(57)【要約】不働態化により耐蝕性を維持する試験体に、大気圧中で短時間に且つ簡便にＩＧＳＣＣだけを発生、進展する方法を提供するため、テトラチオン酸カリウム水溶液の濃度が０．３〜６重量％、溶液温度が５〜６０℃、溶液のｐＨ値が３〜６の試験液を、不働態化により耐蝕性を維持する試験体に接触させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不働態化により耐蝕性を維持する材料よりなる試験体をテトラチオン酸塩溶液と接触させて、前記試験体に粒界型応力腐食割れを発生し進展させることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項２】
請求項１記載において、前記試験体が、溶接構造物又はその溶接構造物の模擬試験体、あるいは前記溶接構造物又は前記模擬試験体から切り出した切り出し試験体であることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載において、前記試験体に歪みを与える手段を設け、その手段によって試験体に歪みを与えた状態で前記テトラチオン酸塩溶液と接触させることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項４】
請求項３記載において、前記試験体に歪みを与える手段が、当該試験体施した溶接部であることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項５】
請求項３記載において、前記試験体に歪みを与える手段が、当該試験体に外側から歪みを与える部材または装置であることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載において、前記テトラチオン酸塩溶液がテトラチオン酸カリウムまたはテトラチオン酸ナトリウムの水溶液で、テトラチオン酸カリウムまたはテトラチオン酸ナトリウムの濃度が０．３〜６重量％、溶液温度が５〜６０℃、溶液のｐＨ値が３〜６の範囲にそれぞれ規制されていることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項７】
請求項６記載において、前記テトラチオン酸カリウムまたはテトラチオン酸ナトリウムの水溶液が０．０６〜６重量％の範囲で塩素を含有していることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項８】
請求項７記載において、前記塩素濃度が０．６〜６重量％の範囲に規制されていることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載において、前記試験体の粒界型応力腐食割れを発生させようとする箇所以外の箇所を非金属物質で被覆したことを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項１０】
請求項９記載において、前記非金属物質がシリコンゴムまたはフッ素ゴムであることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項記載において、前記試験体が溶接部を有し、その溶接部がニッケル基合金又はステンレス鋼で構成されていることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項１２】
請求項１または請求項１１記載において、前記試験体がＣ，Ｎｂ，Ｔｉを含有し、その試験体の構成材料の下式で求められる安定化パラメータが１２以下であることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
安定化パラメータ＝０．１３×〔（Ｎｂ＋２Ｔｉ）／Ｃ〕
式中のＣ，Ｎｂ，Ｔｉは構成材料の重量％である。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項記載において、前記試験体に粒界型応力腐食割れを発生させる前に前記試験体を鋭敏化状態にするための熱処理を施すことを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項１４】
請求項１３記載において、前記試験体に対して温度範囲
５００℃≦Ｔ℃≦６５０℃
において、時間範囲
ｔ１時間≦ｔ時間≦ｔ２時間
ここで
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の熱処理を施すことを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４記載において、前記試験体が溶接部を有し、その溶接部がフェライトを含有するオーステナイト系ステンレス鋼から構成それていることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項８、請求項１１ないし請求項１５のいずれか１項記載において、前記試験体が溶接部を有し、その溶接ビード部の粒界型応力腐食割れを発生させたい箇所の表面を研削して、その研削表面に前記テトラチオン酸塩溶液を接触させることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項記載において、前記試験体の割れを発生させようとする部位の付近にダムを形成して、そのダムに前記テトラチオン酸塩溶液を注入し、前記溶接部またはその溶接部付近に粒界型応力腐食割れを発生及び進展させることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１７のいずれか１項記載において、前記試験体が、原子力発電プラントの溶接構造物又はその溶接構造物の模擬試験体、あるいは前記溶接構造物又は前記模擬試験体から切り出した切り出し試験体であることを特徴とする試験体の粒界型応力腐食割れの発生及び進展方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、例えば原子力発電プラントの構造物の溶接部における環境助長割れとして知られている粒界型応力腐食割れ（以下、ＩＧＳＣＣと略記する）に対する保全技術に係り、特に不働態化によって耐蝕性を維持する試験体に対して、簡便な手段でＩＧＳＣＣを発生、進展することのできる技術に関する。
