JPH05311338A - 耐照射性オーステナイト鉄基合金 - Google Patents
耐照射性オーステナイト鉄基合金Info
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- JPH05311338A JPH05311338A JP4121557A JP12155792A JPH05311338A JP H05311338 A JPH05311338 A JP H05311338A JP 4121557 A JP4121557 A JP 4121557A JP 12155792 A JP12155792 A JP 12155792A JP H05311338 A JPH05311338 A JP H05311338A
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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
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】制御棒、炉内計装器等の原子炉炉内機器はオー
ステナイト系ステンレス鋼で作られているが、これらの
炉内機器は高温純水および高中性子照射という環境に置
かれるため、粒界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）を生じや
すい。本発明はかかる炉内環境においてもＩＧＳＣＣを
生じにくい、原子炉炉内機器に適したオーステナイト鉄
基合金を提供することを目的とする。 【構成】ニッケル１０．０〜１４．０重量％、クロム１
６．０〜１８．０重量％、モリブデン２．０〜３．０重
量％、炭素０．０３重量％以下、マンガン２．０重量％
以下、リン０．０１重量％以下、硫黄０．００５重量％
以下、ケイ素０．５重量％以下、残部が主として鉄から
なるオーステナイト系ステンレス鋼に、イットリア（Ｙ
2 Ｏ3 ）を０．１〜０．３重量％含有させたことを特徴
とし、制御棒、炉内計装器等の原子炉炉内機器に適した
高耐食性を有する。
ステナイト系ステンレス鋼で作られているが、これらの
炉内機器は高温純水および高中性子照射という環境に置
かれるため、粒界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）を生じや
すい。本発明はかかる炉内環境においてもＩＧＳＣＣを
生じにくい、原子炉炉内機器に適したオーステナイト鉄
基合金を提供することを目的とする。 【構成】ニッケル１０．０〜１４．０重量％、クロム１
６．０〜１８．０重量％、モリブデン２．０〜３．０重
量％、炭素０．０３重量％以下、マンガン２．０重量％
以下、リン０．０１重量％以下、硫黄０．００５重量％
以下、ケイ素０．５重量％以下、残部が主として鉄から
なるオーステナイト系ステンレス鋼に、イットリア（Ｙ
2 Ｏ3 ）を０．１〜０．３重量％含有させたことを特徴
とし、制御棒、炉内計装器等の原子炉炉内機器に適した
高耐食性を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はオーステナイト鉄基合金
に関し、特に原子炉炉内機器に適した耐食性の優れたオ
ーステナイト鉄基合金に関する。
に関し、特に原子炉炉内機器に適した耐食性の優れたオ
ーステナイト鉄基合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】制御棒、炉内計装器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ので、
これらの環境の機器材料へ及ぼす影響が種々問題となっ
ていた。これらの炉内機器はオーステナイト系ステンレ
ス鋼製であるが、オーステナイト系ステンレス鋼は高温
純水中で粒界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）を起こすこと
がある。ＩＧＳＣＣの主な材料側因子は、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、鋭敏化がまったく起こっていない
溶体化オーステナイト系ステンレス鋼においても、照射
を受けた場合非照射に比べて高い粒界腐食割れ感受性を
示すという報告が出されている。
は、高温純水という環境に置かれるうえ他の原子炉構成
材料に比べて比較的高い中性子照射を受けているので、
これらの環境の機器材料へ及ぼす影響が種々問題となっ
ていた。これらの炉内機器はオーステナイト系ステンレ
ス鋼製であるが、オーステナイト系ステンレス鋼は高温
純水中で粒界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）を起こすこと
がある。ＩＧＳＣＣの主な材料側因子は、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、鋭敏化がまったく起こっていない
