研究者詳細

顔写真

アベ　ヒロシ
阿部　博志
Hiroshi Abe
所属
大学院工学研究科　量子エネルギー工学専攻　原子核システム安全工学講座（保全工学分野）
職名
准教授
学位

  • 博士（工学）（東北大学）

  • 修士（工学）（東北大学）

委員歴 7

  • 原子力学会 水化学部会 運営小委員会　委員（企画担当）

    2017年4月 ～ 継続中

  • 原子力学会 水化学部会 運営小委員会　委員（企画担当）

    2017年4月 ～ 継続中

  • 日本保全学会 東北・北海道支部 広報・会員委員会　委員

    2016年4月 ～ 継続中

  • 日本保全学会 東北・北海道支部 広報・会員委員会　委員

    2016年4月 ～ 継続中

  • 腐食防食学会 東北支部　幹事

    2012年4月 ～ 2018年3月

  • 腐食防食学会 「材料と環境」編集委員会　委員

    2014年6月 ～ 2016年5月

  • 腐食防食学会 「材料と環境」編集委員会　委員

    2014年6月 ～ 2016年5月

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所属学協会 5

  • 日本鉄鋼協会

  • 日本機械学会

  • 日本保全学会

  • 日本原子力学会

  • 腐食防食学会

研究分野 2

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 材料力学、機械材料 / 環境強度

  • エネルギー / 原子力工学 / 保全工学

受賞 6

  1. 溶接技術奨励賞

    2020年　日本溶接学会 東北支部

  2. 日本保全学会 論文賞

    2019年6月

  3. 日本機械学会 動力エネルギーシステム部門 優秀講演表彰

    2013年11月

  4. 日本機械学会 動力エネルギーシステム部門 優秀講演表彰

    2009年11月

  5. 東北大学総長賞

    2008年3月　東北大学

  6. Marcel Pourbaix Award (The Best Poster Paper in Corrosion Science)

    2005年4月　NACE

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論文 69

  1. Visualisation and quantitative evaluation of chlorides in corroded crevice of stainless steel using radioisotope 36Cl− 査読有り

    So Aoki, Yosuke Abe, Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe, Masahiro Yamamoto

    Corrosion Science　2025年10月

    DOI： 10.1016/j.corsci.2025.113119 　

  2. Design of an EIS-based sensor for indirect non-invasive corrosion inspection 査読有り

    Zhixin Dong, Benoît Ter-Ovanessian, Hiroshi Abe, Nicolas Mary, Yutaka Watanabe, Bernard Normand

    Corrosion Science　254　113029-113029　2025年9月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.corsci.2025.113029 　

    ISSN：0010-938X

  3. Effect of surface finish on SCC susceptibility of 316L stainless steel in high-temperature oxygenated water 査読有り

    Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe, Ken Oyama, Tadashi Tatsuki

    Proceedings of 21st International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors　2023年

  4. Combined Effects of Chloride Ion and Dissolved Oxygen on SCC Growth of Low-Alloy Steels in High Temperature Water 査読有り

    Tomohiro Takita, Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe, Hiromitsu Inagaki

    Proceedings of 21st International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors　2023年

  5. Corrosion Monitoring of Carbon Steel in Non-Irradiated, Humidity-Controlled Environments Simulating Gamma-Ray Irradiation 査読有り

    Atsushi Omori, Saya Ajito, Hiroshi Abe, Kuniki Hata, Tomonori Sato, Yoshiyuki Kaji, Hiroyuki Inoue, Mitsumasa Taguchi, Hajime Seito, Eiji Tada, Shunichi Suzuki, Eiji Akiyama

    MATERIALS TRANSACTIONS　63　(4)　555-561　2022年2月

    出版者・発行元： Japan Institute of Metals

    DOI： 10.2320/matertrans.mt-c2021006 　

    ISSN：1345-9678

    eISSN：1347-5320

  6. EMAR monitoring system applied to the thickness reduction of carbon steel in a corrosive environment 査読有り

    Gildas Diguet, Hina Miyauchi, Sho Takeda, Tetsuya Uchimoto, Nicolas Mary, Toshiyuki Takagi, Hiroshi Abe

    Materials and Corrosion　73　(5)　658-668　2022年1月21日

    出版者・発行元： Wiley

    DOI： 10.1002/maco.202112915 　

    ISSN：0947-5117

    eISSN：1521-4176

  7. Corrosion Monitoring of Carbon Steel in Non-Irradiated, Humidity-Controlled Environments Simulating Gamma-Ray Irradiation 査読有り

    Atsushi Omori, Saya Ajito, Hiroshi Abe, Kuniki Hata, Tomonori Sato, Yoshiyuki Kaji, Hiroyuki Inoue, Mitsumasa Taguchi, Hajime Seito, Eiji Tada, Shunichi Suzuki, Eiji Akiyama

    Zairyo-to-Kankyo　70　(11)　358-364　2021年11月10日

    出版者・発行元： Japan Society of Corrosion Engineering

    DOI： 10.3323/jcorr.70.358 　

    ISSN：0917-0480

    eISSN：1881-9664

  8. Influence of Mechanical Surface Treatments on Oxide Properties Formed on 304L Stainless Steel in Simulated BWR and PWR Primary Water 査読有り

    Kathleen Jaffré, Hiroshi Abe, Benoît Ter-Ovanessian, Nicolas Mary, Bernard Normand, Yutaka Watanabe

    Journal of Nuclear Materials　556　(1)　153258-153258　2021年8月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.jnucmat.2021.153258 　

    ISSN：0022-3115

  9. Role of the Jet Angle, Particle Size, and Particle Concentration in the Degradation Behavior of Carbon Steel under Slow Slurry Erosion-Corrosion Conditions 査読有り

    Charles Rasse, Nicolas Mary, Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe, Bernard Normand

    Metals　11　(8)　1152-1152　2021年7月21日

    出版者・発行元： MDPI AG

    DOI： 10.3390/met11081152 　

    eISSN：2075-4701

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    Erosion-corrosion behavior of piping systems is a critical issue for their durability. This work concerns the erosion-corrosion behavior of carbon steel as a function of abradant characteristics as particle size and concentration. Degradation tests were performed in a jet erosion-corrosion cell with a maximum flow rate of 4.8 m/s, and jet angles comprised 30° and 90°. Abradant particles consisted of angular alumina powder with a mean diameter of 181, 219, and 359 µm. A critical threshold flow velocity of about 2.5 m/s was determined when experiments were performed with particles with diameters of 181 µm and jet angles of 45°. Even if erosion did not occur, the degradation rate increased compared with the stagnant condition because of dissolved dioxygen supply. A maximum of erosion-corrosion of 4 mg × cm−2 × h−1 was determined for the jet angle of 45°, irrespective of the particle sizes. The increase of abradant concentration led to a higher degradation rate regardless of the jet angle. However, the degradation rates tended to limit values of 7 mg × cm−2 × h−1 at 45° and 5 mg × cm−2 × h−1 at 90°. Above a critical concentration, a slowdown of the degradation was measured, suggesting that particle behavior in dense fluid acts on material degradation. This critical concentration can be understood from the interactions of the particles in concentrated media that modify trajectories in the flow and at the metal surface, reducing their kinetic energy consequently.

  10. Effect of Mechanical Surface Treatments on the Surface State and Passive Behavior of 304L Stainless Steel 査読有り

    Kathleen Jaffré, Benoît Ter-Ovanessian, Hiroshi Abe, Nicolas Mary, Bernard Normand, Yutaka Watanabe

    Metals　11　(1)　135-135　2021年1月12日

    出版者・発行元： MDPI AG

    DOI： 10.3390/met11010135 　

    eISSN：2075-4701

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    The effect of dry grinding on 304L stainless steel’s passive behavior is compared to two other surface finishing (mechanical polishing down to 2400 with SiC emery paper and 1 µm with diamond paste, respectively). The characterization of the surface state was performed using scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, 3D optical profilometer, and X-ray diffraction. Results indicate that each surface treatment leads to different surface states. The ground specimens present an ultrafine grain layer and a strong plastic deformation underneath the surface, while an ultrafine grain layer characterizes the subsurface of the polished specimens. Grinding induces high residual compressive stresses and high roughness compared to polishing. The characterization of the passive films was performed by electrochemical impedance spectroscopy and Mott–Schottky analysis. The study shows that the semiconductor properties and the thickness of the passive films are dependent on the surface state of the 304L stainless steel.