背景技術
世界的にＣＯ２排出削減と電力需要の増大への対応の両立が求められている一方で、原子力発電プラントの新設が困難な状況にあり、長期間にわたって運用されてきた既設の原子力発電プラントを延命化するために、原子炉、炉内構造物及びそれらの溶接部位などの機器構成材料の健全性を評価することが重要である。
材質、応力、使用環境などの条件に依存して、原子炉等の機器構成材料に発生するＩＧＳＣＣによる亀裂の有無、その寸法、形状などを実機において非破壊の状態で検出し、評価するための手段として超音波探傷検査技術や渦電流探傷検査技術などの適用が考えられる。
しかし、前記非破壊検査技術による亀裂の検出、評価を様々な条件の部位に広く適用するには、実機における種々の条件で発生するＩＧＳＣＣを実験室的に再現した試験体を用いて亀裂の検出、評価を積み重ねる必要がある。
評価対象であるＩＧＳＣＣ以外の腐食損傷が混在する状態では亀裂の正確な検出、評価が困難であるため、実機では高温、高圧水条件下、極めて長時間かかって発生するＩＧＳＣＣのみを実験室的に短時間で選択的に、目的とする特定部位にのみＩＧＳＣＣを発生、進展させる技術が求められている。
図２は、原子力発電プラントにおける圧力容器の炉内構造物の一つであるシュラウドサポートの構造図で、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ部の拡大図である。図中の１００は圧力容器、１０１は圧力容器１００の底部から溶接１０２により立設されたレグ、１０３はレグ１０１によって支持されたサポートシリンダで、溶接１０４によりレグ１０１に連結されている。１０５は圧力容器１００とサポートシリンダ１０３の間に架設されたサポートプレートで、溶接１０６により圧力容器１００とサポートシリンダ１０３に連結されている。
この構造物の材料として、不働態化により耐蝕性を維持するニッケル基合金やステンレス鋼が多用化されている。これらの材料では結晶粒界近傍の鋭敏化したところ（Ｃｒ炭化物析出に伴いＣｒが枯渇したところ）に応力が作用すると、割れが発生して、それが進展する。これをＩＧＳＣＣと称している。
従来、不働態化によって耐蝕性を維持する機器溶接構造物の部分試験体にＩＧＳＣＣを発生、進展させる方法として、人工の機械加工や放電加工による模擬欠陥のまま、あるいは溶接割れの欠陥をスタート点とし、高温高圧水中での長時間の加速試験が一般的であった。
上記目的で研究されたものではないが、簡便なＩＧＳＣＣ発生、進展に参考となるものとして、ポリチオン酸を使用するＡＳＴＭ  Ｇ３５試験〔Ｗａｃｋｅｎｒｏｄｅｒ液（ヴァッケンローダ液）、ｐＨ＜１〕がある。これは、石油精製工業などの脱硫装置における鋭敏化ステンレス鋼のＩＧＳＣＣの研究で知られているものである（防食技術：松島ら、Ｖｏｌ．２２（４）（１９７４）参照）。
しかし、前述の試験は脱硫装置の環境を模擬する試験であるので、試験液の調整が簡便でないことや、ＩＧＳＣＣだけでなく粒界腐食（ＩＧＣ）アタックが発生することが報告されている（前記非特許文献参照）。すなわち、ＩＧＣが観察されたテスト条件での割れはＩＧＳＣＣというより応力加速ＩＧＣ現象と考えられる。
このように従来は、高温高圧水中での長時間の加速試験によるＩＧＳＣＣの発生、進展方法以外に、大気中、室温で、ＩＧＣや孔食がなく、ＩＧＳＣＣだけを発生させる簡便な技術は確立されていなかった。
本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、不働態化により耐蝕性を維持する試験体に、大気圧中で短時間に且つ簡便にＩＧＳＣＣだけを発生させることのできる試験体のＩＧＳＣＣの発生及び進展方法を提供することにある。
発明の開示
上記日的を達成するために、本発明の第１の手段は、不働態化により耐蝕性を維持する材料よりなる試験体をテトラチオン酸塩溶液と接触させて、前記試験体に粒界型応力腐食割れを発生し進展させることを特徴とするものである。
本発明の第２の手段は、前記試験体が、溶接構造物又はその溶接構造物の模擬試験体、あるいは前記溶接構造物又は前記模擬試験体から切り出した切り出し試験体であることを特徴とするものである。
本発明の第３の手段は、前記試験体に歪みを与える手段を設け、その手段によって試験体に歪みを与えた状態で前記テトラチオン酸塩溶液と接触させることを特徴とするものである。
本発明の第４の手段は、前記試験体に歪みを与える手段が、当該試験体施した溶接部であることを特徴とするものである。
本発明の第５の手段は、前記試験体に歪みを与える手段が、当該試験体に外側から例えば曲げや引張りなどで歪みを与える部材または装置であることを特徴とするものである。
本発明の第６の手段は、前記テトラチオン酸塩溶液がテトラチオン酸カリウムまたはテトラチオン酸ナトリウムの水溶液で、テトラチオン酸カリウムまたはテトラチオン酸ナトリウムの濃度が０．３〜６重量％、溶液温度が５〜６０℃、溶液のｐＨ値が３〜６の範囲にそれぞれ規制されていることを特徴とするものである。
本発明の第７の手段は、前記テトラチオン酸カリウムまたはテトラチオン酸ナトリウムの水溶液が、例えはＮａＣｌやＫＣｌの添加により０．０６〜６重量％の範囲で塩素を含有していることを特徴とするものである。
本発明の第８の手段は、前記塩素濃度が０．６〜６重量％の範囲に規制されていることを特徴とするものである。
本発明の第９の手段は、前記試験体の粒界型応力腐食割れを発生させようとする箇所以外の箇所を非金属物質で被覆したことを特徴とするものである。
本発明の第１０の手段は、前記非金属物質がシリコンゴムまたはフッ素ゴムであることを特徴とするものである。
本発明の第１１の手段は、前記試験体が溶接部を有し、その溶接部がニッケル基合金又はステンレス鋼で構成されていることを特徴とするものである。
本発明の第１２の手段は、前記試験体がＣ，Ｎｂ，Ｔｉを含有し、その試験体の構成材料の下式で求められる安定化パラメータが１２以下であることを特徴とするものである。
安定化パラメータ＝０．１３×〔（Ｎｂ＋２Ｔｉ）／Ｃ〕
式中のＣ，Ｎｂ，Ｔｉは構成材料の重量％である。
