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長谷川 邦夫; Li, Y.; Udyawar, A.*; Lacroix, V.*
International Journal of Pressure Vessels and Piping, 204, p.104952_1 - 104952_7, 2023/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Engineering, Multidisciplinary)高靭性の耐圧配管に軸方向の亀裂が検出された場合、極限荷重基準によって破壊応力が推定される。亀裂配管の許容応力は破壊応力と安全率の組み合わせで導かれる。すなわち、亀裂深さと長さが許容応力から決定される。この許容応力と貫通亀裂の破壊応力の比較から、許容亀裂は一様でない。この許容亀裂は3つの特性に分かれる。1つは、破断前漏洩(LBB)と亀裂の安定成長、2つめはLBBは成り立たないが亀裂の安定成長。3つめはLBBが成り立たず亀裂の不安定成長である。検査技術者やユーザーは、LBBが成り立たず亀裂の不安定成長の特性を有する3つめの許容亀裂に対し特別な注意を払う必要がある。この特別な注意を要求される許容亀裂深さと長さの境界を表す近似式を記述する。
Dulieu, P.*; Lacroix, V.*; 長谷川 邦夫
Proceedings of ASME 2023 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2023) (Internet), 7 Pages, 2023/07
供用期間中の検査で原子力機器に欠陥が検出されたとき、ASME Code Section XIでは欠陥を評価するために許容欠陥寸法が用意されている。フェライト鋼では表IWB-3510-1に許容欠陥寸法があり、この許容欠陥寸法は応力拡大係数をもとに定められた。この論文の手法は塑性崩壊と脆性破壊の防止が含めるため、塑性崩壊については欠陥のアスペクト比に関かわらず一様な極限荷重の低下を考えている。脆性破壊の防止では表面欠陥の参照応力拡大係数を基にしている。この方法で種々なアスペクト比の許容寸法を規定している。さらに、この手法は機器の表面近傍にある内部欠陥と表面欠陥の整合性をとるために追加のパラメータを加えている。最後に、ASME規格の表IWB-3510-1の許容欠陥寸法の改定を提案する。
Lacroix, V.*; Dulieu, P.*; 長谷川 邦夫
Proceedings of ASME 2023 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2023) (Internet), 5 Pages, 2023/07
原子力機器に欠陥が検出された場合、ASME Code Section XIは許容欠陥寸法を用意している。フェライト鋼の許容寸法は表IWB-3510-1で与えられている。この寸法は、機器の肉厚、欠陥のアスペクト比と内部欠陥の機器表面への接近性の3つのパラメータに依存している。しかし、これらをグラフで表すといくつかの不具合があることが分かる。そこで、ロバストな手法でASME Codeの許容される表面欠陥の見直しの必要性に光を当てるものである。この論文は現行の不具合を詳細に述べ、改善案を提案するものである。
長谷川 邦夫; Strnadel, B.*; Li, Y.; Lacroix, V.*
Journal of Pressure Vessel Technology, 144(6), p.061202_1 - 061202_6, 2022/12
被引用回数：1 パーセンタイル：20.34(Engineering, Mechanical)配管の肉厚が薄いとき、未貫通亀裂は貫通亀裂になりやすく、冷却材の漏洩の可能性が高まる。ASME Code Section XIでは、薄肉配管に対して貫通亀裂の最終許容角度が定められている。この最終許容角度は、もし未貫通亀裂が貫通亀裂になったとき、塑性崩壊しないように設けられている。この安定性を保つために貫通亀裂の塑性崩壊応力が許容応力と組み合わされている。しかしながら、薄肉配管の貫通亀裂の最終許容角度が求められない。この論文は貫通亀裂の塑性崩壊応力と未貫通亀裂の許容応力を比較する。これらの応力の比較により、貫通亀裂の最終許容応力式を導いた。この角度を、厳密解として表すとともに、オプションとして種々な運転状態における近似解で表すことができた。
長谷川 邦夫; Strnadel, B.*; Lacroix, V.*; Udyawar, A.*
International Journal of Pressure Vessels and Piping, 199, p.104722_1 - 104722_5, 2022/10
被引用回数：1 パーセンタイル：28.33(Engineering, Multidisciplinary)周方向亀裂を有する高靭性配管が引張り荷重を受けるときの塑性崩壊応力は極限荷重クライテリアで予測される。この極限荷重クライテリアはASME Code Section XIで与えられており、未貫通亀裂の許容膜応力は、塑性崩壊応力と安全率の組み合わせで決定される。ここで、許容応力は亀裂角度が大になると減小する。亀裂角度が大になると、未貫通亀裂である許容応力は貫通亀裂より大になる。このような許容応力は不安定になり、特に薄肉配管にとっては健全性を損なう恐れがある。このような懸念を払拭するために最大亀裂角度を設定する必要がある。本報告は、貫通亀裂の塑性崩壊応力を基にして、許容応力に最大許容亀裂角度の設定を提案するものである。
長谷川 邦夫; Li, Y.; Strnadel, B.*; Udyawar, A.*
Journal of Pressure Vessel Technology, 144(5), p.051305_1 - 051305_6, 2022/10
被引用回数：1 パーセンタイル：20.34(Engineering, Mechanical)周方向未貫通亀裂を有し曲げ応力を受ける配管の塑性崩壊応力はASME Code Section XIに用意された極限荷重評価法で推定される。極限荷重評価法を使って許容亀裂深さが決定され、ASME Code Section XIでは各運転状態における許容欠陥深さが表で用意されている。一方、未貫通亀裂が貫通するときの応力は局所近似極限荷重評価法で推定される。これらの評価法を用いて未貫通亀裂を有する配管の許容欠陥深さを検討した。これらの2つの評価法から各運転状態における許容欠陥深さを比較したところ、局所近似極限荷重評価法から得られる許容欠陥深さは、ほとんどの場合極限荷重評価法からえられる許容欠陥深さより小さいことが明らかになった。ASME Code Section XIで与えられる許容欠陥深さは亀裂の貫通に対して非安全であることが分かった。
Lacroix, V.*; 長谷川 邦夫; Li, Y.; 山口 義仁
