151

高温水中で生成するSUS316の表面皮膜およびIGSCCき裂先端の分析
Analysis of IGSCC Crack Tip and Oxide Film on SUS 316 Generated
under High Temperature Water
寺地

巧 （Takumi Terachi）＊

藤井

＊ 有岡
克彦 （Katsuhiko Fujii）

孝司 （Koji Arioka）＊

要約 PWRの１次系模擬環境下において，強い冷間加工を加えたSUS316のIGSCC感受性がSSRT試験により確認されている．またその感受性は，溶存水素濃度およびほう酸濃度などの水化学環境の影響を受けることが報告されている．そこで強い冷間加工を加えたSUS316を用いPWRの１次系模擬環境下においてSSRT試験を行い，TEMおよびAESによりIGSCCき裂先端と表面皮膜について詳細分析を実施した．
その結果，以下のことが明らかになった．
（1）試験片表面の皮膜は，溶解再析出により成長した
Fe3O4による外層とFeCr2O4を主成分とする緻密な粒の内層を構成し，皮膜と母材の境界ではNiが（3）粒界破面上の皮膜は試
濃化する．
（2）き裂内には溶解再析出により成長したFe3O4が存在する．
験片表面の1/10程度と薄く，また粒界面によっても粒状析出物の量に大きな差を生じる．
（4）き裂
先端部では微細なCrリッチ酸化物が存在し，反応フロントにあたる領域ではNiが濃化する．この
Ni濃化領域の生成は，き裂先端部においてFeとCrが選択的に溶出したことが原因と考えられ，このことからき裂進展には腐食が影響すると推察される．
キーワード

き裂先端，皮膜，SUS316，SCC，PWR，TEM

Abstract
Recent studies on IGSCC by slow strain rate technique (SSRT) testing under simulated
PWR primary water condition showed that IGSCC occurred on cold deformed SUS 316. Also thesusceptibilities were reported to be influenced by water chemistry such as dissolved hydrogen and boric
acid concentration. In this work high-resolution characterization of the crack tips and the oxide films havebeen carried out to make clear the role of water chemistry on IGSCC.
From detailed observation, the following results were observed: (1) The oxide film formed on SUS 316
after the SSRT was composed with two layers. The outer layer mainly consisted of large particles of Fe3O4,
and the inner layer fine particles of FeCr2O4. In addition, Ni enriched matrix was observed under the oxidefilm. (2) The grained Fe3O4 was also recognized inside the crack by redeposit. (3) The oxide film on thefracture surface was thinner than that formed on the specimen surface, and the amount of corrosion products
was different each other faces of grain boundaries. (4) Crack tip area was filled with corrosion productsthat consisted of Cr rich oxide. And Ni enriched and high dislocation density areas were observed near thecrack tip. It is thought that the Ni enrichment is caused by selectively dissolutions of Fe and Cr at the cracktip, and hence the corrosion would affect the propagation of the IGSCC.
Keywords

1.

Crack tip, film, SUS316, SCC, PWR, TEM

緒言

間加工材を用いた感受性評価試験が低歪速度引張試
験（slow strain rate technique, SSRT）により取り組

加圧水型軽水炉（pressurized water reactor, PWR）

（3）
（4）
まれ（2）
，ステンレス鋼もIGSCC感受性を有していの１次系環境下において，600合金が粒界型応力腐食ることが確認されている．更にこのIGSCC感受性は，割れ（inter granular stress corrosion cracking,

水質中のほう酸濃度やリチウム濃度および溶存水素

IGSCC）感受性を有することは以前から知られてい

（2）
（3）
．
濃度などの影響を受けることが報告されている

たが（1），ステンレス鋼については実機での事例が酸

一方，近年の水化学処理技術の進歩により，被ば素滞留部に限られていたため，IGSCC感受性は小さ

く低減を目的とした亜鉛注入やアンモニアの添加な

いと考えられていた．しかし，近年になって強い冷ど，技術の多様化が進んでおり，発電所毎の高度な＊ （株）原子力安全システム研究所

技術システム研究所

152

水質管理が行われつつある．更に，沸騰水型軽水炉

表１

供試材の化学組成（wt％）（boiling water reactor, BWR）では高経年化に伴う炉内構造物のSCCが話題を集めている．高度な保全技

C

Cr

Mo

Ni

Mn

Si

P

S

Fe

0.049

17.1

2.1

12.0

1.5

0.45

0.027

0.005

Bal.