  11. ガンマ線照射を模擬した湿度制御環境での腐食モニタリング 査読有り

    大森惇志, 秋山英二, 阿部博志, 端邦樹, 佐藤智徳, 加治芳行, 井上博之, 田口光正, 清藤一, 多田英司, 鈴木俊一

    材料と環境　69　(4)　107-111　2020年4月10日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.3323/jcorr.69.107 　

    ISSN：0917-0480

    eISSN：1881-9664

  12. Mechanistic understanding of flow-accelerated corrosion mitigation by trace chromium in carbon steel 査読有り

    Hiroshi Abe, Kazuki Kushida, Yutaka Watanabe

    Proceedings of The NACE International East Asia and Pacific Area Conference　2019年11月

  13. Effects of Gamma Ray Irradiation on Corrosion of Carbon Steels at Water Line 査読有り

    Tomomichi Ariga, Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    Proceedings of 19th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors　2019年8月

  14. Characteristics of Work Hardened Surface Layer on Austenitic Stainless Steels and Its Relation to SCC Susceptibility in High Temperature Water 査読有り

    Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe, Takamichi Miyazaki

    Proceedings of 19th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors　2019年8月

  15. Influence of activated carbon on crevice corrosion in adsorption tower of advanced liquid processing system (ALPS) 査読有り

    Yoshikazu Maeda, Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    Corrosion Engineering, Science and Technology　53　39-43　2018年7月

  16. Oxidation kinetics of austenitic stainless steels as SCWR fuel cladding candidate materials in supercritical water 査読有り

    Hiroshi Abe, Ryuichi Suzuki, Yutaka Watanabe

    Minerals, Metals and Materials Series　9　1181-1194　2018年

    出版者・発行元： Springer International Publishing

    DOI： 10.1007/978-3-319-67244-1_75 　

    ISSN：2367-1696 2367-1181

  17. Effect of molybdate anion addition on repassivation of corroding crevice in austenitic stainless steel 査読有り

    Shun Watanabe, Tomohiro Sekiguchi, Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    Minerals, Metals and Materials Series　9　1157-1168　2018年

    出版者・発行元： Springer International Publishing

    DOI： 10.1007/978-3-319-67244-1_73 　

    ISSN：2367-1696 2367-1181

  18. Characterization of the Corroded Surface Morphology of a Carbon Steel Piping Elbow Affected by Flow-Accelerated Corrosion 査読有り

    Hiroshi ABE, Yutaka WATANABE, Makoto NAKASHIMA, Tadashi TATSUKI

    E-Journal of Advanced Maintenance　Vo.9　(No.1)　26-32　2017年6月

  19. Effect of Scaly Structure on the Measurement of Pipe Wall Thickness using EMAT 査読有り

    Hongjun SUN, Ryoichi URAYAMA, Tetsuya UCHIMOTO, Fumio KOJIMA, Toshiyuki TAKAGI, Hiroshi ABE, Kunihiro KOBAYASHI

    E-Journal of Advanced Maintenance　Vo.9　(No.1)　15-25　2017年5月

  20. 炭素鋼配管エルボ部における表面性状とFAC減肉速度に関する一考察 査読有り

    阿部 博志, 矢野 拓磨, 渡邉 豊, 中嶋 誠, 田附 匡

    日本機械学会論文集　Vol.83　(No.847)　2017年3月25日

    DOI： 10.1299/transjsme.16-00453 　

  21. Critical Potentials for Re-Passivation of Corroding Crevice in Corrosion Resistant Alloys

    Yutaka Watanabe, Hiroshi Abe, Tomohiro Sekiguchi

    Proceedings of 20th NPC International Conference　Paper No.58　2016年10月

  22. Influence of Activated Carbon on Crevice Corrosion in Adsorrtion Tower of Advanced Liquid Processing System(ALPS)

    Yoshikazu Maeda, Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    Proceedings of 17th Asian Pacific Corrosion Control Conference　2016年1月

  23. Determining the repassivation potential for crevice corrosion of 316L stainless steels and alloy 600 in chloride-containing environment 査読有り

    Hiroki Iwakane, Tomohiro Sekiguchi, Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    Proceedings of 17th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors　2015年9月

  24. Characterization of oxide film formed in flow accelerated corrosion of carbon steels and its relationship to thining rate 査読有り

    Hiroshi Abe, Takuma Yano, Takamichi Miyazaki, Yutaka Watanabe, Kazutoshi Fujiwara, Kimitoshi Yoneda, Fumio Inada

    Proceedings of 17th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors　2015年9月1日

  25. Effect of Chromium Content on the Oxidation Behavior of Ni-Cr Model Alloys in Superheated Steam 査読有り

    Fethi Hamdani, Hiroshi Abe, Benoit Ter-Ovanessian, Bernard Normand, Yutaka Watanabe

    METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE　46A　(5)　2285-2293　2015年5月

    DOI： 10.1007/s11661-015-2786-7 　

    ISSN：1073-5623

    eISSN：1543-1940

  26. Effects of phosphorus segregation on stress corrosion cracking in the heat-affected zone of a dissimilar weld joint between a Ni-base alloy and a low alloy steel 査読有り

    Ziqing Zhai, Hiroshi Abe, Yuichi Miyahara, Yutaka Watanabe

    CORROSION SCIENCE　92　(March 2015)　32-42　2015年3月

    DOI： 10.1016/j.corsci.2014.10.037 　

    ISSN：0010-938X

    eISSN：1879-0496

  27. Effects of Thermal History and Microstructure on Segregation of Phosphorus and Alloying Elements in the Heat-Affected Zone of a Low Alloy Steel 査読有り

    Ziqing Zhai, Yuichi Miyahara, Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE　45A　(13)　6163-6172　2014年12月

    DOI： 10.1007/s11661-014-2582-9 　

    ISSN：1073-5623

    eISSN：1543-1940

  28. Oxidation behavior of austenitic stainless steels as fuel cladding candidate materials for SCWR in superheated steam 査読有り

    Hiroshi Abe, Seung Mo Hong, Yutaka Watanabe

    NUCLEAR ENGINEERING AND DESIGN　280　652-660　2014年12月

    DOI： 10.1016/j.nucengdes.2014.08.020 　

    ISSN：0029-5493

  29. Evaluation of crevice forming materials for creviced stress corrosion cracking tests in oxygenated high-temperature water 査読有り

    Hiroshi Abe, Junichi Ishikura, Yutaka Watanabe

    Proceedings of 19th International Corrosion Congress　2014年11月

  30. CHARACTERIZATION OF THE OXIDE FILM FORMED IN THE FLOWACCELERATED CORROSION OF CARBON STEELS

    Takuma Yano, Hiroshi Abe, Takamichi Miyazaki, Yutaka Watanabe, Kazutoshi Fujiwara, Fumio Inada

    Proceedings of 19th NPC International Conference　Paper No. 10266　2014年10月2日

  31. Effect of non-halide anions on repassivation of crevice corrosion on the austenitic stainless steel

    Tomohiro Sekiguchi, Yutaka Watanabe, Hiroshi Abe

    Proceedings of 19th NPC International Conference　Paper No. 10267　2014年10月1日

  32. Segregation behavior of phosphorus in the heat-affected zone of an A533B/A182 dissimilar weld joint before and after simulated thermal aging 査読有り

    Ziqing Zhai, Yuichi Miyahara, Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    JOURNAL OF NUCLEAR MATERIALS　452　(1-3)　133-140　2014年9月

