JPH0843586A - 金属部品の表面における亀裂の発生又は成長を低減させるための方法 - Google Patents
金属部品の表面における亀裂の発生又は成長を低減させるための方法Info
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- JPH0843586A JPH0843586A JP7064637A JP6463795A JPH0843586A JP H0843586 A JPH0843586 A JP H0843586A JP 7064637 A JP7064637 A JP 7064637A JP 6463795 A JP6463795 A JP 6463795A JP H0843586 A JPH0843586 A JP H0843586A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 水冷型原子炉又は関連設備中の金属部品の表
面における亀裂の発生又は成長を低減させるための方法
を提供する。 【構成】 炉水中にｐＨ調整用化合物の溶液又は懸濁液
を注入する工程を含む。このｐＨ調整用化合物は、亀裂
の先端又は亀裂の発生しそうな部位におけるｐＨが電気
化学ポテンシャルには関係なく（高温下で）約６．５〜
８．０の範囲内になるような量で添加される。かかる化
合物は、原子炉の温度条件下で分解して炉水のｐＨを調
整するためのイオン又は原子を放出する。こうして調整
された炉水のｐＨは６．５〜８．０の範囲内にある。
面における亀裂の発生又は成長を低減させるための方法
を提供する。 【構成】 炉水中にｐＨ調整用化合物の溶液又は懸濁液
を注入する工程を含む。このｐＨ調整用化合物は、亀裂
の先端又は亀裂の発生しそうな部位におけるｐＨが電気
化学ポテンシャルには関係なく（高温下で）約６．５〜
８．０の範囲内になるような量で添加される。かかる化
合物は、原子炉の温度条件下で分解して炉水のｐＨを調
整するためのイオン又は原子を放出する。こうして調整
された炉水のｐＨは６．５〜８．０の範囲内にある。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、高温水に暴露される金属部品
の応力腐食割れを抑制するための方法に関するものであ
る。ここで言う「高温水」とは、約１５０℃以上の温度
を有する水、蒸気、又はそれから生じた復水を意味す
る。高温水は、水脱気装置、原子炉及び蒸気駆動式発電
機のごとき各種の公知装置において見られる。
の応力腐食割れを抑制するための方法に関するものであ
る。ここで言う「高温水」とは、約１５０℃以上の温度
を有する水、蒸気、又はそれから生じた復水を意味す
る。高温水は、水脱気装置、原子炉及び蒸気駆動式発電
機のごとき各種の公知装置において見られる。
【０００２】
【発明の背景】原子炉は発電用途、研究用途及び推進用
途のために使用されている。原子炉圧力容器内には、炉
心から熱を除去するための原子炉冷却材（すなわち水）
が含まれている。それぞれの配管系統により、加熱され
た水又は蒸気が蒸気発生器又はターピンに運ばれ、そし
て再循環水又は給水が圧力容器に戻される。圧力容器の
運転圧力及び温度は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の場合
において約７ＭＰａ及び２８８℃であり、また加圧水型
原子炉（ＰＷＲ）の場合において約１５ＭＰａ及び３２
０℃である。ＢＷＲ及びＰＷＲのいずれにおいて使用さ
れる材料も、様々な負荷条件、環境条件及び放射線条件
に耐え得るものでなければならない。
途のために使用されている。原子炉圧力容器内には、炉
心から熱を除去するための原子炉冷却材（すなわち水）
が含まれている。それぞれの配管系統により、加熱され
た水又は蒸気が蒸気発生器又はターピンに運ばれ、そし
て再循環水又は給水が圧力容器に戻される。圧力容器の
運転圧力及び温度は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の場合
において約７ＭＰａ及び２８８℃であり、また加圧水型
原子炉（ＰＷＲ）の場合において約１５ＭＰａ及び３２
０℃である。ＢＷＲ及びＰＷＲのいずれにおいて使用さ
れる材料も、様々な負荷条件、環境条件及び放射線条件
に耐え得るものでなければならない。
【０００３】高温水に暴露される材料の実例としては、
炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金、コバ
ルト基合金及びジルコニウム基合金が挙げられる。水冷
型原子炉において使用されるこれらの材料は綿密に選択
されかつ処理されるにもかかわらず、高温水に暴露され
た材料には腐食が起こる。かかる腐食は、応力腐食割
れ、隙間腐食、摩耗腐食、圧力逃がし弁の固着、及びγ
線を放出する60Ｃｏ同位体の蓄積のごとき様々な問題の
原因となる。
炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金、コバ
ルト基合金及びジルコニウム基合金が挙げられる。水冷
型原子炉において使用されるこれらの材料は綿密に選択
されかつ処理されるにもかかわらず、高温水に暴露され
た材料には腐食が起こる。かかる腐食は、応力腐食割
れ、隙間腐食、摩耗腐食、圧力逃がし弁の固着、及びγ
線を放出する60Ｃｏ同位体の蓄積のごとき様々な問題の
原因となる。
【０００４】応力腐食割れ（ＳＣＣ）は、高温水に暴露
される原子炉部品（例えば、構造部材、配管、留め金具
及び溶接部）において起こる公知の現象である。ここで
言う「ＳＣＣ」とは、静的又は動的な引張応力と亀裂の
先端における腐食との組合せによって成長する割れを意
味する。原子炉部品は、例えば熱膨張率の差、原子炉冷
却水の閉込めのために必要な運転圧力、並びにその他の
原因（例えば溶接、冷間加工及びその他の非対称的な金
属処理に伴う残留応力）に由来する様々な応力を受け易
い。更にまた、水の化学的性質、溶接、隙間の幾何学的
形状、熱処理及び放射線がＳＣＣに対する部品金属の感
受性を増大させることもある。
される原子炉部品（例えば、構造部材、配管、留め金具
及び溶接部）において起こる公知の現象である。ここで
言う「ＳＣＣ」とは、静的又は動的な引張応力と亀裂の
先端における腐食との組合せによって成長する割れを意
味する。原子炉部品は、例えば熱膨張率の差、原子炉冷
却水の閉込めのために必要な運転圧力、並びにその他の
原因（例えば溶接、冷間加工及びその他の非対称的な金
属処理に伴う残留応力）に由来する様々な応力を受け易
い。更にまた、水の化学的性質、溶接、隙間の幾何学的
形状、熱処理及び放射線がＳＣＣに対する部品金属の感
受性を増大させることもある。
【０００５】炉水中に酸素が約１〜５ｐｐｂ若しくはそ
れ以上の濃度で存在する場合にＳＣＣがより早い速度で
起こることは良く知られている。また、炉水の放射線分
解によって酸素、過酸化水素および短寿命のラジカルの
ごとき酸化性化学種を生成させる高レベルの放射線束中
においてはＳＣＣが更に増加する。かかる酸化性化学種
は金属の電気化学的腐食電位（ＥＣＰ）を上昇させる。
電気化学的腐食は、金属表面上のアノード領域からカソ
ード領域に電子が流れることによって引起こされる。Ｅ
ＣＰは腐食現象の起こり易さを示す熱力学的傾向の尺度
であって、例えばＳＣＣ、腐食疲労、腐食被膜の肥厚お
よび全体腐食の速度を決定する際の基本パラメータであ
る。
れ以上の濃度で存在する場合にＳＣＣがより早い速度で
起こることは良く知られている。また、炉水の放射線分
