偏析は防止ぐぎる
もののクロム（Ｃｖ ）等の合金元素の拡散は防止し得
ない。
■炭素（Ｃ）は通常のＡ−ステナイト系ステンレス鋼よ
り少いが存在する。
り少いが存在する。
■このため、不純物を限定しても完全にＣｒ ２３０６
等の粒界炭化物の形成とそれに伴なう粒界近傍における
クロム欠乏層の形成を防止しくｑない。
等の粒界炭化物の形成とそれに伴なう粒界近傍における
クロム欠乏層の形成を防止しくｑない。
等が考えられる。
［発明の目的］
本発明は上記高純度オーステナイト系ステンレス鋼の耐
粒界腐食割れ性の低下が、粒界炭化物の形成に起因して
いることに注目し、モリブデン（Ｍｏ ）を安定化元素
として添加することにより、クロム（Ｃｒ ）の粒界へ
の拡散を防止し、粒界炭化物の形成を阻止することによ
り、高照射領域の炉内構成材料として使用される耐粒界
腐食割れ性の優れたオーステナイト系鉄基合金ステンレ
ス鋼を得ることを目的とするものである。
粒界腐食割れ性の低下が、粒界炭化物の形成に起因して
いることに注目し、モリブデン（Ｍｏ ）を安定化元素
として添加することにより、クロム（Ｃｒ ）の粒界へ
の拡散を防止し、粒界炭化物の形成を阻止することによ
り、高照射領域の炉内構成材料として使用される耐粒界
腐食割れ性の優れたオーステナイト系鉄基合金ステンレ
ス鋼を得ることを目的とするものである。
［発明の概要］
本発明は重量％で、炭素０．０２％以下、ニッケル９〜
１１％、クロム１８．０〜２０．０％、マンガン２．０
以下、リン０．００５％以下、イオウ０，００４以下、
けい素０．０３％以下、モリブデン０．１％〜１．０％
および残部鉄からなることを特徴とするオーステナイト
系鉄基合金である。
１１％、クロム１８．０〜２０．０％、マンガン２．０
以下、リン０．００５％以下、イオウ０，００４以下、
けい素０．０３％以下、モリブデン０．１％〜１．０％
および残部鉄からなることを特徴とするオーステナイト
系鉄基合金である。
本発明によれば従来のオーステナイト系ステンレス鋼に
モリブデンを添加することによって、制御棒アブソーバ
−チューブなどの炉内機器に使用してもその機器の粒界
割れが防止でき、寿命の延長が可能となる。
モリブデンを添加することによって、制御棒アブソーバ
−チューブなどの炉内機器に使用してもその機器の粒界
割れが防止でき、寿命の延長が可能となる。
Ｌ本発明の実施例］
以下に本発明に係るオーステナイト系鉄基合金の実施例
を説明する。
を説明する。
本発明においては、表に示す化学成分（仕様値）を有す
る高純度オーステナイト系ステンレス鋼にモリブデン（
ＭＯ）を添加することにより、クロム（Ｃｒ ）を安定
化し、粒界にクロム（Ｃｒ ）が拡散することを防止す
る。このことによりクロム炭化物の形成を、すなわちり
［］ム（Ｃｒ ）欠乏層の形成を阻止し、鋭敏化を制御
することができる。
る高純度オーステナイト系ステンレス鋼にモリブデン（
ＭＯ）を添加することにより、クロム（Ｃｒ ）を安定
化し、粒界にクロム（Ｃｒ ）が拡散することを防止す
る。このことによりクロム炭化物の形成を、すなわちり
［］ム（Ｃｒ ）欠乏層の形成を阻止し、鋭敏化を制御
することができる。
さらに、モリブデン（ＭＯ＞は安定な不動能被膜を形成
するため耐食性を極めて向上させ、上記の効果と相まつ
Ｃ耐粒界腐食割れ性の優れたオーステナイト系鉄基合金
を得ることができる。
するため耐食性を極めて向上させ、上記の効果と相まつ
Ｃ耐粒界腐食割れ性の優れたオーステナイト系鉄基合金
を得ることができる。
（以下余白）
（重量％）
前述のごと、く粒界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）は溶接
などの熱サイクルを受けたことによる溶接鋭敏化によっ
て起る他、照射による合金元素の拡散促進によって起る
。
などの熱サイクルを受けたことによる溶接鋭敏化によっ
て起る他、照射による合金元素の拡散促進によって起る
。
そこで本実施例では受入れまま材と鋭敏化材について腐
食試験を行った。
食試験を行った。
第１図は本発明に係わるモリブデン（ＭＯ）を添加した
