,166-2851$/9RO  17;;INSS JOURNAL Vol . 28 2021 NT-6

１
12177 合金冷間加工材の粒界キャビティ生成型による亀裂発生
時間の評価
Evaluation of crack initiation time due to grain boundary cavity formation for cold worked Alloy
690TT


＊1
＊2
＊1
大厩 大�
徹（Toru…Oumaya）
寺地 巧
巧（Takumi…Terachi）
山田
卓陽（Takuyo…Yamada）
徹 7RUX 2XPD\D寺地
7DNXPL 7HUDFKL 山田
卓陽 7DNX\R<DPDGD



＊1
國谷 耕平 .RKHL.RNXWDQL＊1 有岡
.RML$ULRND
國谷…耕平（Kohei…Kokutani）
有岡孝司
孝司（Koji…Arioka）

要約 77 合金では，粒界にキャビティが生成する現象が 3:5 次系環境水によって促進され，
6&& 発生に至る可能性が指摘されている．本研究では，77 合金における粒界キャビティ生成型の 6&& 発生の可能性を検討するため，ブラントノッチ &7 試験片を用いて高温大気中のクリープ試
験により粒界キャビティ生成に対する冷間加工度依存性や温度依存性を系統的に把握し，それらの関係式を検討した．その上で，3:5 プラントの運転温度における粒界キャビティ生成型による6&& 発生の可能性について評価した．，及び の冷間加工 &: 材を用いて，360℃～475℃の温度範囲で高温大気中のクリープ試験で亀裂発生時間 加速クリープ到達時間 を取得した結果，冷間加工度の増大とともに亀裂発生時間が短くなる傾向が得られると共に，&: 材及び &: 材
でアレニウス型の温度依存性が認められ，活性化エネルギーはそれぞれ N-PRO 及び N-PROと評価された．さらに冷間加工度，温度，活性化エネルギーをパラメータとして粒界キャビティ生成型機構による亀裂発生時間を算出する関係式を検討した結果，&: 材及び &: 材の試験デー
タを良好に再現する関係式が得られた．得られた関係式により，&: 材の 320℃における亀裂発
生時間を試算した結果，粒界のキャビティ生成のみを因子として考慮すると亀裂発生に至るまで
約  年との結果が得られ，冷間加工度や応力が小さくなるとさらに長期間を要することが示唆された．
キーワード77 合金冷間加工亀裂発生ブラントノッチ &7キャビティ生成クリープ試験

Abstract Cavities formed on grain boundaries of Alloy 690TT may lead to SCC initiation when exposed to
PWR primary water. This research focuses on influence of cold work and temperature on grain boundary
cavity formation. Creep test with blunt notch CT specimen were conducted under high temperature air toobtain crack initiation time (time to reach tertiary creep). Cold work and temperature dependence were
evaluated based on the test result. Correlation formula calculating crack initiation time based on the test result
was determined. Then, possibilities of SCC initiation under operating temperature of PWR plant due to grainboundary cavity formation were evaluated based on the formula. The test with 10%, 20% and 30% cold
worked Alloy 690TT under 360oC to 475oC revealed cold work reduces crack initiation time. Also, Arrhenius
type temperature dependence was observed for crack initiation time. Activation energy of 20% and 30% cold
worked Alloy 690TT were evaluated as 212kJ/mol and 231kJ/mol, respectively. The correlation formula that
calculates crack initiation time based on cold work ratio, temperature and activation energy were determined
and good correlation were observed with the tested data for 20% and 30% cold worked Alloy 690TT.
According to the formula, crack initiation time of 30% cold worked Alloy 690TT was calculated as
approximately 129 years only considering grain boundary cavity formation. It was also indicated that lower
cold work ratio and lower stress condition would extend the crack initiation time.
Keywords
Keywords…Alloy…690TT,…cold…work,…crack…initiation,…blunt…notch…CT,…cavity…formation,…creep…testing
Alloy
690TT, cold work, crack initiation, blunt notch CT, cavity formation, creep testing

1. ．緒
緒
言言 
１

生・進展事例が報告されている  ．そのため，3:5 プ
ラントの  系合金を使用している機器では，耐 6&&ニッケル基合金の一種である  系合金は加圧水性に優れる  系合金を用いた部材への交換や補修