Proceedings of ASME 2022 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2022) (Internet), 7 Pages, 2022/07
The structural integrity assessment of pipes with circumferential surface flaw under the plastic collapse regime consists of net section collapse analysis. In recent years various researchers showed that this analysis, which has been developed based on classic beam theory, suffers from certain inaccuracies. As such, assessment purely based on net-section collapse and beam theory can reveal both conservative and unconservative results. To address those inaccuracies, in this paper authors introduced a correction factor which aims to mitigate the difference between the ASME B&PV Code Section XI equations and the experimental results. This correction factor is calculated using an empirical formula developed on the basis of a large experimental database of pipe collapse bending tests containing variety of diameter, thickness, flaw depth and flaw length values. Within this work, authors took a systematic approach to identify the most influencing factors on such a correction factor and showed that by applying this correction factor to the current solution of ASME B&PV Code Section XI, this solution becomes more accurate. This corrected approach also is in line with ASME B&PV Code Section XI Appendix C practice for axial flaw in pipes, where a semi-empirical correction factor has been considered as well.
山口 義仁; 長谷川 邦夫; Li, Y.; Lacroix, V.*
Proceedings of ASME 2022 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2022) (Internet), 4 Pages, 2022/07
Four-point bending tests without internal pressure were performed for Type 304 stainless steel pipes with circumferential flaws at room temperature. The specimens are 1-inch diameter (33.7 mm) Schedule 160 pipes (6.3 mm wall thickness). The flaws were part-through flaws located at the pipe external side. The flaw angles are from 120
to 240, and the flaw depths are two cases of 50% and 75% of the wall thickness. Plastic collapse stresses obtained from experiments were compared with those calculated using Limit Load Criteria from Appendix C of the American Society of Mechanical Engineers Code Section XI. Limit Load Criteria were developed using flow stress at flawed section of the pipe. The plastic collapse stress test results were larger than those of the calculation results. For flaws with flaw depths less than 50% of the wall thickness, the experimental stresses were significantly large. The Limit Load Criteria given by Section XI provide conservative collapse stresses and could be improved.
Lacroix, V.*; Dulieu, P.*; 長谷川 邦夫; Mares, V.*
Proceedings of ASME 2022 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2022) (Internet), 7 Pages, 2022/07
現行のASME Code Section XIでは、非平面状欠陥に対して簡易的な手法が提案されている。すなわち、非平面状欠陥面を最大主応力方向に投影し2つの平面状欠陥に分解する。しかしながら、この非平面状欠陥の簡易的な投影は荷重に対して、あるいは非平面状欠陥の傾きに対して常に保守的であると言えない場合がある。本論文は、ASME Codeのアプローチに保守性のある包括的な評価を実施し、現行のASME Code Section XIの不適正を克服した非平面状欠陥の代替アプローチを提案する。
長谷川 邦夫*; Dvo
k, D.*; Mare
, V.*; Strnadel, B.*; Li, Y.