高純度オースブナイト系鉄基合金の鋭敏化材および受入
れまま材の粒界腐食試験結果である。鋭敏化の熱処理は
６５０℃で１２時間行った。試験は沸騰硫酸−硫酸銅溶
液中で２４時間行った。粒界割れ感受性は割れ深さを測
定することによって評価した。図からモリブデン（ＭＯ
）を０．１％以上添加することにより耐粒界割れ性が著
しく向上することがわかる。
高純度オースブナイト系鉄基合金の鋭敏化材および受入
れまま材の粒界腐食試験結果である。鋭敏化の熱処理は
６５０℃で１２時間行った。試験は沸騰硫酸−硫酸銅溶
液中で２４時間行った。粒界割れ感受性は割れ深さを測
定することによって評価した。図からモリブデン（ＭＯ
）を０．１％以上添加することにより耐粒界割れ性が著
しく向上することがわかる。
第２図は同じステンレス鋼受入れまま材の六価格クロム
を含む沸騰硝酸溶液中の腐食試験結果である。試験時間
は１２時間である。粒界割れ感受性は割れ深さを測定す
ることによって評価した。図からモリブデン（ＭＯ）の
添加量が１％を越えると耐粒界割れ性が低下することが
わかる。
を含む沸騰硝酸溶液中の腐食試験結果である。試験時間
は１２時間である。粒界割れ感受性は割れ深さを測定す
ることによって評価した。図からモリブデン（ＭＯ）の
添加量が１％を越えると耐粒界割れ性が低下することが
わかる。
したがって、第１図および第２図か、ら明らかなように
最適モリブデン（ＭＯ〉の添加量は０．１％〜１．０％
に限定する。
最適モリブデン（ＭＯ〉の添加量は０．１％〜１．０％
に限定する。
つぎに本発明に係る合金を用いた制御棒アブゾーバチュ
ーブについでｊホベる。第３図から第５図に制御棒の概
略と制御棒内のアブシーパーチューブの配置例を示づ−
０なお、第４図は第３図のへ−Ａ線に沿う断面図、第５
図は第４図のブレード部分を拡大して示す断面図である
。
ーブについでｊホベる。第３図から第５図に制御棒の概
略と制御棒内のアブシーパーチューブの配置例を示づ−
０なお、第４図は第３図のへ−Ａ線に沿う断面図、第５
図は第４図のブレード部分を拡大して示す断面図である
。
第３図は制御棒の斜視図を示すもので、制御棒１は横断
面十字状のタイロッド２に４枚のブレード３が取着され
ており、ブレード３には冷却孔４が設けられており、ブ
レード３の上方にはつり上げハンドル５が下方にはスピ
ードリミッタ６が接続されている。スピードリミッタ６
の下部にはローラ７およびカツブリングソケツ１−８が
設けられている。またブレード３内は第４図および第５
図に示したようにアブシーパーチューブ９が挿入されて
おり、アブシーパーチューブ９内には中性子吸収材とし
てのボロンカーバイト（８４Ｇ）１０が充填されている
。さらにつり上げハンドル５にもローラ１１が設けられ
ている。アブシーパーチューブ９は従来、３０４ステン
レス鋼管で形成されており、炭化ホウ素（８４Ｃ）１０
が封入されている。この８４Ｃ１０が原子炉燃料から発
生する中性子を吸収する働きを有する。従って８４Ｃ入
りのアブシーパーチューブの集合体である制御棒を燃料
領域に挿入することにより原子炉の出力を制御づる。
面十字状のタイロッド２に４枚のブレード３が取着され
ており、ブレード３には冷却孔４が設けられており、ブ
レード３の上方にはつり上げハンドル５が下方にはスピ
ードリミッタ６が接続されている。スピードリミッタ６
の下部にはローラ７およびカツブリングソケツ１−８が
設けられている。またブレード３内は第４図および第５
図に示したようにアブシーパーチューブ９が挿入されて
おり、アブシーパーチューブ９内には中性子吸収材とし
てのボロンカーバイト（８４Ｇ）１０が充填されている
。さらにつり上げハンドル５にもローラ１１が設けられ
ている。アブシーパーチューブ９は従来、３０４ステン
レス鋼管で形成されており、炭化ホウ素（８４Ｃ）１０
が封入されている。この８４Ｃ１０が原子炉燃料から発
生する中性子を吸収する働きを有する。従って８４Ｃ入
りのアブシーパーチューブの集合体である制御棒を燃料
領域に挿入することにより原子炉の出力を制御づる。