2.2

き裂サンプルの作成（SSRT試験）術を確立するためには，技術の多様化による負の影
響や想定外事象についての予測性向上が必要不可欠であり，構造材と冷却水の相互作用と言った基礎的事象への理解を深めることが要求されている．
現在IGSCCメカニズム解明には様々な手法が用いられており，透過型型電子顕微鏡（transmission

液循環式のオートクレーブを用い，PWRの１次系

electron microscope, TEM）によるき裂先端の直接観を模擬した環境（320℃, 500ppm B+２ppm Li ＋

察もその一つとして知られている．この手法はき裂

30cc/kg H2O DH2）において，戸塚らにより開発さ先端の化学組成や微細構造など最も基本的かつ重要れた促進SSRT試験（16）を実施した．試験片形状を図な情報が得られるので，き裂の詳細分析に大変有効

１に示す．促進SSRT試験では試験片中央部へ冷間加である．そのため，既に600合金のき裂先端分析につ工による予歪みを加えることで，冷間加工部に複数いては，Bruemmer（5）やTitchmarsh（6）およびFujii（7）の微小き裂を含むSCCを生成させることができる．

による報告例が存在する．ただし，非鋭敏化ステン

そのため，微小き裂の発見が容易であり，き裂先端

レス鋼についてはThomas（8）による照射材の観察に限の加工に有利である．

られており，未照射材の観察例は存在しない．

試験片表面は予め＃1000のエメリー紙で湿式研磨

材料と水化学環境の相互作用を理解する手法としを行い，アセトンとエタノールにて脱脂を実施した．

ては，表面に形成した皮膜の分析が有効であり，高試験は歪み速度１×10-7/sにおいて，試験片が破断に

温高圧水中におけるステンレス鋼の分析も多くの研至るまで行った．試験時間は約500hであった．

究者により取り組まれてきた（9-13）．その結果，皮膜は２層構造を有しており，Cr濃度の高い緻密な内層27が耐食性に有効であると考えられている．ただし，皮膜断面を直接評価する手法は近年確立された技術

10R

2

A

9φ
25

（14）
（15）

であり

27
9φ 10R 4720，高温高圧水中で生成する皮膜の層構造

A

2

図１

試験片の形状を明確に示したものは殆ど存在しない．

1.5R
0.9

本研究では，PWRの１次系を模擬した環境で強い

2.5

2.5 0.12R
5792

冷間加工を加えたSUS316にき裂を生成させ，TEMお
よ び オ ー ジ ェ 電 子 分 光 装 置 （ Auger electron
spectroscope, AES）によりき裂断面と酸化皮膜について断面方向からの詳細分析を実施した．

実験方法

2.

2.3

断面観察用サンプルの加工

未破断の微小き裂を含む試験片を１mm×１mm×200μm程度になるようダイヤモンドカッターにて切

2.1

供試材

り出した後，機械研磨により30μmまで薄く加工した．次に集束イオンビーム加工装置（focused ion

研究に用いた供試材はSUS316である．表１に化学

beam, FIB）にて，スパッタリングを実施することに成分値を示す．供試材の溶体化処理条件は1150℃，

より研磨面を整え，き裂全景を含む断面方向からの10min熱処理後水冷である．

観察を実施した．
更に，詳細分析を実施する目的で，FIBを用い藤井らが確立した手法（14）によりTEM分析用試料の薄膜化を行った．この手法ではき裂先端や表面などの特定の領域をTEM観察用の薄膜に加工することが可能であるため，き裂先端などの局所観察に有利である．

153

2.4

き裂および表面皮膜の分析

き裂および表面皮膜双方において，全体の傾向に

3.