型軽水炉（SUHVVXUL]HGZDWHUUHDFWRU3:5）プランが進められた．対策材として採用された  系合金に

VWUHVVト の １ 次 冷 却 材 環 境 下 で 応 力 腐 食 割 れ （ VWUHVV

ついては，現在までのところ，6&& 発生の報告例はな

FRUURVLRQ FUDFNLQJ 6&&）感受性を有することが知い．

られており，国内外の実機プラントで多くの 6&& 発

一方，実験室では強い冷間加工 FROG ZRUN &: を１ （株）原子力安全システム研究所 技術システム研究所＊ 1 （株）…
原子力安全システム研究所 技術システム研究所
２株＊ 2 元（株）原子力安全システム研究所…元（株）原子力安全システム研究所 技術システム研究所
技術システム研究所現在関西電力
現…関西電力（株）

INSS JOURNAL Vol . 28 2021 NT-6122

付与することにより亀裂進展の感受性を示すことが報告 ～ 

されており，米国では  系合金を対象とした亀裂進展速度線図も策定されつつある

．

可能性を検討するため，高温大気中のクリープ試験により粒界キャビティ生成に対する冷間加工度依存性
や温度依存性を系統的に把握し，それらの関係式を検

また，6&& 発生についても 6&& 進展試験と同様に冷討した．その上で，3:5 プラントの運転温度における間加工などの促進因子を加味して検討が行われ，=KDL

キャビティ生成型による 6&& 発生の可能性についてらが &: 材で 360℃の 3:5 次冷却材模擬水環境中評価した．

において丸棒の引張試験片に 耐力相当の荷重を付与して K 程度の定荷重試験を実施した際に，試験片表面に深さ μm を超えるキャビティ生成を伴った粒界割れが生じたことを報告している  ．寺地ら

2.
実
験方法
２．実
験方法
2.1
１試材及び試験片
２．供
 供試材及び試験片も &: 材でブラントノッチ型 &7（EOXQW QRWFKFRPSDFW WHQVLRQ %1&7）試験片によりノッチ先端に供試材には，表に示す化学組成の77合金を用い

耐力相当の荷重を付与して K の定荷重試

た．供試材の熱処理は，溶体化処理の後，700℃でK

験を行ない，ノッチ先端に微細な亀裂状の開口が生じの特殊熱処理 77処理 を施した．供試材に，，．さらに，寺地らは変形を許の条件の冷間圧延を行なった．表にそれぞれの容した高応力条件 耐力の  倍程度の荷重を付

冷間加工度における機械特性を示す．試験片形状を図

与 下では &: 材及び &: 材の 360℃の 3:5 次系

に示す．試験片は，外形寸法が7&7試験片と同一

模擬水環境中における K 程度の定荷重試験で，で予亀裂を導入せずノッチ先端を5 ㎜の8字型のノッチ先端に亀裂状の開口が生じ，その開口の断面観形状とし，亀裂発生試験片として用いた．試験片は冷察により前駆挙動として粒界上にキャビティが生成間加工した供試材から7/方向で採取し，ノッチ先端たことを報告している

している状況が観察されたことを報告している．こはダイヤモンドペーストμm仕上げとした．

れらの知見から，特に 6&& 感受性の低い  系合金の6&& 発生に際しては粒界キャビティの生成が影響因子となる可能性がある．
粒界キャビティ生成型の 6&& 発生機構は，高温クリ表供試材の化学組成 ZW
&

6L

0Q

3





 

6

&X

1L

&U

)H

  





ープで知られる粒界にキャビティが生成する現象が
表供試材の機械特性

環境水の影響によって促進され，プラントの長期供用時に 3:5 次冷却材環境中で顕在化することを想定した機構である．具体的には，粒界に集積する空孔が

冷間加工
度 

集合体を形成し，粒界にキャビティを生じることで粒界結合力を低下させるとした仮説である．冷間加工は



材料中に空孔を導入するため，空孔の集積により生じる粒界キャビティ生成を促進する因子となり得る．
$ULRND らは冷間加工を加えたステンレス鋼中のニッ



ケルの体拡散について ～500℃で評価を行ない，冷間加工を付与することにより拡散が数桁速くなることを報告している  ．

温度
(°C)

耐力
03D

引張強さ
03D

室温

















室温

















室温

















これまでに主として ℃以上の温度条件下で粒界上にキャビティ生成が確認されているが，より低温の場合でも寺地らが &: 材の ℃で試験した 6&& 進
展試験片の亀裂先端近傍の断面観察で粒界にキャビティが認められたことを報告しており  ，3:5 プラン
トの運転温度域での粒界キャビティ生成も否定できない状況である．
本研究では，77 合金 WKHUPDOWUHDWPHQW特殊
熱処理 における粒界キャビティ生成型の 6&& 発生の単位PP
図%1&7試験片の形状