解によって酸素、過酸化水素および短寿命のラジカルの
ごとき酸化性化学種を生成させる高レベルの放射線束中
においてはＳＣＣが更に増加する。かかる酸化性化学種
は金属の電気化学的腐食電位（ＥＣＰ）を上昇させる。
電気化学的腐食は、金属表面上のアノード領域からカソ
ード領域に電子が流れることによって引起こされる。Ｅ
ＣＰは腐食現象の起こり易さを示す熱力学的傾向の尺度
であって、例えばＳＣＣ、腐食疲労、腐食被膜の肥厚お
よび全体腐食の速度を決定する際の基本パラメータであ
る。
【０００６】ＢＷＲにおいては、炉心内における一次冷
却水の放射線分解の結果、少量の水が分解してＨ2 、Ｈ
2 Ｏ2 、Ｏ2 、酸化性ラジカル及び還元性ラジカルのご
とき生成物を生じる。定常運転条件の下では、再循環す
る水およびタービンに送られる蒸気の中に存在する
Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ2 及びＨ2 の濃度は平衡に達する。このよ
うな濃度のＯ2 、Ｈ2 Ｏ2 及びＨ2 は酸化性を示すので
あって、その結果として感受性を有する構造材料の粒間
応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）を促進する条件が生じるこ
とがある。感受性材料のＩＧＳＣＣを低減させるために
使用される方法の１つは水素水化学（ＨＷＣ）技術の使
用であって、それによればＢＷＲ環境の酸化性がより還
元性の状態に変化する。このような効果は、原子炉への
給水に水素ガスを添加することによって達成される。か
かる水素が圧力容器に到達すると、それは放射線分解に
よって生成された酸化性化学種と一様にかつ金属表面上
で反応して水を再生し、それによって金属表面付近の水
中に溶解した酸化性化学種の濃度を低下させる。このよ
うな再結合反応の速度は局部的な放射線の場、水の流量
及びその他の変量に依存する。
却水の放射線分解の結果、少量の水が分解してＨ2 、Ｈ
2 Ｏ2 、Ｏ2 、酸化性ラジカル及び還元性ラジカルのご
とき生成物を生じる。定常運転条件の下では、再循環す
る水およびタービンに送られる蒸気の中に存在する
Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ2 及びＨ2 の濃度は平衡に達する。このよ
うな濃度のＯ2 、Ｈ2 Ｏ2 及びＨ2 は酸化性を示すので
あって、その結果として感受性を有する構造材料の粒間
応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）を促進する条件が生じるこ
とがある。感受性材料のＩＧＳＣＣを低減させるために
使用される方法の１つは水素水化学（ＨＷＣ）技術の使
用であって、それによればＢＷＲ環境の酸化性がより還
元性の状態に変化する。このような効果は、原子炉への
給水に水素ガスを添加することによって達成される。か
かる水素が圧力容器に到達すると、それは放射線分解に
よって生成された酸化性化学種と一様にかつ金属表面上
で反応して水を再生し、それによって金属表面付近の水
中に溶解した酸化性化学種の濃度を低下させる。このよ
うな再結合反応の速度は局部的な放射線の場、水の流量
及びその他の変量に依存する。
【０００７】注入された水素は水中における酸化性化学
種（例えば溶存酸素）のレベルを低下させ、その結果と
して水中における金属のＥＣＰを低下させる。しかしな
がら、水の流量の変動及び中性子やγ線の被照射時間や
強度のごとき要因のため、酸化性化学種の生成量は原子
炉によって異なる。それ故、高温水中におけるＩＧＳＣ
Ｃを防止するためＥＣＰを臨界電位未満に維持するのに
十分な程度にまで酸化性化学種のレベルを低下させるた
めに必要な水素の量は一定しなかった。ここで言う「臨
界電位」とは、標準水素電極（ｓｈｅ）目盛に基づいて
表わした場合に約−２３０〜−３００ｍＶの範囲内の腐
食電位を意味する。ＥＣＰが臨界電位よりも高い系中に
おいてはＩＧＳＣＣが早い速度で進行し、またＥＣＰが
臨界電位よりも低い系中においてはＩＧＳＣＣが実質的
に遅い速度で進行するか、あるいは全く進行しない。酸
素のごとき酸化性化学種を含有する水はそれに暴露され
る金属のＥＣＰを臨界電位以上に上昇させるのに対し、
酸化性化学種をほとんど若しくは全く含有しない水はＥ
ＣＰを臨界電位未満に低下させる。
種（例えば溶存酸素）のレベルを低下させ、その結果と
して水中における金属のＥＣＰを低下させる。しかしな
がら、水の流量の変動及び中性子やγ線の被照射時間や
強度のごとき要因のため、酸化性化学種の生成量は原子
炉によって異なる。それ故、高温水中におけるＩＧＳＣ
Ｃを防止するためＥＣＰを臨界電位未満に維持するのに
十分な程度にまで酸化性化学種のレベルを低下させるた
めに必要な水素の量は一定しなかった。ここで言う「臨
界電位」とは、標準水素電極（ｓｈｅ）目盛に基づいて
表わした場合に約−２３０〜−３００ｍＶの範囲内の腐
食電位を意味する。ＥＣＰが臨界電位よりも高い系中に
おいてはＩＧＳＣＣが早い速度で進行し、またＥＣＰが
臨界電位よりも低い系中においてはＩＧＳＣＣが実質的
に遅い速度で進行するか、あるいは全く進行しない。酸
素のごとき酸化性化学種を含有する水はそれに暴露され
る金属のＥＣＰを臨界電位以上に上昇させるのに対し、
酸化性化学種をほとんど若しくは全く含有しない水はＥ
ＣＰを臨界電位未満に低下させる。
【０００８】このように、ＢＷＲ内におけるＳＣＣ感受
性は腐食電位によって著しく左右される。図１は、０．
１〜０．５μＳ／ｃｍの範囲内の溶液導電率を有する２
８８℃の水中において２７．５〜３０ＭＰａ√ｍで炉内
増感された３０４ステンレス鋼に関し、亀裂成長速度の
観測値及び予測値を腐食電位の関数として示したもので
ある。高い腐食電位及び亀裂成長速度におけるデータ点
は、試験用又は商業用原子炉における照射水化学条件に
対応している。腐食電位を低下させることは、既存のプ
ラントにおいてＳＣＣを低減させるために最も広く追求
されている手段である。（例えば）溶存酸素濃度そのも
のに比べて腐食電位が根本的に重要であることは図２に
示されている。この図によれば、ひとたび過剰水素条件
が達成されれば、Ｐｄ被覆ＣＴ試験片の亀裂成長速度は
比較的高い酸素濃度が存在するにもかかわらず劇的に低
下するのである。図２は増感３０４ステンレス鋼のＰｄ
被覆ＣＴ試験片に関し亀裂の伸長量を時間に対してプロ
ットしたグラフであって、約４００ｐｐｂの酸素を含有
する２８８℃の水中において約０．１μＭのＨ2 ＳＯ4
の存在下で亀裂成長の促進が起こることを示している。
ＣＴ試験片はＰｄで被覆されていたから、過剰水素条件
への変化は腐食電位及び亀裂成長速度の低下をもたらし
た。
性は腐食電位によって著しく左右される。図１は、０．
１〜０．５μＳ／ｃｍの範囲内の溶液導電率を有する２
８８℃の水中において２７．５〜３０ＭＰａ√ｍで炉内
増感された３０４ステンレス鋼に関し、亀裂成長速度の
観測値及び予測値を腐食電位の関数として示したもので
ある。高い腐食電位及び亀裂成長速度におけるデータ点
は、試験用又は商業用原子炉における照射水化学条件に
対応している。腐食電位を低下させることは、既存のプ
ラントにおいてＳＣＣを低減させるために最も広く追求
されている手段である。（例えば）溶存酸素濃度そのも
のに比べて腐食電位が根本的に重要であることは図２に
示されている。この図によれば、ひとたび過剰水素条件
が達成されれば、Ｐｄ被覆ＣＴ試験片の亀裂成長速度は
比較的高い酸素濃度が存在するにもかかわらず劇的に低