結果と考察

3.1

表面皮膜の詳細分析

3.1.1

FE-SEMによる観察

関するマクロ情報の取得には，電界放射型走査電子顕微鏡（FE-SEM）とAESを用いた．AESによる深さ方向の分析条件を表２に示す．
一方，微小領域の観察には電界放射型透過型電子

FE-SEMによる表面皮膜構造の観察結果を図２に顕微鏡（FE-TEM）を用い，電子線回折法とエネル

示す．皮膜の表層は正８面体の粒状酸化物で覆われ

ギー分散分光法（energy dispersive spectroscopy，ており，その粒径は0.2μm〜３μmであった．

EDS）を併用することにより，詳細なキャラクタリ
ゼーションを実施した．TEM観察は（株）日立製作所
製HF3000により加速電圧300kVにて行い，EDSには（株）ノーラン社製Voyager V４を使用した．

表２

AES分析の測定条件
アルバックファイ社製
SAM-680

測定器

加速電圧

10kV

電流

10mA

イオン種別

Ar+

加速電圧

2kV

試験片表面に生成した表面皮膜の，断面方向から

スパッタ面積1mm×1mmのTEM観察結果を図３に示す．TEM像から表面皮膜

スパッタレート（ SiO2 ）26.5nm/min

電子銃条件

イオン銃
（Sputter用）

図２

3.1.2

FE-SEMによる表面皮膜構造観察結果

TEMによる断面観察

は外層と内層の２層構造であることがわかる．外層は粒状の析出物であり，溶解再析出により成長したと考えられ，内層は500nm程度の膜状の構造である
ことが観察された．

（a）皮膜断面のTEM像
図３（b）皮膜の割れ領域の拡大図

TEMによる表面皮膜の詳細断面観察結果

154

一方，表面皮膜の一部に割れが認められた．割れ部の拡大図を図３（b）に示す．割れ先端部における開口幅は40nm程度と大きく，割れ入り口における開口幅と大差無いことから，皮膜がある程度の厚さまで成長した後に，大きく開口したと考えられる．
皮膜直下の母材には結晶格子が滑ることによって発生したと考えられる，すべり線状のコントラストが観察された．

3.1.3

TEM/EDSによる組成分析

図４は表面皮膜のEDSによる元素マッピング像である．また，図５，図６に同様の領域におけるEDS
による線分析，点分析結果を示す．いずれの分析結果からも，外層はFeを主成分とする酸化物であり，内層はCrとFeの酸化物であることが確認された．また，表面皮膜と母材の境界領域では，Niが濃化していることが観察された．図５の線分析の結果から，Niの濃化は金属材料中（母材中）での事象であり，

図４

表面皮膜断面のEDSによる元素マッピング像

その領域は50〜70nmであることがわかる，また，図６から最大約27at％まで濃化していることが確認で

Ni濃化

きた．

外層

内層

母材

本研究で用いた供試材はSUS316であり，SUS304との大きな違いはMoの添加によって耐食性を向上させている点である．そのため， Moは皮膜中に取り込まれ，それを安定させることが予想された．しかし，図６の点分析結果では，皮膜中にはMoが殆ど存在せず，むしろNiと同様に境界部で濃化しているこCountsとが確認できた．

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

距離（μm）

図５

表面皮膜断面のEDSによる線分析結果

外層（at％）Ni濃化層（at％）

Fe：46.0
Cr ：2.2
Ni ：0.6
Mo：<0.1
O ：51.2

Fe：50.1
Cr ：21.2
Ni ：27.2
Mo：1.6
O ：<0.1

CountsCounts

155

0

2

4

6

8

10
0

Energy(keV)

2

4

6

8

10

0

2

4

6

内層（at％）母材（at％）

Fe：15.7
Cr ：14.4
Ni ：5.0
Mo：<0.1
O ：64.9

Fe：66.8
Cr ：20.5
Ni ：11.7
Mo：0.9
O ：<0.1

8CountsCountsEnergy(keV)

10

0

2

Energy(keV)

68Energy(keV)

図６

3.1.4

4

表面皮膜断面のEDSによる点分析結果

表面皮膜の電子線回折表面皮膜の電子線回折結果を図７に示す．電子線回折による構造解析では，外層と内層の双方がスピネル型構造の酸化物であることが確認された．ただし，外層はスポット状，内層はリング状の回折像を示しているため，外層は単一の結晶粒で構成されており，内層は微細粒が密集した構造をしていることがわかった．このことから，外層皮膜は溶解再析出により成長した単一結晶であり，内層と異なる成長機構であると考えられる．

