JPH0387335A - 耐食性に優れた核融合炉用フェライト鋼 - Google Patents
耐食性に優れた核融合炉用フェライト鋼Info
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- JPH0387335A JPH0387335A JP22036289A JP22036289A JPH0387335A JP H0387335 A JPH0387335 A JP H0387335A JP 22036289 A JP22036289 A JP 22036289A JP 22036289 A JP22036289 A JP 22036289A JP H0387335 A JPH0387335 A JP H0387335A
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- steel
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Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は耐食性と靭性に優れ、かつ核融合反応による
中性子照射に対して誘導放射能が低いという利点を有す
るフェライト鋼に関する。
中性子照射に対して誘導放射能が低いという利点を有す
るフェライト鋼に関する。
核融合炉第一壁用鋼として、強度、靭性、耐食性に優れ
たオーステナイト系の３１６Ｔｉ ｍが一昔前まで最も
有力な材料とされていた。また、３１６Ｔｉ ９４より
耐スウェリング性に優れたフェライト系のＨＴＱ鋼（１
２Ｃｒ −ＩＭｏ−ＶＷ）も注目されていた。
たオーステナイト系の３１６Ｔｉ ｍが一昔前まで最も
有力な材料とされていた。また、３１６Ｔｉ ９４より
耐スウェリング性に優れたフェライト系のＨＴＱ鋼（１
２Ｃｒ −ＩＭｏ−ＶＷ）も注目されていた。
しかし、核融合反応の際生成する１４ＭｅＶの高密度な
中性子により、第−壁を構成するいくつかの元素が半減
期の長い放射性同位元素に変換し、炉の補修、廃棄の際
支障をきたすことが最近になってクローズアップされる
ことになった。この問題となる主な元素はＣｕ、Ｎｉ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ｎであり、炉の停止より１００年後に地中
埋設する際、安全な含有量としてＣｕ＜０．２７ｗｔ％
、Ｎｉ＜２．１ｗｔ％、Ｎｂ ＜ ０ 、０００１７ｗ
ｔ％、Ｍｏ（０，６３ｉｙｔ％。
中性子により、第−壁を構成するいくつかの元素が半減
期の長い放射性同位元素に変換し、炉の補修、廃棄の際
支障をきたすことが最近になってクローズアップされる
ことになった。この問題となる主な元素はＣｕ、Ｎｉ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ｎであり、炉の停止より１００年後に地中
埋設する際、安全な含有量としてＣｕ＜０．２７ｗｔ％
、Ｎｉ＜２．１ｗｔ％、Ｎｂ ＜ ０ 、０００１７ｗ
ｔ％、Ｍｏ（０，６３ｉｙｔ％。
Ｎ（０，０９２ｗｔ％といわれている（Ｒ，Ｗ、Ｃｏｎ
ｎ、 Ｆ、Ｗ。
ｎ、 Ｆ、Ｗ。
Ｗｉｆｆｅｒ＋ら“Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ＤＯ
Ｅ Ｐａｎｅｌ ｏｎ Ｌｏ＋＋＋Ａｃｔｉｖａｔｉｏ
ｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｆｕｓｉｏｎ Ａｐ
ｐｌｉｃａ−ｔｉｏｎｓ、” Ｌｌｎｉｖ、 ｏｆ
Ｃａ１ｉｆｏｒｎｉａ ＰＰＧ−７２８（Ｊｕｎｅ１９
８３） ）。
Ｅ Ｐａｎｅｌ ｏｎ Ｌｏ＋＋＋Ａｃｔｉｖａｔｉｏ
ｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｆｕｓｉｏｎ Ａｐ
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Ｃａ１ｉｆｏｒｎｉａ ＰＰＧ−７２８（Ｊｕｎｅ１９
８３） ）。
従って、従来候補材といわれていた３１６Ｔｉ鋼はＮｉ
（約１６す４％）が、またＨＴＱ鋼は肋（約１ｗｔ％
）が、前述の基準にかかり合金設計や構成元素の見直し
が必要となった。
（約１６す４％）が、またＨＴＱ鋼は肋（約１ｗｔ％
）が、前述の基準にかかり合金設計や構成元素の見直し
が必要となった。
これを機に発明者らにより、１４ＭｅＶの中性子照射に
よる誘導放射能の低い元素（例をあげるならＣ，Ｓｉ、