    DOI： 10.1016/j.jnucmat.2014.05.005 　

    ISSN：0022-3115

    eISSN：1873-4820

  33. Oxidation Behavior of Cladding Tube-Shaped 15Cr-20Ni Austenitic Stainless Steels in Supercritical Water at 700°C

    Ryuichi Suzuki, Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    Proceedings of International Symposium On High-Temperature Oxidation And Corrosion 2014 (ISHOC2014)　337-340　2014年6月

  34. Materials 査読有り

    Yutaka Watanabe, Hiroshi Abe, Yoshiaki Oka

    Supercritical-Pressure Light Water Cooled Reactors　9784431550259　321-345　2014年5月1日

    出版者・発行元： Springer Japan

    DOI： 10.1007/978-4-431-55025-9_4 　

  35. MECHANISTIC STUDY OF FAC PROCESSES FOCUSED ON THE OXIDE LAYER PROPERTIES 査読有り

    Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    PROCEEDINGS OF THE ASME PRESSURE VESSELS AND PIPING CONFERENCE - 2013, VOL 6B: MATERIALS AND FABRICATION　No. 98066　2014年

    DOI： 10.1115/PVP2013-98066 　

  36. Mechanistic Aspects of Flow-Accelerated Corrosion Suppression by Trace Chromium in Carbon Steels

    Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    Proceedings of the 10 International Conference on Flow Dynamics　2013年11月

  37. Effects of Microstructure on Stress Corrosion Cracking in Heat Affected Zone of Alloy 182-A533B Dissimilar Weld Joint Under BWR Conditions 査読有り

    Ziqing Zhai, Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    Proceedings of 16th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors　2013年8月14日

  38. Oxidation Behavior of Austenitic Stainless Steels in Supercritical Water 査読有り

    Hiroshi Abe, Ryuichi Suzuki, Hong Seung Mo, Yutaka Watanabe

    Proceedings of 16th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactors　2013年8月13日

  39. Progress of Super Fast Reactor Phase 2 Project and Studies of Waseda University 査読有り

    Y. Oka, S. Morooka, M. Yamakawa, Y. Ishiwatari, Y. Katsumura, Hideo Mori, Yoshinori Hamamoto, T. Kugo, K. Takase, K. Ezato, T. Misawa, Y. Watanabe, H. Abe, K. Sue

    Proceedings of the 6th International Symposium on Supercritical-Water-Cooled Reactors　ISSCWR6-13035　2013年3月

  40. High-temperature steam oxidation kinetics and mechanism of SCWR fuel cladding candidate materials 査読有り

    Hiroshi Abe, Seung Mo Hong, Yutaka Watanabe

    International Conference on Nuclear Engineering, Proceedings, ICONE　1　No. 16432　2013年

    出版者・発行元： American Society of Mechanical Engineers (ASME)

    DOI： 10.1115/ICONE21-16432 　

  41. Role of δ-ferrite in stress corrosion cracking retardation near fusion boundary of 316NG welds 査読有り

    Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    Journal of Nuclear Materials　424　(1-3)　57-61　2012年5月

    DOI： 10.1016/j.jnucmat.2012.02.006 　

    ISSN：0022-3115

  42. Iodine-Induced Stress Corrosion Cracking of Zircaloy-4: Identification of Critical Parameters Involved in Intergranular to Transgranular Crack Propagation 査読有り

    Virginie Francon, Marion Fregonese, Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    ENVIRONMENTAL DEGRADATION OF ENGINEERING & MATERIALS ENGINEERING AND TECHNOLOGIES　183　49-+　2012年

    DOI： 10.4028/www.scientific.net/SSP.183.49 　

    ISSN：1012-0394

  43. Mechanistic Study of Combined Effect of Cr Content and Water Chemistry on FAC Rate of Carbon Steels 査読有り

    Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    Proceedings of the 8th International Conference on Flow Dynamics　416-417　2011年11月

  44. Effects of solidification mode and low-temperature aging on SCC behavior 査読有り

    Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe, Takamichi Miyazaki

    Proceedings of 19th International Conference on Nuclear Engineering　ICONE19-43554　2011年8月10日

  45. 製塩設備模擬環境におけるオーステナイト系耐食合金の応力腐食割れ感受性評価 査読有り

    津川貴臣, 渡辺 豊, 阿部博志

    日本海水学会誌　65　(2)　88-96　2011年4月

    出版者・発行元： The Society of Sea Water Science, Japan

    DOI： 10.11457/swsj.65.88 　

    ISSN：0369-4550

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    SCC発生条件を明らかにするため，SUS316L，YUS270，NAS254N，NAS354N及びC-22の各種合金について製塩模擬環境中で定ひずみSCC試験を行った．製塩環境中ではSUS316LとYUS270がSCC感受性を示し，NAS254N，NAS354N及びC-22はSCC感受性を示すことはなかった．SUS316LとYUS270は冷間圧延によりSCC感受性が高まった．また，にがり中で酸素と窒素を吹込んだ結果の差異を比較する限りでは，雰囲気ガスを変更することによるSCC感受性への有意の影響はなかった．SCC試験結果と製塩プラント実機での経験を総合し材料選択指針を検討した．製塩環境における材料選択指針を以下に示す．<br>・SUS316L（PRE24）は，濃縮缶以前の部位への適用が可能であると判断した．<br>・低濃度結晶缶では，PRE40以上の耐海水スーパーステンレス鋼の適用が妥当であると判断した．<br>・高濃度結晶缶以降の工程で材料に局部腐食を生じさせずに使用するためには，PRE50以上の耐海水スーパーステンレス鋼かNi基合金の適用が適切であると判断した．<br>（孔食指数：PRE ＝ Cr ＋ 3.3Mo ＋ 20N）

  46. DEVELOPMENT OF μ-PIXE/RBS/SEM SYSTEM FOR CORROSION LAYER ANALYSIS OF STEEL 査読有り

    S. MATSUYAMA, K. ISHII, M. FUJIWARA, Y. KIKUCHI, H. SUGAI, K. FUJIKI, Y. HATORI, N. HAMADA, Y. ITO, S. HIRAISHI, Y. MIURA, A. FUKAYA, S. TANNO, H. ABE, Y. WATANABE, H. YAMAZAKI

    International journal of PIXE　vol.21　(Nos.3&4)　87-93　2011年

  47. Stress Corrosion Cracking Behavior near the Fusion Boundary of Dissimilar Weld Joint with Alloy 182–A533B Low Alloy Steel 査読有り

    Hiroshi Abe, Makoto Ishizawa, Yutaka Watanabe

    Proceedings of 15th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems　791-802　2011年

  48. Understanding Key Parameters in Flow Accelerated Corrosion forAdvancedWall Thinning Prediction 査読有り

    Hiroshi Abe, Shinji Ebara, Nobuyuki Fujisawa, Hidetoshi Hashizume, Kiwamu Sue, Yutaka Watanabe, Takayuki Yamagata

    Proceedings of International Symposium on the Ageing Management & Maintenance of Nuclear Power Plants　2010年12月

  49. Oxidation Behavior and Cracking Susceptibility of Ni-Cr Alloys in Dry Steam and Inert Gas under Extremely-Low Oxygen Partial Pressure 査読有り

    Hiroshi ABE, Yasuhiro KENMOKU, Takayuki ENDO, Takamichi MIYAZAKI, Yutaka WATANABE

    Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering　Vol.4　(No.7)　891-897　2010年7月

    出版者・発行元： The Japan Society of Mechanical Engineers

    DOI： 10.1299/jmmp.4.891 　

    ISSN：1880-9871

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    In order to investigate oxidation behavior and cracking susceptibility of the Ni-Cr alloys under extremely-low oxygen partial pressure, three Ni-Cr alloys (Ni-14Cr, Ni-22Cr and Ni-30Cr) were used as plate specimen and reverse U-bend specimen for oxidation experiments for 750 hours at 400 °C in two kinds of gas system (inert gas and dry steam) under various oxygen potential (Ni stable, Ni/NiO equilibrium and NiO stable). The Ni-Cr alloys cracked along grain boundary both in inert gas system (with trace O2, without H2O) and in hydrogenated steam. In the inert gas system, the cracking susceptibility was confirmed in near NiO stable condition. On the other hand, no crack was found in near Ni stable condition. In the dry steam system, the cracking susceptibility was confirmed in near Ni/NiO equilibrium. In contrast, no crack was found in near NiO stable condition. The cracking susceptibility was confirmed in near Ni/NiO equilibrium in hydrogenated steam as contrasted with higher oxygen potential in inert gas system. This result shows that potential range for the cracking susceptibility seemed to be different between the two kinds of gas system. Cracking severity was highest for Ni-14Cr and lowest for Ni-30Cr both in inert gas and steam; however, even Ni-30Cr was not immune to intergranular cracking in steam near Ni/NiO equilibrium.

