高クロム鋼のクリーブ破断延性の考え方

摘要

近年，9?12Cr系の高クロムフェライト系耐熱鋼（以 下.高クロム鋼という）は，600℃?630℃級USCボ イラ用鋼として開発された。図1に高クロム鋼のクリー プ破断曲線を示す。Gr.91鋼(9Cr-1Mo-V-Nb)は， 従来のSCボイラ鋼であるGr.22鋼（2.25Cr-1Mo)に 比べて格段にクリ一プ強度に優れ.10万時間以上の使 用実績がある。Gr.92鋼（9Cr-0.5Mo-1.8W-V-Nb)及 びGr.122鋼(11 Cr-0.4Mo-2W-1 Cu-V-Nb)はさら に高強度であり，蒸気温度630℃で使用されている。一 方，これらの鋼の絞りと破断時間の関係を囡2に示す。 Gr.22鋼の絞りが，破断時間が長くなっても約70%以上 を保っているのに対し.高クロム鋼は破断時間の増加に 伴って低下する傾向を示し，特に.Gr.122鋼やGr.92 鋼は低下の度合いが著しく，実機の運転で想定される数 10万時間では限りなくゼロに近づく可能性が示されて いる。ちなみに.図1および図2は.2000年に物材機 構で開催された第4回超鉄鋼ワ一クショップの討論会 で,筆者がこの問題を提起した際に使用したものである。本報では，このGr.92鋼及びGr.122鋼における長時 間側の絞り（破断延性に対応）の著しい低下が，実機を 運転する上で問題にならないのか，間題になるなら，何が懸念されるのかについて解説する。その前に.そもそ も，材料の破断延性は何の指標なのかについて述べる。 また.この間題を解く鍵が,変位制御型クリーブ破壊（応 力緩和過程での破壊）にあると思われるため，この破壊 形態についても言及する。