Technical basis for application of collapse moments for locally thinned pipes subjected to torsion and bending proposed for ASME Section XI

曲げ・ねじり重畳荷重に負荷された局部減肉配管の塑性崩壊評価手法のASME Sec. XIへの提案に係る技術基盤

長谷川 邦夫*; Li, Y. ; Bezensek, B.*; Hoang, P. H.*; Rathbun, H. J.*

Hasegawa, Kunio*; Li, Y.; Bezensek, B.*; Hoang, P. H.*; Rathbun, H. J.*

原子力配管系にとって内圧や曲げ荷重とともにねじり荷重も重要な荷重条件であるが、ねじり荷重を含めた重畳荷重条件に作用された場合の局部減肉配管の破壊評価手法は提案されていない。この背景を踏まえ、ASME Sec. XIのワ-キンググループでは、複数の機関で異なる局部減肉の深さ、管軸方向の長さ、周方向角度及び配管口径を考慮して、極限荷重解析により局部減肉配管の破壊評価手法を検討した。その結果、ねじり荷重も含めた重畳荷重条件を考慮した等価塑性崩壊モーメントを用いた評価手法を提案するとともに、この評価手法が適用できる局部減肉の寸法範囲を明確にした。本論文は当該評価手法をASME Sec. XIに反映するために必要な技術基盤をまとめたものである。

Piping components in power plants may experience combined bending and torsion moments during operation. There is a lack of guidance for pipe evaluation for pipes with local wall thinning flaws under the combined bending and torsion moments. ASME BPV Code Section XI Working Group is currently developing fully plastic bending pipe evaluation procedures for pressurized piping components containing local wall thinning subjected to combined torsion and bending moments. Using elastic fully plastic finite element analyses, plastic collapse bending moments under torsions were obtained for 4 to 24 inch diameter pipes with various local wall thinning flaw sizes. The objective of this paper is to introduce an equivalent moment, which combines torsion and bending moments by a vector summation, and to establish the applicable range of wall thinning lengths, angles and depths, where the equivalent moments are equal to pure bending moments.