（a）外層皮膜
スピネル型構造のスポット

図７（b）内層皮膜
スピネル型構造のリング

電子線回折による表面皮膜分析結果

10

156

3.1.5

AESによる深さ方向分析

3.1.6

AESによる断面方向からの分析

FIBで加工を実施するTEM観察は，広範囲を薄膜

有岡らによれば，溶液中のほう酸がステンレス鋼化することが困難であるため，観察領域が８μm程のPWSCC感受性を改善するとしている（2）．そのため

度に限定される．そのため，局所的なデータとなり，皮膜の分析には，ほう酸が皮膜中に取り込まれるこ

皮膜全体の傾向を見誤る可能性がある．そこで，50とを考慮する必要がある．オージェ電子は重元素よμm×50μm程度の比較的広範囲におよぶ領域につり軽元素から放出される割合が高く，ほう素などのいてAESによる深さ方向分析を実施した．表面方向

軽元素分析にはEDSより優れた感度を有している．

+

からAr によりスパッタリングし，AES分析を実施しそこで，AESにより断面方向から表面皮膜分析を実た結果を図 8に示す．この分析手法では表層に存在施した．図９はその分析結果である．ほう素のオーする粒状析出物の影響が大きく，不均一な層構造を

ジェ電子エネルギーは約178eVであるが，外層・内評価するには至らなかった．しかしこの分析結果か層いずれの分析結果にもピークは確認されなかった．

ら，皮膜中にNiが約３at％，Crが約５at％含まれて

ただし，この測定条件における検出限界は１〜0.1

いることが明らかとなった．これは，図６に示した

at％程度であると考えられ，それ以下の濃度で存在

EDSによる分析結果において，外層皮膜にNiが殆どする可能性は否定できない．

存在しないとする分析結果と異なる特徴である．つまり，局所的な分析では外層はFe酸化物であると評価されるが，広域のデータからはNi，Crも外層に若干量存在することが確認された．
一般にAES分析における皮膜厚さ評価には，酸素外層

濃度が表層から半分になるスパッタリング時間が使になるスパッタリング時間から皮膜厚さを概算する

Intensity

用されている．本分析におけるSiO2換算のスパッタ
レートは26.5nm/minであり，酸素濃度が表層の半分と約930nmとなる．この値はTEMによる断面観察結

内層

果と概ね一致している．
母材（SUS316）

100
90

Atomic concentration %

80

100

200

300

400

500

600

700

800

900 1000

Kinetic Enertgy (eV)

70

図９

60

3.1.7

50

AESによる皮膜分析結果

表面皮膜構造について

40

種々の分析手法により評価した結果から，表面皮30

膜構造は図10の模式図で示すことができる．

20

TEMによる観察から，表面皮膜の外層はFeを主体10とした酸化物であり，その厚さは結晶一つ分に相当することがわかった．そのため，皮膜の外層はFe3O4

0
0

図8

10

20

30

40

50

60

を主成分としていると推定できる．ただし，母材成Sputter time (min)分であるNiとCrについても，外層に僅かながら含ま

AESによる皮膜の深さ方向分析

れていることがAESにより確認された．スピネル型
構造の酸化物は非化学量論組成を取り，Fe 3 O 4 中にNi・Crが混在した状態（FexCryNizO4）を構成する

157ことが知られている．しかし，EDSで分析した外層

3.2

き裂の詳細分析3.2.1

き裂起点部の観察

中のFe濃度は高く，Niは殆ど含まれていなかった．
そのため， NiFe2O4に近い組成の析出物が混在していると考えられる．なお，実機プラントにおけるクラッドの主成分はNiFe 2 O 4 であり，この環境中で
NiFe2O4が生成することは証明されている（17）．