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａなど）のみで構成されたＣｒ−Ｗ
系マルテンサイトｍ（特開昭６２％、Ｗ：３８３５２号
）、およびＮｉをＭｎに置き換えたＣｒ−Ｍｎ系オース
テナイト１１（特開昭６２％、Ｗ：３８３５３号）が開
発された。
よる誘導放射能の低い元素（例をあげるならＣ，Ｓｉ、
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａなど）のみで構成されたＣｒ−Ｗ
系マルテンサイトｍ（特開昭６２％、Ｗ：３８３５２号
）、およびＮｉをＭｎに置き換えたＣｒ−Ｍｎ系オース
テナイト１１（特開昭６２％、Ｗ：３８３５３号）が開
発された。
しかし、上述のマルテンサイト鋼は高温強度と靭性を重
視した合金設計であるため、耐食性に有効な元素である
Ｃｒの添加量は、上限で約１２ｗｔ％である。また上記
Ｃｒ−Ｍｎ系オーステナイト鋼についてもＭｎを２（ｈ
ｔ％近く含有するため、脆化を促進するσ相の生成を抑
制する観点より、Ｃｒ量の上限は高々１３ｗｔ％となっ
ている。
視した合金設計であるため、耐食性に有効な元素である
Ｃｒの添加量は、上限で約１２ｗｔ％である。また上記
Ｃｒ−Ｍｎ系オーステナイト鋼についてもＭｎを２（ｈ
ｔ％近く含有するため、脆化を促進するσ相の生成を抑
制する観点より、Ｃｒ量の上限は高々１３ｗｔ％となっ
ている。
すなわち、低誘導放射能の組成をもつ既存の合金で、従
来の３１６Ｔｉ 画数みの耐食性に匹敵するＣｒ量（約
１８ｗｔ％）を含有するものは未だ例をみないのが現状
である。
来の３１６Ｔｉ 画数みの耐食性に匹敵するＣｒ量（約
１８ｗｔ％）を含有するものは未だ例をみないのが現状
である。
本発明はこのような現状から出発して創案されたもので
あって、耐食性と靭性に優れ、且つ核融合反応による中
性子照射に対して誘導放射能が低いという利点を有する
フェライト系ステンレス鋼を提供せんとするものである
。
あって、耐食性と靭性に優れ、且つ核融合反応による中
性子照射に対して誘導放射能が低いという利点を有する
フェライト系ステンレス鋼を提供せんとするものである
。
そのため本発明鋼はＣｒを従来のオーステナイト鋼と同
じ１８ｗｔ％近く含有させたＣｒＪ系鋼としてフェライ
ト単相にし、それによって耐食性を向上せしめると共に
、中性子照射により誘導放射能が高くなるＣ ｕ ＋
Ｎ ｉ＋ Ｎ ｂ Ｊ Ｍ Ｏ＋ Ｎを極力低減させる
ことで、核融合炉用構造材料に適した特性を獲得せしめ
ている。
じ１８ｗｔ％近く含有させたＣｒＪ系鋼としてフェライ
ト単相にし、それによって耐食性を向上せしめると共に
、中性子照射により誘導放射能が高くなるＣ ｕ ＋
Ｎ ｉ＋ Ｎ ｂ Ｊ Ｍ Ｏ＋ Ｎを極力低減させる
ことで、核融合炉用構造材料に適した特性を獲得せしめ
ている。
そこで１本願第１発明の構成につき詳述すれば、重量％
でＣ： ０．０１０％以下、Ｓｉ ： ０．１０”１．
０％、Ｍｎ ： ０．１０〜１．０％、Ｐ ： ０．０
１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ ： １６．
Ｏ〜２０．０％、Ｗ：０．５〜８．０％を含有し、残部
Ｆｅ及びｍ製上不可避な不純物より成る耐食性に優れた
核融合炉用フェライト鋼である。
でＣ： ０．０１０％以下、Ｓｉ ： ０．１０”１．
０％、Ｍｎ ： ０．１０〜１．０％、Ｐ ： ０．０
１５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ ： １６．
Ｏ〜２０．０％、Ｗ：０．５〜８．０％を含有し、残部
Ｆｅ及びｍ製上不可避な不純物より成る耐食性に優れた
核融合炉用フェライト鋼である。
また第２発明は、重量％でＣ： ０．０１０％以下、Ｓ
ｉ ： ０．１（１−１，０％、 Ｍｎ ： Ｏ，１０
〜１．０％、Ｐ ： ０．０１５％以下、Ｓ ： ０．
０１０％以下、Ｃｒ ： １６．０％、Ｗ：０．０％、
Ｗ：０．５〜８．０％、Ｔａ ： ０．８０％以下を含
有し、残部Ｆｅ及び溶製上不可避な不純物より戊る耐食
性に優れた核融合炉用フェライト鋼である。
ｉ ： ０．１（１−１，０％、 Ｍｎ ： Ｏ，１０
〜１．０％、Ｐ ： ０．０１５％以下、Ｓ ： ０．
０１０％以下、Ｃｒ ： １６．０％、Ｗ：０．０％、
Ｗ：０．５〜８．０％、Ｔａ ： ０．８０％以下を含
有し、残部Ｆｅ及び溶製上不可避な不純物より戊る耐食
性に優れた核融合炉用フェライト鋼である。
以下これらの合金組成成分の限定理由について述べる。
