Crack growth analyses of SCC under various residual stress distributions near the piping butt-welding

配管突合せ継手部における残留応力下のSCCき裂進展解析

勝山 仁哉  ; 浅野 航*; 鬼沢 邦雄 ; 望月 正人*; 豊田 政男*

Katsuyama, Jinya; Asano, Wataru*; Onizawa, Kunio; Mochizuki, Masahito*; Toyoda, Masao*

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。

Stress corrosion cracking (SCC) of recirculation pipes of austenite stainless steel has been observed. The SCC initiates and grows near the welding zone because of high tensile residual stress by welding. Therefore, the residual stress analysis due to welds of piping is becoming important. In present work, the through-thickness residual stress distributions near multi-pass butt-welds of Type 316L pipes have been calculated by thermo-elastic-plastic analyses. Then crack growth simulations were performed using calculated residual stress distributions. The effects of geometric and welding conditions on crack growth behavior were also discussed.