図11に試験片表面に生成したき裂起点部の観察結果を示す．き裂は粒界に沿って発生した未破断の

表面皮膜の内層は，Fe,Crによるスピネル型酸化物

IGSCCであり，開口幅は８μm程度である．観察結であり，FeCr 2 O 4 を主体としていると考えられる．

果から，試験片表面とき裂内では腐食生成物の量にまた，電子線回折結果とTEM観察から緻密な粒が密大きな差があることがわかった．高温高圧水中にお集した構造であることが確認された．PWR１次系環

いても，金属表面の仕上げ状態によって腐食挙動が境下におけるステンレス鋼表面での反応は，水素の変化することは既に報告されている（13）．そのため，酸化還元反応が支配的であり，腐食電位は−830mV試験片表面の研磨面と粒界面では，研磨面の方が腐（19）．この環境におけるFe・Cr・Niの３程度である（18）

食されやすいと理解できる．つまり，IGSCC破面内元素において熱力学的に最も安定な物質はFeCr 2O 4では試験片表面より腐食量が少ないと考えられる．

（20）

であり

，内層皮膜と一致する．

断面方向からの分析結果からは，皮膜と母材の境

なお，同一のき裂内でも粒界面により腐食生成物の量に差があることが観察された．

界でNiが濃化していることが観察された．このNiの濃化は母材中での現象であるため，母材成分の拡散
速度と熱力学的な安定性の違いが，Niの濃化を引き起こしたと考えられる．つまり，Fe・Crが先に溶解
し，Niが母材中に取り残されたと考察できるが，確証を得るには定量的な評価が必要である．
ステンレス鋼の耐食性には，Crリッチな酸化皮膜の寄与が大きいと考えられている．この点に於いて今回の観察結果は従来からの知見と合致しており，緻密でかつ安定な内層が母材の酸化を防いでいると考えられる．
KimはBWRの水素注入環境条件（HWC, 150ppb
DH, 15ppb DO）で生成するSUS316の表面皮膜につ

図11

き裂起点部のFE-SEM像

いて分析しており，その条件ではFe3O4による外層とFeCr 2O 4を主体とした緻密な内層が構築されること

3.2.2

AESによるき裂断面の観察（9）を報告している ．これは本研究で観察されたPWR
条件での皮膜と概ね一致しており，両環境におけるFIBにより加工したき裂断面のFE-SEM像を図12に

表面での電気化学反応は，定性的には差がないとい示す．き裂は結晶粒界に沿って進展したIGSCCであえる．

る．図12（b）から，き裂の内面は酸化物が多い面と少ない面で構成されており，皮膜が片面側で選択的に成長していることがわかる．また，皮膜の薄い面には，あたかもき裂進展に伴って生成したかに見える，
すべりステップ状の模様が認められた．
図13に図12（b）領域内のAESによる元素マッピング
像を示す．FeとCrの元素マッピング像から，皮膜が厚い面はFeを主体とした外層と，Crリッチな内層による２層構造を形成していることが確認できた．こ
図10

表面皮膜構造の模式図

れは試験片表面の皮膜構造と概ね一致する．

158

図12

き裂断面のFE-SEM像

（a）

図13

き裂断面のAESによる元素マッピング像（b）（a）中の３重点から図中の左下に進展したき裂先端部

図14（a）は粒界の三重点から３μm程度進展したき

図14

き裂先端部のAESによる元素マッピング像

裂断面のAESによる元素マッピング像である．600合
金では粒界に沿った内部酸化が報告されているが（7），3.2.3

き裂断面のTEM分析結果

このき裂先端は酸化物の先端と一致しており，内部酸化は認められない．き裂内の酸化物はFeリッチなき裂断面のTEM分析結果を図15に示す．き裂は約ものが多いが，母材と接触している領域ではCrリッ

200nm開口しており，両側の破面で約40nmの皮膜がチな酸化物が比較的多く確認された．特に，き裂先観察された．ただし，粒状の腐食生成物が存在する

端から1.5μmの領域におけるCr濃度上昇は顕著であのは図中左側の破面に限られていた．

る．
図14（b）は図14（a）の三重点から，図中の左下に進展したき裂の先端部である．こちらもFeリッチな粒状の酸化物と，Crリッチな酸化物が同様に観察された．ただし異なる特徴として，き裂の片側（図中での左側）にCrが多く存在することが確認できた．