溶体化オーステナイト系ステンレス鋼においても、照射
を受けた場合非照射に比べて高い粒界腐食割れ感受性を
示すという報告が出されている。
【０００３】照射による材料への影響としては、照射に
よって引き起こされる照射誘起偏析により、Ｓｉ（ケイ
素）およびＰ（リン）等が濃縮し粒界の耐食性が低下す
ることが考えられる。かかる因子に着目して開発された
のが、高純度オーステナイト系ステンレス鋼である。す
なわち、この高純度オーステナイト系ステンレス鋼は、
不純物元素含有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が低下しないようにしたも
ので、Ｐ含量０．００５重量％以下、Ｓｉ含量０．０１
重量％以下程度に抑えてある。なお、この種の技術に関
する文献としては、例えば、「オーステナイト鋼の粒界
腐食」（J.S.Armijo : Intergranular Corrosion of N
onsensitized Austenitic Steels, Corrosion vol.24
p.24 (1968)) 、あるいは「ＢＷＲ及びＰＷＲ炉心にお
けるオーステナイト系ステンレス鋼及びＮｉ基合金の変
形特性」(F.Garazarolli et al. : Deformability of A
ustenitic Stainless Steel and Ni-base Alloy in the
core of a Boilling and aPressurized Water Reacto
r, Proc. Int. Symp. Environmental Degradation ofMa
terials in Nuclear System-Water Reactors, Montery,
Cal. U.S.A., Sep.p.442 (1983)) が挙げられる。
よって引き起こされる照射誘起偏析により、Ｓｉ（ケイ
素）およびＰ（リン）等が濃縮し粒界の耐食性が低下す
ることが考えられる。かかる因子に着目して開発された
のが、高純度オーステナイト系ステンレス鋼である。す
なわち、この高純度オーステナイト系ステンレス鋼は、
不純物元素含有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が低下しないようにしたも
ので、Ｐ含量０．００５重量％以下、Ｓｉ含量０．０１
重量％以下程度に抑えてある。なお、この種の技術に関
する文献としては、例えば、「オーステナイト鋼の粒界
腐食」（J.S.Armijo : Intergranular Corrosion of N
onsensitized Austenitic Steels, Corrosion vol.24
p.24 (1968)) 、あるいは「ＢＷＲ及びＰＷＲ炉心にお
けるオーステナイト系ステンレス鋼及びＮｉ基合金の変
形特性」(F.Garazarolli et al. : Deformability of A
ustenitic Stainless Steel and Ni-base Alloy in the
core of a Boilling and aPressurized Water Reacto
r, Proc. Int. Symp. Environmental Degradation ofMa
terials in Nuclear System-Water Reactors, Montery,
Cal. U.S.A., Sep.p.442 (1983)) が挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記高
純度オーステナイト系ステンレス鋼は、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ていないこ
とが明らかになった。その原因として、照射によって引
き起こされる照射誘起偏析により、Ｃｒ（クロム）が粒
界で欠乏し、粒界の耐食性が低下することが考えられ
る。なお、照射によるクロム欠乏層の形成は溶接鋭敏化
とは異なり粒界炭化物の形成は伴わない。
純度オーステナイト系ステンレス鋼は、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ていないこ
とが明らかになった。その原因として、照射によって引
き起こされる照射誘起偏析により、Ｃｒ（クロム）が粒
界で欠乏し、粒界の耐食性が低下することが考えられ
る。なお、照射によるクロム欠乏層の形成は溶接鋭敏化
とは異なり粒界炭化物の形成は伴わない。
【０００５】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、通常純度のオーステナイト系ステンレス鋼におい
て、照射によるクロム欠乏層の形成を阻止することによ
り耐粒界腐食割れ性を向上すること、すなわち耐粒界腐
食割れ性の優れた通常純度のオーステナイト鉄基合金を
提供することを目的とするものである。
で、通常純度のオーステナイト系ステンレス鋼におい