INSS JOURNAL Vol . 28 2021 NT-6２高温大気中の亀裂発生試験
2.2．２
高 温大気中の亀裂発生試験

123

&:材の変位の時間変化を図に示す．℃の試
験ではKで，℃の試験ではKで加速クリ試験条件の一覧を表に示す．亀裂発生時間の温度ープへの遷移が認められ，亀裂が発生したと判断した．

依存性を取得するため，試験温度は実機の運転条件よ

425℃よりも低温の試験では定常クリープ速度の推移

りも若干高温となる360℃から高温クリープ域となるから加速クリープ到達まで極めて長時間を要すると475℃まで最大条件設定した．

想定されたことから，加速クリープへの遷移を待たず試験片に付与した荷重は全てN1に設定した．こに定常クリープ域のK程度で試験を終了した．
0.40の荷重はノッチ先端を亀裂先端とみなして応力拡大係数 .値 の概念を適用すると.  MPa√m相当の荷0.30

場合は試験を終了し，加速クリープに遷移した時点を

変位 PP
(mm)
変位

重となる．試験中は変位計により開口変位の推移をモ
ニタリングし，加速クリープに到達したと判断された

475 ℃
450 ℃
425 ℃
400 ℃
360 ℃

0.35

0.25
0.20
0.15

亀裂発生時点と評価した．試験が長時間に及ぶ場合は，

0.10

途中で試験を中断し，ノッチ先端の状態変化を観察し0.05た後で試験を再開した．実績の試験時間を併せて表

0.00

亀裂発生時間

0

に示す．
図
表

1000

2000

3000

時間 (h)
時間
K

4000

5000

6000

&:材の%1&7試験片の変位の時間変化

高温大気中亀裂発生試験条件

冷間加工度 







試験温度 R&

試験時間 K





















  






50 μm

2.3．３
試
 験片の応力解析
２
試験片の応力解析

50 μm

表の試験条件のうち最も耐力が高く，最も高応力が生じると考えられる&:材の360℃における試験片のノッチ先端近傍の詳細な応力分布を有限要素法解析により求めた．解析に際しては，汎用有限要
素法解析コード$%$486  を用いて弾塑性解析を行い，応力ひずみ関係として&:材の360℃の引張試験で得られた結果を用いた．
⇒ 図

3. 実
 験結果

50 μm

３．実験結果3.1

1 0%CW 材の亀裂発生試験結果

３．１
 &:材の( 温度依存性) 亀裂発生試験結果
温度依存性

図

500 μm

％&:材の475℃における%1&7試験片のノッチ先端の観察結果 K時点

INSS JOURNAL Vol . 28 2021 NT-6

124

荷重

荷重

荷重

荷重

変位 PP

5,723h2,104h3,600h

20 μm

20 μm

時間 K

変位の時間変化

10 μm

10 μm

 K 時点
図

1 μm

1 μm

 K 時点

％&:材の475℃における%1&7試験片のノッチ先端の観察結果 同一領域をK時点とK時点で比較

これらの結果から&:材については，試験温度が高いほど変形量及び定常クリープ速度が速く加速ク
リープ域への到達時間も短い傾向であった．亀裂発生

３．2
２0%CW
 &:材の亀裂発生試験結果
材の亀裂発生試験結果
3.2温度依)存性( 温度依存性

時間については，℃のほうが℃よりも若干短く
温度依存性が逆転する傾向であった．
475℃の試験片について，試験終了後にノッチ先端

&: 材の変位の時間変化を図  に示す．亀裂発生
時間は，450℃の試験で K であり，475℃では  回

全 域 を 走 査 型 電 子 顕 微 鏡 （ VFDQQLQJ HOHFWURQ

試験を実施して K と K で差がある結果となっ

PLFURVFRSH 6(0）で観察した結果を図に示す．複数た．
400℃では，K まで定荷重試験を継続したが，の開口が連結して板厚方向全域に表面亀裂を生じて加速クリープへの遷移は認められなかった．