このＢ４Ｃ”ｔｏは前述したように粉末でアブシーパー
チューブ９内に充てんされるが、中性子照射をうけると
スウェリングと呼ばれる体積増加と核変換によるヘリウ
ムの生成が認められる。これより、アブシーパーチュー
ブ９は変形および内圧をうける。一方、アブシーパーチ
ューブ９の外面は原子炉水に接しており、しかも、３×
１０ μ／ｃｒｌ程度の高速中性子総量を受けている
。上記のことよりアブシーパーチューブ９は腐食割れの
起こり易い条件にさらされている。それ故にアブシーパ
ーチューブ９に前述した実施例の合金を用いることによ
って、照射加速型の腐食割れの防止がはかれる。これＪ
、す、制御棒の信頼性向上に、大幅に寄与することかで
きる。
チューブ９内に充てんされるが、中性子照射をうけると
スウェリングと呼ばれる体積増加と核変換によるヘリウ
ムの生成が認められる。これより、アブシーパーチュー
ブ９は変形および内圧をうける。一方、アブシーパーチ
ューブ９の外面は原子炉水に接しており、しかも、３×
１０ μ／ｃｒｌ程度の高速中性子総量を受けている
。上記のことよりアブシーパーチューブ９は腐食割れの
起こり易い条件にさらされている。それ故にアブシーパ
ーチューブ９に前述した実施例の合金を用いることによ
って、照射加速型の腐食割れの防止がはかれる。これＪ
、す、制御棒の信頼性向上に、大幅に寄与することかで
きる。
なお、本発明に係る合金を、上部格子板、シュラウド、
ドライチューブ等地のオーステナイトステンレス製炉内
機器あるいは炉内構成物についても同様に使用すること
によって信頼性の向−Ｆ並びに寿命の延長が期待できる
。
ドライチューブ等地のオーステナイトステンレス製炉内
機器あるいは炉内構成物についても同様に使用すること
によって信頼性の向−Ｆ並びに寿命の延長が期待できる
。
し発明の効果コ
本発明に係るに合金によれば沸騰水型原子炉の炉内機器
および高ｉｌ１度硝酸環境下での核燃料再処理設備など
に使用することによって、照射環境下における機器材料
の信頼性が飛躍的に向上ししって機器の長寿命化に大幅
に寄与することができる。
および高ｉｌ１度硝酸環境下での核燃料再処理設備など
に使用することによって、照射環境下における機器材料
の信頼性が飛躍的に向上ししって機器の長寿命化に大幅
に寄与することができる。
第１図は本発明に係る合金中のＭＯの添加ｔＢに対する
沸Ｉｌ！硫酸−硫酸銅溶液中ぐの粒界腐食試験結果を示
す特性図、第２図は同じく六価クロームを含む沸騰硝酸
溶液中での粒界＠食試験結果を示す特性図、第３図は制
御棒を概略的に示η斜視図、第４図は第３図のＡ−Ａ線
に沿う断面図、第５図は第４図のブレード部分を拡大し
て示す断面図である。 １・・・・・・・・・・・・制御棒 ２・・・・・・・・・・・・タイロッド３・・・・・・
・・・・・・ブレード ４・・・・・・・・・・・・冷却孔 ５・・・・・・・・・・・・つり上げハンドル６・・・
・・・・・・・・・スピードリミッタ７・・・・・・・
・・・・・ローラ ８・・・・・・・・・・・・カップリングソケット９・
・・・・・・・・・・・アブシーパーチューブ１０・・
・・・・・・・・・・炭化ホウ素（８４Ｇ＞１１・・・
・・・・・・・・・ローラ 出願人 株式会社 東芝 代理人 弁理士 須 山 佐 − 第２図 第３図 第４図 第５図
沸Ｉｌ！硫酸−硫酸銅溶液中ぐの粒界腐食試験結果を示
す特性図、第２図は同じく六価クロームを含む沸騰硝酸
溶液中での粒界＠食試験結果を示す特性図、第３図は制
御棒を概略的に示η斜視図、第４図は第３図のＡ−Ａ線
に沿う断面図、第５図は第４図のブレード部分を拡大し
て示す断面図である。 １・・・・・・・・・・・・制御棒 ２・・・・・・・・・・・・タイロッド３・・・・・・
・・・・・・ブレード ４・・・・・・・・・・・・冷却孔 ５・・・・・・・・・・・・つり上げハンドル６・・・
・・・・・・・・・スピードリミッタ７・・・・・・・
・・・・・ローラ ８・・・・・・・・・・・・カップリングソケット９・
・・・・・・・・・・・アブシーパーチューブ１０・・
・・・・・・・・・・炭化ホウ素（８４Ｇ＞１１・・・