Ｃ：強度を上げるために必要な元素であるが、０．０１
０％を超えると耐食性、耐酸化性が大幅に低下すること
になる。そのため０．０１０％以下の範囲とした。
０％を超えると耐食性、耐酸化性が大幅に低下すること
になる。そのため０．０１０％以下の範囲とした。
Ｓｉ：耐酸化性に有効な元素であり、且つ製造時の脱酸
に寄与し靭性を向上させることができる。但し、０．１
０％未満だと脱酸効果が少なく靭性の低下をもたらす。
に寄与し靭性を向上させることができる。但し、０．１
０％未満だと脱酸効果が少なく靭性の低下をもたらす。
一方、１．０％を超えると硬化し、靭性・加工性が低下
する。そのためその範囲は０．１０〜１．０％とした。
する。そのためその範囲は０．１０〜１．０％とした。
Ｍｎ＝製造時の脱酸に寄与するが、０．１０％未満だと
脱酸効果が少なく靭性の低下を招くし、１．０％を超え
ると、靭性・耐食性が低下する。そのため０．１０〜１
．０％の範囲とした。
脱酸効果が少なく靭性の低下を招くし、１．０％を超え
ると、靭性・耐食性が低下する。そのため０．１０〜１
．０％の範囲とした。
Ｐ：通常不純物として扱われる元素であり、０．０１５
％を超えると粒界に偏析し、耐食性が著しく低下するこ
とになるので、０．０１５％以下とした。
％を超えると粒界に偏析し、耐食性が著しく低下するこ
とになるので、０．０１５％以下とした。
Ｓ：非金属介在物として靭性を害する元素であり、特に
０．０１０％を超えて含んでいると、加工性及び靭性が
低下する。そのため ｏ、ｏｔｏ％以下とした。
０．０１０％を超えて含んでいると、加工性及び靭性が
低下する。そのため ｏ、ｏｔｏ％以下とした。
Ｃｒ：耐食性・耐酸化性の向上に寄与するが、１６．０
％未満だと十分な耐食性・耐酸ｆヒ性を得ることができ
ないし、２０．０％を超えると靭性の低下を招くため、
１６．０〜２０．０％の範囲とした。
％未満だと十分な耐食性・耐酸ｆヒ性を得ることができ
ないし、２０．０％を超えると靭性の低下を招くため、
１６．０〜２０．０％の範囲とした。
リ ：強度・耐食性の向上に有効で、且つ耐酸化性に寄
与する元素であるが、０．５％未満だと顕著な効果が得
られず、また８、０％を超えると靭性が大幅に低下する
ことになる。
与する元素であるが、０．５％未満だと顕著な効果が得
られず、また８、０％を超えると靭性が大幅に低下する
ことになる。
そのため０．５〜８．０％の範囲とした。
第１発明鋼は上記成分を基本成分とし、残部はＦｅと溶
製上避けられない不純物を含むものである。
製上避けられない不純物を含むものである。
一方、第２発明では、以上の成分の他、更にＴａを含む
ものである。同元素は耐食性・耐酸化性を損なわずに高
靭性を得ることができるものであるが、０．８０％を超
えると靭性を低下させるので、０．８０％を上限とした
。
ものである。同元素は耐食性・耐酸化性を損なわずに高
靭性を得ることができるものであるが、０．８０％を超
えると靭性を低下させるので、０．８０％を上限とした
。
５０ｋｇ真空溶解炉を用いて下記式に示す合金組成を有
するインゴット３７個を夫々溶製した。
するインゴット３７個を夫々溶製した。
次いで１２５０℃に加熱して熱間圧延を行な聾）、１２
ｍｍ ｔの板に仕上げ、その後溶体化処理を行なって
試験片を切出した。
ｍｍ ｔの板に仕上げ、その後溶体化処理を行なって
試験片を切出した。
これらの試験片を用いて、シャルビ衝撃試験、高温水中
腐食試験及びヒューイ試験を行なった。
腐食試験及びヒューイ試験を行なった。
その試験結果を該表に示す。
尚、上記の各試験は、次の要領で行なわれた。
シャルビ衝撃試験：
ＪＩＳ４号試験片をｌ鋼種あたり約２０本加工し、シャ
ルビ試験のフルカーブを作成したのち、破面遷移温度（
表中、ＤＢＴＴ （’Ｃ）と標記）を求めた。
ルビ試験のフルカーブを作成したのち、破面遷移温度（
表中、ＤＢＴＴ （’Ｃ）と標記）を求めた。
高温水中腐食試験：
オートクレープ内で２５０℃、溶存酸素０．２ｐｐｍ、
２５０ ｈｒの環境で腐食試験を実施した。
２５０ ｈｒの環境で腐食試験を実施した。
試験後、表面のスケールを除去し、試９前と試験後のサ
ンプルの重量差より腐食速度（ｇ／ｍ／ｈｒ）を求めた
。
ンプルの重量差より腐食速度（ｇ／ｍ／ｈｒ）を求めた
。
ヒューイ試＠：
ＪＩＳ Ｇ ０５７３に準拠した腐食試験（以後ヒュー
イ試験と呼ぶ）を実施した。沸ａ ４８時間の試験を３
回行ない、腐食度を（ｇ／ ｍ／ｈｒ）で表記した。
イ試験と呼ぶ）を実施した。沸ａ ４８時間の試験を３
回行ない、腐食度を（ｇ／ ｍ／ｈｒ）で表記した。
