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林 弘

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[金材技研ニュース 1974 No.5](https://mdr.nims.go.jp/datasets/8c204f10-a2cb-443f-bd87-068b7fabb45b)

## Fulltext

七〇一．ゼE①o一一〇＝ωE0箏○コーooo－o〕0＝あo㎝oo．］o－Eo－o呵o］一〇〇〕’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈ωEo．由≧里三…ω…Z－ooω］o〕f←㎜．5金属材料技術研究所18Crステンレス鋼の高温水による応力腐食割れ　Cr－Niオーステナイトステンレス鋼は軽水冷却型原子炉の構造材料として広く用いられているが，これまでにも応力腐食害1」れによる事故を生じた例が報告されており，原子炉の安全性確保の上からも応力腐食割れ防止対策は重要である。　腐食防食研究部では応力腐食割れ防止の観点から，詐1」れ抵抗性の高い合金組成および組織について一連の研究を行なっているが，その過程において，フェライトを20～30％含む2相合金はオーステナイト単相のものよつも著しく割れ抵抗性が高いことを明らかにした。また一般に応力腐食割れを起こしにくいとされている18Cr鋼のような高フェライト合金でも，高純度合金は害1」れ抵抗性を有したが，市販のSUS430鋼は条件によっては著しく害1」れやすいことがわかった。その後者における差異は，鋼中の不純物元素の種類および量によると考えられるため，今回は市販の18Crステンレス鋼申に存在するC，Si，Mn，P，N，Niのような不純物が応力腐食割れ感受性に与える影響について研究を行なった。供試Fe－18％Cr合金は純鉄および高純度クロムを主原料として，これに上記各元素を添加して真空溶解により作製した。試料は（1）800℃×30min空冷の焼なましと（2）1050℃×30min空冷の鋭敏化処理の2種類の熱処理を行なった。また，応力腐食割れ試験は，300℃，非脱気の塩素イオン濃度600ppmの塩化物水溶液中に，U一曲げにより応力を付与した試料を浸漬して行なった。　その結果，実験室で溶製した高純度の18Crには，割れが生じなかったのに対して市販材のSUS430鋼が著しく割れやすかったのは，市販鋼に含まれているCとNの影響によるものであって，その他のSi，Mn，P，Niなどの不純物は割れに影響しないことが判明した。　CやNのような有害な不純物を含む18Cr鋼の応力腐食割れ感受性は熱処理温度によって著しく影響を受ける。すなわち，800℃で焼なまししたものには割れは発生しないが，1050℃で鋭敏化したものは割れ感受性を有する。この場合の割れは写真に1例を示すように粒界に沿って進行していた。CやNを含む鋭敏化鋼は，StraussおよびHuey試験によって粒界腐食を生じ，また高温水中でのアノード分極によって白然浸漬条件よつも割れは加速され，カソード分極によって逆に阻止されるこ　　　　　　　　　　　とから，クロム炭化物ま　　　　　　　　　　　たは窒化物の形成による　　　　　　　。◆ノ粒界の選択溶解によって　　　　　　　　　■　　　　　　　　　　■　　　　　　　ま災割れたと考えられる。　　　　■　　　　」　　　　■　　　　　　　。茅紀　　以上の知見にもとずい　　　　｝　　　　　　　’　　」　　　　一凸　　　　　　　　　　市て，18Cr鋼に上記析出物　　　　　　｛　　　　　　　■　　　　　　　　多淳メの生成を抑制するTiまた鋤浴剃㍗吉胤1㌘写真　18Crステレレス鋼の300℃の高温塩化物水溶液による粒　　　界応力腐食割れ。　　　（ユ050℃X30min空冷の鋭敏化処理材）一1一FeA1の塑性　体心立方構造をもつCsC1－1；■！金属「川化介物のすべり挙動の特徴は，容易すべり方向か＜111〉か，＜001〉かに分類できることにある。