いる様子が観察された．また，図の一部の領域につこれらの結果から &: 材については，試験温度がいて，加速クリープ遷移前 K時点 の6(0観察結

高いほど変形量及び定常クリープ速度が速く，加速ク

果と対比して図に示す．加速クリープへの遷移前かリープ域への到達時間も短い傾向であった．

らノッチ先端の表面には粒界に微小な開口が認められ，加速クリープ遷移後はその開口の幅が拡大すると共に他の開口と合体・成長することで変位が増加したと考えられる．

INSS JOURNAL Vol . 28 2021 NT-6

試験でK，℃の試験でK，℃の試験でK，

0.40
475 ℃
475 ℃
450 ℃
400 ℃

0.35

変位
(mm)
変位
PP

0.30
0.25

℃の試験でKであった．360℃では，Kまで定荷重試験を継続したが，加速クリープへの遷移は亀裂発生時間認められなかった．

0.20

これらの結果から&:材については，試験温度が0.15高いほど変形量及び定常クリープ速度が速く，加速ク

0.10
0.05
0.00

125

リープ域への到達時間も短い傾向であった．

K まで継続
0

500

1000

時間
K
時間 (h)

0.40

1500

475 ℃
450 ℃
425 ℃
400 ℃
360 ℃

0.35
0.30

&: 材の %1&7 試験片の変位の時間変化

変位 (mm)
変位
PP

図

3.3．３
3 0%CW
３ &:材の亀裂発生試験結果
材の亀裂発生試験結果
( 温度依存性
) 性
温度依存

0.25
0.20

亀裂発生時間

0.15
0.10

0.05
0.00

&:材の変位の時間変化を図に示す．400℃以上K まで継続
01000の試験において加速クリープへの遷移が認められ，亀裂が発生したと判断した．亀裂発生時間は，℃の

図

2000

時間 (h)
時間K

3000

&:材の%1&7試験片の変位の時間変化

最大深さ
最
大深さ 5
5.8
.8 ㎜

粒界割れ
平均深さ 5.1 ㎜

ノッチ先端

 破面の光学顕微鏡観察結果①①左端より PP②②左端より PP 破面の 6(0 観察結果
図

4000

1 mm

③

1 mm

③左端より PP

100 μm

％&: 材の ℃における %1&7 試験片の試験後の破面観察結果

5000

INSS JOURNAL Vol . 28 2021 NT-6

126

間加工を付与することにより粒界におけるキャビテ

荷重軸方向

1,000

ィ生成量が増加したことが考えられる．このことは，

800

x

600

冷間加工を付与することによりニッケルの体拡散が数桁速くなるとの$ULRNDらの知見  と整合する．

400

400℃では，&:材のみ亀裂発生時間が取得できて

200

30%CW, 360 deg.C

0

0

0.5

1

Distance from the notch bottom (mm)1.52ノッチ先端からの距離(㎜)

材で&:材の亀裂発生時間を上回るKの試験

D 荷重軸方向応力で加速クリープ域に到達しなかったことから，450℃

800

von Mises Stress (MPa)
ミーゼス応力03Dおり，冷間加工度依存性は確認できなかったが，&:及び475℃と同様の冷間加工度依存性を示すことが示

x

600

唆される．
また，475℃の試験結果のうち，&:材については

400

同一条件で回試験を行なったが，亀裂発生時間に大200

きな差が認められた．同一試験条件でこのような違い
30%CW, 360 deg.C

0

0

0.5

が生じた要因については特定できなかったが，475℃
1Distance from the notch bottom (mm)1.52ノッチ先端からの距離(㎜)E ミーゼス応力
図％&: 材の ℃における%1&7 試験片の応力分布

475℃の試験片について，試験後に破面を開放して光学顕微鏡及び 6(0 で観察した結果を図  に示す．亀
裂の平均深さは  ㎜であり，破面は粒界割れであった．この試験片は，K で加速クリープに到達しており，比較的短時間で亀裂発生に至ったが，破面観察の結果ほぼ全面が粒界で割れていることが確認できた．
&: 材の 360℃における板厚中央部における荷重についても平均的な傾向としては450℃と同様に冷間加工度に対して指数関数的な影響が認められた．
1.0E+05