本発明の第１３の手段は、前記試験体に粒界型応力腐食割れを発生させる前に前記試験体を鋭敏化状態にするための熱処理を施すことを特徴とするものである。
本発明の第１４の手段は、前記試験体に対して温度範囲
５００℃≦Ｔ℃≦６５０℃
において、時間範囲
ｔ１時間≦ｔ時間≦ｔ２時間
ここで
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の熱処理を施すことを特徴とするものである。
本発明の第１５の手段は、前記試験体が溶接部を有し、その溶接部がフェライトを含有するオーステナイト系ステンレス鋼から構成それていることを特徴とするものである。
本発明の第１６の手段は、前記試験体が溶接部を有し、その溶接ビード部の粒界型応力腐食割れを発生させたい箇所の表面を研削して、その研削表面に前記テトラチオン酸塩溶液を接触させることを特徴とするものである。
本発明の第１７の手段は、前記試験体の割れを発生させたい部位の付近にダムを形成して、そのダムに前記テトラチオン酸塩溶液を注入し、前記溶接部またはその溶接部付近に粒界型応力腐食割れを発生及び進展させることを特徴とするものである。
本発明の第１８の手段は、前記試験体が、原子力発電プラントの溶接構造物又はその溶接構造物の模擬試験体、あるいは前記溶接構造物又は前記模擬試験体から切り出した切り出し試験体であることを特徴とするものである。
発明を実施するための最良の形態
次に本発明の実施形態に係る試験体のＩＧＳＣＣの発生、進展方法について図を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の試験液の条件を示す図であり、同図の斜線で示すように本発明は濃度が０．３〜６重量％でｐＨ値が３〜６のテトラチオン酸カリウム（Ｋ２Ｓ４Ｏ６）またはテトラチオン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ４Ｏ６）の水溶液（以下、代表してテトラチオン酸カリウム水溶液について述べる）を温度が５〜６０℃で試験体に接触させる。
必要に応じて、試験体のＩＧＳＣＣを進展させる部分以外の金属表面をシリコンゴムやフッ素ゴムどの非金属物質で覆って、前記条件で試験体をテトラチオン酸カリウム水溶液と接触させる。
また必要に応じて、試験体を鋭敏化するために、少なくとも一部分の構成材料は安定化パラメータを１２以下としたり、試験体に６００℃前後の応力除去焼鈍処理を施し、さらに２８８〜５５０℃での低温時効処理を施すこともできる。
前記安定化パラメータは、
安定化パラメータ＝０．１３×〔（Ｎｂ＋２Ｔｉ）／Ｃ〕
で求められる。ここでＣ，Ｎｂ，Ｔｉは構成材料の重量％を示す。
図３は、本発明の試験体として使用されるニッケル基合金のＡｌｌｏｙ１８２とＡｌｌｏｙ６００の化学組成表の一例である。同図に示すようにＡｌｌｏｙ１８２，Ａｌｌｏｙ６００ともにＮｉ含有率が７０重量％以上である。
Ａｌｌｏｙ１８２の安定化パラメータは７．３以下、Ａｌｌｏｙ６００の安定化パラメータは１．５以下で、ともに安定化パラメータは１２以下であるので、６００℃の応力除去焼鈍処理や２８８〜５５０℃での低温時効処理で試験体を鋭敏化できる。
図４は、ＩＧＳＣＣの発生、進展技術を確立するために実施した試験条件（試験液記号Ａ〜Ｄ）と、技術文献から推定される高温水中でのＩＧＳＣＣの試験条件（試験液記号Ｅ）を示したものである。同図に示す本発明条件Ａは、１重量％のＫ２Ｓ４Ｏ６水溶液で、ｐＨ調整のための酸は入れず（ｐＨ値約５）、大気圧、室温（ＲＴ）で試験を行なう。
これに対して比較条件Ｂは、本発明条件Ａの温度を８０℃に上げたものである。比較条件Ｃは、本発明条件ＡのＫ２Ｓ４Ｏ６水溶液濃度を１０％に上げたものである。比較条件Ｄは、圧力８．３ＭＰａ、高温水中（溶液温度２８８℃）での隙間付きＳＣＣ試験条件である。比較条件Ｅは、実機の環境を模擬したＳＣＣ条件で、環境水は０．２ｐｐｍの溶存酸素を含む実機炉水、圧力は飽和蒸気圧、溶液温度は２８８℃である。
図５は本発明条件Ａや比較条件Ｂ，Ｃの試験に用いる試験片を示す図で、試験片ＡはＡｌｌｏｙ１８２溶接金属のＩＧＳＣＣ発生用の定歪み曲試験片である。試験片Ｂは鋭敏化Ａｌｌｏｙ６００のＩＧＣや孔食の発生の有無を調べるための試験片である。
図６（ａ），（ｂ）は、定歪み曲試験用試験片Ａをボルトとナットで治具に装着し、負荷（曲げ）歪みが１．５％になるようにしたものである。図中の１は上面が若干湾曲して突出した曲げ歪み付与用治具、２は治具１の上にセットして曲げ歪みを付与された試験片、３は試験片２においてＩＧＳＣＣを発生させる箇所を限定させるために中央部以外を覆ったシリコンゴム被覆、４は被覆３が施されていないＩＧＳＣＣ発生目標箇所、５は試験片押さえ金具、６はボルト、７はナットである。試験片２を図４に示すように治具１上にセットすることにより、試験片２に一定の曲げ歪みが外側から負荷される。
図７はこの試験結果をまとめた図であり、試験条件（環境水、圧力、溶液温度、負荷歪み）、試験時間、割れがＩＧＳＣＣか否かを調査した結果が示されている。図中の試験Ｎｏ．１〜６は、試験Ｎｏ．７および８に示したように、ＩＧＳＣＣを生じるのに長時間を要する２８８℃の高温高圧水中での試験に対する代替試験法として検討したものである。なお、試験Ｎｏ．８の試験時間の値は実験データからの推定値である。
図８は、図７に示す試験Ｎｏ．１（１重量％Ｋ２Ｓ４Ｏ６水溶液、大気圧、溶液温度室温、負荷歪み１．５％）で７２時間試験した後の試験片表面を示すものである。試験中の調査では２４時間で微細な割れが発生し、４８時間では目視で割れが確認されている。図８の矢印箇所は、試験片においてＳＣＣを発生させない箇所のシリコンゴム被覆を示しており、図の中央部にＩＧＳＣＣの発生が観察される。
図９は、図７に示す試験Ｎｏ．２（１重量％Ｋ２Ｓ４Ｏ６水溶液、大気圧、溶液温度８０℃、負荷歪み１．５％）で１２０時間試験した後の試験片表面を示すもので、ＩＧＳＣＣは発生しにくく、孔食が観察された。ＩＧＳＣＣが発生しにくいため、試験時間が１２０時間かかった。同図によると試験片表面に顕著な大きな割れは無く、孔食が発生している。これはシリコンゴム被覆を除去した後の図である。