このことに焦、1、なを絞った研究が市くからなされてきたが，系統的に調べられた化介物の数が少ないこともあってすぺり系を決めている原1刈は木だに明確にされていない。　金属物理研究部では，単結品の塑件に関する研究ク）一・環として，Csα型結晶構造をもつFeA1を取り．トげ，結11■1，方位，変形温度が変形挙動に与える形響について研究を行なっている。リ1上げ法でイ乍った一｛；i来，lf■㌔■，1から，（i12）［111コ，　（i01）［111〕，（211）［111コの各すべり系において最大勇断応力をもつような3杯類の方位の圧縮試験片をつくり，77，300，473．Kの仙」■、、映で変形を与えた。2表而解析法ですべり系の決定を行った後，すべり面に平行に薄膜を・切り出し，透辿班二r・顕微鏡を使用して転位構造0）観察を行った。その結呆，低温での優先すべり系は（21I）［111］であるが，汎度上昇とともに1110t＜111〉系が活発になること，および，臨界勇断j，じ力の沮度依存性はすべり系と密接な関係があることが＝1｛■1った。すなわち，11121面」二の1臨界碧断応力は，反双品’方向にすべりが起る場合は強い汎度依存性をホすが，双品方向にすべつが起る場合には，30ポK以下でほとんど温皮依存性を示さなかった。（工01）［n1〕すぺりに対する臨界抑断応力は前考より少し弱い沮度依存性を示した。　すべり面上の転位構造は，臨界聾断応力が強い沮度依存性を示す（亘2）［111］すぺつ系では，低温で休心立方構造の金属と同じようにらせん転位が大部分であったが，浦、度上昇と共に混合転位成分が増加した。臨界勇断応力が温度依存性を示さない（211）〔111〕すべり系では，刃状転位がらせん転位と同密度で存在し，全沮度範囲で安定であった。この事実は，このすべり系の臨界勢断応力は，刃状転位に対する運動祇抗で律速されていることを示している。このような現象は体心立方構造の金属では一般にl1■11溶体硬化の大きい場合に観察されている。FeA1の場合，この型の他の化合物で観察されている非化学量論的組成にもとづく硬化は起らず，Fe過剰側で逆に軟化現象が起るため，（2工1）〔1I1］すべり系の蜥界弊断応力州11．一度依存性は，非化学量論的組成にもとずく「1］溶体硬化■現象によるものではない。またAgMgでは，このすべり系の1臨界・菊断応力は強い温度依存性を示すため，FeAlの締果はFeA1固有のものであり，Fe－Fe原丁問の強い反発力に起因しているものと推察される。つぎに等方弾性体で成立する転位の消滅条件g・b＝Oは異方性の強いCuZnおよびNiA1では成立せず，転位線が2重点状像を示すと報告されているが，欽よりもわずかに異方性の強いFeAlにおいても，同じ現象が非常に顕著であることがここで観察された。．一．置，’一、卜1芸。、」3’’’’∵川川’’’∵’…　’一…1’’幕1・！’㌔・一’’’1＝・き点1臓’1事’＊㌻二1＝．り‘。．1‡11｛’薫・ 紬．∵．、．’・；・号 ，一．・‘　伽キ　、｝。、．、∴為1・・　　㌣1’・一、・喜・’、ノ～即熟し㍗．二’llr二’1、’■、、！1．’」●・一○．． 1＝唯一一一ン㌣・’　　　　　、串．＝・一！〉一㎞’…二怜1八芋、 1、　㌔…一｝㌔・、」’ ．ノ 　　．＾　　’’’’　　　　　　＾｛≡芒！7’ ＾’■1 へデ芋“■＾1言’ i． ヤん套1．’ノ次’●’止．．．：、．、1＾、う一■一L』　　■一」 も㎞　　■■ ■■山」■一」■一＼榊恕也』へ虹〆　　ヘヤ如　　曳、’　　　　　　　J写真　77．Kにおけるl1121面上の転位構造の応力の向きによる差違。（A）反双晶方向すべ一〕，（B）双品方庁1」すべり，（O息・b＝O　　を満足する場合の2重、1与状コントラスト。（写真中の矢印は反射ベクトルの方向を示す。〕一2一鉄鋼溶接金属中の拡散性水素定量法および装置　鉄鋼溶接金属中の水素は違れ破壊，ビード下割れおよびミクロフィシャーなどの水素脆化現象と密接な関係がある。近年，溶接構造材料の巡歩筍こイ半い亨誇芋妾｛を」萬「ト1の看赦圭憂ヨ広f｛女例三オ（素も．