亀裂発生なし1.0E+04

亀裂発生時間K (h)Crack initiation time

Loaiding axis stress (MPa)03D
荷重軸方向応力1,200

1.0E+03

1.0E+02
400 ℃

1.0E+01

450 ℃

軸方向の応力分布を図  D に，ミーゼス応力分布を
図  E にそれぞれ示す．荷重軸方向の応力分布につ475 ℃
1.0E+00

0

いてはノッチ先端から  ㎜内側で最大値 03Dを示し，ミーゼス応力についてはノッチ先端の表面で最大値 03D を示した．この値は 耐力を若干上

図

10

20
Cold work (%)
冷間加工度


30

40

亀裂発生時間の冷間加工度依存性

回り，その  倍であった．

４
察
4. ．考
 考察

4.2
４．試
 試験温度依存性
２験温度依存性
高温大気中亀裂発生時間の試験温度依存性につい

４
冷間加工度依存性
4.1．１
冷 間加工度依存性て，～&:材について温度の逆数に対して亀裂発生時間の試験温度依存性を整理して 図に示す．

冷間加工度～の範囲で亀裂発生時間が取得

&:材及び&:材については，亀裂発生時間を取得されている400℃，450℃及び475℃の試験結果についできた温度範囲でアレニウス型の温度依存性が認めて，亀裂発生時間の冷間加工度依存性を整理して図られ，亀裂発生時間の平均的な傾きから算出された活に示す．

性化エネルギーは&:材がN-PRO，&:材が450℃及び475℃共に冷間加工度の増大と共に亀裂

N-PROであった．また，より低温となる400℃や発生時間が短くなる傾向となっており，その要因は冷360℃では亀裂発生時間を取得できなかったが，定常INSS JOURNAL Vol . 28 2021 NT-6

クリープ域の持続時間からその傾向が継続している

出する式とした．
𝐸𝐸𝐸𝐸𝑎𝑎𝑎𝑎

𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 = 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 × 𝑒𝑒𝑒𝑒 𝛼𝛼𝛼𝛼∙𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 × 𝐾𝐾𝐾𝐾𝛽𝛽𝛽𝛽 × 𝑒𝑒𝑒𝑒 −𝑅𝑅𝑅𝑅∙𝑇𝑇𝑇𝑇   … 

可能性が示唆された．
一方，&:材については，データ数が少なく高温

1となるほど亀裂発生時間が短くなる傾向は確認できなかった．図より変位量及び定常クリープ速度は温度に応じて増加する傾向となっており，亀裂発生時間についても同様にアレニウス型の温度依存性が認められる可能性はあるが，今回のデータでは確認できな
かった．
R

R

 &

1.0E+05

 &

R

 &

R

 &

R

 &

𝑡𝑡𝑡𝑡𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖

𝐸𝐸𝐸𝐸𝑎𝑎𝑎𝑎= 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑡𝑡𝑡𝑡 × 𝑒𝑒𝑒𝑒 𝛼𝛼𝛼𝛼∙𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 × 𝐾𝐾𝐾𝐾𝛽𝛽𝛽𝛽 × 𝑒𝑒𝑒𝑒 −𝑅𝑅𝑅𝑅∙𝑇𝑇𝑇𝑇   … 

ここで， 亀裂進展速度 PPV ，亀裂発生時間
K ， ǡ定数，冷間加工度  ，α冷間加工度の係数，応力拡大係数 MPa√m ，β応力拡大係

数の影響係数，活性化エネルギー -PRO ，気体

定数 -PRO・. ，絶対温度 .

である．

応力拡大係数については，今回の試験はいずれも見かけの.  MPa√m の条件で実施されているため，. の一定値とし，βについてもとした．

また，活性化エネルギーについては，図に示すよ

1.0E+04

亀裂発生時間Crack
initiation time K(h)127

うに&:材と&:材についてはN-PRO程度の値が得られているが，&:材については活性化エネル

N-PRO

ギーが求められなかったことから，今回の検討では

1.0E+03

&:材のデータは最適化対象に含めなかった．
N-PRO

1.0E+02

活性化エネルギーが求められた&:材及び&:1.0E+01
0.0013図

4.3.2
 係式の検討結果
関関係式の検討結果

10%CW
20%CW
30%CW

0.00140.0015-1
1/Temperature
温度 .(K )0.0016高温大気中亀裂発生時間の試験温度依存性材について，係数の最適化を行ない，及びαを決定した．最適化に際しては式  の対数をとって式  に変形したうえで，マイクロソフト社の表計算ソフトウ

ェア([FHOのソルバー機能 *5*法  による非線形最適

４
粒界キャビティ生成型機構に基づ
4.3．３
粒 界キャビティ生成型機構に基づく
く亀裂
発生時間の評価
亀裂発生時間の評価
 裂発生時間の関係式の検討
4.3.1
亀
亀裂発生時間の関係式の検討

