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レーザー溶接補修技術の標準化に向けた研究開発,5; 溶融池温度過渡特性の評価

Study on standardization of laser welding repair technologies for reactor components, 5; Evaluation of transient phenomena in molten pool

山田 知典; 山下 晋   ; 小川 剛充; 菖蒲 敬久  ; 村松 壽晴

Yamada, Tomonori; Yamashita, Susumu; Ogawa, Takemitsu; Shobu, Takahisa; Muramatsu, Toshiharu

高い信頼性等が要求される原子炉施設でのレーザー溶接補修技術の確立に向けて、これまでに大型放射光施設(SPring-8)からの高強度X線と溶融池内対流現象観察装置を利用して、レーザー溶接中の溶融池内の現象把握を行ってきた。本研究では、溶融池内現象を温度分布と合わせて検討し、両者の関連性を評価した。溶融池内現象の観察はSPring-8のビームラインBL22XUを使用した。試験片はステンレス鋼及び炭素鋼であり、試験片上部よりファイバーレーザーを集光照射し、試験片に埋め込んだトレーサー粒子の過渡挙動を吸収コントラスト法により計測した。また、温度分布測定には熱電対及び赤外線サーモグラフィを使用し、入熱量を合わせた試験を別途実施した。両試験片を比較すると、溶融池内の温度勾配は、炭素鋼試験片の方が急峻となっていた。マランゴニ対流は温度勾配に起因した表面張力差等により駆動されるため、炭素鋼試験片の方が強い流れ場が形成され、溶融池形状が異なったと考えられる。こうした溶融池内現象と温度を関連付けた評価は、複雑な熱サイクルを受ける溶接部の現象をその他の影響因子と関連付けるうえで非常に有効である。

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