図１０は、図７に示す試験Ｎｏ．３（１０重量％Ｋ２Ｓ２Ｏ２水溶液、大気圧、溶液温度室温、負荷歪み１．５％）で７２時間試験した後の試験片表面を示すものである。試験中の２４時間で微細な割れが発生し、４８時間では図の中央部に目視で割れ（ＩＧＳＣＣ＋ＩＧＣ）が確認されている。従って、試験Ｎｏ．２及び３での割れは真のＩＧＳＣＣでなく、応力加速ＩＧＣ現象である。
図１１は前記試験Ｎｏ．１の実施によりＡｌｌｏｙ１８２に発生した割れの断面状態を示す図、図１２はその割れ断面の詳細を示す拡大図である。これらの図に示すように結晶粒界に沿って割れが発生しており、この割れがＩＧＳＣＣであることが確認された。
図１３は、定歪み曲げを付与しないで、長時間の浸漬を行なう試験Ｎｏ．４（１重量％Ｋ２Ｓ２Ｏ６水溶液、大気圧、溶液温度室温、負荷歪み０％、試験時間１６８時間）の試験後、試験片を軽く曲げた断面を示すものである。同図に示すように孔食もＩＧＣも全く観察されない不動態化状態である。
図１４は、定歪み曲げを付与しないで、長時間の浸漬を行なう試験Ｎｏ．５（１重量％Ｋ２Ｏ４Ｏ６水溶液、大気圧、溶液温度８０℃、負荷歪み０％、試験時間２６４時間）の試験後、試験片を軽く曲げた断面を示すものである。同図に示すように孔食とＩＧＣが観察された。
図１５は、定歪み曲げを付与しないで、長時間の浸漬を行なう試験Ｎｏ．６（１０重量％Ｋ２Ｓ４Ｏ６水溶液、大気圧、溶液温度室温、負荷歪み０％、試験時間１６８時間）の試験後、試験片を軽く曲げた断面を示すものである。同図に示すように、ＩＧＣが観察された。
これらの試験結果より、溶液温度を８０℃に上昇させたり、Ｋ２Ｓ４Ｏ６水溶液の濃度を１０％にすると、ＩＧＣが生じることが確認された。
なお、図７中の試験Ｎｏ．７と試験Ｎｏ．８は、従来のＩＧＳＣＣの発生及び進展方法の試験条件とその結果を示しており、ＩＧＳＣＣが発生、進展するのに試験Ｎｏ．７は１０００〜３０００時間を要しており、試験Ｎｏ．８は実験室データからの推定値で２０００００時間を超す、極めて長い時間を要すると考えられる。
本発明の条件である試験Ｎｏ．１，Ｎｏ．４の溶液条件Ａでは、応力歪みが付与されないと割れず、応力歪みを付与すると割れが発生することから、図１６に示すように、ＩＧＳＣＣ発生、進展時間に歪み依存性が考えられ、被膜破壊型の割れ機構で説明されると考えられる〔これについては、Ｐｕｇｈ：Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｂｅｈａｖｉｏｒ，Ｃｏｒｄｅｎａｎｄ  Ｂｒｅａｃｈ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，（１９６６）ｐ．３５１を参照〕。
しかも、割れは結晶粒界のみを選択して進展していることから、ＩＧＳＣＣの割れ形態である。これは図７の試験Ｎｏ．７や試験Ｎｏ．８で得られる酸素を含む高温水中で鋭敏化ニッケル基合金のＩＧＳＣＣに相当する。ただし、被膜の組成や性状は生成条件が異なっていると考えられる。
以上の検討結果から、本発明の試験条件を図１に示す斜線範囲とした。本発明の条件においてＫ２Ｓ４Ｏ６水溶液の濃度の下限値を０．３重量％としたのは、１重量％でも２４時間でＩＧＳＣＣが発生するので、高応力溶接構造物の試験体ではＩＧＳＣＣの発生時間を遅らせる必要がある場合にも活用できるようにするためである。濃度の上限値を６重量％としたのは、１０重量％のように高濃度にするとＩＧＣが発生するためである。従ってＫ２Ｓ４Ｏ６の濃度は０．３〜６重量％、好ましくは０．５〜３重量％の範囲である。
溶液温度の下限値を５℃としたのは、試験液が凍るのを防ぐためであり、溶液温度の限値を６０℃としたのは、孔食やＩＧＣの発生を抑制するためである。従って溶液温度は５〜６０℃、好ましくは１０〜３０℃の範囲である。
必要に応じて、ＩＧＳＣＣを進展させる部分以外の金属部分をシリコンゴムやフッ素ゴムなどの非金属物質で覆うことができる。このようにすれば、大型の機器溶接構造物であっても、部分的に露出した金属部分に試験液を接触させることで、その箇所のみにＩＧＳＣＣを発生させることができる。
さらに、溶接構造物の少なくとも一部分の構成材料は安定化パラメータが１２以下としたり、あるいは溶接構造物の部分試験体に６００℃前後での熱処理や２８８〜５５０℃での低温時効を施すことにより、その試験体を鋭敏化状態にしてＩＧＳＣＣを発生し易くする。
次に本発明の他の実施形態に係る試験体の粒界型応力腐食割れの発生、進展方法について説明する。この他の実施形態では、品質工学における直交表Ｌ９（３４）用いてさらに詳細に試験条件の選定を行なった。
直交表Ｌ９（３４）は直交表を用いた実験計画法の１種で、Ｌ９の９は直交表の行の数（割付けに際しては実験数Ｎに対応する）を表し、３４の３は各列を構成する数字が３種類（因子の３水準に対応する）であることを表し、３４の４は列の数が４列（因子の数に対応する）であることを表している。
図１７は、直交表Ｌ９にＳＣＣに影響する因子としてＫ２Ｓ４Ｏ６濃度、ｐＨ値、温度、及びＮａＣｌ濃度を割り当てて実施した１％歪みの、定歪み曲試験結果をまとめたものである。
Ｋ２Ｓ４Ｏ６濃度は１，３及び６重量％とした。ｐＨ値は影響度を調べるために、１，３及び調整せずの条件である。ｐＨ値を調整せずの条件の試験Ｎｏ．４及び７でｐＨ値が４以下となったのは、Ｋ２Ｓ２Ｏ６濃度が高いためと考えられる。試験温度は詳しく観察するために、２５，４０及び６０℃とした。ＮａＣｌの添加はＳＣＣ試験時間の短縮効果の可能性を調べるために試みたものであり、添加せず、０．１及び１重量％とした。
定歪み曲試験は各試験条件で２個ずつ試験片を用い、２４時間の浸漬試験を実施した。各試験での割れ易さの比較のために図１７に示すように、試験結果は試験片表面に発生しＩＧＳＣＣの表面割れ長さと数について総計を求め、割れ１個あたりの割れ長さを各々の試験片について求めた。その結果を用いて、膨大特性のＳＮ比を以下の式によって求め、その結果を図１７に示した。
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ここでｎはデータ数、ｙｉは特性値である。
図１８は、そのＳＮ比に基づく要因効果を示したものである。同図（ａ）はＫ２Ｓ２Ｏ６濃度によるＳＮ比の変化、同図（ｂ）はｐＨ値によるＳＮ比の変化、同図（ｃ）は温度によるＳＮ比の変化、同図（ｄ）はＮａＣｌ濃度よるＳＮ比の変化を示す図である。
