P91 PWHTチャート

SIは、発電所で火災が発生した後、熱がP91に有害な影響を及ぼしたかどうかを評価するために呼び出され、HAZ領域での軟化を評価するための分析のために金属学的レプリカを採取した。

Gressler氏は、硬度だけでは材料の健全性は判断できないと強調した。その代わりに、効果的なスクリーニング対策として、高温ひずみゲージを使用してクリープひずみの蓄積を監視し、さらに工学的解析を行って寿命を予測する必要がある。

硬度

P91鋼種は、9-12% Crフェライト/マルテンサイト系ステンレス鋼で、高温で優れた機械的特性を発揮するため、原子力および発電所環境で使用されています。炭素、ニオブ、窒素含有量が低いため、 溶接による割れは減少するが、焼入れ性が高 いため、過度に硬い熱影響部(HAZ)が形成され、 水素誘起割れを引き起こし、溶接部や部品の 破損につながる可能性がある。

SIは最近、シーメンス工場から、火災事故後の圧力容器バルブの大規模な溶接補修を評価するよう要請を受けた。

SIは素材の分析を行い、その柔らかさは火災によるものではなく、PWHTが効果的でなかったことが原因であろうと判断した。

PWHT温度と時間は、最適なミクロ組織と硬 度を持つ異種溶接部を作る上で極めて重要である。その結果、望ましいPWHT時間と温度として 750℃で2、4、6時間のPWHTを使用すること で、HAZ領域の硬さを効果的に低下させると同時に、 高温での機械的性質の高性能化を可能にする適切 なミクロ組織を維持し、その両方を達成できること が実証された。

タフネス

P91鋼は、第四世代原子炉で使用するために特別に開発されました。クロム含有量が高く、合金元素としてバナジウムとニオブを添加しているため、P91は合金含有量の少ない同種の鋼に比べ、耐クリープ性が大幅に向上しています。

材料特性: この合金は溶接性が高く、優れた熱疲労 性と耐食性を特徴とするが、水素アシスト割れ (HAC)の影響を受けやすい。ガス溶接とソリッド・アーク溶接の両 方が可能であるが、最適なクリープ特性を得るた めには溶接後の熱処理が必要である。

P91 溶接材の HAC は、不適切な溶接条件および 溶加材の不適切な選択によって引き起こされ る可能性があり、不均一な溶接形状やスラグの 使用によってさらに悪化することもある。さらに、P22やインコ ネル625溶接プロセスなど、溶接可能な他 の材料と、鋼種91の溶接部の異種溶接として 現れることもある。

現在の溶接補修法では、HAZの微細構造が未精製 のまま溶接部が形成され、限られた焼戻ししか行 われていないため、PWHTを行わずにグレード 91の部品を補修することは現在不可能である。従って、結晶粒の粗大化や微細構造の問題な ど不具合の原因を分析するとともに、HAZ 靭 性とクロス・ウエルド・クリープ強度に関して、 追加の広範な溶接補修試験とテストを実施しなけれ ばならない。

弾性係数

弾性率は、材料がどれだけ容易に伸ばしたり曲げたりできるかを示す尺度であり、材料の応力をひずみで割ることによって求められます。応力-ひずみ曲線試験は、このパラメータを特定する非常に貴重な方法です。小さなひずみを加え、その弾性率の値をグラフにプロットします！

応力-ひずみ曲線は一般的に線形挙動を示し、材料が弾性的であることを示す。この挙動は、材料に加わる応力はひずみに比例するはずだというフックの法則によって説明される。ヤング率はこの相関関係を測定し、応力をひずみで割ったものである。

応力-ひずみ曲線は通常、材料が塑性変形領域に入ったある時点で非線形性を示し、塑性変形を示します。この段階では、応力とひずみはもはや反比例的に変化するのではなく、応力に対して予測通りに反応します。材料の弾性は、曲線の非線形部分の傾きによって決まります：edl l0 l l 0/d l 0/d

耐食性

グレード91鋼（EN呼称X10CrMoVNb9-1）は、高濃度のクロム、バナジウム、ニオブを含む合金化9Cr-1Mo鋼であり、改善された耐クリープ性を誇ります。このグレードの9Cr-1Mo鋼は、原子力発電所のヘッダーやその他のクラッド、ダクト用途によく利用され、高温での耐酸化性、耐腐食性だけでなく、耐放射線損傷性にも優れています。

P91鋼とP22鋼の異種金属アーク溶接 (SMAW) 継手は、溶接融合部に未調質マルテンサイトが 形成されるため衝撃靭性が弱くなる可能性があ り、溶接を成功させるために最適な予熱および 溶接後熱処理 (PWHT) 温度範囲を選択する必 要がある。

PWHT温度は、鋼に含まれるマンガンとニッケルの組成と割合によって異なり、特にMn＋Niの含有量を考慮する場合、その割合が高いほど臨界変態温度は低くなる。

フィールド・エミッション走査型電子顕微鏡、水銀拡散性水素測定、室温引張試験、シャルピー試験、エネルギー分散型X線分光法を用いて、マルチパス被覆アーク溶接(SMAW)材種91の突合せ溶接部のミクロ組織と機械的特性に及ぼす拡散性水素レベルと熱処理条件の影響を調査した。その結果、亜臨界PWHTと焼ならし/焼戻し処理を併用することで、良好な引張特性とシャルピー靭性を備えた最適なミクロ組織が得られることが実証された。