デジタル画像相関法を用いた低放射化フェライト鋼溶接継手試験片の疲労損傷に伴う局所変形評価

Evaluation of local deformation behavior accompanying fatigue damage of a reduced activation ferritic/martenstic steel welded joint test specimen using digital image correlation method

中田 隼矢; 谷川 博康

Nakata, Toshiya; Tanigawa, Hiroyasu

溶接接合部では、母材,溶接金属、そして数種類の熱影響部が層状に存在し、各々強度特性も大きく異なり、強度特性が劣化した熱影響部を起点として、早期に破壊に至るケースが多い。しかし、これらの極めて狭い領域の強度特性を定量的に評価することは難しく、接合部の損傷挙動を把握することは容易ではない。そのため、実機構造物に溶接部が含まれる場合は、強度低下を考慮して、一定の安全率を適用して運用される。そこで本研究では、画像解析法の一つであるデジタル画像相関法を用いて、核融合炉用構造材料である低放射化フェライト鋼F82Hの電子ビーム溶接接合材の疲労試験中の各局所領域の変形挙動を評価し、溶接接合材の疲労損傷挙動を評価した。その結果、溶融部と熱影響粗粒域については、変形はわずかしか生じないものの、熱影響細粒域及び焼戻熱影響部については、試験の進行に伴ってひずみが集中し、両者の境界付近で破断が生じた。溶接接合材の破断サイクルは母材の6割程度まで低下していた。これは、相対的に強度の低い熱影響部に負荷が集中することによって、早期のき裂発生をまねき、疲労寿命を低下させたものの推察される。

Reduced activation ferritic/martenstic steel (RAMs) is expected to be used for structural material for the DEMO blanket module in Japan. It is essential to join members by welding for blanket module fabrication. In welding steel material, however, strength properties degrade greatly depending on the effects of heat during welding. Therefore, it is necessary to fully evaluate the strength properties of welds, to clarify their strength deterioration mechanism. But as the widths of welds are extremely narrow, it is hard to evaluate deformation behavior quantitatively by a conventional evaluation method. In this research we attempted to evaluate local deformation behavior accompanying fatigue damage using digital image correlation method about electron beam welding material made of RAMs. We clarified in this research that the strain distributions that arise during fatigue tests clearly differ by realizing the evaluation of deformation behavior in each local area of welds.