下するのである。図２は増感３０４ステンレス鋼のＰｄ
被覆ＣＴ試験片に関し亀裂の伸長量を時間に対してプロ
ットしたグラフであって、約４００ｐｐｂの酸素を含有
する２８８℃の水中において約０．１μＭのＨ2 ＳＯ4
の存在下で亀裂成長の促進が起こることを示している。
ＣＴ試験片はＰｄで被覆されていたから、過剰水素条件
への変化は腐食電位及び亀裂成長速度の低下をもたらし
た。
【０００９】ところで、ＳＣＣに関する我々の理解の進
展に伴い、力点は溶存酸素の制御から（より基本的なパ
ラメーターである）腐食電位に移り、次いで（なお一層
基本的なパラメーターである）亀裂先端の化学的性質に
移った。溶存酸素は〔その他の酸化剤及び還元剤並びに
その他の要因（例えば流量）と共に〕腐食電位を決定
し、また腐食電位は陰イオンを濃縮しかつｐＨを変化さ
せることによって亀裂の化学的性質を変化させる。それ
故、亀裂先端のｐＨの制御はＳＣＣの環境成分を制御す
るための最も基本的な方法を成すのである。もし亀裂内
のｐＨの変化を制限するための適当な手段が確認されれ
ば、溶存酸素濃度や腐食電位に全く関係なくＳＣＣを大
幅に低減させることが可能となるわけである。
展に伴い、力点は溶存酸素の制御から（より基本的なパ
ラメーターである）腐食電位に移り、次いで（なお一層
基本的なパラメーターである）亀裂先端の化学的性質に
移った。溶存酸素は〔その他の酸化剤及び還元剤並びに
その他の要因（例えば流量）と共に〕腐食電位を決定
し、また腐食電位は陰イオンを濃縮しかつｐＨを変化さ
せることによって亀裂の化学的性質を変化させる。それ
故、亀裂先端のｐＨの制御はＳＣＣの環境成分を制御す
るための最も基本的な方法を成すのである。もし亀裂内
のｐＨの変化を制限するための適当な手段が確認されれ
ば、溶存酸素濃度や腐食電位に全く関係なくＳＣＣを大
幅に低減させることが可能となるわけである。
【００１０】
【発明の概要】本発明は、高温水中における環境促進亀
裂成長の根本的な原因（すなわち、亀裂内の溶液ｐＨ）
を確認しかつそれに対して作用を及ぼすことによって金
属部品の応力腐食割れを抑制するための方法から成って
いる。ＳＣＣに関する我々の理解の進展に伴い、力点は
溶存酸素そのものから（ＳＣＣに対する感受性を支配す
る）腐食電位に移った。一定の酸素レベルの下では、大
きい流量は腐食電位を上昇させる傾向がある一方、貴金
属被膜は腐食電位を低下させることがある。腐食電位の
上昇は亀裂内における陰イオンの濃縮をもたらすと共
に、亀裂内のｐＨを変化させる。とは言え、ＳＣＣを促
進するのは腐食電位それ自体ではなく、亀裂先端のｐＨ
に対する腐食電位の効果であることが実験によって示さ
れた。そのため、亀裂内におけるｐＨの変化を制限する
方法は、溶存酸素濃度や腐食電位に全く関係なくＳＣＣ
を大幅に低減させることができる。好適な実施態様に従
えば、高温水中における溶液ｐＨの変化を約６．５〜
８．０の範囲内に制限することによってＳＣＣが抑制さ
れる。
裂成長の根本的な原因（すなわち、亀裂内の溶液ｐＨ）
を確認しかつそれに対して作用を及ぼすことによって金
属部品の応力腐食割れを抑制するための方法から成って
いる。ＳＣＣに関する我々の理解の進展に伴い、力点は
溶存酸素そのものから（ＳＣＣに対する感受性を支配す
る）腐食電位に移った。一定の酸素レベルの下では、大
きい流量は腐食電位を上昇させる傾向がある一方、貴金
属被膜は腐食電位を低下させることがある。腐食電位の
上昇は亀裂内における陰イオンの濃縮をもたらすと共
に、亀裂内のｐＨを変化させる。とは言え、ＳＣＣを促
進するのは腐食電位それ自体ではなく、亀裂先端のｐＨ
に対する腐食電位の効果であることが実験によって示さ
れた。そのため、亀裂内におけるｐＨの変化を制限する
方法は、溶存酸素濃度や腐食電位に全く関係なくＳＣＣ
を大幅に低減させることができる。好適な実施態様に従
えば、高温水中における溶液ｐＨの変化を約６．５〜
８．０の範囲内に制限することによってＳＣＣが抑制さ
れる。
【００１１】ｐＨの変化を制限するための手段は、化学
的緩衝剤の使用から水の化学的性質の調整〔すなわち、
水中の陰イオン性化学種に応じて酸又は塩基（例えばＺ
ｎＯ）を管理下で添加すること〕にまでわたる。理想的
には、かかる化学種は（脱塩器の負荷の増加に応じて放
射性廃棄物が顕著に増加しないようにするため）低温導
電率に対して僅かな影響しか及ぼさないと同時に、高温
水中において優先的に解離することが必要である。
的緩衝剤の使用から水の化学的性質の調整〔すなわち、
水中の陰イオン性化学種に応じて酸又は塩基（例えばＺ
ｎＯ）を管理下で添加すること〕にまでわたる。理想的
には、かかる化学種は（脱塩器の負荷の増加に応じて放
射性廃棄物が顕著に増加しないようにするため）低温導
電率に対して僅かな影響しか及ぼさないと同時に、高温
水中において優先的に解離することが必要である。
【００１２】かかる総合的な手段の利点としては、(1)
腐食電位や関連する酸化性化学種に対する配慮が不要で
あること、(2) 亀裂内の化学的条件（ｐＨ）に対する陰
イオン性不純物の効果が直接に制御されるため、陰イオ
ン性不純物の重要性が減少すること、並びに(3) （通例
は炉水流量の１〜３％を占め、そして総合熱効率に影響
を及ぼす）炉水浄化系内の流量を減少させ得ることが挙
げられる。
腐食電位や関連する酸化性化学種に対する配慮が不要で
あること、(2) 亀裂内の化学的条件（ｐＨ）に対する陰
イオン性不純物の効果が直接に制御されるため、陰イオ
ン性不純物の重要性が減少すること、並びに(3) （通例
は炉水流量の１〜３％を占め、そして総合熱効率に影響
を及ぼす）炉水浄化系内の流量を減少させ得ることが挙
げられる。
【００１３】
【好適な実施態様の詳細な説明】本発明の好適な実施態
様に従えば、高温水中に浸漬された金属部品における亀
裂の成長は亀裂の内部における溶液ｐＨを調整すること
によって低減させることができる。水冷型原子炉（例え
ばＢＷＲ）の場合、亀裂の内部におけるｐＨを調整する
ためには、（例えば給水中への注入により）循環水にｐ
Ｈ調整剤を添加すればよい。かかるｐＨ調整剤は、必要
なｐＨ変化の大きさ及び方向に応じ、化学的緩衝剤、酸
又は塩基から成り得る。
様に従えば、高温水中に浸漬された金属部品における亀
裂の成長は亀裂の内部における溶液ｐＨを調整すること
によって低減させることができる。水冷型原子炉（例え
ばＢＷＲ）の場合、亀裂の内部におけるｐＨを調整する
ためには、（例えば給水中への注入により）循環水にｐ
Ｈ調整剤を添加すればよい。かかるｐＨ調整剤は、必要
なｐＨ変化の大きさ及び方向に応じ、化学的緩衝剤、酸
又は塩基から成り得る。
【００１４】高温水中の金属部品のＳＣＣに対する感受
性は、腐食電位の上昇と相関している。腐食電位の上昇
は陰イオンの濃縮を引起こすと共に、亀裂内のｐＨを変
化させる。亀裂先端のｐＨに対する腐食電位の効果によ
り、ＳＣＣが増大する。下記のごとき論理に基づき、亀
裂先端のｐＨの基本的な重要性が確認される。（外面に
おける）腐食電位及び溶液（本体）の導電率は相互に作
用し合って特定の亀裂内化学的条件を生み出す。それ
故、一定の亀裂内化学的条件は相異なる組合せの腐食電
位及び導電率から生み出されることがある。すなわち、
高い腐食電位及び中位の導電率は理論的に低い腐食電位
及び高い導電率と同じ亀裂内の化学的条件を生じること
がある。このような基本的相互作用を実証するための分
析的及び実験的なモデル化は存在しているが、腐食電位
及び導電率のレベル（及びタイプ）の全範囲にわたる正
確な関係は分析的にも実験的にも十分に定量化若しくは
