JPS63130751A

JPS63130751A - オ−ステナイトステンレス鋼

Info

Publication number: JPS63130751A
Application number: JP27545186A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nakahigashi; 中東　重雄
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1986-11-20
Publication date: 1988-06-02

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、高線量の中性子が照射される環境下におい
て使用されて好適なオーステナイトステンレス鋼に関す
る。

（従来の技術）原子力発電プラントにおける軽水炉の炉心部材、例えば
制御棒アブソーバチューブ等にはステンレス鋼が採用さ
れている。したがって、このようなステンレス鋼は、高
温（〜３００℃）で、かつ高線量の高速中性子が照射（
中性子照射量に換算して５Ｘ１０２０ｎ１０＋ｆ以−ヒ
）される環境下で使用されることになる。

（発明が解決しようとする問題点）ところが１、このような環境下でステンレス鋼を長時間
使用すると、ステンレス鋼に応力腐食割れ（以下ＳＣＣ
と記す。）が発生することが近年判明した。

一般に、ステンレス鋼のＳＣＣは、ステンレス鋼が高温
に加熱されることにより結晶粒界にＣｒ（クロム）炭化
物が析出し、結晶粒界近くの結晶内でＣｒ欠乏層ができ
、その結果、粒界腐食が進行し、この粒界腐食が起点と
なって亀裂が生ずることにより発生する。これに対し、
高温下で高線量の中性子が照射されたときに発生するＳ
ＣＣは、ステンレス鋼中のＣ（炭素）、Ｓｉ（ケイ素）
、Ｐ（リン）、Ｓ（イオウ）等の溶質元素が中性子照射
によって結晶粒界に偏析し、これが主要な原因となって
粒界腐食が進行し、この粒界腐食が起点となって亀裂が
生ずることにより発生する。そのため、中性子照射下に
おいて発生するＳＣＣを特に照射加速応力腐食割れ（以
下、ＩＡＳＣＣと記す。）と呼んでいる。

上述のように、ＩＡＳＣＣはステンレス鋼がＣｒ欠乏層
のない溶体化組織状態で発生するのが特徴である。した
がって、従来の熱影響部に発生するＳＣＣと異なり、製
造上注意をして熱影響部を除去してもＩＡＳＣＣが発生
するおそれがある。

この発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、
ＩＡＳＣＣ感受性を低減することができるオーステナイ
トステンレス鋼を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）この発明は、元素組成が重量％で、ＣＯ，Ｏ８以下、Ｍ
ｎ２．００Ｊ、ｕ下、Ｐ０．０４５ＬＥ（下、Ｓ０．０
３０以下、Ｓｉ１．００以下、Ｃｒ１６゜００〜１９．
００、Ｎｉ９．００〜１３．００であり、さらにＭｏお
よび残部Ｆｅを含有し、上記Ｍｏの濃度が重量％で０．
０３以下、または上記Ｍｏおよび添加されるＴｉの総和
濃度が重量％でＭｏ＋Ｔｉ≧５×Ｃであるよう構成され
たものである。

（作用）したがって、この発明に係るオーステナイトステンレス
鋼によれば、高線量の中性子照射下において耐粒界腐食
性を向上させることができ、その結果、ＩＡＳＣＣ感受
性を低減することができるのである。

（実施例）以下、この発明の実施例を表および図面を参照して説明
する。

元素組成が重量％で、Ｃ（炭素）０．０２、Ｓｉ（ケイ
素）０．３０、Ｍｎ　（ｖンガン）１．６６、Ｎｉにッ
ケル）９．３、Ｃｒ（クロム）１８゜４、Ｍｏ（モリブ
デン）０．０１、Ｐｌン）０゜０１１、Ｓ（イオウ）０
．００５、Ｔｉ（チタン）０、００および残部Ｆｅ（鉄
）から構成されたオーステナイトステンレス鋼（Ａ）と
、元素組成が重量％で、ＣＯ，Ｏ’５、ＳｉＯ，５７、
Ｍｎｌ。

４８、Ｎｉ９．８、Ｃｒ１６．３、Ｍｏｂ、０７、Ｐ０
．０１６、Ｓ０．０１０．Ｔ　＋　０．６５おＪ：び残
部Ｆｅから構成されたオーステナイトステンレス鋼（Ｂ
）とを作る。これらのオーステナイトステンレス鋼（Ａ
）、（Ｂ）は結晶粒度が結晶粒度番号表示（ＡＳＴＭナ
ンバー表示）で８．５以上に構成される。