上二言己ヨE晃薯乏と闘係あるものとして大きく取上げられるに至っている。現為1，我1三覆では，鉄鋼溶接金楓中の拡故性水素の汲淀法としてJISZ3u3に規定されているグリセー」ン法・が採用されている。同法は45℃のグリセン液111・に測定試験片を浸滅し，試験片より放出される水素をグー」セりンと置換し［酬叉する方法である。また，グ■」セりンの代りに水銀，アルコールおよびパラフィンなどを捕集液として孝采用している国もあるが，これら揃集液の使用について1玉1際的統一はなされていない。困際溶接学会（HW）では水銀を用いるよう推奨している。同一溶接条件で得られた溶接金楓中の拡散性水素を水銀を揃集言夜として測定した値は、グリセリンを」≡凹いた場合のそれに比べて，3～6綱大きいことが知られている。このように捕集液の違いによって測定倣が異ることは，上記水素脆化現象におよぽす緋気“C■C．　　C宕　　　　　　F］C茗C。’「　　　　　　　，C茗SI　　　　　　　　“　　　　　　　非気　　　　　　　，C－S型　　　　　　　　一’C苗Cl｛一Clコ＝コ・ソクJ、，J、：ポー一ルシヨイン1－　　F棚LFI～Fコ1カ・，トオ7S1，S里：真雀去曲脇存牒　B　　　：　ガス　ビェ…一レ　・ソ　ヨ・　G　　＝カ’イスラー筏j　P　　1ピラニ…・一　L　M酬F！グM中火気1ヨ綿1C」大気　＾排気拡赦牲水素の影響を解析する上で極めて不都含なことである。　溶接研究部では，上言己測定法による測定倣の差異に対する馴丞1を解㎎するとともに，技術課の協力により鉄鋼溶接金属中の拡赦性水素鐙を精度よく，かつ簡便に測定できる“真．空抽出式拡敬・性水素定最装置”を闘発した。同装置の概■喀を図に示す。本装置の主な特徴は，（1）真空抽出であるため放出水素の完全回集ができる，（2）真空利咄容搾（A部）と放出ガス回収部（B都）との接統を互換性のあるボールジョイントとすることにより，1台の装置で多数の試験片の連続汲11定が可能である，（3）測定系は密閉式であるため水銀蒸気の発生などによる審＝がない，などである。　溶接棒，鋼材および溶接条件を同一として得られる溶接金属中の拡赦性水素量を，水銀法，グりセリン法およぴ真空法で測定した結果の1例を表に示す。圃表において，真空法による1貝1淀値が最も大きい。このことは溶接金属申の拡敬性水素を最も確実に摘集しえたことを示しており，この方法が鍛も優れていることを裏付けている。グリセリン法の結果は水銀法に較べ水素固収量が極めて小さい。これは揃集液の粘性が，発生した微小水素気泡の浮上速度に影響を与えるためである。グリセリン申では微小気泡は浮上できずに懸濁状態にあることが別の実験からも確認された。したがって，グりセリン法によるJISZ31工3の拡散性水素測定法は早急に改めるべきものであると考えられる。　真空法により鉄鋼溶接金属からの水素放出の対時削笛線を求め、水素の拡散係数を概算するとDH（in　Fe）＝9x1O■7cm2／secとなった。この値は常漁における鋼申の水素の拡散係数と良好な一致を示している。これは溶接金属からの水素の放出挙動が鋼中の水素の拡赦に支配されていることを示すものである。グ■」セ＝jン法（oc／100g〕　6．垂4（3．79）＊奥空法（㏄ノ1OOg）　11．O1畷　奥空才曲出式拡散惟水素定競装綴の概略図＊未1回1叫又ガス±置。一3一【特許紹介〕　　　断続移動アークによる溶接方法　　　公㍍療一…3’日榊8－34487臼帥1148年王O月22日公告　　　発1ザ宥　　　　　稲垣遼夫，剛1日明　この発1ぢ1は薄板や薄1灸」欝のアーク溶接及びプラズマ溶搬において比鮫的広い溶接条件で安定な裏波ビードを容易に彬成させる漆搬法である。　桝反や雌肉管のアーク溶接では、溶接入熱が少しでも過大になると溶落ちが生じ、そこに子」があく。これを1三カぐには溶弓’珪入熱の縦しい稚1」御のため，安定に動f乍する溶手妾1妊沸貢と庇度な圭築仰三手支利青をもった熟茅疎ユニカ｛一必要となる。　この発■サヨは漆桜電極■父は加工材を溶接線に沿って1断統的に移動させ，溶落ちを防ぎながら連続した継手をつくることを緒微とする。　