  50. EFFECTS OF Cr CONTENT AND ENVIRONMENTAL FACTORS ON FAC RATE OF CARBON STEELS 査読有り

    Yutaka Watanabe, Kiwamu Sue, Hiroshi Abe

    PROCEEDINGS OF THE ASME PRESSURE VESSELS AND PIPING CONFERENCE, VOL 6, PTS A AND B　933-936　2010年

  51. 酸化皮膜の特徴抽出に基づく炭素鋼FAC速度の考察 査読有り

    渡辺 豊, 阿部博志

    日本機械学会論文集（B編）　76　(763)　433-435　2010年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1299/kikaib.76.763_433 　

    ISSN：0387-5016

  52. EFFECT OF MATERIAL FACTORS ON FAC RATE AND CHARACTERISTICS OF OXIDE LAYER 査読有り

    Yutaka Watanabe, Hiroshi Abe, Takamichi Miyazaki

    PROCEEDINGS OF THE ASME PRESSURE VESSELS AND PIPING CONFERENCE 2010, VOL 6, PTS A AND B　PVP2010-25584　1253-1256　2010年

    DOI： 10.1115/PVP2010-25584 　

  53. 高Ni 合金の高温水中SCC 機構解明と耐SCC 成分設計に関する基礎的研究(1)事業概要

    渡辺豊, 竹田陽一, 阿部博志, 佐藤崇之, 宮崎孝道, 庄子哲雄

    日本原子力学会「2009 年秋の大会」　2009年9月

  54. 高Ni 合金の高温水中SCC 機構解明と耐SCC 成分設計に関する基礎的研究(2)高温水中SCC 感受性評価

    佐藤崇之, 竹田陽一, 渡辺豊, 阿部博志, 宮崎孝道, 庄子哲雄

    日本原子力学会「2009 年秋の大会」　2009年9月

  55. 高Ni 合金の高温水中SCC 機構解明と耐SCC 成分設計に関する基礎的研究(3)気相中における応力下酸化挙動評価

    阿部博志, 渡辺豊, 竹田陽一, 佐藤崇之, 宮崎孝道, 庄子哲雄

    日本原子力学会「2009 年秋の大会」　2009年9月

  56. CHARACTERIZATION OF CORROSION LAYER OF CARBON STEEL BY MICRO-PIXE/RBS ANALYSIS 査読有り

    S. Matsuyama, K. Ishii, H. Yamazaki, M. Fujiwara, Y. Kikuchi, M. Nakhostin, Y. Kawamura, S. Tsuboi, K. Yamanaka M, Watanabe, S. Ohkura, Y. Hashimoto, M. Fujikawa, G. Catella, K. Fujiki, Y. Hatori, N. Hamada, S. Tanino, H. Abe, Y. Watanabe

    International Journal of PIXE,19,(2009),61-66　2009　99-103　2009年

    出版者・発行元： Cyclotron and Radioisotope Center, Tohoku University

  57. Metallurgical Study on Low-temperature Aging Characteristics and SCC Behavior of Type 316L Welds 査読有り

    Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    Proceedings of 17th International Corrosion Congress　2008年9月

  58. Low-temperature aging characteristics of type 316L stainless steel welds: Dependence on solidification mode 査読有り

    Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE　39A　(6)　1392-1398　2008年6月

    DOI： 10.1007/s11661-008-9511-8 　

    ISSN：1073-5623

  59. Low-Temperature Aging of Delta-Ferrite in 316L SS Welds; Changes in Mechanical Properties and Etching Properties 査読有り

    Hiroshi Abe, Keita Shimizu, Yutaka Watanabe

    Journal of Power and Energy Systems　2　(1)　2-7　2008年

    出版者・発行元： 日本機械学会

    DOI： 10.1299/jpes.2.2 　

    ISSN：1881-3062

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    Thermal aging embrittlement of LWR components made of stainless cast (e.g. CF-8 and CF-8M) is a potential degradation issue, and careful attention has been paid on it. Although welds of austenitic stainless steels (SSs) have γ-δ duplex microstructure, which is similar to that of the stainless cast, examination on thermal aging characteristics of the SS welds is very limited. In order to evaluate thermal aging behavior of weld metal of austenitic stainless steel, the 316L SS weld metal has been prepared and changes in mechanical properties and in etching properties at isothermal aging at 335°C have been investigated. The hardness of the ferrite phase has increased with aging, while the hardness of austenite phase has stayed same. It has been suggested that spinodal decomposition has occurred in δ-ferrite by the 335°C aging. The etching rates of δ-ferrite at immersion test in 5wt% hydrochloric acid solution have been also investigated using an AFM technique. The etching rate of ferrite phase has decreased consistently with the increase in hardness of ferrite phase. It has been thought that this characteristic is also caused by spinodal decomposition of ferrite into chromium-rich (α') and iron-rich (α).

  60. Low-Temperature Aging Characteristics and SCC Behaviors of Type 316L Welds 査読有り

    Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    Proceedings of 13th International Conference on Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems,(CD-ROM),1-12　2007年

  61. Low-temperature aging of delta-ferrite in 316L SS welds; changes in mechanical properties and etching properties 査読有り

    Hiroshi Abe, Keita Shimizu, Yutaka Watanabe

    Proceedings of The 15th International Conference on Nuclear Engineering,CD-ROM　2　(1)　2-7　2007年

    出版者・発行元： 日本機械学会

    DOI： 10.1299/jpes.2.2 　

    ISSN：1881-3062

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    Thermal aging embrittlement of LWR components made of stainless cast (e.g. CF-8 and CF-8M) is a potential degradation issue, and careful attention has been paid on it. Although welds of austenitic stainless steels (SSs) have γ-δ duplex microstructure, which is similar to that of the stainless cast, examination on thermal aging characteristics of the SS welds is very limited. In order to evaluate thermal aging behavior of weld metal of austenitic stainless steel, the 316L SS weld metal has been prepared and changes in mechanical properties and in etching properties at isothermal aging at 335°C have been investigated. The hardness of the ferrite phase has increased with aging, while the hardness of austenite phase has stayed same. It has been suggested that spinodal decomposition has occurred in δ-ferrite by the 335°C aging. The etching rates of δ-ferrite at immersion test in 5wt% hydrochloric acid solution have been also investigated using an AFM technique. The etching rate of ferrite phase has decreased consistently with the increase in hardness of ferrite phase. It has been thought that this characteristic is also caused by spinodal decomposition of ferrite into chromium-rich (α') and iron-rich (α).