確認されていない。図１及び３には、例えば導電率に対
する感受性の違いが腐食電位の関数として例示されてい
る。
性は、腐食電位の上昇と相関している。腐食電位の上昇
は陰イオンの濃縮を引起こすと共に、亀裂内のｐＨを変
化させる。亀裂先端のｐＨに対する腐食電位の効果によ
り、ＳＣＣが増大する。下記のごとき論理に基づき、亀
裂先端のｐＨの基本的な重要性が確認される。（外面に
おける）腐食電位及び溶液（本体）の導電率は相互に作
用し合って特定の亀裂内化学的条件を生み出す。それ
故、一定の亀裂内化学的条件は相異なる組合せの腐食電
位及び導電率から生み出されることがある。すなわち、
高い腐食電位及び中位の導電率は理論的に低い腐食電位
及び高い導電率と同じ亀裂内の化学的条件を生じること
がある。このような基本的相互作用を実証するための分
析的及び実験的なモデル化は存在しているが、腐食電位
及び導電率のレベル（及びタイプ）の全範囲にわたる正
確な関係は分析的にも実験的にも十分に定量化若しくは
確認されていない。図１及び３には、例えば導電率に対
する感受性の違いが腐食電位の関数として例示されてい
る。
【００１５】詳しく述べれば、図３は増感３０４ステン
レス鋼のＰｄ被覆ＣＴ試験片に関し亀裂の伸長量を時間
に対してプロットしたグラフである。この図は、４００
ｐｐｂの酸素の存在にもかかわらず、低い腐食電位（過
剰の水素、すなわち７８ｐｐｂのＨ2 ）が維持されれ
ば、３３ＭＰａ√ｍにおいて高い不純物レベル（０．１
μＭ又は０．８６３μＳ／ｃｍのＨ2 ＳＯ4 ）に対する
許容度が増大することを示している。６１２４時間目に
おいて酸素過剰の状態に変化させると、腐食電位及び亀
裂成長速度は劇的に増大する。また、６２４４時間目に
おいて水素過剰の状態に戻すと、腐食電位及び亀裂成長
速度は再び低下する。
レス鋼のＰｄ被覆ＣＴ試験片に関し亀裂の伸長量を時間
に対してプロットしたグラフである。この図は、４００
ｐｐｂの酸素の存在にもかかわらず、低い腐食電位（過
剰の水素、すなわち７８ｐｐｂのＨ2 ）が維持されれ
ば、３３ＭＰａ√ｍにおいて高い不純物レベル（０．１
μＭ又は０．８６３μＳ／ｃｍのＨ2 ＳＯ4 ）に対する
許容度が増大することを示している。６１２４時間目に
おいて酸素過剰の状態に変化させると、腐食電位及び亀
裂成長速度は劇的に増大する。また、６２４４時間目に
おいて水素過剰の状態に戻すと、腐食電位及び亀裂成長
速度は再び低下する。
【００１６】図３は、（Ｐｄ被覆ＣＴ試験片上における
過剰水素かつ中位酸素条件の下で生じる）低い腐食電位
においては、不純物に対する許容度が、高い腐食電位に
おける場合よりも劇的に高くなることを示している。と
は言え、低い腐食電位においても、十分な量の不純物が
添加されれば、亀裂成長速度が増大する（図４〜６参
照）。図４は、１×１０-6ｓｅｃ-1の緩徐ひずみ速度実
験に際し、φc ＝−０．６Ｖshe を与える脱気された２
８９℃の水中において試験された増感３０４ステンレス
鋼の亀裂成長速度に対するＨ2 ＳＯ4 添加の効果を示し
ている。図５は、１×１０-6ｓｅｃ-1の緩徐ひずみ速度
実験に際し、０．３〜１０ｐｐｍのＨ2 ＳＯ4 を含有す
る脱気された２８９℃の水中において試験された増感３
０４ステンレス鋼の亀裂成長速度に対するホウ酸イオン
／硫酸イオンのモル比の影響を示している。図６は、ス
テンレス鋼及びアロイ（Ａｌｌｏｙ）８２に関し、２８
８℃の通気された溶液及び脱気された溶液中における亀
裂成長速度を比較することによって亀裂先端の陰イオン
活量を求める際における腐食電位と溶液導電率との相互
関係を示している。２種の条件下における亀裂成長速度
が類似していれば、亀裂先端の化学的条件も類似してい
るものと推論される。各々の点は、２８８℃の水中にお
けるステンレス鋼及びアロイ８２に関し、同様な亀裂成
長速度及び負荷条件の下で得られた１対のデータを示し
ている。通気条件及び脱気条件の下で同一の亀裂成長速
度を示す完全なデータ対は一般に得られなかったので、
通気溶液中における亀裂成長速度と脱気溶液中における
亀裂成長速度との比がラベル（例えば２．９×）によっ
て示されている。矢印は、亀裂成長速度が完全に一致し
た場合に点が移動する方向を示している。脱気溶液中に
おいては、溶液本体及び亀裂先端における陰イオンのｐ
ｐｍはほぼ等しい。
過剰水素かつ中位酸素条件の下で生じる）低い腐食電位
においては、不純物に対する許容度が、高い腐食電位に
おける場合よりも劇的に高くなることを示している。と
は言え、低い腐食電位においても、十分な量の不純物が
添加されれば、亀裂成長速度が増大する（図４〜６参
照）。図４は、１×１０-6ｓｅｃ-1の緩徐ひずみ速度実
験に際し、φc ＝−０．６Ｖshe を与える脱気された２
８９℃の水中において試験された増感３０４ステンレス
鋼の亀裂成長速度に対するＨ2 ＳＯ4 添加の効果を示し
ている。図５は、１×１０-6ｓｅｃ-1の緩徐ひずみ速度
実験に際し、０．３〜１０ｐｐｍのＨ2 ＳＯ4 を含有す
る脱気された２８９℃の水中において試験された増感３
０４ステンレス鋼の亀裂成長速度に対するホウ酸イオン
／硫酸イオンのモル比の影響を示している。図６は、ス
テンレス鋼及びアロイ（Ａｌｌｏｙ）８２に関し、２８
８℃の通気された溶液及び脱気された溶液中における亀
裂成長速度を比較することによって亀裂先端の陰イオン
活量を求める際における腐食電位と溶液導電率との相互
関係を示している。２種の条件下における亀裂成長速度
が類似していれば、亀裂先端の化学的条件も類似してい
るものと推論される。各々の点は、２８８℃の水中にお
けるステンレス鋼及びアロイ８２に関し、同様な亀裂成
長速度及び負荷条件の下で得られた１対のデータを示し
ている。通気条件及び脱気条件の下で同一の亀裂成長速
度を示す完全なデータ対は一般に得られなかったので、
通気溶液中における亀裂成長速度と脱気溶液中における
亀裂成長速度との比がラベル（例えば２．９×）によっ
て示されている。矢印は、亀裂成長速度が完全に一致し
た場合に点が移動する方向を示している。脱気溶液中に
おいては、溶液本体及び亀裂先端における陰イオンのｐ
ｐｍはほぼ等しい。
【００１７】亀裂成長速度は、例えば外部のポテンシャ
ルそれ自体ではなく、亀裂内の化学的条件によって制御
される。ある種の亀裂成長モデルは亀裂の開口部におけ
る酸素の陰極還元に依存する一方、高い腐食電位は不要
である。この点を実証するための最良のデータは、シャ
ック(Shack) 等の論文「軽水炉内における環境促進割
れ」（セミアニュアル・レポート、１９８５年４月〜９
月、ＮＵＲＥＧ／ＣＲ−４６６７、第１巻）中に報告さ
れた緩徐ひずみ速度試験、及びアンドレセン(Andresen)
の論文「亀裂先端の化学的条件に対する水及び材料の化
学的性質の効果のモデル化並びにそれから得られる亀裂
成長の動力学」（原子力産業における材料の劣化に関す
る第３回国際会議議事録、ミシガン州トラバースシテ
ィ、１９８７年８月３１日〜９月４日）中に報告された
ＣＴ試験から得られる。シャック等のデータは彼等の論
文中の図４〜６に示されており、またアンドレセンのデ
ータは彼の論文中の図６及び７に示されている。これら
のデータは、酸性の添加剤が約１０μＳ／ｃｍのレベル
で添加されれば−０．５Ｖshe において大きい亀裂成長
速度が達成されることを明確に示している。シャック等
はこれを増感及び非増感ステンレス鋼について示し、ま
たアンドレセンは増感及び非増感ステンレス鋼並びにア
ロイ８２溶接金属についてそれを示した。かかる亀裂成