これらの図から明らかなようにＫ２Ｓ２Ｏ６の濃度については１重量％に比し、３重量％及び６重量％の方がＳＮ比が高く割れやすい。ｐＨ値については３のとき比較的割れやすくなるが、ｐＨ値があまり低くなり、１になると割れ難くなる。ｐＨ値が低いと試験片やＳＵＳ３０４製の定歪み曲試験治具が全面腐食の様相を示し黒くなる。ｐＨ値が低下すると割れが緩慢になるのはこの現象が関連している可能性がある。温度は２５℃に比べ、４０℃及び６０℃では割れやすくなる。
ＮａＣｌ濃度は０．１重量％を添加すると、無添加のものよりもＩＧＳＣＣが加速する。このことは図１９に示すように図１８（ｄ）を図にしてみると良く分かる。従ってＮａＣｌ濃度の上限値は１０重量％である。ＮａＣｌの分子量は５８．５、Ｃｌの原子量は３５．５であるから、ＮａＣｌ濃度１０重量％はＣｌ濃度に換算すると、１０×（３５．５／５８．５）＝６で、６重量％となり、ＮａＣｌ濃度０．１重量％はＣｌ濃度に換算すると０．０６重量％となるから、Ｃｌ濃度としては０．０６〜６重量％の範囲、好ましくは０．６（ＮａＣｌ濃度１重量％に相当）〜６重量％の範囲となる。ＫＣｌなども塩素の皮膜劣化効果によりＳＣＣを加速すると考えられるので同様の試験を行なった結果、Ｃｌ濃度としては同じように０．０６〜６重量％の範囲、好ましくは０．６〜６重量％の範囲であることが判明した。
溶液のｐＨ値を低くするとＩＧＳＣＣのみを生じず、ＩＧＳを生じるようになるため、ｐＨ値の下限を３とする。ｐＨ値を高くする場合は、別の薬剤を多量に添加する必要があり、取扱が不便であるので、ｐＨ値の上限を６とした。図４９に示すようにＳ／ＮもｐＨ値が４．５の場合と６の場合とで大差がなく、ほぼ同等である。従って溶液のｐＨ値は３〜６、好ましくは４．５〜５．５である。
以上の検討結果から、Ａｌｌｏｙ１８２にＩＧＳＣＣを発生させる好適な条件を以下のように選定した。Ｋ２Ｓ４Ｏ６の濃度は濃度を高くするとｐＨ値が低下してＩＧＣを生じるので、０．３から６重量％とした。ｐＨ値はＩＧＣの発生を避けるために、３から６とした。温度についても取り扱いの簡便さを考慮して５から６０℃とした。塩素濃度は、ＳＣＣの加速を考慮して０．０６〜６重量％の範囲とした。
図２０は、溶液１（１％Ｋ２Ｓ２Ｏ６水溶液）並びに溶液２（０．１％ＮａＣｌ＋１％Ｋ２Ｓ２Ｏ６水溶液）中での鋭敏化Ａｌｌｏｙ１８２のＯＢＢ試験による曲げ歪み依存性を示したものである。図から明らかなように、溶液１でのＩＧＳＣＣ発生寿命に比べ、溶液２ではＩＧＳＣＣ発生時間に至る時間が１００分の１となり、０．１％ＮａＣｌ（Ｃｌ濃度０．６重量％相当）の添加により、Ａｌｌｏｙ１８２の割れ発生寿命が著しく短縮することが分かる。
図２１は、本発明の実施形態に係る試験体の形状と構成材料を説明するための斜視図である。試験体１０は厚さ９１ｍｍのＡｌｌｏｙ６００製の部材１１のほぼ中央部にＶ字型開先を切り、Ａｌｌｏｙ１８２で溶接したものである。図中の１２はＡｌｌｏｙ１８２のＶ字開先溶接部、１３は１パス溶接部である。この試験体１０は６００℃で２４時間の熱処理と５００℃で２４時間の低温時効が施されている。図１６の試験体１０において、１パス溶接部１３（１パスのＡｌｌｏｙ１８２の溶接ビード）を設けたのは、溶接のままの条件による溶接残留応力を発生させるためである。この１パスのＡｌｌｏｙ１８２は安定化パラメータが８以下の溶接材を使用しており、溶接のままでも鋭敏化している。
図２２は、ＩＧＳＣＣを発生させる箇所以外にシリコンゴム被覆３を施した試験体１０を示す図で、ＩＧＳＣＣの発生箇所を特定することができる。
図２３は、２種類の試験条件とその試験結果を示す図である。この２種類の試験において、試験液は両方とも本発明の条件であるが、試験Ｎｏ．Ｍ１は試験体の表面をグラインダーで研削した後の１４４時間の試験、試験Ｎｏ．Ｍ２は試験体の表面をバフ研削した後の１６８時間の試験である。グラインダー研削やバフ研削は試験体に元々存在する溶接残留応力にどう影響するかを調べるために実施したものであるが、試験結果は両方ともＩＧＳＣＣが発生した。
図２４は、溶接試験体１０をポリテトラフルオロエチレン〔商品名テフロン（登録商標）〕製の容器１４中で試験を行なった様子を示す図である。容器１４の中に試験体１０を入れ、Ｋ２Ｓ４Ｏ６の水溶液１５（１重量％）を注入して、試験体１０を水溶液１５中に所定時間浸漬する液体探傷試験である。
図２５は、図２３に示す試験Ｎｏ．Ｍ２の条件による浸漬試験（図２４参照）後の試験体の浸透探傷試験結果を示す図である。図２５に示す丸印の箇所に割れ位置があることを示しその拡大状況をも示している。
図２６は、前記液体探傷試験後の試験体を洗浄し、エッチングして、割れがＶ開先溶接部１２の側面の断面側で検出されたことを確認した図で、長さが約５ｍ（Ｖ開先溶接部の下部）と約１０ｍｍ（Ｖ開先溶接部の上部）の割れが発生していた。図２７は、図２５に観察された割れがＩＧＳＣＣであることを確認するＩＧＳＣＣの破面の観察図である。
図２５から明らかなように、１パスのＡｌｌｏｙ１８２の溶接ビードには割れが発生せず、安定化パラメータが１２以下であっても応力が小さいと割れ難いことが明らかになり、また本発明の溶接条件ではＩＧＳＣＣは全く発生しない条件であることが分かった。
図２８は別の溶接試験体▲１▼と▲２▼を示す図で、Ａｌｌｏｙ６００の、部材１１とオーステナイト系ステンレス鋼の部材１６をＡｌｌｏｙ１８２溶接部１２で溶接したもので、このＡｌｌｏｙ１８２溶接部１２がＩＧＳＣＣ発生、進展の対象箇所となる。これら試験体１０をそのまま、あるいはＩＧＳＣＣ発生評価の対象箇所以外をシリコンゴムなどの非金属物質で被覆して、また図２４のように容器中で本発明溶液に晒してＩＧＳＣＣを発生させることができる。
図２９に示す別の模擬の試験体１０は、低合金鋼１７にステンレス鋼３０８からなる肉盛溶接層１８を設け、それにニッケル基合金体（Ａｌｌｏｙ６００）１９をＡｌｌｏｙ１８２溶接部１２で溶接したものである。この場合、試験体１０は大型であり、低合金鋼１７から構成されているので、図３０に示すようにＩＧＳＣＣ発生、進展の対象箇所であるＡｌｌｏｙ１８２溶接部１２の周囲に、試験液が注入保持できるようにテフロン製の板状の溶液保持部材２０とシリコンゴムのシール材でプールを形成し、そのプールに試験液を注入して、Ａｌｌｏｙ１８２溶接部１２を浸漬する。
