Two-dimensional stress corrosion cracking model for reactor structural materials

原子炉材料のための2次元応力腐食割れモデル

五十嵐 誉廣  ; 三輪 幸夫; 加治 芳行  ; 塚田 隆 

Igarashi, Takahiro; Miwa, Yukio; Kaji, Yoshiyuki; Tsukada, Takashi

粒界型応力腐食割れ(IGSCC)の特徴の一つである分岐き裂を再現する2次元粒界型応力腐食割れ進展モデルの開発を行った。モデルでは、粒界の長さ,粒界強度などの「結晶粒スケール」の要因によりIGSCC進展が実現される。特に、粒界腐食と粒界に作用するせん断応力をパラメータとしてモデルに導入した。本モデルを用いて、幾つかの荷重条件,せん断応力条件におけるIGSCC進展の計算機シミュレーション解析を行った。解析結果より、き裂分岐は粒界に対するせん断応力の影響により実現されること、そしてせん断応力と粒界腐食の相乗的影響によって、荷重方向に対し斜めに進展する傾向が見られることがわかった。

The two-dimensional intergranular stress corrosion cracking (IGSCC) growth model has been developed to simulate branching cracks of IGSCC. In the model, the IGSCC is grown using the "grain-scaled" factors such as the length and strength of grain boundary and so on. Especially, the corrosion of grain boundary and the influence of shear stress acting on the grain boundary are introduced in the model. Using the model, computer simulation of crack growth was carried out under several load conditions with changing the ratio of axial to shear stress against the grain boundary. As a result of the simulations, we found out that the cause of crack branching was the influence of shear stress against the grain boundary, and that the synergistic effect of shear stress and corrosion of grain boundary leads to the oblique crack growth.