長速度の増大は僅かなものではないのであって、通気さ
れた水中におけるものと同等の大きい亀裂成長速度が得
られることがある。
ルそれ自体ではなく、亀裂内の化学的条件によって制御
される。ある種の亀裂成長モデルは亀裂の開口部におけ
る酸素の陰極還元に依存する一方、高い腐食電位は不要
である。この点を実証するための最良のデータは、シャ
ック(Shack) 等の論文「軽水炉内における環境促進割
れ」（セミアニュアル・レポート、１９８５年４月〜９
月、ＮＵＲＥＧ／ＣＲ−４６６７、第１巻）中に報告さ
れた緩徐ひずみ速度試験、及びアンドレセン(Andresen)
の論文「亀裂先端の化学的条件に対する水及び材料の化
学的性質の効果のモデル化並びにそれから得られる亀裂
成長の動力学」（原子力産業における材料の劣化に関す
る第３回国際会議議事録、ミシガン州トラバースシテ
ィ、１９８７年８月３１日〜９月４日）中に報告された
ＣＴ試験から得られる。シャック等のデータは彼等の論
文中の図４〜６に示されており、またアンドレセンのデ
ータは彼の論文中の図６及び７に示されている。これら
のデータは、酸性の添加剤が約１０μＳ／ｃｍのレベル
で添加されれば−０．５Ｖshe において大きい亀裂成長
速度が達成されることを明確に示している。シャック等
はこれを増感及び非増感ステンレス鋼について示し、ま
たアンドレセンは増感及び非増感ステンレス鋼並びにア
ロイ８２溶接金属についてそれを示した。かかる亀裂成
長速度の増大は僅かなものではないのであって、通気さ
れた水中におけるものと同等の大きい亀裂成長速度が得
られることがある。
【００１８】割れは、例えば硫酸イオンの活量それ自体
ではなく、亀裂先端における溶液ｐＨの変化に応答す
る。アンドレセンによれば、増感ステンレス鋼に関する
亀裂成長速度の増大は低いｐＨへの変化（図４〜６及び
図７〜９中のデータ参照）並びに高いｐＨへの変化〔図
１０中のデータ参照（ただし、ＮａＯＨに関してはＨ2
ＳＯ4 の場合よりも大きいｐＨ変化が必要である）〕の
いずれに対しても起こることが示されている。また、シ
ャック等及びアンドレセン（図４〜６及び図７〜９中の
データ参照）が行った試験によれば、十分に脱気された
水中においては、亀裂成長速度の増大は酸性の添加剤
（Ｈ2 ＳＯ4 ）に対して起こるが、より中性の添加剤
〔例えば、Ｎａ2 ＳＯ4 （これは２８８℃の水中におい
てやや塩基性となる）〕に対しては起こらないことも示
されている。シャック等はまた、ホウ酸塩及びＨ2 ＳＯ
4 の混合物を用いた試験も行い、そしてホウ酸塩の緩衝
能力を越えた場合にのみ亀裂成長速度が増大することを
示した（図７〜１０中のデータ参照）。
ではなく、亀裂先端における溶液ｐＨの変化に応答す
る。アンドレセンによれば、増感ステンレス鋼に関する
亀裂成長速度の増大は低いｐＨへの変化（図４〜６及び
図７〜９中のデータ参照）並びに高いｐＨへの変化〔図
１０中のデータ参照（ただし、ＮａＯＨに関してはＨ2
ＳＯ4 の場合よりも大きいｐＨ変化が必要である）〕の
いずれに対しても起こることが示されている。また、シ
ャック等及びアンドレセン（図４〜６及び図７〜９中の
データ参照）が行った試験によれば、十分に脱気された
水中においては、亀裂成長速度の増大は酸性の添加剤
（Ｈ2 ＳＯ4 ）に対して起こるが、より中性の添加剤
〔例えば、Ｎａ2 ＳＯ4 （これは２８８℃の水中におい
てやや塩基性となる）〕に対しては起こらないことも示
されている。シャック等はまた、ホウ酸塩及びＨ2 ＳＯ
4 の混合物を用いた試験も行い、そしてホウ酸塩の緩衝
能力を越えた場合にのみ亀裂成長速度が増大することを
示した（図７〜１０中のデータ参照）。
【００１９】図７及び８は、それぞれ非増感３０４Ｌス
テンレス鋼及びアロイ８２溶接金属に関し、亀裂の伸長
量と水の化学的性質の変化に対する応答時間との関係を
プロットしたグラフであって、高い導電率の下では脱気
された水中においても非増感材料の亀裂成長速度が増大
することを示している。これは、亀裂先端における特定
の化学的条件ひいては特定の亀裂成長速度を生み出す際
における溶液導電率と腐食電位との相互関係を例示して
いる。直線の線分は、示された様々な条件に対する亀裂
成長速度の予測結果を表している。図９は増感３０４ス
テンレス鋼のＰｄ被覆ＣＴ試験片に関して亀裂の伸長量
と時間との関係をプロットしたグラフであって、十分な
量のＨ2 ＳＯ4 が添加されれば〔完全に脱気された水あ
るいは４００ｐｐｂのＯ2 と共に過剰の水素（すなわ
ち、７８ｐｐｂのＨ2 ）が存在する場合の触媒表面に特
有の〕熱力学的に最も低い腐食電位においても亀裂成長
の促進が達成され得ることを示している。これはまた、
高い腐食電位において亀裂成長に対する約０．１μＭの
Ｈ2 ＳＯ4 の効果が容易に認められることから見て、低
い腐食電位が不純物に対する大きい許容度を与えること
をも示している。図１０は２８８℃の水中における増感
３０４ステンレス鋼に関し亀裂の伸長量を時間に対して
プロットしたグラフであって、例えばＮａＯＨに由来す
る様々な濃度のＯＨ- が及ぼす効果を示している。
テンレス鋼及びアロイ８２溶接金属に関し、亀裂の伸長
量と水の化学的性質の変化に対する応答時間との関係を
プロットしたグラフであって、高い導電率の下では脱気
された水中においても非増感材料の亀裂成長速度が増大
することを示している。これは、亀裂先端における特定
の化学的条件ひいては特定の亀裂成長速度を生み出す際
における溶液導電率と腐食電位との相互関係を例示して
いる。直線の線分は、示された様々な条件に対する亀裂
成長速度の予測結果を表している。図９は増感３０４ス
テンレス鋼のＰｄ被覆ＣＴ試験片に関して亀裂の伸長量
と時間との関係をプロットしたグラフであって、十分な
量のＨ2 ＳＯ4 が添加されれば〔完全に脱気された水あ
るいは４００ｐｐｂのＯ2 と共に過剰の水素（すなわ
ち、７８ｐｐｂのＨ2 ）が存在する場合の触媒表面に特
有の〕熱力学的に最も低い腐食電位においても亀裂成長
の促進が達成され得ることを示している。これはまた、
高い腐食電位において亀裂成長に対する約０．１μＭの
Ｈ2 ＳＯ4 の効果が容易に認められることから見て、低
い腐食電位が不純物に対する大きい許容度を与えること
をも示している。図１０は２８８℃の水中における増感
３０４ステンレス鋼に関し亀裂の伸長量を時間に対して
プロットしたグラフであって、例えばＮａＯＨに由来す
る様々な濃度のＯＨ- が及ぼす効果を示している。
【００２０】脱気された水中において酸性化機構（従っ
て亀裂内における腐食電位の勾配）が存在しないため、
酸性不純物を使用しなければならないことに注意された
い。通気された水中においては、Ｎａ2 ＳＯ4 が亀裂内
で酸性化してＨ2 ＳＯ4 を生成するが、このことはテイ
ラー(Taylor)等の論文「アロイ６００及び３０４Ｌステ
ンレス鋼における高温水性隙間腐食」（局在亀裂の化学
及び環境促進割れの力学に関する会議の議事録、ＡＩＭ
Ｅ、フィラデルフィア、１９８３年１０月）中に報告さ
れている。テイラー等はまた、純水、ＮａＯＨ添加水な
どにおいて高い側へのｐＨ変化が起こることをも示して
いる。
て亀裂内における腐食電位の勾配）が存在しないため、
酸性不純物を使用しなければならないことに注意された
い。通気された水中においては、Ｎａ2 ＳＯ4 が亀裂内
で酸性化してＨ2 ＳＯ4 を生成するが、このことはテイ
ラー(Taylor)等の論文「アロイ６００及び３０４Ｌステ
ンレス鋼における高温水性隙間腐食」（局在亀裂の化学
及び環境促進割れの力学に関する会議の議事録、ＡＩＭ
