薄板試験片を用いたサンプリングクリープ試験による改良9Cr-1Mo鋼のクリープ損傷評価法の検討

Study on creep damage assessment method for Mod.9Cr-1Mo steel by sampling creep testing with thin plate specimen

金山 英幸*; 旭吉 雅健*; 小川 文男*; 川畑 美絵*; 伊藤 隆基*; 若井 隆純 

Kanayama, Hideyuki*; Hiyoshi, Noritake*; Ogawa, Fumio*; Kawabata, Mie*; Ito, Takamoto*; Wakai, Takashi

本論文では、厚さ0.76mmの薄板試験片を用いた改良9Cr-1Mo鋼のクリープ損傷評価法を検討した。まず、薄板試験片を用いたクリープ試験の妥当性確認のため、未損傷材から作製した未損傷試験片を用いてクリープ破断試験を既報に追加して行い、試験温度873K、応力160MPaの改良9Cr-1Mo鋼のクリープ破断試験では大気中・真空中の試験雰囲気によるクリープ破断時間の差は明瞭がないことを確認した。バルク試験片のクリープ破断時間よりもミニチュア試験片と薄板試験片のクリープ破断時間が1.3倍程度長かった。つぎに、線形損傷則に及ぼす予損傷試験片の加工の影響を検討するため、予損傷材から作製した予損傷試験片を用いて予損傷条件と同条件のクリープ破断試験を行い、クリープ破断時間が係数1.3程度のバラつき範囲に整理されることを確認した。これに加えて、加速条件のクリープ破断試験を未損傷試験片および予損傷試験片に行い、同結果から薄板試験片を用いた加速クリープ破断試験による損傷評価を行った。試験結果は寿命比則で整理すると係数1.3の範囲に整理された。さらに、加速クリープ破断試験、ビッカース硬さよびラス幅に注目した組織観察の各試験結果から、クリープ損傷量の予測を試み、比較した。加速クリープ破断試験の予測結果はビッカース硬さのそれより精度が高く、ラス幅の予測結果は加速クリープ試験とビッカース硬さの間の精度であった。加速クリープ試験およびビッカース硬さによる予測結果を相加平均で組み合わせる評価手法を提案し、少ない試料数で高精度な予測が可能になる可能性が示された。

This study presents creep damage assessment method for Mod. 9Cr-1Mo steel by sampling creep testing with thin plate specimen. Tensile creep rupture tests were performed using three different sizes of specimen under two different test environments to verify the creep testing with the thin plate specimen. Time to rupture of Mod. 9Cr-1Mo steel using three different sizes were almost same. In addition, there was no effect of environment on time to rupture. Pre-damaged thin plate specimens were machined from a bulk specimen's gage section that pre-damage test was performed with. Pre-damage based on life fraction rule were 8%, 16% and 25%. No effect of the process of machining pre-damaged specimen on time to rupture was confirmed by verification tests in same test condition as pre-damage test. Stress acceleration creep rupture tests were performed to estimate creep damage assessment. Creep damage assessment by stress acceleration creep rupture tests was sufficiently accurate estimate. Creep damage assessments by Vickers hardness and lath width were compared with the assessment by stress acceleration creep rupture tests to study applicability of these methods.