A Probabilistic evaluation model for welding residual stress distribution at piping joint in probabilistic fracture mechanics analysis

確率論的破壊力学解析における配管溶接部の溶接残留応力分布に関する確率論的評価モデル

伊藤 裕人; 勝山 仁哉  ; 鬼沢 邦雄 

Ito, Hiroto; Katsuyama, Jinya; Onizawa, Kunio

BWRプラントのオーステナイト系ステンレス鋼配管の溶接部で応力腐食割れ(SCC)が検出されている。日本原子力研究開発機構では、最近のSCC事象に関する知見をもとに、経年配管に対する確率論的破壊力学(PFM)解析手法と解析コードPASCAL-SPの整備を進めている。PASCAL-SPは圧力バウンダリ配管溶接部を対象として、SCCと供用期間中検査を考慮して破損確率をモンテカルロ法によって評価する。本報告では、PFM解析に適用できる溶接残留応力分布の不確かさを考慮した確率論的評価モデルを提案し、PASCAL-SPに導入した。PASCAL-SPを用いて溶接残留応力分布の不確かさに関する感度解析を実施した結果、溶接時の入熱と溶接速度の不確かさは破断確率に大きな影響を与え、不確かさが大きくなるにつれて破断確率が大きくなる傾向が見られた。

In JAEA, we have been developing probabilistic fracture mechanics (PFM) analysis methods for aged piping based on latest aging knowledge and an analytical code, PASCAL-SP. PASCAL-SP evaluates the failure probability of piping at aged welded joints under SCC and In-Service Inspection by a Monte Carlo method. We proposes a probabilistic model which can be applied to the failure probability analysis based on PFM for welded joint of piping considering the uncertainty of welding residual stress. And the probabilistic evaluation model is introduced to PASCAL-SP. A parametric PFM analysis concerning uncertainties of residual stress distribution using PASCAL-SP was performed. The PFM analysis showed that the uncertainties of residual stress distribution about heat input and welding speed largely influenced break probability. The break probability increased with increasing the uncertainties.