Ｅ、フィラデルフィア、１９８３年１０月）中に報告さ
れている。テイラー等はまた、純水、ＮａＯＨ添加水な
どにおいて高い側へのｐＨ変化が起こることをも示して
いる。
【００２１】ｐＨが上下すれば割れが起こり得る一方、
亀裂成長速度の増大のためには塩基性側では酸性側より
も大きいｐＨ変化が必要である。これは、アンドレセン
の論文「２８８℃の水中におけるオーステナイト系材料
の環境割れに対する特定の陰イオン性不純物の効果」中
に報告されているような、ＮａＯＨ添加の下で増感ステ
ンレス鋼について得られたデータに基づいている。とは
言え、高いｐＨにおいては、硫酸イオン、亜硫酸イオン
などの還元による硫化物イオン（Ｓ2-）の生成が重要に
なることに注意されたい。約１００ｐｐｍより高い硫化
物レベルは脱不動態化及び亀裂成長速度の増大を引起こ
すことが証明されている（図１１及び１２参照）。図１
１及び１２は、合金６００の過剰陽極電流密度（金属溶
解速度）及び緩徐ひずみ速度挙動に対する硫化物濃度の
効果をそれぞれ示している。約１００ｐｐｍの硫化物濃
度の位置に急勾配の境界が存在することが示されてい
る。試験条件は、７５００ｐｐｍのＢ、ｐＨ＝７、２９
０℃であった。図１１については、ひずみ速度は２×１
０-3ｓｅｃ-1であった。図１２については、印加電位は
−７２０ｍＶshe であった。
亀裂成長速度の増大のためには塩基性側では酸性側より
も大きいｐＨ変化が必要である。これは、アンドレセン
の論文「２８８℃の水中におけるオーステナイト系材料
の環境割れに対する特定の陰イオン性不純物の効果」中
に報告されているような、ＮａＯＨ添加の下で増感ステ
ンレス鋼について得られたデータに基づいている。とは
言え、高いｐＨにおいては、硫酸イオン、亜硫酸イオン
などの還元による硫化物イオン（Ｓ2-）の生成が重要に
なることに注意されたい。約１００ｐｐｍより高い硫化
物レベルは脱不動態化及び亀裂成長速度の増大を引起こ
すことが証明されている（図１１及び１２参照）。図１
１及び１２は、合金６００の過剰陽極電流密度（金属溶
解速度）及び緩徐ひずみ速度挙動に対する硫化物濃度の
効果をそれぞれ示している。約１００ｐｐｍの硫化物濃
度の位置に急勾配の境界が存在することが示されてい
る。試験条件は、７５００ｐｐｍのＢ、ｐＨ＝７、２９
０℃であった。図１１については、ひずみ速度は２×１
０-3ｓｅｃ-1であった。図１２については、印加電位は
−７２０ｍＶshe であった。
【００２２】このように、亀裂内のｐＨを制御すること
により、一定の材料、負荷及び温度に対してできるだけ
小さい亀裂成長速度を達成することができる。アンドレ
センの論文「増感３０４ステンレス鋼の粒間応力腐食割
れに対する水性不純物の効果」（ＥＰＲＩ ＮＰ−３３
８４、最終報告書、１９９３年１１月）中に報告されて
いるような、平滑な試験片について実施された断続緩徐
ひずみ速度亀裂発生試験によれば、塩基性不純物につい
てはより大きいひずみが亀裂を発生させるのに対し、酸
性不純物についてはより小さいひずみが亀裂を発生させ
ることが示されている。図１３は、２００ｐｐｂのＯ2
を含有する２８８℃の水中における増感３０４ステンレ
ス鋼の緩徐ひずみ速度試験（３．３×１０-7ｓｅｃ-1）
に際して反復断続により測定された、亀裂の発生に対す
る１０μＳ／ｃｍの不純物の効果を示している。これら
の結果は、不純物レベル（又は溶液導電率）に対しては
良好な相関を示していないが、試験温度における（概
略）ｐＨに対しては良好な相関を示している。アンドレ
セン等はまた、彼等の論文「２８８℃におけるステンレ
ス鋼中の短い亀裂の挙動」（論文Ｎｏ．４９５、腐食９
０、ＮＡＣＥ、ネヴァダ州ラスベガス）中に報告された
研究も行った。それによれば、短い亀裂が２０〜５０μ
ｍの深さに達しかつ複数の亀裂が合体してより大きい亀
裂を形成した場合には、短い亀裂が長い亀裂と同様に挙
動すること（すなわち、内部が脱気され、そして先端に
おける陰イオン濃度が高くなること）が示されている。
なお、極めて小さい亀裂が酸素含有水に暴露された場合
にそれらがどのような挙動を示すかという問題（亀裂の
「発生」により近い問題）は一層複雑である。このよう
に、ｐＨ制御の利益は「平滑な」表面、極めて短い亀
裂、及び長い亀裂にも適用し得るのである。
により、一定の材料、負荷及び温度に対してできるだけ
小さい亀裂成長速度を達成することができる。アンドレ
センの論文「増感３０４ステンレス鋼の粒間応力腐食割
れに対する水性不純物の効果」（ＥＰＲＩ ＮＰ−３３
８４、最終報告書、１９９３年１１月）中に報告されて
いるような、平滑な試験片について実施された断続緩徐
ひずみ速度亀裂発生試験によれば、塩基性不純物につい
てはより大きいひずみが亀裂を発生させるのに対し、酸
性不純物についてはより小さいひずみが亀裂を発生させ
ることが示されている。図１３は、２００ｐｐｂのＯ2
を含有する２８８℃の水中における増感３０４ステンレ
ス鋼の緩徐ひずみ速度試験（３．３×１０-7ｓｅｃ-1）
に際して反復断続により測定された、亀裂の発生に対す
る１０μＳ／ｃｍの不純物の効果を示している。これら
の結果は、不純物レベル（又は溶液導電率）に対しては
良好な相関を示していないが、試験温度における（概
略）ｐＨに対しては良好な相関を示している。アンドレ
セン等はまた、彼等の論文「２８８℃におけるステンレ
ス鋼中の短い亀裂の挙動」（論文Ｎｏ．４９５、腐食９
０、ＮＡＣＥ、ネヴァダ州ラスベガス）中に報告された
研究も行った。それによれば、短い亀裂が２０〜５０μ
ｍの深さに達しかつ複数の亀裂が合体してより大きい亀
裂を形成した場合には、短い亀裂が長い亀裂と同様に挙
動すること（すなわち、内部が脱気され、そして先端に
おける陰イオン濃度が高くなること）が示されている。
なお、極めて小さい亀裂が酸素含有水に暴露された場合
にそれらがどのような挙動を示すかという問題（亀裂の
「発生」により近い問題）は一層複雑である。このよう
に、ｐＨ制御の利益は「平滑な」表面、極めて短い亀
裂、及び長い亀裂にも適用し得るのである。
【００２３】中性の水を生成するのに十分なだけのレベ
ルの、例えばＮａＯＨを添加しても不十分である。とい
うのは、電位によって推進される酸性化機構により、Ｈ
2 ＳＯ4 からＮａ2 ＳＯ4 への滴定反応が亀裂内で逆転
するからである。しかしながら、Ｎａ+ イオンがＨ+ に
対して優勢となり（従って、Ｎａ+ が亀裂内の残りの陰
イオンに電荷を供給することによって酸性化が誘起され
ず）、かつＯＨ- がＳＯ4 2- 、Ｃｌ- などに対して優勢
となり、そして（例えば、金属イオンの加水分解によ
り）亀裂内で生成したＨ+ がＯＨ- と再結合するために
亀裂内のｐＨが適正値に留まるような点にまで、ＮａＯ
Ｈ（又はＫＯＨ若しくはＬｉＯＨ）レベルを上昇させる
ことは明らかに可能である。
ルの、例えばＮａＯＨを添加しても不十分である。とい
うのは、電位によって推進される酸性化機構により、Ｈ
2 ＳＯ4 からＮａ2 ＳＯ4 への滴定反応が亀裂内で逆転
するからである。しかしながら、Ｎａ+ イオンがＨ+ に
対して優勢となり（従って、Ｎａ+ が亀裂内の残りの陰
イオンに電荷を供給することによって酸性化が誘起され
ず）、かつＯＨ- がＳＯ4 2- 、Ｃｌ- などに対して優勢
となり、そして（例えば、金属イオンの加水分解によ
り）亀裂内で生成したＨ+ がＯＨ- と再結合するために
亀裂内のｐＨが適正値に留まるような点にまで、ＮａＯ
Ｈ（又はＫＯＨ若しくはＬｉＯＨ）レベルを上昇させる
ことは明らかに可能である。