  62. Effect of physical property of water on SCC growth rate of 316L stainless steels in high-temperature water 査読有り

    Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe

    PROGRESSES IN FRACTURE AND STRENGTH OF MATERIALS AND STRUCTURES, 1-4　353-358　270-274　2007年

    ISSN：1013-9826

  63. P58 316Lステンレス鋼溶接部の時効劣化感受性に及ぼす凝固モードの影響ならびに高温水中腐食特性(OS13)

    阿部 博志, 清水 圭太, 渡辺 豊

    材料力学部門講演会講演論文集　2006　635-636　2006年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    DOI： 10.1299/jsmezairiki.2006.0_635 　

  64. 429 高温水環境中応力腐食割れにおける水の溶媒物性の重要性と割れメカニズムへの示唆(OS3-7 SCC・残留応力,OS3 エネルギー構造機器の健全性評価と信頼性の高度化3)

    渡辺 豊, 阿部 博志

    材料力学部門講演会講演論文集　2005　313-314　2005年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    DOI： 10.1299/jsmezairiki.2005.0_313 　

  65. Effect of physical property and chemistry of water on cracking of stainless steels in sub-critical and supercritical water 査読有り

    Y Watanabe, H Abe, Y Daigo, R Fujisawa, M Sakaihara

    ADVANCES IN FRACTURE AND FAILURE PREVENTION, PTS 1 AND 2　261-263　1031-1036　2004年

    ISSN：1013-9826

  66. Stress Corrosion Cracking Mechanisms of 316 Stainless Steels in Sub-Critical Liquid Water and Supercritical Water from a “Dielectric Constant of Water” Point of View 査読有り

    Hiroshi Abe, Yutaka Watanabe, Kiwamu Sue

    Proceedings of 2004 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants,Paper No.4226,1-8　2004年

  67. Corrosion Resistance and Cracking Susceptibility of 316L Stainless Steel in Sulfuric Acid-Containng Supercritical Water 査読有り

    Yutaka Watanabe, Hiroshi Abe, Yuzo Daigo, Takashi Nishida

    CORROSION2004,Paper No.493,1-7　2004年

  68. 1010 超臨界水中でのステンレス鋼の環境助長割れ機構に関する一考察

    阿部 博志, 太期 雄三, 渡辺 豊, 西田 隆志

    材料力学部門講演会講演論文集　2003　745-746　2003年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

    DOI： 10.1299/jsmezairiki.2003.0_745 　

  69. Environmentally Assisted Cracking of Sensitized Stainless Steel in Supercritical Water: Effects of Physical Property of Water 査読有り

    Yutaka Watanabe, Hiroshi Abe, Yuzo Daigo, Takashi Nishida

    Proceedings of International Conference on Global Environment and Advanced Nuclear Power Plants,Paper No.1183　2003年

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MISC 18

  1. 原子力発電プラントにおけるステンレス鋼溶接部の応力腐食割れ 査読有り

    阿部博志

    まてりあ　63　(11)　2024年11月

  2. 放射線環境下での腐食データベース(受託研究) 査読有り

    佐藤 智徳, 端 邦樹, 加治 芳行, 上野 文義, 井上 博之, 田口 光正, 清藤 一, 多田 英司, 阿部 博志, 秋山 英二, 鈴木 俊一

    JAEA-Review　2021-001　2021年6月

    DOI： 10.11484/jaea-review-2021-001 　

  3. OS0915-416 メラミンプラントにおけるステンレス鋼製加熱管の減肉メカニズムの解明

    山本 康平, 阿部 博志, 渡邉 豊, 小野 雅史, 有岡 真平

    M&M材料力学カンファレンス　2015　"OS0915-416-1"-"OS0915-416-3"　2015年11月21日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    It was reported by the authors that a nitrided layer formed on SUS310S heating tubes in the reactor of melamine production plant showed a severe spalling susceptibility. After replacement to SUS304 heating tubes, spalling and thinning was suppressed. According to the previous studies, phases of the nitrided layers of the SUS310S and SUS304 heating tubes consist mainly of γ' and α', respectively. The reason why the SUS310S heating tube showed the high spalling susceptibility was considered to be a higher expansion rate of γ' compared with α'. The purpose of this study is to investigate the relation between the spalling susceptibility and nitrided layer characteristics (crystal structure, nitrogen concentration). EDX analysis showed a higher nitrogen concentration of SUS310S than that of SUS304. This results are consistent with the solid solubility of nitrogen shown in the phase diagram of Fe-N systems. XRD analysis indicated that the nitrided layer of SUS310S consists of both γ' and α'. The nitrogen concentration and expansion rate of γ' estimated by XRD analysis was higher than that of α'. Those results infer that the high expansion rate of γ' causes severe spalling susceptibility of the SUS310S heating tubes.

  4. B124 超臨界圧水冷却炉用燃料被覆管候補材料の酸化速度の評価(OS3 軽水炉・新型炉・原子力安全(1))

    鈴木 龍一, 阿部 博志, 渡邉 豊

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム　2015　(20)　43-46　2015年6月7日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    Supercritical water-cooled reactor (SCWR) is one of the advanced reactor concepts for generation IV nuclear reactors. Material of fuel cladding for SCWR is required long term integrity and durability at metal temperature of 700℃. Then, 15Cr-20Ni austenitic stainless steel (1520S) which has sufficient creep strength at 700℃ was proposed for the candidate materials for fuel cladding of SCWR. In this study, oxidation behavior of 1520S as candidate materials, SUS316L and SUSS 1 OS as comparison materials in supercritical water at 700℃ and 650℃ under 24MPa for 1500h were discussed in terms of: temperature, cold work (CW) and surface finish. The main objective of this work is to predict the oxide behavior of candidate materials after 50,000h which is the estimated maximum operating time of fuel cladding.

  5. A233 流れ加速型腐食で形成される炭素鋼の酸化皮膜構造の特徴と減肉速度との関係(OS2 保全・設備診断技術(5))

    矢野 拓磨, 阿部 博志, 宮崎 孝道, 渡邉 豊, 藤原 和俊, 米田 公俊

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム　2015　(20)　205-208　2015年6月7日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    Major mechanism of the pipe wall thinning taking place in the nuclear power plant is flow-accelerated corrosion (FAC). Mechanism of FAC is not yet fully understood, especially, role of oxide film in determining thinning rate. The main objective of this work is finding characteristics of oxide film and examining a relationship between film characteristics and thinning rate. Furthermore, role of film characteristics on FAC model was discussed. Transmission Electron Microscope (TEM) observation using Fresnel contrast was used to investigate the microscopic defect structure of the oxide film. As a result of observation, the oxide layer formed on the specimens was consisted of porous and compact oxides in nanometer-scale and the thinning rate increased with decreasing compact oxide thickness. However, it have been suggested that compact oxide thickness doesn't affect thinning rate and rate determining step is diffusion of ferrous ion in diffusion layer.

  6. OS1407 ステンレス鋼溶接部の組織とその時効硬化特性

    阿部 博志, 寺尾 俊彦, 渡邉 豊

    M&M材料力学カンファレンス　2013　"OS1407-1"-"OS1407-3"　2013年10月12日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    To evaluate the rate of thermal embrittlement of type 316 low-carbon stainless steel weld metal at BWR operating temperature, aging test at 310℃, 335℃, and400℃ was carried out. Hardness of each ferrite and austenite phase of specimens was measured selectively by microhardness tester. Hardness of ferrite was increased apparently with all three aging temperatures, whereas hardness of austenite was not changed. Changes in the microstructure of ferrite aged at 310℃ for 11,000h and 18,000h were analyzed by TEM. It has been revealed that hardening of ferrite with aging at 310℃ was result of spinodal decomposition. Arrhenius plot for hardening rate of ferrite at each three aging temperature was plotted, and apparent activation energy was estimated. Using the apparent activation energy, hardening rate at 288℃ was discussed.