図３０は図３１の変形例を示す図で、この場合は管状の溶液保持部材２０を使用してＡｌｌｏｙ１８２溶接部１２の周囲を取り囲んでいる。必要に応じて試験体に外力を加えて拘束し、応力腐食割れを発生し易くすることもできる。
前記実施形態では試験液としてＫ２Ｓ４Ｏ６水溶液を使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばＮａ２Ｓ４Ｏ６水溶液など他のテトラチオン酸塩溶液も使用可能である。
ＩＧＳＣＣの発生位置が特定できることは、例えば超音波探傷試験や渦電流探傷試験の装置、方法の技術を向上、改善する面で非常に役立つ技術である。ＩＧＳＣＣの発生位置を特定する方法として、先に発生位置以外をゴムや樹脂などの非金属物質で被覆する方法を述べたが、ＩＧＳＣＣが発生する領域が広く、それの極く一部にＩＧＳＣＣを発生させたい場合、非金属物質を広範囲に被覆する必要がある。
この被覆以外の方法で、簡便に且つ試験体を使用する側が希望する位置にＩＧＳＣＣを発生させることのできる試験方法について次に説明する。被覆によってＩＧＳＣＣの発生領域を特定する方法も有効であるが、ＳＣＣ発生に不可欠なイオンなどの流れが被覆により阻害される懸念があり、そのため試験液と接する範囲を微小な領域に特定することが難しかった。その点次の試験方法はそのような心配がなく、ＩＧＳＣＣの発生、進展が良好で、試験液と接する範囲を微小な領域に特定することも可能である。
溶接構造物を製作した際、すなわち構造物を溶接した際、ＩＧＳＣＣを発生させたい部分の溶接ビード部のみをグラインダやバフなどで機械的に研削し、他の部分は溶接ビード部を研削しないままとし、その状態でＫ２Ｓ４Ｏ６溶液に浸漬させてＩＧＳＣＣを発生・進展させる方法である。このグラインダなどで表面を研削した範囲がＩＧＳＣＣを発生する高いポテンシャルを有する範囲となり、特定の場所でＩＧＳＣＣを優先的に発生させることができる。
図３２は、その第１の試験方法のフローチャートである。Ｓ１で不働態化により耐蝕性を維持する例えばニッケル基合金などからなる板状の試験体と、例えばニッケル基合金などからなる溶接材料を準備する（Ｓ１）。
前記試験体を溶接変形拘束板または拘束治具上に取付け（Ｓ２）、その状態で溶接する（Ｓ３）。溶接後、Ｓ４で溶接ビード部のＩＧＳＣＣを発生させたい部分のみをグラインダなどで研削仕上げし、さらにＳ５で試験体を図６に示すように上面が若干湾曲して突出した変形付与治具上にセットして、ボルトとナットで締め付けて機械的変形を付与する。本実施形態では曲げによる機械的変形を与えたが、引張りなど他の手段で機械的変形を与えることも可能である。
しかる後、試験体をＫ２Ｓ４Ｏ６水溶液に所定時間浸漬し（Ｓ６）、試験体を取り上げてＩＧＳＣＣの発生・進展を確認した後（Ｓ７）、ＩＧＳＣＣ発生部分以外をグラインダなどで研削仕上げする（Ｓ８）。
この試験方法において、Ｓ２の試験体の溶接変形拘束板または拘束治具への取付けを省略して直接溶接することもできる。また、Ｓ５の試験体の機械的変形付与を省略して直接Ｋ２Ｓ４Ｏ６水溶液へ浸漬することもできる。
図３３（ａ）〜（ｄ）は、この研削手段を利用した試験方法を具体的に示す斜視図である。同図（ａ）に示すようにＡｌｌｏｙ６００からなる擬似サポートシリンダ２１の側面に、Ａｌｌｏｙ６００からなる擬似サポートプレート２２の先端部を当接して、同図（ｂ）に示すように両者を溶接する。形成された溶接ビード部２３のＩＧＳＣＣを発生させようとする部分をグラインダで研削して研削部２４を形成し試験体とする。
この試験体を前述の試験液に所定時間浸漬して同図（ｃ）に示すようにＩＧＳＣＣ２５を発生、進展させ、それを確認した後に同図（ｄ）に示すように溶接ビード部２３の全体をグラインダで研削仕上げする。
図３４は、第２の試験方法のフローチャートである。このフローチャートで図３２に示すフローチャートと相違する点は、Ｓ７でＩＧＳＣＣの発生・進展を確認した後、Ｓ７−１で溶接ビード部の他の部分をグラインダなどで研削仕上げしてＫ２Ｓ４Ｏ６水溶液に浸漬して、新たなＩＧＳＣＣを発生・進展させ、Ｓ７−２でそれを確認する点である。この方法により１つの試験体に対して、時間をおいて複数箇所でＩＧＳＣＣを発生・進展させることができる。
図３５は、第３の試験方法のフローチャートである。このフローチャートで図３２に示すフローチャートと相違する点は、Ｓ３で溶接した後、Ｓ４−１で溶接ビード部の複数箇所をグラインダなどで研削仕上げし、その後一部を非金属物質で被覆した点と、Ｓ７で最初のＩＧＳＣＣの発生・進展を確認した後、前述の被覆を外して再びＫ２Ｓ４Ｏ６水溶液に浸漬して、新たなＩＧＳＣＣを発生・進展させ、Ｓ７−２でそれを確認する点である。この方法により１つの試験体に対して、Ｋ２Ｓ４Ｏ６水溶液に接触する時間の異なるＩＧＳＣＣを発生・進展させることができる。
図３６は、Ａｌｌｏｙ６００（図中Ｅの部分）をＡｌｌｏｙ１８２（図中Ｄの部分）で溶接した後の溶接ビード部のグラインダ仕上げした箇所Ａと、グラインダ仕上げしていない箇所Ｂを表した試験体の図である。
図３７は、この試験体をＫ２Ｓ４Ｏ６水溶液に浸漬し、浸漬後に浸透探傷検査を行なうことによりグラインダ仕上げした箇所ＡにＩＧＳＣＣによる模様Ｃが検出されたことを示す図である。このことからグラインダ仕上げした箇所にＩＧＳＣＣが優先的に発生・進展することが分かった。
この試験体では母材に耐食性の良いＡｌｌｏｙ６００を使用しているため、この浸漬条件ではＡｌｌｏｙ６００にはＩＧＳＣＣは発生していない。
次に試験体の鋭敏化処理について説明する。図３８は原子力プラントにおける圧力容器の炉内構造物における溶接継手（溶接構造体）の一例を示す図で、ステンレス鋼母材３１どうしが、フェライトを含有するオーステナイト系ステンレス鋼溶接金属３２で接合した状態を示している。このような構造物の溶接部におけるＳＣＣに対する保全のためには、試験体上におけるＩＧＳＣＣの発生・進展技術が必要である。
