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勝山 仁哉; 浅野 航*; 鬼沢 邦雄; 望月 正人*; 豊田 政男*
Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/07
低炭素ステンレス鋼で製作された再循環系配管の溶接部近傍において応力腐食割れが見いだされたことから、配管溶接部における溶接残留応力とき裂進展挙動を把握することが重要な課題となっている。本研究では、有限要素法を用いた熱弾塑性解析により配管突合せ継手の多層溶接による溶接残留応力を算出するとともに、求めた溶接残留応力下におけるき裂進展解析を影響関数法を用いて行った。配管形状(直径,肉厚),溶接条件,溶接線からの距離等が、応力腐食割れによるき裂進展挙動に及ぼす影響について詳細に評価を行った。この結果、き裂進展速度は直径が大きく、肉厚が薄いほど速くなることがわかった。また、溶接線からの距離により、き裂進展挙動が異なることが明らかとなった。
鬼沢 邦雄; 小坂部 和也
Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM), 7 Pages, 2007/07
加圧熱衝撃(PTS)事象の発生時には、原子炉圧力容器内面の肉盛溶接部は、溶接部と母材部との熱膨張係数の相違により高い引張応力を受けることに加えて応力の不連続を生じる。このような条件下での原子炉圧力容器の健全性評価を精度よく行うため、前報で新たに提案した、想定欠陥に対する応力拡大係数算出法を、確率論的破壊力学解析コードPASCALに導入した。精度の高いこの新たな応力拡大係数算出法を用いて、PTS時における表面き裂及び肉盛下き裂に対する条件付き裂進展確率を計算し、弾性応力解析に基づく従来法による結果との比較を行った。想定き裂の設定条件や数種類のPTS事象に対して、中性子照射量の関数としてき裂進展確率を定量的に評価した。また、新たな応力拡大係数算出法により、表面き裂の場合には従来法と比較してき裂進展確率が大幅に低減されることが示された。
宇田川 誠; 勝山 仁哉; 鬼沢 邦雄
Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM), 7 Pages, 2007/07
原子炉圧力容器の健全性を評価する際、容器内表面の肉盛溶接部を貫通する表面き裂を想定して破壊力学解析を行う。この解析のためには、原子炉圧力容器内面の肉盛溶接部の残留応力を考慮して、想定き裂の応力拡大係数を精度よく評価することが重要である。そこで、肉盛溶接,溶接後熱処理,耐圧試験及び運転状態を対象として、肉盛溶接部近傍の残留応力を有限要素法に基づく熱弾塑性クリープ解析により求めた。溶接後熱処理の後では、肉盛溶接部には室温で400MPa程度の高い引張応力が生じている。溶接残留応力解析結果に基づいて、加圧熱衝撃事象時における原子炉圧力容器の構造健全性に関して、表面き裂の深さや加圧熱衝撃(PTS)の種類に対する溶接残留応力の影響を評価した。
Bubphachopt, B.*; 渡部 修*; 川崎 信史; 笠原 直人
Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM), 9 Pages, 2007/07
有孔平板の高温疲労特性に対するクリープの影響を、応力再配分軌跡法(SRL法)を適用し検討した。試験温度は、550
Cであり、SUS304製の有孔平板を用いてクリープ疲労試験が実施された。有孔平板は、孔数と孔径をパラメータとした。試験結果は、SRL法と時間消費則を用いて評価した。
渡部 修*; Bubphachopt, B.*; 川崎 信史; 笠原 直人
Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM), 9 Pages, 2007/07
応力集中を受ける有孔平板の疲労特性に対する形状の影響を応力再配分軌跡法(SRL法)を適用し検討した。試験温度は、550Cであり、SUS304製の有孔平板を用いて疲労試験が実施された。有孔平板は、孔数と孔径をパラメータとした。試験体の幅方向に1つあるいは2つの孔を配置している。孔径は2mmから8mmである。
酒井 信介*; 本田 圭*; 岡島 智史*; 泉 聡志*; 笠原 直人
Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM), 7 Pages, 2007/07
原子力プラントの高低温流体の合流部では、サーマルストライピング現象による疲労損傷に対する健全性の評価が求められる。笠原らは、本現象によって配管壁面に発生する、熱応力のパワースペクトル密度(PSD)を評価する手法を提案している。評価された応力PSDから、応力変動のシミュレーションとレインフロー法による応力振幅の計数を行うことで、疲労損傷量の評価が可能である。しかしこの手順は、設計時にパラメータスタディを行うためには計算負荷が大きく、より簡便な評価手法が求められている。そこで、応力PSDの統計的特徴量から疲労損傷量を簡易評価する手法として有望な、損傷量近似値及び上下限値を評価可能なLCC法を取り上げ、本現象への適用性を調査し、それに基づき本現象に適した簡易評価手法を開発した。