  7. D113 酸化皮膜構造の詳細観察に基づく炭素鋼FACメカニズムの一考察(OS6 保全・設備診断技術(2))

    阿部 博志, 渡辺 豊

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム　2013　(18)　109-110　2013年6月19日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    Effects of Cr content on flow accelerated corrosion (FAC) of carbon steels have been evaluated and their relation to oxide scale characteristics based on detailed oxide layer characterizations using transmission electron microscope with X-ray analyzer have been discussed There is no "threshold" concentration of chromium below which there is no effect of Cr content on the corrosion rate Time dependency to chromium effect has also been not observed Thickness of oxide layer does not affect the FAC rate in this experiments

  8. D113 オーステナイト系低炭素ステンレス鋼溶接金属のBWR温度域における熱時効脆化の評価(OS6 保全・設備診断技術)

    寺尾 俊彦, 阿部 博志, 渡辺 豊

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム　2012　(17)　121-124　2012年6月20日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    Austenitic stainless steel weld metal used in boiling water reactor (BWR) is mainly austenitic, but contains up to around 15 % of ferrite. Abe et al. examined aging properties of type 316 low-carbon stainless steel weld metal at 335℃ and suggested that thermal hardening due to spinodal decomposition potentially occur even at lower temperature such as BWR operating temperature (288 ℃). To evaluate the rate of thermal embrittlement of type 316 low-carbon stainless steel weld metal at BWR operating temperature, aging test at 310℃, 335℃, and 400℃ was carried out. It is revealed that hardening with aging at 310℃ was result of spinodal decomposition. Comparing thermal hardening behavior, hardening rate at 288℃ was discussed.

  9. 炭素鋼配管の流れ加速型腐食ならびに酸化皮膜構造に及ぼす材料・環境因子の影響評価

    阿部博志, 渡辺豊

    表面技術　63　(5)　290-295　2012年5月1日

    出版者・発行元： 一般社団法人 表面技術協会

    DOI： 10.4139/sfj.63.290 　

  10. 高Ni合金の環境助長割れ感受性条件の検討(3)高温気相環境での割れ条件と皮膜特性

    阿部博志, 渡辺豊, 竹田陽一, 佐藤崇之, 山内大輔, 宮崎孝道, 庄子哲雄

    日本原子力学会秋の大会予稿集(CD-ROM)　2011　ROMBUNNO.E49　2011年9月2日

  11. 高Ni合金の環境助長割れ感受性条件の検討(2)高温水環境での応力下酸化挙動と割れ感受性評価

    竹田陽一, 山内大輔, 渡辺豊, 阿部博志, 佐藤崇之, 宮崎孝道, 庄子哲雄

    日本原子力学会秋の大会予稿集(CD-ROM)　2011　ROMBUNNO.E48　2011年9月2日

  12. 高Ni合金の環境助長割れ感受性条件の検討(1)研究内容と成果の概要

    渡辺豊, 竹田陽一, 阿部博志, 佐藤崇之, 山内大輔, 宮崎孝道, 庄子哲雄

    日本原子力学会秋の大会予稿集(CD-ROM)　2011　ROMBUNNO.E47　2011年9月2日

  13. OS2507 Ni基合金溶接金属/低合金鋼境界部における材料組織学的特徴と高温水中SCC感受性(OS25-2 応力腐食割れ・配管,OS-25 供用エネルギー機器の経年変化と健全性評価)

    阿部 博志, 渡辺 豊

    M&M材料力学カンファレンス　2011　"OS2507-1"-"OS2507-2"　2011年7月16日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    Stress corrosion cracking (SCC) behavior near the fusion boundary of dissimilar weld joint with Alloy 182-A533B low alloy steel (LAS) in high temperature water have been investigated focused on the relationship between the crack pass and characteristics of microstructure. It has been observed that spherical and crack-like oxides were formed in LAS. From the results of metallographic observation of the SCC specimens, cracks in Alloy 182 propagated along the dendrite grain boundary, and crack-like oxides in LAS propagated along the prior austenite grain boundary in coarse-grained heat-affected zone. It has been suggested that the continuousness between dendrite and prior austenite grain boundary across the fusion boundary, namely the continuousness of crack pass, affects the SCC behavior in LAS. Possible effect of multiple heat cycle of welding process on the formation of the continuous grain boundary has also been suggested.

  14. C202 炭素鋼FAC速度に及ぼすCr含有量の影響評価ならびに作用機構(OS6 流れ加速型腐食)

    阿部 博志, 渡辺 豊

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム　2011　(16)　291-292　2011年6月22日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    Combined effects of Cr content and pH on flow accelerated corrosion (FAC) of carbon steels have been formulated and their relation to oxide scale characteristics based on detailed oxide layer characterizations using transmission electron microscope with X-ray analyzer have been discussed. It has been possible that the solubility of Fe_3O_4 was enhanced locally by the high H_2 partial pressure which results from the high corrosion rate. Cr concentration is highest at top surface of oxide layer, and that decrease from surface to oxide / metal interface gradually. It has been suggested that Cr enrichment stabilize oxide layer (decrease solubility of oxide layer), as a result, FAC suppressed.

  15. C211 炭素鋼FAC速度ならびに酸化皮膜構造に及ぼす材料・環境因子の影響評価(配管減肉評価法(1),OS5 保全・設備診断技術),動力エネルギーシステム部門20周年,次の20年への新展開)

    渡辺 豊, 阿部 博志

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム　2010　(15)　345-346　2010年6月20日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    Combined effects of Cr content and pH on corrosion rate of carbon steels due to flow accelerated corrosion have been examined by experiments and their relation to oxide scale characteristics based on detailed oxide layer characterizations using transmission electron microscope with X-ray analyzer have been discussed. Effect of Cr content on FAC mitigation decrease continuously as pH is increased from neutral to 10.4 and effect of pH on that increase significantly from pH 9.1 to 9.4. Obvious Cr enrichment has been observed in the oxide layer of 1.01 wt % Cr content steel regardless pH condition. Cr concentration is highest at top surface of oxide layer, and that decrease from surface to oxide / metal interface gradually. It has been suggested that Cr enrichment stabilize oxide layer (decrease solubility and defect density of oxide layer), as a result, FAC suppressed.

  16. 製塩設備模擬環境におけるオーステナイト系合金の応力腐食割れ感受性

    津川 貴臣, 渡辺 豊, 阿部 博志

    日本海水学会誌　64　(3)　166-167　2010年5月20日

    ISSN： 0369-4550

  17. B105 酸化皮膜の特徴抽出に基づく炭素鋼FAC速度の考察(流れ加速型腐食・エロージョン・振動,OS6 保全・設備診断技術)

    渡辺 豊, 阿部 博志

    動力・エネルギー技術の最前線講演論文集 : シンポジウム　2009　(14)　59-60　2009年6月28日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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    Effects of Cr content and environmental factors, pH and dissolved oxygen concentration, on removal rate of carbon steels due to flow accelerated corrosion have been examined by experiments. Cr content holds a strong impact on the FAC rate regardless of pH values from 6.84 to 10.4. Addition of 1% Cr to carbon steel reduces the FAC rate by one order of magnitude under the environmental conditions, where magnetite forms. Detailed characterizations of oxide film formed on the specimen have been carried out by using SEM and TEM. Preferential corrosion of pearlite phase has been observed at specimen surface of low Cr content steel in early stage of FAC. It has been suggested that oxide structure and porosity were obviously different between low and high Cr content steels.