159

図15

3.2.4

き裂断面のTEM像

き裂先端のTEM分析

き裂全景のSIM（Scanning Ion Microscope）像を
図16（a）に示す．き裂の起点部には２μmの段差が存在し，起点から９μmのき裂内部においても，段差が認められた．段差の発生には，粒界すべりが影響していると考えられる．
図16（ b）はき裂先端部のTEM像である．き裂内には，き裂開口幅と同じ粒径の腐食生成物が多数観察された．その内の一つについての電子線回折像を図
16（b）中に，またEDSによる組成分析結果を図17に示す．電子線回折とEDSによる分析結果から，き裂内図16

き 裂 全 景 の S I M 像（ a ）お よ び そ の 先 端 部 のTEM像（b）と電子線回折像（c）に存在する粒状の腐食生成物はスピネル型構造のFeを主成分とする酸化物であることが確認された．そ
腐食生成物
（at%）

のため，粒状の酸化物は溶解再析出により成長した

Fe：39.1
Cr ：2.3
Ni ：2.6
Mo：<0.1
O ：56.1

Fe3O4であると考えられる．これは表面皮膜に形成さ更にき裂先端部を拡大したものと，同じ領域の
EDSによる元素マッピング像を図18に示す．先端部Countsれた外層と同じ物質である．

周辺の500nm程度の領域では，る転位の集積が認められ，き裂先端付近まで酸化物が存在することが確認できた．一方，反応フロントの領域では，Niの濃化が観察された．図19はこのNi濃化領域のEDSによる点分析結果である．この領域では酸素が存在せず，

0

藤井（7）によるNi基合金の観察でも確認されている．
図18のき裂先端部を更に拡大したものを，図20に示す．図から，先端部周辺に存在する酸化物が，２〜３nm程度と非常に微細な構造を取ることが確認さ
れた．

4

6

8

10

Energy(keV)

Niと同様にMo濃度が上昇していることが確認された．き裂先端部におけるNiの濃化はBruemmer（5）や2

図17

き裂内腐食生成物のEDSによる組成分析結果

160

図20

3.2.5

き裂先端部のTEM像

き裂形態について

TEMおよびAESを用いたき裂断面方向からの観察結果から，ステンレス鋼のIGSCCき裂を図21に示す模式図で表すことができる．き裂内に析出した粒状の腐食生成物はFe3O4であり，表面皮膜の外層と同一の形態であった．内層皮膜は約40nmと薄く，構造の同定には至らなかったが，表面と同様にCrリッチな酸化物であることが確認された．そのため，試験片
表面とき裂内では，同一構造の皮膜を形成すると推図18

き裂先端部のTEM像とEDSによる元素マッピ
ング像

定される．
BWRの様に酸素を含む環境では，き裂先端と試験片表面の間で電位差を生じることが知られている．

Ni濃化層（at%）

Counts

Fe：56.7
Cr ：21.9
Ni ：15.1
Mo：6.4
O ：0

しかし，本研究により観察されたき裂の内側と表面の皮膜の特徴は一致していたため，き裂内と表面では同じ化学反応により酸化が進行したと推察される．
そのため，PWRの様に酸素を含まない水素支配型の環境では，き裂内外における電位差は比較的小さいと考えられる．
き裂先端部周辺では２〜３nmの微細なCrリッチ酸化物が観察され，反応フロントと考えられる領域ではNiの濃化が観察された．表面皮膜においても，酸

0

2

4

6

8

Energy(keV)

図19

Ni濃化領域のEDSによる組成分析結果

10

化物と母材の境界部でNiの濃化は確認されており，両者は同じメカニズムで生成したと推定される．
Thomasらは，PWR１次系環境におけるSUS316の照射誘起応力腐食割れ（IASCC）について分析を行っており，き裂内部にスピネル型構造の酸化物が存（8）．
在し，先端部にMnSが存在することを指摘している本研究ではき裂内にＳは観察されなかったが，酸化物の特徴は概ね一致していた．