て、照射によるクロム欠乏層の形成を阻止することによ
り耐粒界腐食割れ性を向上すること、すなわち耐粒界腐
食割れ性の優れた通常純度のオーステナイト鉄基合金を
提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ニッケル１
０．０〜１４．０重量％、クロム１６．０〜１８．０重
量％、モリブデン２．０〜３．０重量％、炭素０．０３
重量％以下、マンガン２．０重量％以下、リン０．０１
重量％以下、硫黄０．００５重量％以下、ケイ素０．５
重量％以下、残部が主として鉄からなるオーステナイト
系ステンレス鋼に、イットリア（Ｙ2 Ｏ3 ）を０．１〜
０．３重量％となるように含有させることによって達成
される。
０．０〜１４．０重量％、クロム１６．０〜１８．０重
量％、モリブデン２．０〜３．０重量％、炭素０．０３
重量％以下、マンガン２．０重量％以下、リン０．０１
重量％以下、硫黄０．００５重量％以下、ケイ素０．５
重量％以下、残部が主として鉄からなるオーステナイト
系ステンレス鋼に、イットリア（Ｙ2 Ｏ3 ）を０．１〜
０．３重量％となるように含有させることによって達成
される。
【０００７】
【作用】本発明において、イットリアが添加されるオー
ステナイト系ステンレス鋼は、ニッケル１０．０〜１
４．０重量％、クロム１６．０〜１８．０重量％、モリ
ブデン２．０〜３．０重量％、炭素０．０３重量％以
下、マンガン２．０重量％以下、リン０．０１重量％以
下、硫黄０．００５重量％以下、ケイ素０．５重量％以
下、残部が主として鉄からなり、通常純度のＳＵＳ３１
６Ｌオーステナイト系ステンレス鋼である。これにイッ
トリア（Ｙ2 Ｏ3 ）を含有させたことにより、ステンレ
ス鋼中でイットリアが析出して母相との界面に歪み場を
形成し、これにより照射により生成する過剰の原子空孔
をトラップする。粒界からのＣｒ欠乏は照射によって生
成する原子空孔が媒体となっているので、イットリアに
より原子空孔濃度を低減させれば、Ｃｒの粒界からの欠
乏を抑制することができる。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。
ステナイト系ステンレス鋼は、ニッケル１０．０〜１
４．０重量％、クロム１６．０〜１８．０重量％、モリ
ブデン２．０〜３．０重量％、炭素０．０３重量％以
下、マンガン２．０重量％以下、リン０．０１重量％以
下、硫黄０．００５重量％以下、ケイ素０．５重量％以
下、残部が主として鉄からなり、通常純度のＳＵＳ３１
６Ｌオーステナイト系ステンレス鋼である。これにイッ
トリア（Ｙ2 Ｏ3 ）を含有させたことにより、ステンレ
ス鋼中でイットリアが析出して母相との界面に歪み場を
形成し、これにより照射により生成する過剰の原子空孔
をトラップする。粒界からのＣｒ欠乏は照射によって生
成する原子空孔が媒体となっているので、イットリアに
より原子空孔濃度を低減させれば、Ｃｒの粒界からの欠
乏を抑制することができる。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。
【０００８】ただし、ステンレス鋼中にＹ2 Ｏ3 が析出
すると析出硬化により強度の増加および延性の低下が起
こるので、添加量をあまり多くすることはできない。最
大添加量は０．３重量％程度である。また、原子空孔の
トラップ効果を確保するためには少なくとも０．１重量
％程度添加する必要がある。
すると析出硬化により強度の増加および延性の低下が起
こるので、添加量をあまり多くすることはできない。最
大添加量は０．３重量％程度である。また、原子空孔の
トラップ効果を確保するためには少なくとも０．１重量
％程度添加する必要がある。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
重量％で、Ｎｉ１０．０〜１４．０％、Ｃｒ１６．０〜
１８．０％、Ｍｏ２．０〜３．０％、炭素０．０３％以
下、Ｍｎ２．０％以下、Ｐ０．０１％以下、Ｓ０．００
５％以下、Ｓｉ０．５％以下、残部が主としてＦｅから
なるオーステナイト系ステンレス鋼に、Ｙ2 Ｏ3 を本発
明の成分範囲で含有させて、オーステナイト鉄基合金を
製造し、電子線照射実験を実施した。比較のため上記オ
ーステナイト系ステンレス鋼にＹ2 Ｏ3 を添加しないも
のについても同様に電子線照射実験を実施した。実験
後、各試料の粒界近傍のＣｒの濃度分布をエネルギー分
散型Ｘ線分光装置で測定し、照射によるＣｒ欠乏に及ぼ
すＹ2 Ｏ3 の添加効果を調べた。
重量％で、Ｎｉ１０．０〜１４．０％、Ｃｒ１６．０〜
１８．０％、Ｍｏ２．０〜３．０％、炭素０．０３％以
下、Ｍｎ２．０％以下、Ｐ０．０１％以下、Ｓ０．００
５％以下、Ｓｉ０．５％以下、残部が主としてＦｅから
なるオーステナイト系ステンレス鋼に、Ｙ2 Ｏ3 を本発
明の成分範囲で含有させて、オーステナイト鉄基合金を
製造し、電子線照射実験を実施した。比較のため上記オ
ーステナイト系ステンレス鋼にＹ2 Ｏ3 を添加しないも