【００２４】ＺｎＯ添加の有益な効果は、恐らく、それ
が解離してＺｎ2+及びＯＨ- を生成することに部分的に
関係している。明らかに、Ｚｎはフィルム特性に対する
別の効果も有しているが、それをｐＨの変化に結び付け
ることは恐らく不可能であろう。とは言え、亀裂成長速
度に対するＺｎＯの有益な効果の一部がｐＨに関連して
いる可能性はある。なお、同等な作用を有するものであ
れば、その他の酸化物や事実上のｐＨ緩衝剤が存在して
いてもよい。
が解離してＺｎ2+及びＯＨ- を生成することに部分的に
関係している。明らかに、Ｚｎはフィルム特性に対する
別の効果も有しているが、それをｐＨの変化に結び付け
ることは恐らく不可能であろう。とは言え、亀裂成長速
度に対するＺｎＯの有益な効果の一部がｐＨに関連して
いる可能性はある。なお、同等な作用を有するものであ
れば、その他の酸化物や事実上のｐＨ緩衝剤が存在して
いてもよい。
【００２５】要するに、本発明の着想は高温水中におけ
る溶液ｐＨの変化を制限すること（すなわち、溶液ｐＨ
を約６．５〜８．０の範囲内に制限すること）によって
ＳＣＣを抑制するというものである。これは、酸化鉄及
び酸化ニッケルの溶解度が最小となるようなｐＨ範囲に
対応しているように思われる。本発明は、ＳＣＣに関し
て、溶存酸素濃度又は腐食電位の制御よりも一層根本的
な問題を対象としている。なぜなら、溶存酸素濃度及び
腐食電位は溶液全体に含まれる不純物と反応して亀裂内
におけるｐＨの変化を生み出すからである。かかるｐＨ
を制御すれば、溶存酸素濃度又は腐食電位に全く関係な
くＳＣＣを大幅に低減させることができる。ｐＨの変化
を制限するための手段は、化学的緩衝剤（例えば、ＮＨ
4 ＯＨ、Ｎａx Ｈ(3-x) ＰＯ4 及びＨ3 ＢＯ3 ）の使用
から水の化学的性質の調整〔すなわち、水中の陰イオン
性化学種に応じて酸（例えば、Ｈ3 ＰＯ4 、Ｃ2 Ｈ4 Ｏ
ＯＨ、ＣＨ2 ＯＯＨ、Ｈ3 ＢＯ3 又はＨ2 ＣＯ3 ）ある
いは塩基（例えば、ＺｎＯ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ又はＫ
ＯＨ）を管理下で添加すること〕にまでわたる。
る溶液ｐＨの変化を制限すること（すなわち、溶液ｐＨ
を約６．５〜８．０の範囲内に制限すること）によって
ＳＣＣを抑制するというものである。これは、酸化鉄及
び酸化ニッケルの溶解度が最小となるようなｐＨ範囲に
対応しているように思われる。本発明は、ＳＣＣに関し
て、溶存酸素濃度又は腐食電位の制御よりも一層根本的
な問題を対象としている。なぜなら、溶存酸素濃度及び
腐食電位は溶液全体に含まれる不純物と反応して亀裂内
におけるｐＨの変化を生み出すからである。かかるｐＨ
を制御すれば、溶存酸素濃度又は腐食電位に全く関係な
くＳＣＣを大幅に低減させることができる。ｐＨの変化
を制限するための手段は、化学的緩衝剤（例えば、ＮＨ
4 ＯＨ、Ｎａx Ｈ(3-x) ＰＯ4 及びＨ3 ＢＯ3 ）の使用
から水の化学的性質の調整〔すなわち、水中の陰イオン
性化学種に応じて酸（例えば、Ｈ3 ＰＯ4 、Ｃ2 Ｈ4 Ｏ
ＯＨ、ＣＨ2 ＯＯＨ、Ｈ3 ＢＯ3 又はＨ2 ＣＯ3 ）ある
いは塩基（例えば、ＺｎＯ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨ又はＫ
ＯＨ）を管理下で添加すること〕にまでわたる。
【００２６】高い濃度で存在する必要のない化学種又は
高温水中においてほとんど解離しない化学種（従って、
脱塩器によって効率的に除去されないか、あるいは脱塩
器の運転寿命を短縮しないような化学種）を選定するこ
とが望ましいが、炉水浄化系において精製される炉水の
割合を減少させることも可能である。なぜなら、亀裂内
のｐＨが制御されれば、不純物が（腐食電位のように）
ＳＣＣに影響を及ぼすことはもはや起こらないからであ
る。また、例えば陽イオンに対してＨ+ 型ではなくＮＨ
3 +型となるように脱塩器を「転換」することも可能であ
る。
高温水中においてほとんど解離しない化学種（従って、
脱塩器によって効率的に除去されないか、あるいは脱塩
器の運転寿命を短縮しないような化学種）を選定するこ
とが望ましいが、炉水浄化系において精製される炉水の
割合を減少させることも可能である。なぜなら、亀裂内
のｐＨが制御されれば、不純物が（腐食電位のように）
ＳＣＣに影響を及ぼすことはもはや起こらないからであ
る。また、例えば陽イオンに対してＨ+ 型ではなくＮＨ
3 +型となるように脱塩器を「転換」することも可能であ
る。
【００２７】上記の方法は例示を目的として開示された
ものである。かかる方法に様々な変更や改変を加え得る
ことは水化学技術に精通した当業者にとって自明であろ
う。かかる変更や改変の全てが前記特許請求の範囲によ
って包括されることを理解すべきである。
ものである。かかる方法に様々な変更や改変を加え得る
ことは水化学技術に精通した当業者にとって自明であろ
う。かかる変更や改変の全てが前記特許請求の範囲によ
って包括されることを理解すべきである。
【図１】２８８℃の水中における炉内増感３０４ステン
レス鋼に関し、亀裂成長速度の観測値及び予測値を腐食
電位に対してプロットしたグラフである。
レス鋼に関し、亀裂成長速度の観測値及び予測値を腐食
電位に対してプロットしたグラフである。
【図２】約４００ｐｐｂの酸素及び０．１μＭのＨ2 Ｓ
Ｏ4 を含有する２８８℃の水中における増感３０４ステ
ンレス鋼のＰｄ被覆ＣＴ試験片に関し、亀裂の伸長量を
時間に対してプロットしたグラフである。
Ｏ4 を含有する２８８℃の水中における増感３０４ステ
ンレス鋼のＰｄ被覆ＣＴ試験片に関し、亀裂の伸長量を
時間に対してプロットしたグラフである。
【図３】増感３０４ステンレス鋼のＰｄ被覆ＣＴ試験片
に関し、亀裂の伸長量を時間に対してプロットしたグラ
フである。
に関し、亀裂の伸長量を時間に対してプロットしたグラ
フである。
【図４】脱気された２８９℃の水中において試験された
増感３０４ステンレス鋼の亀裂成長速度に対するＨ2 Ｓ
Ｏ4 添加の効果を示すグラフである。
増感３０４ステンレス鋼の亀裂成長速度に対するＨ2 Ｓ
Ｏ4 添加の効果を示すグラフである。
【図５】Ｈ2 ＳＯ4 を含有する脱気された２８９℃の水
中において試験された増感３０４ステンレス鋼の亀裂成
長速度に対するホウ酸イオン／硫酸イオンのモル比の影
響を示すグラフである。
中において試験された増感３０４ステンレス鋼の亀裂成
長速度に対するホウ酸イオン／硫酸イオンのモル比の影
響を示すグラフである。
【図６】通気された溶液及び脱気された溶液中における
亀裂成長速度を比較することによって亀裂先端の陰イオ
ン活量を決定する際における腐食電位と溶液導電率との
相互関係を示すグラフである。
亀裂成長速度を比較することによって亀裂先端の陰イオ
ン活量を決定する際における腐食電位と溶液導電率との
相互関係を示すグラフである。
【図７】非増感３０４Ｌステンレス鋼に関して亀裂の伸
長量と水素水化学条件の変化に対する応答時間との関係
をプロットしたグラフである。
長量と水素水化学条件の変化に対する応答時間との関係
をプロットしたグラフである。
【図８】合金８２溶接金属に関して亀裂の伸長量と水素
水化学条件の変化に対する応答時間との関係をプロット
したグラフである。
水化学条件の変化に対する応答時間との関係をプロット
したグラフである。
【図９】増感３０４ステンレス鋼のＰｄ被覆ＣＴ試験片
に関して亀裂の伸長量と時間との関係をプロットしたグ
ラフであって、十分な量のＨ2 ＳＯ4 が添加されれば熱