  18. 131 316L鋼溶接部の応力腐食割れ特性に関する材料組織学的研究(材料力学I)

    阿部 博志, 渡辺 豊

    講演論文集　2008　(43)　63-64　2008年3月15日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本機械学会

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書籍等出版物 1

  1. Supercritical-Pressure Light Water Cooled Reactors

    Hiroshi Abe, Koichiro Ezato, Yoshinori Hamamoto, Yosuke Katsumura, Takeharu Misawa, Hideo Mori, Shinichi Morooka, Yusa Muroya, Yoshiaki Oka, Kazuyuki Takase, Yutaka Watanabe

    2014年

共同研究・競争的資金等の研究課題 18

  1. 特殊環境下で発現する新規な腐食事象の機構解明と加速器・照射施設の長寿命化への挑戦

    阿部 博志, 長澤 尚胤, 宮崎 孝道, 清藤 一, 渡辺 豊

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2023年4月1日 ～ 2026年3月31日

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    ① 加速器・照射施設内における鉄鋼製機器の腐食挙動の詳細調査 量研・高崎研で保有する加速器・照射施設内機器を対象として、腐食形態観察を実施した。具体的には、ガンマ線照射棟において顕著な腐食が認められた排気ダクト（炭素鋼、ステンレス鋼）およびステップ台（炭素鋼）と、加速器施設において腐食加速による破断が報告された温度ヒューズ（黄銅）の腐食形態を観察した。特に、炭素鋼で認められた腐食形態は粒界腐食であり、気相ラジオリシス（硝酸成分）と濡れ乾き（濃縮）が重畳することで腐食加速がもたらされたと判断した。 ② 加速器・照射施設内機器における環境側腐食影響パラメータ整理表の作成 加速器・照射施設内における環境側腐食影響パラメータ（温度、湿度、ガンマ線線量率）の平均値ならびに変動幅を、機器毎にまとめて調査・整理した。現時点では、検出された硝酸イオン濃度と腐食加速の程度が定性的に一致する傾向が認められており、上記メカニズムを指示する結果が得られている。 ③ 計算科学を活用した硝酸濃縮による腐食環境変化の推定と検証 温度・湿度の変動が鋼材表面の水膜における硝酸濃縮挙動（酸化剤濃度(電位)・pH情報含む）に与える影響を検討することを目的として、計算科学ソフトウェア（COMSOL Multiphysics）を新規に導入し、その適用性を検討した。

  2. 特殊環境下で発現する新規な腐食事象の機構解明と加速器・照射施設の長寿命化への挑戦

    阿部 博志

    2023年4月1日 ～ 2026年3月31日

  3. 古代の出土文化財が教えてくれる1000年超の腐食寿命予測モデル

    渡辺 豊, 宮崎 孝道, 阿部 博志, 柳田 明進, 山本 正弘

    2022年4月1日 ～ 2025年3月31日

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    ・出土鉄製文化財からのデータおよび情報取得に関する実施項目： 昨年度に引き続き、分析対象とする平城宮跡等から出土した鉄製文化財の候補選定と当該文化財に関する背景情報の文献等からの取得・整理を継続して実施した。出土文化財の情報としては、年代、製法、製造時の標準的寸法、出土位置、出土場所の水質（pH、塩化物濃度、重炭酸濃度）などから、可能なものを取得した。加えて、錆層の構造ならびに成分についてX線等を用いた非破壊的手法による分析結果を取得した。 ・腐食進展機構モデリングおよび腐食速度予測式の構築に向けた実施項目： 地層処分後の炭素鋼オーバーパックの長期腐食における腐食律速過程ついての従来の考え方を踏まえながら、昨年度に引き続いて界面構造のモデル化を実施するとともに律速過程の検討に着手した。 ・鉄製文化財に対する間接電解インピーダンス法の適用とラボ試験による検証に関する実施項目： 間接電解インピーダンス法を鉄製文化財に適用する方法の検討を継続して実施した。間接電解インピーダンス法による腐食速度評価の基本的な性能について昨年度に引き続いてさらに精緻に検討し、オーソドックスな直接電解によるインピーダンスとの比較等を通して、その適性を定量的に確認できた。加えて、遺跡から出土した実際の鉄製文化財に対して間接電解インピーダンス法を適用するため、平城宮跡等の種々の箇所から出土した鉄製文化財を目視点検して、試料保護の観点を考慮しながら測定条件を検討す、測定準備を進めた。

  4. 古代の出土文化財が教えてくれる1000年超の腐食寿命予測モデル

    渡辺 豊, 宮崎 孝道, 阿部 博志, 柳田 明進, 山本 正弘

    2022年4月1日 ～ 2025年3月31日

  5. 経年劣化耐性に優れた次世代ステンレス鋼溶接金属の設計指針提案

    阿部博志

    研究機関：Tohoku University

    2022年10月 ～ 2025年3月

  6. 軽水炉１次系隙間腐食抑止と隙間水質迅速浄化技術の開発：化学的ポンピング手法の創案

    渡辺 豊, 宮崎 孝道, 阿部 博志, 竹田 陽一, 青木 聡

    2019年4月1日 ～ 2022年3月31日

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    （１）バルク水環境の高純度水による置換のみを用いた通常の浄化手段と比較して、バルク水へのNa2MoO4あるいはK2MoO4の添加と高純度化を交互に行うことによる『化学的ポンピング操作』により隙間内浄化(Cl-の排出)が加速される効果を評価・実証した。すなわち、一定時間後の隙間内溶液のCl-濃度を、隙間内環境にモリブデン酸塩が共存している場合としていない場合で比較し、後者を基準としてモリブデン酸塩添加によるCl-排出促進効果を定量的に調査した。当該実験において、当初は、狭隘液絡部と液溜まり部を有するチタン製ブロックの試験体を使用していたが、同一条件下においてもCl-濃度のバラツキが大きいことが問題であった。そこで、ステンレス鋼製の針を有する注射器を改造して、狭隘液絡部と液溜まり部を有する試験体を作製することにより、試験後にイオン分析に持ち込むまでの操作を減らした。これによって、実験の再現性が格段に向上した。 （２）多様な条件下での予測技術への展開を図るため、COMSOLをベースとして、隙間内環境浄化のプロセスを再現可能な数値シミュレーションを実現した。 （３）NaCl水溶液中での隙間腐食試験へのトレーサー技術の適用方法を確立することを目標に予備試験を実施した。試験片にはSUS304ステンレス鋼製M4六角ボルトおよびナットを、試験溶液は0.6 mol/L NaCl水溶液(室温、放射能量8 kBq / 20.4mL (Cl- 20853 ppm))を用いた。30日間自然浸漬したがすきま腐食の発生は認められなかった。また、イメージングプレートを用いて36Cl-トレーサーを分析したが、今回の試験条件では検出できなかった。

  7. 溶接模擬熱処理を応用した粒界組織制御による応力腐食割れに免疫なステンレス鋼の創成 競争的資金

    阿部 博志, 宮崎 孝道, 堀内 寿晃, 源 聡

    2019年4月1日 ～ 2022年3月31日

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    （１）粒界島状δ相分布組織を有するSCC耐性に優れた316L系ステンレス鋼の創成：母材成分と熱処理条件を実験変数とした島状δ相の成分・分布形態評価 昨年度までに作製した、粒界のみが優先的に溶融・凝固して島状δ相が分布した組織を有するオーステナイト系ステンレス鋼を対象として、詳細な組織観察を実施した。具体的には、エッチングにより金属組織を現出させて、粒径ならびに晶出した島状δ相の分布形態を調査した。フェライトスコープを用いたフェライト率の定量評価も併せて実施した。平均フェライト率と平均粒径の比較から、比較的フェライト量が多い試料では平均粒径が小さくなる傾向が明らかになった。この理由として、粒界に晶出した島状フェライトが結晶粒の成長を抑制した可能性が考えられた。従って機械特性ならびに耐SCC性の観点からは、フェライト分布形態に加えて平均粒径も考慮する必要があることが明らかになった。 （２）熱時効劣化感受性の低いδ相の成分設計指針の確立と実証：島状δ相の熱時効挙動の評価と計算科学によるミクロ組織変化予測 スピノーダル分解とG相析出・成長の理解のためには、G相の固溶の多様性の検討が必要であり、そのための熱力学データの整備を行った。具体的には、3副格子モデルによる熱力学関数の構築ならびに実験データとの合わせこみを実施した。加えて、この成果を反映させて新規開発した熱力学データベース(Gver6.54.2)によるG相析出のシミュレーションを行い、結果の妥当性を評価した。その結果、従来の結果と比較して精確で合理的な結果が得られた。この成果は、他の合金系への展開が期待される。