・・・・・・・・・ローラ 出願人 株式会社 東芝 代理人 弁理士 須 山 佐 − 第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- （１）重量％で、炭素０．０２％以下、ニッケル９．０
〜１１．０％、クロム１８．０〜２０．０％、マンガン
２．０％以下、リン０．００５％以下、イオウ０．００
４％以下、けい素０．０３％以下、モリブデン０．１％
〜０．６％、および残部が鉄から成ることを特徴とする
オーステナイト系鉄基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60245623A JPS62107047A (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | オ−ステナイト系鉄基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60245623A JPS62107047A (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | オ−ステナイト系鉄基合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62107047A true JPS62107047A (ja) | 1987-05-18 |
Family
ID=17136433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60245623A Pending JPS62107047A (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | オ−ステナイト系鉄基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62107047A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01268848A (ja) * | 1988-04-20 | 1989-10-26 | Hitachi Ltd | 耐硝酸性の優れた機器部材 |
| JPH0372054A (ja) * | 1989-08-11 | 1991-03-27 | Hitachi Ltd | 耐中性子照射脆化に優れたオーステナイト鋼及びその用途 |
| US5583900A (en) * | 1993-03-18 | 1996-12-10 | Hitachi, Ltd. | Structural member having superior resistance to neutron irradiation embrittlement, austenitic steel for use in same, and use thereof |
-
1985
- 1985-10-31 JP JP60245623A patent/JPS62107047A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01268848A (ja) * | 1988-04-20 | 1989-10-26 | Hitachi Ltd | 耐硝酸性の優れた機器部材 |
| JPH0372054A (ja) * | 1989-08-11 | 1991-03-27 | Hitachi Ltd | 耐中性子照射脆化に優れたオーステナイト鋼及びその用途 |
| US5583900A (en) * | 1993-03-18 | 1996-12-10 | Hitachi, Ltd. | Structural member having superior resistance to neutron irradiation embrittlement, austenitic steel for use in same, and use thereof |
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