Mechanical properties on closure welding for JT-60SA cryostat

JT-60SAクライオスタットに用いる閉止溶接の機械特性

芝間 祐介; 中村 誠俊; 正木 圭; 逆井 章

Shibama, Yusuke; Nakamura, Shigetoshi; Masaki, Kei; Sakasai, Akira

原子力機構は、日欧協力でJT-60SA装置を建設中である。超伝導機器を極低温に維持するために導入されるクライオスタットは、ステンレス製の溶接構造で、高さ15.5m、最大直径13.5mである。このうち、最終閉止部の蓋(直径11.5m)を日本側が調達する。クライオスタットは常温で運転され、真空気密を満足することが要求される。本稿では、最上部に設置される閉止用の蓋と胴部の接続に、真空シールとして採用する隅肉溶接の機械特性について報告する。継手効率を考慮した脚長12mmの隅肉溶接を基準強度として、複数の脚長(6mm, 9mm)の試験片を用意して強度を比較することにより、溶着量の低減を検討した。その結果、脚長9mmの試験片で、荷重に対し基準強度を十分に包含することから、第一候補として疲労試験を行った。強度基準を振幅として2000回の両振り疲労試験を行い、破断しないことも確認した。これらの試験結果を踏まえ、隅肉溶接の閉止溶接への適用について報告する。

The cryostat, made of type 304 stainless steel, is required to fulfil the structural integrity and the vacuum tightness at room temperature, and this paper focuses on the fillet welding mechanical properties as a vacuum seal, especially tensile behavior and fatigue strength. Although the lid at the top is a first major part to be removed when the devices inside would be stated in faulted conditions, the closure process is expected to be low cost and simple, and examined with structural clamping and fillet welding as a vacuum seal since the cryostat is not an usual pressure vessel. This standard strength is designed as a 12 mm leg length and reduction of the welding deposition is surveyed with the other comparative specimens of two leg lengths (6 mm, 9 mm). As a result, the region linearly responded to the loading of the 9 mm specimen sufficiently envelops the standard design strength, and then sufficient fatigue strength is confirmed with the linear response limit load as an amplitude until 2000 cycles. Application of the fillet welding to the closure welding is discussed in this paper.