皆川 佳祐*; 藤田 聡*; 北村 誠司; 岡村 茂樹
Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM), 6 Pages, 2007/07
配管系の地震時強度評価手法としてエネルギー釣合式に着目した手法を提案し、その有効性を検討している。本論文では、ステンレス鋼と炭素鋼を用いた一次自由度モデルの振動試験を実施し、疲労破損とエネルギの振る舞いを検討した。実験より、入力レベルを小さくしていくと、破損に至るまでの時間が長くなり、結果的に破損に必要となるエネルギ量が大きくなることが確認された。また、破損に至るエネルギ量は材料に依存することを確認した。
川崎 信史; 長谷部 慎一; 小林 澄男; 笠原 直人
Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/07
熱疲労試験設備SPECTRAを用いて、正弦波状の流体温度変動を与える熱疲労試験が実施された。流体温度変動の周波数は、0.05, 0.2, 0.5Hzが用いられている。所定の熱疲労サイクル数の疲労試験ののち、円筒試験体の内表面にき裂発生を確認した。0.05Hzの温度変動にて発生したき裂は、0.5Hzの温度変動のき裂と比較し、同一温度振幅,同一試験サイクル条件で、発生き裂個数が多く、き裂深さもより深いものであった。また、0.05Hz条件でのき裂発生領域は、0.5Hz条件のものよりも大きかった。周波数応答関数法を用い、疲労寿命の評価を実施し、試験結果と比較した。試験結果には、疲労寿命に対する周波数依存性が観察され、周波数応答関数法は、この依存性を評価できていた。試験結果は、周波数応答関数法に基づく疲労評価が妥当であることを示している。
望月 正人*; 樋口 良太*; 勝山 仁哉; 豊田 政男*
Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/07
構造鋼やその溶接部の強度特性は、微視的不均質性に影響を受ける。このような領域では変位ミスマッチに伴う応力集中が生じると考えられることから、粒界やその隣同士の相関を考慮した破壊のメカニズム及び材料設計を行うためには、応力分布を調査することが重要である。FEM-MD結合数値解析法は、微視的不均質性に起因する変位ミスマッチを取り扱うことのできる手法である。本研究では、FEM-MD結合法について提案し、FEM-MD法により調査した鉄鋼及びその溶接熱影響部における微視不均質性の影響について検討を行う。
Planman, T.*; 鬼沢 邦雄; Server, W.*; Rosinski, S.*
Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM), 9 Pages, 2007/07
破壊靱性マスターカーブ法では、原子炉圧力容器鋼等に対して一定の温度依存性が仮定されている。この温度依存性は、高照射量や熱時効材などの高脆化材にも適用されるが、上部遷移温度域では、低い破壊靱性値が観察される場合がある。国際原子力機関IAEAでは、照射材などの関連する原子炉圧力容器鋼の破壊靱性データを収集・分析し、マスターカーブの形状に関する確認を行うことを目的の1つとした国際協力研究を開始した。粒界破壊の発生する場合も含めたこれまでのデータレビューの結果、全般的にマスターカーブ法が適用できることを確認した。粒界破壊が多い場合においても、非均質材料に適用可能な手法を適用することにより、実測値は予測値と非常によく対応することが示された。
光原 昌寿*; 吉田 悠*; 池田 賢一*; 中島 英治*; 若井 隆純
no journal, ,
10Cr鋼のクリープ強度に及ぼすバナジウムとニオブの影響を調べた。バナジウムとニオブの添加量を変えた11種類の試作材を準備し、それらのクリープ変形挙動から、閾応力を推定した。STEM-EDSによって析出物の分布状態を調べた。ラス内に析出物は見られなかった0.06%バナジウム添加材では、クリープ強度の増加はわずかであり、このことはラス内の析出物によって強化されなかったことを示している。バナジウム添加材においてラス境界に見られたクロムとバナジウムを含有する塊状及び膜状の析出物は、ラス境界が移動するのを妨げる。この効果は、バナジウム添加鋼の強化メカニズムである。ニオブ単独添加の場合、ラス内の微細析出物による分散強化により、クリープ強度が向上することがわかった。閾応力は、析出物間隔から定量的に評価された。評価された閾応力は、クリープ変形挙動から得られる値と一致した。これらの結果から、バナジウムとニオブにはクリープ強度を改善する役割がそれぞれあることがわかった。バナジウムとニオブ複合添加鋼で、クリープ強度への影響は各元素による影響、すなわち、ラス境界移動の抑制とラス内の転位のピン止めの和として説明できる。