図３９は、フェライトを含有するオーステナイト系ステンレス鋼溶接金属３２の化学組成の一例を示す図であり、この材料の場合フェライトの含有率は８体積％である。フェライト含有率が８〜１５体積％のものが通常使用される。図４０は、試験体を製作する際の溶接条件（溶接棒径、電流、電圧、溶接速度、入熱量、層間温度）の一例を示す図である。
図４１は、図３８に示す溶接構造物からフェライトを含有するオーステナイト系ステンレス鋼溶接金属３２を含む切り出し試験体３３を切り出す状態を示す斜視図である。この切り出し試験体３３は、ほぼ中央部にＶ字開先溶接部を有している。
この試験体３３に対して、図４２に示すように６１０℃で６時間から４０時間熱処理した。熱処理を施して試験体は、図４３に示す改良ＡＳＴＭ  Ａ２６２Ｅ試験を実施した。試験条件は、同図に示した通りである。
図４４はこの試験装置の概略構成図である。図に示すように試験容器３４内に改良ＡＳＴＭ  Ａ２６２Ｅ用の試験液３５（１６％Ｈ２ＳＯ４＋６．４％ＣｕＳＯ４）を入れ、その試験液３５中に前述の試験体３３を浸漬して、ヒータ３６で試験液３５を加熱、沸騰させる。発生した蒸気は冷却管３７に通した冷却水３８で結露され、水滴は再び試験容器３４に戻される。前記試験体３３には銅片３９を接触させて試験を行なうことが、改良ＡＳＴＭ  Ａ２６２Ｅ試験に規定されている。
図４５は、６１０℃で６時間熱処理を施した（図４２の熱処理条件Ｎｏ．１）フェライトを含有するオーステナイト系ステンレス鋼溶接金属の改良ＡＳＴＭ  Ａ２６２Ｅ試験を行なった後の、試験体３３の断面を示す図である。この図から、試験体３３は粒界腐食を生じていることが分かる。
図４６は、フェライトを含有するオーステナイト系ステンレス鋼溶接金属の６１０℃で６時間から４０時間熱処理を施した場合の粒界腐食挙動を示した特性図である。この図から、６１０℃で６時間から１５時間の熱処理を施すことにより、粒界腐食が大きく、試験体が鋭敏化していることが分かる。
以上のことから、フェライトを含有するオーステナイト系ステンレス鋼溶接金属を６１０℃で６時間から１５時間熱処理すれば、試験体が鋭敏化することが分かったので、５００〜６５０℃の温度範囲でどのような熱処理時間になるかを、鋭敏化に関係するＣｒの拡散の活性化エネルギーを用いて調べた結果を以下に示す。
試験体を温度範囲
５００℃≦Ｔ℃≦６５０℃
において、時間範囲
ｔ１時間≦ｔ時間≦ｔ２時間
の熱処理を施すことになる。
ここで
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試験体に対するこの熱処理により、フェライト相とオーステナイト相の境界にＣｒ炭化物の析出に伴うＣｒ枯渇層を形成して鋭敏化させることができる。
なお、処理温度の下限値を５００℃にしたのは、Ｑ＝５００００ｃａｌ／ｍｏｌのときの熱処理時間は３４６〜８６５時間となり、５００℃未満の温度では熱処理時間がかかり過ぎるためである。処理温度の上限値を６５０℃にしたのは、これ以上の温度ではＣｒ炭化物界面のＣｒ濃度が高くなり、鋭敏化し難いからである。鋭敏化の活性エネルギーＱを５００００〜６００００ｃａｌ／ｍｏｌとしたのは、Ｃｒの拡散の活性化エネルギーのとり得る範囲から決定したものである。
このように鋭敏化した試験体をＫ２Ｓ２Ｏ６試験液あるいはＮａＣｌ＋Ｋ２Ｓ２Ｏ６試験液と接触させることにより、ＩＧＳＣＣを良好に発生して、進展状態を観察することができる。
図４７は、その試験状態を示す斜視図である。フェライトを含有するオーステナイト系ステンレス鋼溶接金属３２の上に、底の開いた例えばテフロン製容器４０をシリコンゴム４１で取付け、その容器４０にＫ２Ｓ２Ｏ６水溶液あるいはＮａＣｌ＋Ｋ２Ｓ２Ｏ６水溶液からなる試験液４２を注入して、溶接金属３２にＩＧＳＣＣを発生、進展させる。
図４８は、前記フェライトを含有するオーステナイト系ステンレス鋼溶接金属３２にＩＧＳＣＣ４３が発生して進展した状態を示す図である。
本発明に係るＩＧＳＣＣの発生、進展させる技術は、例えば
▲１▼．ＵＴ技術の高度化、
▲２▼．ＵＴ以外の点検技術の開発、
▲３▼．インコネル構造物の補修技術の開発、
▲４▼．弾塑性解析による溶接構造物の残留応力解析結果の妥当性の検証、
▲５▼．実機溶接構造物のモックアップ体におけるＳＣＣポテンシャル評価技術の実験的検証、
▲６▼．各種表面処理確認試験、
のような各種の技術分野に役立つ。
産業上の利用可能性
本発明の第１の手段は、不働態化により耐蝕性を維持する材料よりなる試験体をテトラチオン酸塩溶液と接触させて、前記試験体に粒界型応力腐食割れを発生し進展させるもので、大気圧中で短時間にかつ簡便にＩＧＳＣＣだけを試験体に発生させることができる。
本発明の第２の手段は、試験体が、溶接構造物又はその溶接構造物の模擬試験体、あるいは前記溶接構造物又は前記模擬試験体から切り出した切り出し試験体であることを特徴とするものである。従って、実際の実機構造物の構成材料条件や溶接残留応力のもとでのＩＧＳＣＣ発生箇所や程度を実験室において短時間で把握することができる。
本発明の第３の手段は、試験体に歪みを与える手段を設け、その手段によって試験体に歪みを与えた状態でテトラチオン酸塩溶液と接触させることを特徴とするものである。また本発明の第４の手段は、試験体に歪みを与える手段が、当該試験体に施した溶接部であることを特徴とするものである。さらに本発明の第５の手段は、試験体に歪みを与える手段が、当該試験体に外側から歪みを与える部材または装置であることを特徴とするものである。このようなことから、ＩＧＳＣＣの発生ならびに進展状態が明確に把握できる。
本発明の第６の手段は、テトラチオン酸塩溶液がテトラチオン酸カリウムまたはテトラチオン酸ナトリウムの水溶液で、テトラチオン酸カリウムまたはテトラチオン酸ナトリウムの濃度が０．３〜６重量％、溶液温度が５〜６０℃、溶液のｐＨ値が３〜６の範囲にそれぞれ規制されていることを特徴とするものである。そのために試験体にＩＧＳＣＣだけを確実に発生させることができる。
本発明の第７の手段は、テトラチオン酸カリウムまたはテトラチオン酸ナトリウムの水溶液が０．０６〜６重量％の範囲で塩素を含有していることを特徴とするものである。また本発明の第８の手段は、塩素濃度が０．６〜６重量％の範囲に規制されていることを特徴とするものである。そのために試験体にＩＧＳＣＣだけをより確実に発生させることができる。