Journal of Pressure Vessel Technology, 144(1), p.011303_1 - 011303_6, 2022/02
被引用回数：5 パーセンタイル：69.52(Engineering, Mechanical)周方向表面亀裂を有する配管が引張荷重を受ける場合の塑性崩壊応力は正味断面応力概念に基づく極限荷重評価法により見積もることができる。LLC-1と表示する極限荷重は軸方向の荷重のつり合いから求められ、LLC-2と表示する極限荷重は曲げモーメントと軸方向の荷重のつり合いから求められており、米国機械学会規格ASME Codeに採用されている。本論文では、この2種類の極限荷重による塑性崩壊応力を既存の試験結果と比較し、浅い亀裂の場合はLLC-1タイプの塑性崩壊応力は試験結果と比較的近く、深い亀裂の場合はLLC-2タイプの塑性崩壊応力は試験結果と比較的よく一致することを確認した。その結果、現行ASME Codeの極限荷重に基づく許容亀裂深さが保守的であることを確認した。
Lacroix, V.*; Dulieu, P.*; 長谷川 邦夫
Proceedings of ASME 2021 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2021) (Internet), 5 Pages, 2021/07
欠陥が検出されたとき、この欠陥を有する耐圧機器の健全性はASME Section XI等の規格によって評価される。評価の最初のステップでは、検出された欠陥の形状を定める欠陥のモデル化を行うことである。ASME Section XIにおける欠陥モデル化手法では、非平面状欠陥は最大主応力方向に投影して、2つの平面状欠陥に分離して扱うように規定されている。このアプローチは欠陥評価を簡素化しているが、保守性が含まれている。本論文では、この欠陥モデル化手法の改善提案を行うために、現状の欠陥モデル化手法に基づく投影された平面状欠陥の応力拡大係数と実際の非平面状欠陥の混合モードの応力拡大係数について比較検討を行った。
Desclaux, C.*; Lacroix, V.*; 長谷川 邦夫
Proceedings of ASME 2021 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2021) (Internet), 10 Pages, 2021/07
亀裂を有する管の塑性崩壊曲げモーメントを推定する式は力学的平衡に基づくASME Section XIの簡便式で与えられている。著者の一人が、この簡便式は亀裂が管の外表面にあるときは非安全側の評価になると指摘し、亀裂リガメントの平均半径を考慮した式を提案した。本報では、さらに亀裂を有する断面の中立軸の位置を正確に考慮した塑性崩壊曲げモーメントの式を導いた。その結果、亀裂が管の外表面にあるとき、提案式による塑性崩壊曲げモーメントと比べるとASME Section XIの既存式は非保守的であることが分かった。
山口 義仁; 長谷川 邦夫; Li, Y.
Journal of Pressure Vessel Technology, 142(4), p.041507_1 - 041507_6, 2020/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Engineering, Mechanical)疲労亀裂進展中における亀裂の開閉口は、亀裂進展速度の評価において重要な現象である。ASME Code Section XIのAppendix A-4300は、負の応力比におけるフェライト鋼の疲労亀裂進展速度を算出する式について、負荷の大きさに応じて二つ提示している。一つは、負荷が小さい場合に、亀裂の閉口を考慮する式である。もう一つは、負荷が大きい場合に、亀裂の閉口を考慮しない式である。本研究では、フェライト鋼に対して、負荷の大きさを徐々に変えながら疲労亀裂進展試験を実施し、負荷の大きさが亀裂閉口に及ぼす影響を調査した。その結果、Appendix A-4300における疲労亀裂進展速度算出式を切り替える負荷の大きさと比較して、より小さい負荷で亀裂が閉口することを明らかにした。
長谷川 邦夫; Li, Y.; Lacroix, V.*; Mare, V.*
Proceedings of ASME 2020 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2020) (Internet), 6 Pages, 2020/08
正味応力概念を基に新たに精度の高いModified Limit Load Criteriaを用いて、周方向に欠陥を有する高靭性配管の破壊応力を求める式を開発した。一方、ASME Code Section XIで規定されているLimit Load Criteriaでも破壊応力が求められる。両式による破壊応力の比較の結果、ASME Codeによる外表面欠陥に対してASME Codeでは常に大きく、ASME Codeは非安全側であることを見出している。ASME Codeには評価不要欠陥基準が規定されており、これをModified Limit Load Criteriaで検討した。評価不要欠陥基準は許容される欠陥深さが小さいことから、両手法による差は極めて小さく、現行のASME Code Section XIの評価不要欠陥基準を外表面欠陥に適用しても問題ないことを見出した。
Dulieu, P.*; Lacroix, V.*; 長谷川 邦夫
Proceedings of ASME 2020 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2020) (Internet), 7 Pages, 2020/08
検出された欠陥が近接している場合、維持規格で与えられる合体ルールにより、互いに干渉しあう欠陥は1つの欠陥に合体される。ASME Code Case N877-1は、複数の半径方向の平面状欠陥に対して代替合体ルールとして用意されたものである。欠陥の干渉の計算は、膜応力の下で実施されてきた。しかしながら、実際の機器に作用する付加荷重は一様な応力ではない。この論文の目的は、付加応力分布に曲げ応力が存在する場合のASME Code Case N877-1の妥当性を評価することにある。この目的のため、種々な応力分布と欠陥形状をカバーするようにした。欠陥の干渉に及ぼす効果は3次元のXEEM解析で評価した。