161

謝辞
この研究は関西電力の委託研究の一環として実施したものである．ここに記して謝意を表します．更に，本研究の遂行にあたり関電興業（株）の村上 公治，
辻井 克実 および平尾 充司 各氏の全面的な協力を得ました．また，（株）原子力安全システム研究所の山田 卓陽 博士からは分析に関する技術指導を承りました．皆様に心より感謝致します．
図21

き裂先端部の模式図

文献
3.3

PWSCCメカニズムと腐食生成物の関係（ 1 ）H. Coriou, L. Grall, M. Pelras and S. Vettier,
Third Metallurgy Conference on Corrosion,

き裂先端部の観察から，き裂先端から先への結晶
粒界に沿った内部酸化は観察されなかった．そのた

Saclay, North Holland Publishing Co.,
Amsterdam, 161（1959）.

め，PWSCCに対するき裂内での酸化の影響としては，（ 2 ）有岡孝司,「SUS316の高温水中でのIGSCC感受

き裂先端の溶解と，それに伴う水素の発生が考えら性に及ぼす水素およびほう酸濃度の影響」, 第れる．

49回材料と環境討論会, p.321,（2002）.

先端領域におけるNiの濃化は，そこで選択的にFe（ 3 ）K. Arioka,

Effect of Temperature, HydrogenとCrが溶解していることを示唆している．しかしな

and Boric Acid Concentration on IGSCC

がら，その距離は数十nmと非常に短く，き裂進展にSusceptibility of Annealed 316 Stainless Steel,

与える影響は不明確である．

Proc. Fontecraud 5, Sept. 23-27,（2002）.
（ 4 ）N. Totsuka and Z. Szklarska-Smialowska,

4.

まとめ

Hydrogen induced IGSCC of Two Unsensitized
Austenitic

PWR１次系を模擬した環境において，強い冷間加工を加えた316ステンレス鋼のき裂と表面皮膜について詳細観察を実施した結果，以下に示す特徴を明らかにすることができた．

Stainless

SteelsinHigh-

Corrosion, 44 , p.124

Temperature Water,（1988）.

（ 5 ）S. M. Bruemmer, High-Resolution Characterizationof Intergranular Attack and Stress Corrosion
Cracking of Alloy 600 in High-Temperature（1）試験片表面の皮膜はFe3O4による外層と，FeCr2O4.
Primary Water, Corrosion, 56 [6], p.572,（2000）

を主体とした微細粒による内層を構成する．ま（ 6 ）S. Lozano-Perez and J. M. Titchmarsh,

た，母材と酸化皮膜の境界部ではNiが濃化し，Observation of the Microstructure of Crack

母材中に多数のすべり線を形成する．

Tips in Inconel 600（2）き裂の内面（破面）は，試験片表面と比べると皮膜が薄く，更に粒界面によっても差が存在す

Proc. INSS 10th

Anniversary, May 27-29,（2002）.
（ 7 ）藤井克彦, 中島宣雄,

福谷耕司,

他, 「600合

る．生成した皮膜は表面皮膜と同じ構造である

金の応力腐食割れき裂先端部の分析」, INSSと考えられ，き裂の内外に大きな電位差は存在

Journal, Vol.8 , p.143,（2002）.

しないと推論できる．

（ 8 ）L. E.Thomas, S. M. Bruemmer, Analytical（3）き裂先端部ではCrリッチな酸化物が存在し，そTransmission Electron Microscopy Characterizationの周辺に転位が集積する．また，粒界に沿った

of Stress Corrosion Cracks an Irradiated Type

内部酸化は存在せず，反応フロントにあたる領

316 Stainless Steel Core Component,

域ではNiが濃化する．これは，き裂先端部でFontevraud 5, Sept. 23-27,（2002）.

Fe・Crが選択的に溶出した結果と考えられる．

（ 9 ）Y. J. Kim,

Proc.

Characterization of the Oxide Film

162

Formed on Type 316 Stainless Steel in 288℃

Reactors, Proc. of 6th Int. Conf. Environmental

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（10）Y. J. Kim,

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Pourbaix

Type 304 Stainless Steel in 288℃ Water

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Containing Oxygen, Hydrogen, and Hydrogen

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