本発明の第９の手段は、試験体の粒界型応力腐食割れを発生させようとする箇所以外の箇所を非金属物質で被覆したことを特徴とするものである。また本発明の第１０の手段は、非金属物質がシリコンゴムまたはフッ素ゴムであることを特徴とするものである。そのために試験体のＩＧＳＣＣ発生箇所を任意に特定できる。
本発明の第１１の手段は、試験体が溶接部を有し、その溶接部がニッケル基合金又はステンレス鋼で構成されていることを特徴とするものである。そのために試験体により確実にＩＧＳＣＣだけを発生させることができる。
本発明の第１２の手段は、試験体の安定化パラメータを１２以下に規制することによりＩＧＳＣＣの発生、進展が容易である。
本発明の第１３の手段は、試験体に粒界型応力腐食割れを発生させる前に試験体を鋭敏化状態にするための熱処理を施すから、ＩＧＳＣＣの発生、進展が容易である。
本発明の第１４の手段は、試験体に対する熱処理の温度範囲と時間範囲が特定されているから、ＩＧＳＣＣの発生、進展がさらに容易である。
本発明の第１５の手段は、前記試験体が溶接部を有し、その溶接部がフェライトを含有するオーステナイト系ステンレス鋼から構成それていることを特徴とするものである。そのために試験体により確実にＩＧＳＣＣだけを発生させることができる。
本発明の第１６の手段は、試験体が溶接部を有し、その溶接ビード部の粒界型応力腐食割れを発生させたい箇所の表面を研削して、その研削表面にテトラチオン酸塩溶液を接触させることを特徴とするものである。そのために試験体のＩＧＳＣＣ発生箇所を任意に特定でき、しかもその特定した領域が微小でもＩＧＳＣＣを発生させることができる。
本発明の第１７の手段は、試験体の割れを発生させようとする部位の付近にダムを形成して、そのダムにテトラチオン酸塩溶液を注入し、溶接部またはその溶接部付近に粒界型応力腐食割れを発生及び進展させることを特徴とするものである。従って実機などの大型のものにも試験を適用することができて便利である。
本発明の第１８の手段は、試験体が、原子力発電プラントの溶接構造物又はその溶接構造物の模擬試験体、あるいは前記溶接構造物又は前記模擬試験体から切り出した切り出し試験体であることを特徴とするものである。従って原子力発電プラント内の原子炉、炉内構造物及びそれらの溶接部位などの機器構成材料の健全性等を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の試験条件の範囲を示す図である。
図２は、原子力プラントにおける圧力容器の炉内構造を示す図である。
図３は、本発明の実施形態で使用するニッケル基合金の試験片の化学組成の一例を示す図である。
図４は、ＩＧＳＣＣ発生、進展の試験条件を示す図である。
図５は、本発明の実施形態で使用する試験片の斜視図である。
図６は、その試験片を治具に装着した状態を示す図である。
図７は、ＩＧＳＣＣ発生、進展の試験条件と試験結果を示す図である。
図８は、応力歪みを付与した試験片の試験後の状態を示す図である。
図９は、応力歪みを付与した試験片の割れの状態を示す図である。
図１０は、応力歪みを付与した試験片の試験後の試験後の状態を示す図である。
図１１は、応力歪みを付与した試験片の割れの状態を示す図である。
図１２は、応力歪みを付与した試験片の割れの状態を示す図である。
図１３は、応力歪みを付与しない試験片の試験後の試験後の状態を示す図である。
図１４は、応力歪みを付与しない試験片の試験後の試験後の状態を示す図である。
図１５は、応力歪みを付与しない試験片の試験後の試験後の状態を示す図である。
図１６は、ＳＣＣの発生寿命に及ぼす負荷歪みの影響の概念図である。
図１７は、ＩＧＳＣＣ発生、進展の試験条件と試験結果を示す図である。
図１８は、ＩＧＳＣＣ発生、進展の試験条件の要因とＳＮ比の関係を示す図である。
図１９は、ＮａＣｌの添加とＳＮ比の関係を示す図である。
図２０は、試験液中でのＡｌｌｏｙ１８０のＳＣＣ寿命に及ぼす負荷歪みの影響を示す図である。
図２１は、試験体の斜視図である。
図２２は、試験体にシリコンゴム被覆した状態の斜視図である。
図２３は、２種類の試験条件とその試験結果を示す図である。
図２４は、試験状態の一例を示す図である。
図２５は、試験片の割れの状態を示す図である。
図２６は、試験片の割れの状態を示す図である。
図２７は、試験片の破面の状態を示す図である。
図２８は、他の試験体の斜視図である。
図２９は、さらに他の試験体の斜視図である。
図３０は、試験状態の他の例を示す図である。
図３１は、試験状態のさらに他の例を示す図である。
図３２は、第１の試験方法のフローチャートである。
図３３は、研削手段を利用した試験方法を具体的に示す斜視図である。
図３４は、第２の試験方法のフローチャートである。
図３５は、第３の試験方法のフローチャートである。
図３６は、溶接ビード部のグラインダ仕上げした箇所とグラインダ仕上げしていない箇所を表した試験体の図である。
図３７は、その試験体にＩＧＳＣＣによる模様が検出されたことを示す図である。
図３８は、圧力容器の炉内構造物における溶接継手の一例を示す図である。
図３９は、オーステナイト系ステンレス鋼溶接金属の化学組成の一例を示す図である。
図４０は、試験体を製作する際の溶接条件を示す図である。
図４１は、試験体を切り出す状態を示す図である。
図４２は、試験体に対する熱処理条件を示す図である。
図４３は、改良ＡＳＴＭ  Ａ２６２Ｅの試験条件を示す図である。
図４４は、改良ＡＳＴＭ  Ａ２６２Ｅによる試験状態を示す概略構成図である。
図４５は、改良ＡＳＴＭ  Ａ２６２Ｅによる試験後の試験体の断面を示す図である。
図４６は、改良ＡＳＴＭ  Ａ２６２Ｅ試験による加熱時間と粒界腐食速度との関係を示す図である。
図４７は、鋭敏化した試験体の試験状態を示す斜視図である。
図４８は、オーステナイト系ステンレス鋼溶接金属にＩＧＳＣＣが発生、進展した状態を示す図である。
図４９は、試験液のｐＨ値とＳ／Ｎの関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【国際調査報告】
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