Lacroix, V.*; Dulieu, P.*; 長谷川 邦夫; Mare, V.*
Proceedings of ASME 2020 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2020) (Internet), 8 Pages, 2020/08
耐圧機器に複数欠陥が検出されたとき、欠陥の形状をはっきりと決めるために欠陥の特性化(形状の作成化)が行われる。この特性化は維持規格のルールに従ってなされる。最初のステップは、欠陥と機器の自由表面の干渉であり、2番目に欠陥と欠陥の干渉である。ASME Code Sec. XIでは如何にして欠陥の合体と自由表面の干渉の扱いが欠けており、欠陥の特性化が明確になっていない。いくつかの非現実な欠陥の配列ではあるが欠陥評価の代表例を図で論文の中に示す。この論文は、IWA-3300, IWB/IWC-3510-1の欠陥の特性化における合体欠陥の扱いを明確にするためにASME Codeの改定の技術根拠として用いられる。
長谷川 邦夫; Li, Y.; Lacroix, V.*; Mare, V.*
Journal of Pressure Vessel Technology, 142(3), p.031506_1 - 031506_7, 2020/06
被引用回数：1 パーセンタイル：8.01(Engineering, Mechanical)周方向に亀裂を有する管の曲げによる塑性崩壊応力はASME Section XI規格のAppendix Cで用意されている極限荷重評価法で推定される。この推定式は管の内外表面の亀裂に適用される。しかし、近年著者らが開発した精度の高い式によると、管の外表面にある亀裂の管は、塑性崩壊応力は小さく、Appendix Cの式を用いると非安全側になることを報告してきた。本報はこの精度の高い式を用いてAppendix Cの式の適用限界を明らかにした。
長谷川 邦夫; Li, Y.; Lacroix, V.*; Mare, V.*
Proceedings of 2019 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2019) (Internet), 8 Pages, 2019/07
周方向欠陥を有する管の曲げによる塑性崩壊応力はASME Code Section XIにあるAppendix Cに用意されている極限荷重評価式で推定される。この式は外表面や内表面にある亀裂の管に適用される。一方、われわれは亀裂断面の平均半径を亀裂のあるところと無いところの平均半径を考慮した式を開発した。Appendix Cとこの式から得られる塑性崩壊応力を比較したところ、小口径で肉厚の厚い管では20から30%、Appendix Cによる応力は非保守的になることが分かったことから、Appendix Cの式の適用条件を検討した。
長谷川 邦夫; 宇佐美 三郎*; Lacroix, V.*
Proceedings of 2019 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2019) (Internet), 6 Pages, 2019/07
維持規格等のいくつかのコードで疲労亀裂進展しきい値が用意されている。繰り返し荷重を受け、亀裂を含む機器を評価するとき、最大応力拡大係数と最小応力拡大係数が必要である。しかしながら、応力比
が負のとき疲労亀裂進展しきい値の定義が明確でない。さらに、応力比が負のときこのしきい値は一定値として与えられている。本報では実験データから得られたしきい値を最大応力拡大係数に換算したところ一定値でないことを示す。さらに、応力比が負のときのしきい値について検討した。
Bouydo, A.*; Dulieu, P.*; Lacroix, V.*; 長谷川 邦夫; Mare, V.*
Proceedings of 2019 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2019) (Internet), 10 Pages, 2019/07
Flaw assessment according to Fitness-For-Service (FFS) codes is usually based on equations describing the impact of a single flaw in piping or pressure vessels components. However, when multiple flaws are detected, interaction rules are to be taken into account to evaluate whether these flaws should be combined into a larger flaw or should be evaluated as separate ones. In recent years, numerous works have be done to evaluate the conservatism of the interaction rules required by FFS code and, if needed, establish new characterization rules. These new characterization rules are based on the distance between flaws, their depths their lengths or a combination of these three parameters in order to reflect the level of interaction between adjacent flaws. A comparison, focusing on multiple surface planar flaws, between ASME B&PV Section XI current combination rules, other Fitness-For-Service codes and other interaction rules established by fellow authors in presented in this paper.