  8. オーステナイト系ステンレス鋼溶接金属の熱時効挙動ならびに高温水中 SCC 感受性に及ぼす加工硬化層の影響解明と表面仕上げ条件の最適化

    2021年4月 ～ 2022年3月

  9. ステンレス鋼溶接金属における熱時効脆化の速度論評価と組織異方性の影響解明に基づく長期信頼性担保 競争的資金

    阿部 博志

    2019年7月 ～ 2021年3月

  10. ヒドゥン・ダメージの可視化技術開発：大規模地震を経験した機器の健全性評価の為に

    渡辺 豊, 宮崎 孝道, 阿部 博志, 竹田 陽一

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2016年4月1日 ～ 2019年3月31日

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    塑性変形によって導入された変形双晶あるいはすべり線近傍における転位の集積といった母材とは結晶方位が変化した部位を溶解速度の相違を利用して可視化する、という明瞭な検出原理により、室温～炉水温度域でステンレス鋼に付与された塑性ひずみを検出・定量化できる定電位エッチング手法を開発した。SUS316系ステンレス鋼を対象として、定電位エッチングを用いた非破壊計測値に基づく損傷程度の評価手法を開発し、同手法の対象材料を他のオーステナイト系ステンレス鋼に拡張するための方法論を構築するとともに、実構造物への適用手順を開発した。

  11. 加工硬化層の特徴抽出に基づく表面仕上げの最適化による耐応力腐食割れ性向上 競争的資金

    阿部 博志

    2017年7月 ～ 2019年3月

  12. 金属組織学に基づく高信頼性ステンレス鋼溶接部の創成と寿命予測式の精緻化 競争的資金

    阿部 博志

    2015年4月 ～ 2019年3月

  13. 応力腐食割れ発生過程の定量追跡のための皮膜/合金界面への形態学的アプローチの導入

    竹田 陽一, 市川 裕士, 阿部 博志

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2014年4月1日 ～ 2017年3月31日

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    応力腐食割れの進行は酸化反応が本質であり，同時に粒界，ひずみ分布など多様な因子が作用する．本研究では，全体反応の結果として生じた皮膜／合金界面の起伏形態を定量的に特性づけることで割れの予兆検出とき裂発生に至るまでの全容解明を目指した．皮膜／合金界面の位置分布に基づき局所酸化部を数値化し，酸化時間に伴い単調に起伏成長するだけでなく，一方で酸化初期に回復する傾向も見られることを明らかにした．また，これら酸化部内方深さは，割れ感受性が高い条件ほど大きく，割れ発生以前の成長傾向も大きいことから，深さのみでなく傾向も併用することにより，本手法による割れ予測の可能性が示された．

  14. 保護性皮膜志向型の成分設計指針に基づく水素脆化抑制

    渡辺 豊, 阿部 博志, 宮崎 孝道

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2012年4月1日 ～ 2014年3月31日

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    環境助長割れ環境に対して高い保護性が期待できる酸化物を対象として、水素溶解度が低い酸化物種を調査した。その結果、ステンレス鋼表面に形成しうる酸化物の中では、Cr2O3が最も高い水素透過防止性能を有すると判断した。 複数の異なる表面処理ならびに酸化処理を施したステンレス鋼を対象として電気化学的水素透過試験を実施し、酸化皮膜の水素透過抑制効果を評価した。厚さがナノメートル・スケールのCr系酸化物皮膜が形成されることで、水素透過電流が大幅に減少することが明らかになった。また、表面研磨処理条件によって水素透過電流の挙動が異なり、これは形成される酸化皮膜の保護性の違いに起因すると考えられた。

  15. 流れ加速型腐食抑制に及ぼす鋼中Crの作用機構解明と対策材におけるCr含有量の下限値の検討 競争的資金

    阿部 博志

    2012年4月 ～ 2013年3月

  16. 潜在的経年劣化事象を考慮した低炭素ステンレス鋼溶接部におけるSCC停留モデル確立 競争的資金

    阿部 博志

    2010年4月 ～ 2012年3月

  17. 実時間イメージングによる応力腐食割れ発生ダイナミクスの全容解明と対策技術開発

    渡辺 豊, 竹田 陽一, 及川 勝成, 阿部 博志, 宮崎 孝道

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    2010年 ～ 2012年

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    応力腐食割れ発生機構を明らかにするため、割れ発生過程で生じる局所的過渡的なアノード事象を俯瞰的に実時間で観測する手法を開発した。割れ発生過程は、断続的かつ小規模なアノード事象とその再不動態化の繰り返しである。近接して複数回のアノード事象が経験された箇所に進展性の割れが形成される。大半の場合、Si,Mg,Al等を主成分とした酸化物系介在物が起点となる。体積分率数%以下のδフェライトを粒界上(とくに三重点)に配置すると、δフェライトにより応力腐食割れが停留し、実質的に材料の割れ寿命を延伸する効果がある。

  18. スピノーダル分解に着目した軽水炉における低炭素ステンレス銅溶接部のSCC機構解明

    阿部 博志

    2007年 ～ 2008年

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    あらかじめ成分を調整した溶接フィラーを用いて2種類のSUS316L溶接試料を作製し、それらの溶接組織および化学組成・成分分布について詳細なキャラクタリゼーションを行うと共に、高温水中SCC発生・進展試験を行い、溶融境界近傍におけるき裂進展挙動に及ぼす微視組織の影響を明らかにした。特に、き裂先端およびその周辺において形成される酸化物および溶融境界近傍の組織的特徴に着目し、溶融境界近傍におけるSCCき裂進展遅延メカニズムを解明した。さらに、δ-フェライトのスピノーダル分解に着目し、低温時効を受けた材料におけるSCC進展メカニズムの成立性についても考察した。 1.SUS316L溶接試料のpartially melted zoneの粒界において、またSUS316NG溶接試料のunmixed zoneのγ-γ界面において島状δ-フェライトが分布していた。一方、き裂は母材においてはIGSCCで、溶接金属においてはIDSCCで進展することから、どちらの溶接試料においても溶融境界近傍においてき裂進展経路上に島状δ-フェライトが存在することが明らかになった。 2.き裂は母材で発生し、粒界を経路として溶接金属に向かって進展する。一方、partially melted zoneにおいてき裂の進展経路上(粒界)に島状のδ-フェライトが存在する。き裂がδ-フェライトに達した際に、δ-フェライトの一部が酸化されてき裂先端でCr_2O_3が形成される。これが酸素の拡散障壁として働き、き裂前方での固相酸化反応が抑制され、結果としてき裂が停留する。き裂停留後、き裂はδ-フェライトを迂回してから再び粒界を進展するが、次のδ-フェライトに遭遇する。これを繰り返すことにより、溶融境界近傍においてSCCき裂の進展遅延が起こる。 3.335℃・13200時間時効材においても、溶融境界近傍を進展するき裂の大部分において、その先端がδ-フェライトに達したところに位置していたため、本研究で明らかにしたき裂進展遅延メカニズムは、低温時効を受けた材料においても成立することが明らかになった。

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その他 3

  1. Ag添着活性炭の腐食加速現象機構の解明研究

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    本研究は、多核種除去設備における接液材料の局部腐食に関して、汚染水処理機器において確認されている、Ag添着活性炭共存下での金属腐食の腐食加速現象の機構解明に向けた調査を実施する。

  2. 銀添着活性炭の腐食加速現象の機構解明と対策

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    東京電力株式会社福島第一原子力発電所の事故対策のための技術開発の一環で、多核種除去設備において確認されている、銀添着活性炭共存下での金属腐食に関し、調査を実施する。

  3. 流れ加速型腐食抑制に及ぼす鋼中Crの作用機構解明と対策材におけるCr含有量の下限値の検討

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    流れ加速型腐食（FAC）減肉速度に及ぼす鋼中Crの影響を複数の流動条件下で定量的に評価し、酸化皮膜構造との関わりを調査することで、減肉抑制に及ぼす鋼中Crの作用機構を明らかにする。厳しい流動条件下においても炭素鋼が優れた耐FAC性を発揮するCr含有量の下限値について検討し、FAC対策材の開発ならびに規格化につながる知見を得る。