化を行なう を用いて係数の最適化を行なった．
ln (1

𝑡𝑡𝑡𝑡𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖) = ln(𝐶𝐶𝐶𝐶𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑡𝑡𝑡𝑡 ) + 𝛼𝛼𝛼𝛼 ∙ 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝛽𝛽𝛽𝛽 ∙ ln(𝐾𝐾𝐾𝐾) −𝐸𝐸𝐸𝐸𝑎𝑎𝑎𝑎

𝐶𝐶𝐶𝐶∙𝑇𝑇𝑇𝑇… 

最適化により得られた及びαを表に示す．また，冷間加工度及び温度をパラメータとした粒界キャ

この値を用いて式  により亀裂発生時間を計算した

ビティ生成型機構による亀裂発生時間を評価する関結果を図に示す．&:材，&:材共に実測値と計係式を検討した．寺地らは，高温大気中の亀裂進展速算値の間に良好な対の相関が認められた．また，デ度について，3:5次系模擬水環境中と同様にアレニウ

ータ点数が点と少なく統計的な評価は困難だが，残ス型の温度依存性が認められ，冷間加工度依存性につ

差 実測値－計算値 の標準偏差はKで，残差の平均

いても図と同様に指数関数的な影響が見られること

値はKであった．

を報告している．このような知見を踏まえて，亀裂

進展速度と亀裂発生時間の逆数が，温度及び冷間加工

表度に対して同様の依存性を示すと想定し，亀裂進展速

最適化対象度式として提案されている式 



をもとに亀裂発生

時間の逆数で整理した式  を用いて関係式を策定した．式  の係数を得られたデータに対して最適化す
ることでキャビティ生成型による亀裂発生時間を算

定数 

最適化結果

冷間加工度の係数 α

最適化結果
6.12×10
INSS JOURNAL Vol . 28 2021 NT-6

128

5000

分ではなく腐食作用が6&&発生に及ぼす促進効果につ

20%CW
30%CW
1:1

いては必ずしも明らかになっていないため，引き続き定荷重試験を継続し，発生段階の知見を拡充することが重要と考えられる．

3000

R

1.0E+06

1000

0

0

1000

2000

3000

(Measured) Initiation time (h)

4000

5000

R

R

R

 &

R

 &

20%CW
30%CW
20%CW
30%CW

1.0E+07

2000

R &  &  &  &1.0E+08発生時間(h)
亀裂発生時間K

亀裂発生時間計算結果(Calculated) Initiation
time (h) K

4000

&:
&:



3:5 環境中 ,166
3:5 環境中 311/



1.0E+05

幅が数 μm の亀裂状の開口

1.0E+04
1.0E+03

1.0E+02

亀裂発生時間 試験結果  K
1.0E+01

図

最適化後の式  による亀裂発生時間の1.0E+00
0.0013

計算結果と試験結果の比較

0.00140.00151/温度 (1/K)

0.00160.0017

温度 .

図

最適化後の式  により得られた亀裂発生
時間と温度の逆数との相関 得られた関係式による亀裂発生時
4.3.3
得
価
られた関係式による亀裂発生時間の評価
間の評
得られた関係式により，&:材及び&:材について亀裂発生時間と温度の逆数との相関を求めた結果を試験データと共に図に示す．
3:5プラントの運転温度である320℃では亀裂発生
時間は取得されておらず式  を外挿した評価とはなるが，試算すると&:材で約年となり，&:材
ではその倍程度の約年となる．このことから，固体中のキャビティ生成のみを因子として考慮すると亀裂発生に至るまで，&:材で耐力を若干上回る03Dの応力が生じる荷重条件下で年程度のオーダーとなり，冷間加工度や応力が小さくなるとさらに長期間を要することが示唆された．
また，図に360℃の3:5次系模擬水環境中で得られた丸棒引張試験片による定荷重試験結果  及び%1&7試験片による定荷重試験結果  を併せて示すが，式  を低温側へ外挿して得られた線よりも短時間でノッチ先端に亀裂状の開口が認められている．これらは3:5次系模擬水環境が亀裂の発生を促進したことを示唆する．その原因として腐食作用が6&&発生に対して何らかの促進効果を及ぼしたことが考えられる．
ただし，荷重条件や亀裂の発生評価方法が高温大気中の亀裂発生試験の結果とは異なるため，直接比較には注意を要する．現段階では6&&発生に関する知見は十

