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Correlation between cleavage fracture toughness and charpy impact properties in the transition range of reactor pressure vessel steels

原子炉圧力容器鋼の遷移温度域におけるへき開破壊靭性とシャルピー衝撃特性との相関

鬼沢 邦雄; 鈴木 雅秀

Onizawa, Kunio; Suzuki, Masahide

原子炉圧力容器の構造健全性評価では、シャルピー衝撃試験から得られる延性脆性遷移温度の中性子照射によるシフトが、破壊靭性のシフトと等しいと仮定している。このため、破壊靭性とシャルピー遷移温度との相関を確立する必要がある。本研究では、6種類の原子炉圧力容器用のASTM A533B-1鋼及び溶接金属について、ASTM規格に導入されたマスターカーブ法を適用して破壊靭性を評価した。中性子照射試験は、JMTRにおいて、予き裂シャルピー破壊靱性試験片及び標準シャルピー衝撃試験片に対して実施した。マスターカーブ法に基づく破壊靭性参照温度とシャルピー遷移温度に対する中性子照射効果を評価した。試験片寸法効果に関して、シャルピー型試験片と大型試験片との比較も行った。破壊靭性参照温度の中性子照射によるシフトとシャルピー衝撃試験の遷移温度シフトとの相関を確立するとともに、照射後の最適な破壊靭性試験温度及び下限破壊靭性の評価に関する検討を行った。

In the structural integrity assessment of reactor pressure vessel, fracture toughness values are estimated by assuming that the radiation effect on fracture toughness is equivalent to that on Charpy properties. Therefore, it is necessary to establish the correlation between both properties especially on irradiation embrittlement. In this paper, we present the fracture toughness data obtained by applying the master curve approach that was adopted recently in the ASTM test method. Materials used in this study are five ASTM A533B class 1 steels and one weld metal. Neutron irradiation for Charpy-size specimens as well as standard Charpy-v specimens was carried out at the Japan Materials Testing Reactor. The shifts of the reference temperature on fracture toughness due to neutron irradiation are evaluated. Correlation between the fracture toughness reference temperature and Charpy transition temperature is established. Based on the correlation, the optimum test temperature for fracture toughness testing and the method to determine a lower bound fracture toughness curve are discussed.

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