以上の試験結果から明らかなように１本発明鋼ではシャ
ルビ衝撃試験の破面遷移温度（ＤＢＴＴ）が全て０℃以
下になったのに対し、比較鋼では■■［相］■＠［相］
を除き、０℃以上である。また、高温水中腐食試験では
、本発明鋼はいずれも０．１０ ｇ／ｍ／ｈｒ以下であ
った。この破面遷移温度（ＤＢＴＴ）と高温水中腐食量
との関係を添付図面のようにグラフにしてみると、本発
明鋼は全てＤＢＴＴ ＜ ０℃及び高温水中腐食量＜０
．１０ ｇ／ｒｒ？／ｈｒの範囲内にあり、靭性・耐食
性共に良好な結果が得られていることがわかる。
ルビ衝撃試験の破面遷移温度（ＤＢＴＴ）が全て０℃以
下になったのに対し、比較鋼では■■［相］■＠［相］
を除き、０℃以上である。また、高温水中腐食試験では
、本発明鋼はいずれも０．１０ ｇ／ｍ／ｈｒ以下であ
った。この破面遷移温度（ＤＢＴＴ）と高温水中腐食量
との関係を添付図面のようにグラフにしてみると、本発
明鋼は全てＤＢＴＴ ＜ ０℃及び高温水中腐食量＜０
．１０ ｇ／ｒｒ？／ｈｒの範囲内にあり、靭性・耐食
性共に良好な結果が得られていることがわかる。
更にヒューイ試験では、本発明鋼はいずれも０．５０
ｇ／ｒｒｉ’／ｈｒ以下となっているのに対し、比較鋼
は、■■［相］■（■■の場合を除き０．５０ ｇ／ｍ
／ｈｒを超えるものとなった。
ｇ／ｒｒｉ’／ｈｒ以下となっているのに対し、比較鋼
は、■■［相］■（■■の場合を除き０．５０ ｇ／ｍ
／ｈｒを超えるものとなった。
尚、破面遷移温度く０℃及び高温水中腐食試験＜０．１
０ ｇ／ｒｄ／ｈｒと良好な結果を得ている比較鋼■は
、ヒューイ試験で０．５０ ｇ／ｍ１２／ｈｒを超える
値を示しており、耐食性の面で本発明鋼より劣っている
ことが明らかである。
０ ｇ／ｒｄ／ｈｒと良好な結果を得ている比較鋼■は
、ヒューイ試験で０．５０ ｇ／ｍ１２／ｈｒを超える
値を示しており、耐食性の面で本発明鋼より劣っている
ことが明らかである。
以上詳述したように本発明鋼は、阿。、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｎ
等核融合炉環境で有害な元素を極力低減しながらも、Ｃ
ｒを１６，０ｗｔ％以上含有しているため、現在の候補
材の中では最も誘導放射能が少なく、且つ耐食性・耐酸
化性に優れているという特徴を有している。
等核融合炉環境で有害な元素を極力低減しながらも、Ｃ
ｒを１６，０ｗｔ％以上含有しているため、現在の候補
材の中では最も誘導放射能が少なく、且つ耐食性・耐酸
化性に優れているという特徴を有している。
そのため核融合炉用構造部材、特に冷却材（高温水）に
接する部位に用いる部材として最適である。また、実際
に使用する場合は、高強度・低耐食性のマルテンサイト
鋼の合せ材として使用することが最も有力な使用方法と
して考えられるが、靭性にも優れているため、高強度を
要しない箇所に対しては単独使用も可能である。更にＣ
ｒ−Ｍｎ系オーステナイト鋼の合せ材としても十分に適
応できる。
接する部位に用いる部材として最適である。また、実際
に使用する場合は、高強度・低耐食性のマルテンサイト
鋼の合せ材として使用することが最も有力な使用方法と
して考えられるが、靭性にも優れているため、高強度を
要しない箇所に対しては単独使用も可能である。更にＣ
ｒ−Ｍｎ系オーステナイト鋼の合せ材としても十分に適
応できる。
図面は実施例における破面遷移温度と高温水中腐食量と
の関係を示すグラフ図である。
の関係を示すグラフ図である。
Claims (2)
- （１）重量％でＣ：０．０１０％以下、Ｓｉ：０．１０
〜１．０％、Ｍｎ：０．１０〜１．０％、Ｐ：０．０１
５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：１６．０〜２
０．０％、Ｗ：０．５〜８．０％を含有し、残部Ｆｅ及
び不可避不純物から成る耐食性に優れた核融合炉用フェ
ライト鋼。 - （２）重量％でＣ：０．０１０％以下、Ｓｉ：０．１０
〜１．０％、Ｍｎ：０．１０〜１．０％、Ｐ：０．０１
５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：１６．０〜２
０．０％、Ｗ：０．５〜８．０％、Ｔａ：０．８０％以
下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物から成る耐食性