5.
結
言言
５．結

77合金において，粒界キャビティ生成型の6&&の発生を検討するため，，及びの冷間加工材を用いて，360℃～475℃の温度範囲で高温大気中のクリープ試験で亀裂発生時間を取得し，粒界キャビティ生成に対する冷間加工度依存性や温度依存性を系統的に把握した．得られた結果は以下の通りである．
・亀裂発生時間の冷間加工度依存性については，冷間加工度の増大とともに亀裂発生時間が短くなる傾向であり，その要因として冷間加工を付与すること
により粒界におけるキャビティ生成量が増加する
ことが考えられた．
・亀裂発生時間の温度依存性については，&:材及び&:材でアレニウス型の温度依存性が認められ，亀裂発生時間の平均的な傾きから算出された活性化エ ネル ギー は &: 材 が N-PRO ， &: 材 がN-PROであった．&:材については，今回のデータでは高温となるほど亀裂発生時間が短くなる
傾向は確認できなかった．
・冷間加工度，温度，活性化エネルギーをパラメータとしてキャビティ生成型機構による亀裂発生時間を算出する関係式を検討し，その係数を&:材及INSS JOURNAL Vol . 28 2021 NT-6

び&:材の亀裂発生時間のデータに対して最適化

GLIIXVLRQRIYDFDQFLHVDWFUDFNWLSV”

した結果，これらの試験データを良好に再現する関&RUURVLRQ    

係式が得られた．
・得られた関係式により，&:材について320℃にお129 '57LFH6/0HGZD\13ODWWVDQG-:
6WDLUPDQG“&UDFN*URZWK7HVWLQJRQ&ROG

ける亀裂発生時間を試算した結果，粒界のキャビテ:RUNHG$OOR\LQ3ULPDU\:DWHU

ィ生成のみを因子として考慮すると亀裂発生に至(QYLURQPHQW”3URFRIWKHWK

るまで約年との結果が得られた．冷間加工度や,QWHUQDWLRQDO&RQIHUHQFHRQ(QYLURQPHQWDO

応力が小さくなるとさらに長期間を要することが'HJUDGDWLRQRI0DWHULDOVLQ1XFOHDU3RZHU

示唆された．

6\VWHPV—:DWHU5HDFWRUVSS&RORUDGR

・360℃の3:5次系模擬水環境中で得られた定荷重試
験結果と比較すると，高温大気中の結果よりも短い

86   0%7RORF]NR0-2OV]WDDQG60

時間でノッチ先端に亀裂状の開口が認められておBruemmer, “One DimensionDO&ROG5ROOLQJ

り，3:5次系環境における腐食作用が亀裂発生を促(IIHFWVRQ6WUHVV&RUURVLRQ&UDFN*URZWKLQ進し，その原因として粒界のキャビティ生成に対しAlloy 690 Tubing and Plate Materials,”て促進効果を及ぼしたと推定された．

3URFRIWKHWK,QWHUQDWLRQDO&RQIHUHQFH

RQ(QYLURQPHQWDO'HJUDGDWLRQRI0DWHULDOVLQ

1XFOHDU3RZHU6\VWHPV—:DWHU5HDFWRUVSS

参
考文献
参
 考文献

&RORUDGR86   3/$QGUHVHQ000RUUDDQG.
 実用発電用原子炉の法令報告事象について原

Ahluwalia, “SCC of Alloy 690 and Its Weld

子力安全委員会原子力事故・故障分析評価専門

Metals,” Proc. of the 15th International

部会事専第号平成年月日  &RQIHUHQFHRQ(QYLURQPHQWDO'HJUDGDWLRQRI

 %$OH[DQGUHDQX<<DQJ<&KHQDQG:-
6KDFN“7KH6WUHVV&RUURVLRQ&UDFNLQJ%HKDYLRURI$OOR\VDQG:HOGLQD3:5

0DWHULDOVLQ1XFOHDU3RZHU6\VWHPV—:DWHU
5HDFWRUVSS&RORUDGR86   70RVV'0RUWRQDQG+HDWKHU0RKU(QYLURQPHQW”3URFRIWK,QWHUQDWLRQDO“Evaluation of the Temperature Dependence