図1は力1］工材の亨容融部に亨容落ちが生じる板厚，溶桜斑流及び時閥の関係を示すグラフで，1、丸印は溶搬電板を移動しない敵止アーク発生後，溶落ちが起るまでの同制’1当「を示し，黒丸印は移動アークの溶落ちが起る最大板厚を示す。本発畷はこの一枢に蒲膿し，瀞」1・ニアークによる加．丁、材の溶融過程と所定距離のアーク移動遇穫を繰返してアークの断続移動を行う。　この発11リヨによると王、薄板の溶接が可能，2．アークの瀞．量」二時1’≡れ移重洲一雌の調節により溶融幅を広範に変えうる，3．溶按電流σ）広い範騨で適正な溶接ビードが形成されるなどの技術的効果があり，薄板や薄肉管の溶接に効果的に適』＝葛できる。　　　　溶接位置合せレール移動装置　公告番号　実公昭48－23451昭和48年7月9日公告　登録盗定　昭和48年9月18E1　考案者漆接研究部稲垣道夫，岡m明　この考案は魯動溶接において溶接位置を正確に確保するために，溶横トーチを加工材の溶接溝中心に位霞含せする溶接台単のレール移動装置である。　本考案裟置の主要部を図2に示した。レール1の左端は溶接1一チなどを搭載する1亘1転テーブルである。6は溶被方向に対して友有に移動する移動テーブルで，8は螺裸11州珂転によりレールを移動する駆動テーブルである。溶接トrチを加工材の溶接位置へ合わせ，その｛立置の偏りが生じると駆動モータ至4をイ乍璽カさせる。モータの回転作動は螺桿1王を総て駆動テーブルの直接動作に変換され，さらに移動テーブルおよび回転テーブルの微動を介して溶接卜rチを溶接位置へ倣わせる。本考」案は従来の溶接機にそのまま利用でき，小型自動アーク溶接機の溶接位置制御にきわめて鰹利である。ヨ　。！一1！二二二㎞1呈昌畠‘　　　ヨ昌’oo　　　　　150　　　　　1oo　　　　　！；o　　怖　　オ珪　一旺　疵　＝＾〕　　　図1 図2冷短　信妙⑧受　輿冒本鉄銀協会香村輿　疲れ言式擦彙音匿授　吉霞進は，「釜失翁覇例・恭トのづ痩れ言式鰯“こ1装』する、1式鮫研究．」により，一；…ヨ利コ49年4月2日皿．ヒ言己の賀を受けた。目本鉄鋼協会西山套己念襖　奇言序葛イヒ1呈羊＝乖汗多已畜1三イヒ箏＝分杉〒峯童」蔓　孝貫旛…恵；毫子は，「垂炎翁萌ならひ’に各弔重元諸ξの化学＝ケナ杉〒に1装ヨする砺ポ究」　によ■〕，旧召和49年4月2日．．ヒ言己の徴を・受けた。劇意コニ夫功労者表影　1榊口49年4月17日琴蝉＝披術咋蔓宵より，下言己4名は職域におけるすぐれた禽1」意：丁、夫と，科学技術の改蒋・1右1上に寄与したユカ毒責に対し，．．ヒ言已の・褒．彰を受’けた。　　ヰオ＊斗弛…’…芝棚P3モ音肇　　　　武襲≡…　　　；カ　　エ薬化研究普盾　岩丼良衛クー」一プ言式駿畜1三　　．馬場　　栄次　　　。　　　　　山崎　政義⑧人蜜異動　圓召不目杢9土F5月至日f†　昇任電気磁気材料概究音脹太刀川恭治　　　　　　　（零置タて乖強多てヰオ準1・祝干多旨音∬≦葦置タモヰオ米≡妄弔齋多竃、妻量一麦）　配置換金属物理研究都長　　増本　剛　　　　　　　（電気磁気材料研究部・浸）　　　　　　材料強度砺究部長　　　吉国　秀彦　　　　　　　（金属物理研究都長）　餅任解除　材料強度研究都・笈　　　河園　和美　（戸帰長）⑳海外出張禽橋仙之助　特殊材料鮒究部犠殊材料砺脇室長スカイラブ計画の鰯際シンポジウムに；出席ならぴに研究論文発表のため昭和49年杢月25日から5月8日までアメljカ含衆’匡1ハンスビルヘ出張した。　　　　　　　　　遜一巻第185号繍集兼発行人　　　　　　　　　　才木　　　　　　　　　冒ム副　　　棚　株式会社ユニオンプりント　　　　　　　　東京都大11ヨ区＝寺1央8－3θ一2　　　　　　　　電，、口　東京（03）753－6969（代表）発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　　　　東京都目烈ヌ1≡†I目黒2丁目3番12号　　　　　　　　　　魁口1．コ東京（03〕719－2271（代表）　　　　　　　　　　郵　便　番　号　（王53）一4一