に優れた核融合炉用フェライト鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22036289A JPH0387335A (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 耐食性に優れた核融合炉用フェライト鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22036289A JPH0387335A (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 耐食性に優れた核融合炉用フェライト鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0387335A true JPH0387335A (ja) | 1991-04-12 |
Family
ID=16749949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22036289A Pending JPH0387335A (ja) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | 耐食性に優れた核融合炉用フェライト鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0387335A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8076680B2 (en) | 2005-03-11 | 2011-12-13 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | LED package having an array of light emitting cells coupled in series |
| US8183592B2 (en) | 2004-12-14 | 2012-05-22 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having a pluralilty of light emitting cells and package mounting the same |
-
1989
- 1989-08-29 JP JP22036289A patent/JPH0387335A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8183592B2 (en) | 2004-12-14 | 2012-05-22 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having a pluralilty of light emitting cells and package mounting the same |
| US8227272B2 (en) | 2004-12-14 | 2012-07-24 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having a pluralilty of light emitting cells and package mounting the same |
| US8536612B2 (en) | 2004-12-14 | 2013-09-17 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having a pluralilty of light emitting cells and package mounting the same |
| US8076680B2 (en) | 2005-03-11 | 2011-12-13 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | LED package having an array of light emitting cells coupled in series |
| US8159000B2 (en) | 2005-03-11 | 2012-04-17 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | LED package having an array of light emitting cells coupled in series |
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