6\PSRVLXPRQ(QYLURQPHQWDO'HJUDGDWLRQRIRI$OOR\DQG$OOR\:HOG0HWDO6&&

0DWHULDOVLQ1XFOHDU3RZHU6\VWHPV:DWHU

Growth in Hydrogenated Water,” Proc. of the

5HDFWRUV9LUJLQLD%HDFK9$$XJXVW

WK,QWHUQDWLRQDO&RQIHUHQFHRQ 

(QYLURQPHQWDO'HJUDGDWLRQRI0DWHULDOVLQ) M.B. Toloczko, S.M. Bruemmer, “Crack*URZWK5HVSRQVHRI$OOR\LQ6LPXODWHG
PWR Primary Water,” Pacific Northwest

1XFOHDU3RZHU6\VWHPV—:DWHU5HDFWRUV7RURQWR&DQDGD   60%UXHPPHU0-2OV]WD152YHUPDQ1DWLRQDO/DE 1R311/6$ 5LFKODQG

and M.B. Toloczko, “Cold Work Effects on:$  

6WUHVV&RUURVLRQ&UDFN*URZWKLQ$OOR\ 60%UXHPPHU0-2OV]WDDQG0%

Tubing and Plate Materials,” Proc. of the

7RORF]NR“&ROG5ROOLQJ(IIHFWVRQ*UDLQWK,QWHUQDWLRQDO&RQIHUHQFHRQ%RXQGDU\'DPDJHDQG6WUHVV&RUURVLRQ&UDFN(QYLURQPHQWDO'HJUDGDWLRQRI0DWHULDOVLQ

*URZWKLQ$OOR\”3URF)RQWHYUDXG

1XFOHDU3RZHU6\VWHPV—:DWHU5HDFWRUV  

7RURQWR&DQDGD   .$ULRND7<DPDGD70L\DPRWRDQG7
7HUDFKL“'HSHQGHQFHRIVWUHVVFRUURVLRQFUDFNLQJRIDOOR\RQWHPSHUDWXUHFROGZRUNDQGFDUELGHSUHFLSLWDWLRQ—UROHRI $60(%RLOHUDQG3UHVVXUH9HVVHO&RGH&RGH
&DVH1$XJ   ==KDL07RORF]NR..UXVND 6Bruemmer, “Precursor Evolution and Stress

INSS JOURNAL Vol . 28 2021 NT-6

130

&RUURVLRQ&UDFNLQJ,QLWLDWLRQRI&ROG:RUNHG$OOR\LQ6LPXODWHG3UHVVXUL]HG:DWHU
Reactor Primary Water,” Corrosion, 73(10),   寺地巧山田卓陽岡本マキエ有岡孝司
“PWR1次系模擬水中における77合金冷間加工
材の6&&発生評価,” INSS JOURNAL, 9ROSS   寺地巧山田卓陽岡本マキエ有岡孝司
“PWR1次系模擬水中における77合金冷間加工
材の6&&発生評価 第報 ,” INSS JOURNAL,
9ROSS  ) K. Arioka, “Role of Cavity Formation on/RQJ7HUP6WUHVV&RUURVLRQ&UDFNLQJ
Initiation: A Review,” Corrosion, 76(2),SS   K. Arioka, Y. Iijima, T. Miyamoto, “Rapid
1LFNHO'LIIXVLRQLQ&ROG:RUNHG7\SH
$XVWHQLWLF6WHHODW–500°C,”,QWHUQDWLRQDO-RXUQDORI0DWHULDOV5HVHDUFK  SS   寺地巧宮本友樹福村卓也戸塚信夫山田
卓陽有岡孝司, “690 合金の6&&進展に及ぼす粒界キャビティの影響,“ INSS JOURNAL,
9ROSS   Dessault Systèmes Simulia Corp., Abaqus
User’s Manual Version 2017, Providence, RI 
 寺地巧山田卓陽岡本マキエ有岡孝司
“TT690合金の6&&に関する知見と今後の課題,”,166-2851$/9ROSS   77HUDFKL7<DPDGD70L\DPRWRDQG.
Arioka, “SCC Growth Behaviors of Austenitic
6WDLQOHVV6WHHOVLQ6LPXODWHG3:53ULPDU\Water,” Journal of 1XFOHDU0DWHULDOV  SS   /DVGRQ/HWDO“'HVLJQDQGWHVWLQJRIDJHQHUDOL]HGUHGXFHGJUDGLHQWFRGHIRU
QRQOLQHDUSURJUDPPLQJ”$&07UDQVDFWLRQVRQ
0DWKHPDWLFDO6RIWZDUH，9RO，,VVXH
SS  