のについても同様に電子線照射実験を実施した。実験
後、各試料の粒界近傍のＣｒの濃度分布をエネルギー分
散型Ｘ線分光装置で測定し、照射によるＣｒ欠乏に及ぼ
すＹ2 Ｏ3 の添加効果を調べた。
【００１０】その結果を図１に示す。図１において、縦
軸は粒界と粒内におけるＣｒ濃度の比（粒界Ｃｒ濃度／
粒内Ｃｒ濃度）、すなわち、照射による粒界のＣｒの欠
乏の程度を表す。この図に示すように、イットリアの添
加により粒界におけるＣｒの欠乏が低減されたことがわ
かる。したがって、イットリアの添加により照射に対す
る耐粒界腐食割れ性が向上することが認められる。
軸は粒界と粒内におけるＣｒ濃度の比（粒界Ｃｒ濃度／
粒内Ｃｒ濃度）、すなわち、照射による粒界のＣｒの欠
乏の程度を表す。この図に示すように、イットリアの添
加により粒界におけるＣｒの欠乏が低減されたことがわ
かる。したがって、イットリアの添加により照射に対す
る耐粒界腐食割れ性が向上することが認められる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のオーステ
ナイト系鉄基合金は、所定量のイットリアを含有したこ
とによって、中性子照射を受けた場合の粒界におけるＣ
ｒの欠乏が生じにくくなり、ＩＧＳＣＣの発生を阻止す
ることができる。したがって本発明により、制御棒、炉
内計装器等の原子炉炉内機器に適した耐粒界腐食割れ性
の優れたオーステナイト系鉄基合金を提供することがで
きる。
ナイト系鉄基合金は、所定量のイットリアを含有したこ
とによって、中性子照射を受けた場合の粒界におけるＣ
ｒの欠乏が生じにくくなり、ＩＧＳＣＣの発生を阻止す
ることができる。したがって本発明により、制御棒、炉
内計装器等の原子炉炉内機器に適した耐粒界腐食割れ性
の優れたオーステナイト系鉄基合金を提供することがで
きる。
【図１】本発明の実施例におけるイットリアの添加量と
照射による粒界のＣｒ欠乏の関係を示す図。
照射による粒界のＣｒ欠乏の関係を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｃ 17/10
Claims (1)
- 【請求項１】 ニッケル１０．０〜１４．０重量％、ク
ロム１６．０〜１８．０重量％、モリブデン２．０〜
３．０重量％、炭素０．０３重量％以下、マンガン２．
０重量％以下、リン０．０１重量％以下、硫黄０．００
５重量％以下、ケイ素０．５重量％以下、残部が主とし
て鉄からなるオーステナイト系ステンレス鋼に、イット
リア（Ｙ2 Ｏ3 ）を０．１〜０．３重量％含有させたこ
とを特徴とする耐照射性オーステナイト鉄基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4121557A JPH05311338A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 耐照射性オーステナイト鉄基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4121557A JPH05311338A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 耐照射性オーステナイト鉄基合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05311338A true JPH05311338A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=14814190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4121557A Pending JPH05311338A (ja) | 1992-05-14 | 1992-05-14 | 耐照射性オーステナイト鉄基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05311338A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010023106A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Jfe Steel Corp | ステンレス鋼溶接継手の溶接金属およびその耐食性評価方法 |
-
1992
- 1992-05-14 JP JP4121557A patent/JPH05311338A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010023106A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Jfe Steel Corp | ステンレス鋼溶接継手の溶接金属およびその耐食性評価方法 |
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