表面強加工を受けた低炭素ステンレス鋼溶接部における残留応力と加工硬化の解析と粒界応力腐食割れ発生機構に関する研究

Study on mechanism of intergranular stress corrosion cracking and analysis of residual stress and work hardening in welds of low-carbon austenitic stainless steel with hard surface machining

森 裕章*; 勝山 仁哉  ; 望月 正人*; 西本 和俊*; 豊田 政男*

Mori, Hiroaki*; Katsuyama, Jinya; Mochizuki, Masahito*; Nishimoto, Kazutoshi*; Toyoda, Masao*

低炭素ステンレス鋼SUS316L溶接部の機械加工層における粒界応力腐食割れ発生挙動に及ぼす残留応力と硬化の影響の解明を目的として、実機構造物の代表的な例として配管突合せ継手を対象に、熱弾塑性力学シミュレーションによる残留応力と硬化度の評価、並びに材料のミクロ変形挙動に注目した粒界すべり解析の両面から、同割れ発生機構に関する統合的検討を試みた。塑性歪と硬さの関係を明らかにするとともに、表面強加工を模擬できる弾塑性解析手法を開発し、前述の関係から実際の切削加工による硬さ及び残留応力分布を再現した。一方、同鋼の加工硬化材に対して561Kにて定ひずみ速度引張試験を行った結果、粒界すべりが生じるとともに、加工硬化によって同すべりが助長されることがわかった。また、粒界すべりの発生により粒界エネルギーが増大することが判明した。これらの結果から、低炭素ステンレス鋼SUS316Lの表層強加工された溶接部における粒界応力腐食割れは、多層溶接時の残留応力と加工硬化により粒界すべりが助長され、これに伴い粒界エネルギーが増大することに起因するものと推察された。

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