〔以下余白〕

これらのオーステナイトステンレス鋼（Ａ）。

（Ｂ）のＩＡＳＣＣに関する特性を、Ｍｏ濃度を添加さ
せず、Ｔｉも殆ど添加しない従来のオーステナイトステ
ンレス鋼（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）（それぞれの元素組成
については表参照）と比較して評価する。この評価をコ
リオ法耐食試験に基づいて行なう。

コリオ法耐食試験とは、多結晶金属の結晶粒界に偏析し
た元素とマトリックスとの間に電位差を生じさせ、その
結果、電気化学反応により結晶粒界が腐食される深さを
測定するものであり、この粒界腐食深さの深浅によって
多結晶金属のＳＣＣ感受性を評価するものである。

このコリオ法耐食試験は、中性子非照射下における腐食
試験であるが、他の実験によれば、コリオ法耐食試験に
より測定された粒界腐食深さと中性子照射下での粒界腐
食割れとの間に密接な関係があることが確められている
。つまり、コリオ法耐食試験による中性子非照射下にお
ける粒界腐食深さの浅いものほど、中性子照射下で粒界
腐食割れが少なく、ＩＡＳＣＣ感受性が低い。したがっ
て、コリオ法耐食試験において中性子非照射下でのＳＣ
Ｃ感受性が低いと評価されたオーステナイトステンレス
鋼は、中性子照射下において優れた耐粒界腐食性を示し
、ＩＡＳＣＣ感受性が低いものと判定できる。

そこで、５ＮのＨＮＯ３（硝酸）と０．４７ＮのＣｒ６
＋（クロムイオン）の沸騰混合溶液にオーステナイトス
テンレス鋼（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）。

（Ｄ）、（Ｅ）の試験片を浸漬し、粒界腐食深さを測定
することにより、コリオ法耐食試験を実施する。この試
験結果を第１図に示す。第１図では、横軸にＭｏ濃度（
重量％）を、縦軸に粒界腐食深さくμｍ）をそれぞれ示
す。

まず、Ｍｏａ１度と粒界腐食深さとの関係を考察する。

従来のオーステナイトステンレス鋼（Ｃ）。

（Ｄ）、（Ｅ）は、Ｍｏ濃度がそれぞれ０．０６重量％
、０．４６重量％、２．５０重量％であり、粒界腐食深
さがそれぞれ約５μｍ１約１９μｍ１約３０μｍである
。したがって、この実験結果から、Ｍｏ１度が低い程粒
界腐食深さが浅く、Ｍｏ濃度が０．０３重間％で粒界腐
食深さが０になると推定される。オーステナイトステン
レス鋼（Ａ＞はＭｏ１１度が０．０１重量％であり、こ
の推定を裏付ける如く、粒界腐食深さがＯとなっている
。

これらのことから、Ｍｏｌｅ度を０．０３重量％以下と
すれば、粒界腐食深さがＯとなり、ひいては中性子照射
化における耐粒界腐食性も向上して、ＩＡＳＣＣが低減
できると判定される。

次に、Ｍｏおよび７ｉの総和濃度と粒界腐食深さとの関
係を考察する。

オーステナイトステンレス鋼（Ｂ）と従来のオーステナ
イトステンレス鋼（Ｃ）とは、Ｍｏ８１度を含めＣ１１
度等殆どが同じであるが、Ｔｉ１ｌが著しく異なる。オ
ーステナイトステンレス鋼（Ｂ）にはＴｉが多量に添加
され、（Ｍｏ＋Ｔ　＋　）ｍ度が（０，０７＋０．６５
）重量％で、５ＸＣ濃度（５Ｘ０．０５）以上に構成さ
れる。その結果、第１図に示すように、オーステナイト
ステンレス鋼（Ｂ）は粒界腐食深さがＯとなる。この場
合は、Ｍｏが０．０７重量％含まれて粒界腐食深さに関
しマイナス効果を示すが、このマイナス効果よりもＴｉ
が添加されたことによるプラス効果の方が強いものと考
察できる。故に、オーステナイトステンレス鋼（Ｂ）の
中性子照射下における耐粒界腐食性が優れており、ＩＡ
ＳＣＣが低減できると判定される。

ここで、Ｍｏ９ＴｉおよびＣの濃度を重量％で（Ｍｏ＋
Ｔ　ｉ　）≧５ＸＣとしたのは、５ＵＳ２９（ＡＩＳＩ
３２１）ステンレス鋼に準じたものである。つまり、５
ＵＳ２９はＭｏが添加されておらず、Ｔｉが５ＸＣ重量
％以上添加されている。