力学的に最も低い腐食電位においても亀裂成長の促進が
達成され得ることを示している。
に関して亀裂の伸長量と時間との関係をプロットしたグ
ラフであって、十分な量のＨ2 ＳＯ4 が添加されれば熱
力学的に最も低い腐食電位においても亀裂成長の促進が
達成され得ることを示している。
【図１０】２８８℃の水中における増感３０４ステンレ
ス鋼に関し、亀裂の伸長量を時間に対してプロットした
グラフである。
ス鋼に関し、亀裂の伸長量を時間に対してプロットした
グラフである。
【図１１】アロイ６００の過剰陽極電流密度（金属溶解
速度）に対する硫化物濃度の効果を示すグラフである。
速度）に対する硫化物濃度の効果を示すグラフである。
【図１２】アロイ６００の緩徐ひずみ速度挙動に対する
硫化物濃度の効果を示すグラフである。
硫化物濃度の効果を示すグラフである。
【図１３】２００ｐｐｂのＯ2 を含有する２８８℃の水
中における増感３０４ステンレス鋼の緩徐ひずみ速度試
験に際して測定された、亀裂の発生に対する不純物の効
果を示すグラフである。
中における増感３０４ステンレス鋼の緩徐ひずみ速度試
験に際して測定された、亀裂の発生に対する不純物の効
果を示すグラフである。
Claims (6)
- 【請求項１】 水冷型原子炉又は関連設備中の金属部品
の表面における亀裂の発生又は成長を低減させるための
方法において、（ａ）前記原子炉内の水のｐＨを測定
し、（ｂ）前記水のｐＨを６．５〜８．０の範囲内に調
整する工程を有することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記ｐＨ調整工程（ｂ）は、亀裂の先端
又は前記亀裂の発生しそうな部位における電気化学ポテ
ンシャルが亀裂の発生又は成長に必要な臨界電気化学ポ
テンシャルよりも低くなるように、ｐＨ調整用化合物を
添加することによって実施される請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記化合物は、原子炉の温度条件下で分
解して、前記水のｐＨを調整するためのイオン又は原子
を放出する性質を有している請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記化合物が緩衝剤である請求項１記載
の方法。 - 【請求項５】 前記化合物が塩基である請求項１記載の
方法。 - 【請求項６】 前記化合物が酸である請求項１記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US22489694A | 1994-04-08 | 1994-04-08 | |
| US224896 | 1994-04-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0843586A true JPH0843586A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=22842672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7064637A Pending JPH0843586A (ja) | 1994-04-08 | 1995-03-24 | 金属部品の表面における亀裂の発生又は成長を低減させるための方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0843586A (ja) |
| KR (1) | KR950034278A (ja) |
| CA (1) | CA2145897A1 (ja) |
| DE (1) | DE19512918A1 (ja) |
| FR (1) | FR2718561B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5673297A (en) * | 1994-04-08 | 1997-09-30 | General Electric Company | Method of mitigating stress corrosion cracking of metals in high-temperature water by control of crack tip pH |
| DE10227040A1 (de) * | 2002-06-17 | 2003-12-24 | Henkel Kgaa | Verfahren zur Verringerung der Korrosivität von Kühl- oder Prozeßwasser |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5465298A (en) * | 1977-11-04 | 1979-05-25 | Hitachi Ltd | Preventing stress corrosion crack in boiling light-water reactor |
| US4992232A (en) * | 1987-08-31 | 1991-02-12 | General Electric Company | Method to control N-16 radiation levels in steam phase BWRs |
| US5108697A (en) * | 1990-10-19 | 1992-04-28 | Westinghouse Electric Corp. | Inhibiting stress corrosion cracking in the primary coolant circuit of a nuclear reactor |
| US5305360A (en) * | 1993-02-16 | 1994-04-19 | Westinghouse Electric Corp. | Process for decontaminating a nuclear reactor coolant system |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP7064637A patent/JPH0843586A/ja active Pending
- 1995-03-30 CA CA002145897A patent/CA2145897A1/en not_active Abandoned
- 1995-04-05 FR FR9504009A patent/FR2718561B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-06 DE DE19512918A patent/DE19512918A1/de not_active Withdrawn
- 1995-04-07 KR KR1019950008040A patent/KR950034278A/ko not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950034278A (ko) | 1995-12-28 |
| FR2718561B1 (fr) | 1997-01-24 |
| DE19512918A1 (de) | 1995-10-12 |
| FR2718561A1 (fr) | 1995-10-13 |
| CA2145897A1 (en) | 1995-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040706 |