Benchmark analyses of probabilistic fracture mechanics for cast stainless steel pipe

鋳造ステンレス鋼配管に対する確率論的破壊力学ベンチマーク解析

北条 公伸*; 林 翔太郎*; 西 亘*; 釜谷 昌幸*; 勝山 仁哉  ; 眞崎 浩一*; 永井 政貴*; 岡本 年樹*; 高田 泰和*; 吉村 忍*

Hojo, Kiminobu*; Hayashi, Shotaro*; Nishi, Wataru*; Kamaya, Masayuki*; Katsuyama, Jinya; Masaki, Koichi*; Nagai, Masaki*; Okamoto, Toshiki*; Takada, Yasukazu*; Yoshimura, Shinobu*

鋳造ステンレス鋼に対する非破壊検査が計画されているが、鋳造ステンレス鋼のような二相ステンレス鋼では、超音波の低い透過性などの理由から、許容欠陥寸法が定められていない。鋳造ステンレス鋼の許容欠陥寸法を合理的に決定するためには、確率論的破壊力学(PFM)は有用である。本研究では、鋳造ステンレス鋼配管を対象に、PFM解析コードの適用性や信頼性に係るベンチマーク問題を提案した。破損モードとしては、疲労亀裂進展、塑性崩壊、及び延性亀裂進展を考慮し、それらの相互作用を考慮した条件でPFM解析を行った。6機関が参加して実施されたベンチマーク解析による破損確率の比較を行った。その結果、各機関で様々なPFM解析コードで得られた破損確率はよく一致し、鋳造ステンレス鋼配管に対するPFMの適用性が確認された。

Performance demonstration certification of non-destructive inspection for cast stainless steel (CASS) has been planned but the target flaw depth to be detected has not been determined yet in Japan. The target flaw size is closely connected to the allowable flaw size which is determined by flaw evaluation of the rules on fitness-for-service. For rational mitigation of the acceptable flaw size, application of probabilistic fracture mechanics (PFM) is one of the useful countermeasures compared with deterministic approach. In this paper, benchmark problems for a CASS pipe were proposed with intention applying and verifying PFM codes. As the fracture modes, fatigue crack extension, plastic collapse and ductile crack initiation were assumed. Six organizations participated in the benchmark analysis and failure probabilities from them were compared. As a result the failure probability of each problem showed good agreement and the code for application of CASS issue has been verified.