そして、この５ＵＳ２９の粒界腐食深さが、第１図に示
すように約８μｍであることから、オーステナイトステ
ンレス鋼（Ｂ）の粒界腐食深さを１０μｍ以下とすべく
、そのＴ１およびＭｏの総和濃度を５ＵＳ２９の１−　
ｉ濶庶に準じて５ＸＣ重ｈ）％以下としたのである。

次に、結晶粒度と粒界腐食との関係を考察する。

第２図は、他の実験結果により明らかにされた結晶粒度
と粒界腐食深さとの関係を示す相関図である。図示の如
く、粒界腐食深さは結晶粒度に依存しており、結晶が細
粒化すればするほど粒界腐食深さが浅くなる。その理由
は、結晶が細粒化されることによって、多結晶金属にお
る結晶粒稈長が増加し、その結果、中性子照射によって
結晶粒界に偏析するＣや３ｉ等の溶質元素の粒界偏析濃
度が低下するためである。

第２図から結晶粒度が結晶粒度番号表示（ＡＳＴＭナン
バー表示）で８．５以上になると、粒界腐食深さは約１
０μｍ以下となる。この１０μｍは検出限界（例えば、
Ｘ線透過検査あるいは超音波検査等の非破壊検査で検出
できる限界値）と考えられる数値である。そこで、結晶
粒度を８．５以上とすれば、粒界腐食深さに関し満足で
きる結果が得られ、中性子照射下における耐粒界腐食性
が向上し、ＩＡＳＣＣが低減できると判定される。

上記実施例によれば、オーステナイトステンレス鋼（Ａ
）は、Ｍｏ濃度が０．０１重量％でＯ００３重量％以下
に構成され、またオーステナイトステンレス鋼（Ｂ）は
ＭｏおよびＴ１の総和濃度が（０，０７＋０．６５）重
量％であり、重量％でＭｏ＋Ｔｉ≧５ＸＣを満たすよう
構成されたことから、コリオ法耐食試験において粒界腐
食深さを浅くすることができる。その結果、中性子照射
下における耐粒界腐食性を向上させることができ、ＩＡ
ＳＣＣを低減することができる。

さらに、オーステナイトステンレス鋼（Ａ）。

（Ｂ）は結晶粒度が結晶粒度番号表示で８．５以上であ
るように構成されたことから、中性子非照射下における
コリオ法耐食試験において粒界腐食深さを浅くすること
ができる。その結果、中性子照射下における耐粒界腐食
性をさらに向上させることができ、ＩＡＳＣＣをより一
層低減できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るオーステナイトステンレ
ス鋼によれば、Ｍｏの濃度が重量％で０．０３ＬＪ、下
、または上記Ｍｏおよび添加されるＴｉの総和濃度が重
量％でＭｏ十Ｔ　ｉ≧５ｘＣであるよう構成されたこと
から、中性子照射下における耐粒界腐食性を向上させる
ことかでき、ＩＡＳＣＣ感受性を低減することができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るオーステナイトステンレス鋼の
実施例オーステナイトステンレス鋼（Ａ）、（Ｂ）にお
けるＭｏ１１度ど中性子非照射下での粒界腐食深さとの
関係を示すグラフ、第２図は結晶粒度と粒界腐食深さと
の関係を示す相関図である。出願人代理人　　　波　多　野　　　久第１図結晶粒度（ＡＳＴＭ　Ｎ０．）

Claims

【特許請求の範囲】１、元素組成が重量％で、Ｃ０．０８以下、Ｍｎ２．０
０以下、Ｐ０．０４５以下、Ｓ０．０３０以下、Ｓｉ１
．００以下、Ｃｒ１６．００〜１９．００、Ｎｉ９．０
０〜１３．００であり、さらにＭｏおよび残部Ｆｅを含
有し、上記Ｍｏの濃度が重量％で０．０３以下、または
上記Ｍｏおよび添加されるＴｉの総和濃度が重量％でＭ
ｏ＋Ｔｉ≧５×Ｃであるよう構成されたことを特徴とす
るオーステナイトステンレス鋼。２、結晶粒度が結晶粒度番号表示（ＡＳＴＭナンバー表
示）で８．５以上である特許請求の範囲第１項記載のオ
ーステナイトステンレス鋼。