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抵抗溶接法の開発(3)(ODS鋼強度評価用試験片の製作)

Development of resistance welding process; Manufacture of test specimens for ODS steel strength evaluation

遠藤 秀男; 関 正之; 石橋 藤雄; 平 一仁*; 塚田 竜也*

Endo, Hideo; not registered; not registered; not registered; not registered

1.目的 平成9年度に試作したODS鉄製被覆材(フェライト系ODS鋼(以下、「F系ODS」と称す。)とマルテンサイト系ODS鋼(以下、「M系ODS」と称す。))の強度特性及び抵抗溶接部の接合強度を確認することを目的として、内圧封入型クリープ試験片、引張試験試験片、内圧バースト試験及び急速加熱バースト試験片を製作した。2.試験方法 抵抗溶接法を用いて試験片の製作を行うあたり、溶接条件設定試験を兼ねてODS鋼の溶接特性を確認するとともに、試験片製作時には、接合部の健全性を保証するために必要な項目の洗い出しと検証を実施した。また、接合強度を確認するために、引張試験(RT,600,700,800$$^{circ}C$$)と参考までに内圧クリープ試験を実施した。3.試験結果と考察 3.1溶接特性について(1)被覆管の肉厚が厚くなると、接合界内部における被覆管内厚の減少が生じた。これは、被覆管側のコレットチャックによる冷却効果が弱まり、接合部近傍における加熱範囲が拡張し、バリとして接合面外へ排出されたものと考える。また、被覆管の偏肉が大きくなると、肉厚の薄い方は異常発生を生じた。均一な接合継ぎ手を得るためには、予熱電流を下げ、時間を長くし、高加圧力で行い、溶接時における接触抵抗を低く抑えられる条件にする必要がある。(2)M系ODS及びF系ODS被覆管と高強度フェライトマルテンサイト鋼(以下、「62PFS」と称す。)端栓の組合せでは、接合部近傍の硬さが増加した。しかし、溶接後熱処理(710$$^{circ}C$$-10分)を行うと、その硬さは、母材と同等の硬さまで回復した。これらの材料を溶接する場合は、溶接後に熱処理が必要となる。3.2接合強度について(1)引張試験結果は、一部を除き母材と概ね同様な強度を示した。しかし、F系ODS被覆管と62FS端栓の組合せでは、接合部に細粒組織が、M系ODS被覆管では、接合部近傍の被覆管側に炭化物が析出した。これらの析出物等が高温(800$$^{circ}C$$)引張試験において接合部から破断した要因と考えられる。(2)M系ODS(M91材)材を用いて参考のために、内圧クリープ試験を実施した。破断設定時間は、100hと300hの2試料とし、いずれも管部からの破断であり、接合部は健全であった。(3)今後は、析出物等と接合強度の関係を確認する目的からシャルピー衝撃試験等を行い、接合部の破壊ジン性評価を行う。また

(1)Outline of examination. Various test specimens were made to evaluate and confirm the weld strength properties of the oxide dispersion strengthened (ODS) cladding tube material (martensitic and ferritic steel), which had been manufactured in JFY 1997. The examination consisted of tensile tests (RT,650$$^{circ}$$C, 700$$^{circ}$$C, 800$$^{circ}$$C), internal pressure creep tests, internal pressure burst tests, and a rapid heating burst tests. (2)Examination results. The results of the tensile tests are as follows: (ferritic and martensitic) (a)All test specimens from RT to 700$$^{circ}$$C failed in the tube. The weld zones had not failed. (b)The test specimens at 800$$^{circ}$$C failed in the weld zones. There was little elongation. (ferritic) (a)The weld zone had fine grain structure and carbide precipitates. (martensitic) (a)Carbide had precipitated in the weld zone. From these results, the strength of weld zone decreased extremely at temperatures exceeding the endurance limit (700$$^{circ}$$C) All of the internal pressure burst test specimens and the rapid heating burst test specimens failed in the tube and not the weld zone. (3)The quality assurance method of the test specimens. The weld reliability of the test specimens were confirmed by the process control of the welding conditions, by using control test specimens, and ultrasonic testing. Confirmation of the process control of the welding conditions; current wave, the voltage waveform, the accelerogram, and the displacement ripple in the welding process was recorded to assure an abnormal value had not occurred. (Process control of welding condition) The results the current waveform, voltage waveform, accelerogram, and the displacement waveform were excellent. (test specimens) The weld joint was excellent based on metallography examination. (Ultrasonic testing) The length of the weld joint was measured and found to be adequate. The reliability the weld joint can be assured by using the above-mentioned method.

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