Evaluation of the Japanese fatigue test data in Gr.91 for elevated temperature design

高温設計のためのGr.91の日本の疲労試験データの評価

安藤 勝訓 ; 豊田 晃大 ; 橋立 竜太 ; 鬼澤 高志  

Ando, Masanori; Toyota, Kodai; Hashidate, Ryuta; Onizawa, Takashi

米国の原子力用の高温規格であるASME Boiler and Pressure Vessel Code (ASME BPVC) Section III, Division 5は、2019年版まで改良9Cr-1Mo鋼(Gr.91)の設計疲労曲線は540Cのみであった。このために、ASME Section IIIのクリープ疲労およびクリープ考慮不要要件に関するワーキンググループ(WG-CFNC)では、日本機械学会で規格化された改良9Cr-1Mo鋼(Gr.91)の温度依存設計疲労曲線を組み込むための活動を実施してきた。その結果、ASME BPVCの2021年版より日本機械学会の最適疲労破損式に基づいた温度依存の設計疲労曲線が提供されることとなった。本研究では日本機械学会で規格化されたこの最適疲労破損式の特徴を明らかにするために、データベースに保存されている305個のデータを分析し、データベースの詳細と最適疲労破損式の関係ならびに統計処理の結果に基づく破損確率(95%と99%の信頼限界値)について示した。また、日本で得られている温度変動下ならびにナトリウム環境下での疲労およびクリープ疲労試験の結果についても、高温条件でのクリープ疲労損傷評価を検討するために示した。

The ASME Boiler and Pressure Vessel Code (ASME BPVC) Section III, Division 5 had provided only one design fatigue curve for Grade 91 steel (Gr.91) at 540 C until 2019 version. To overcome this disadvantage, The ASME Section III Working Group had taken an action to incorporate the temperature-dependent design fatigue curves for Gr. 91 developed by Japan Society of Mechanical Engineers into ASME BPVC Section III Division 5. As the results, the temperature dependent design fatigue curves are provided in the 2021 edition of the ASME BPVC. To clear the features of the best fit fatigue curve equation, 305 data stored in the database were analyzed and the statistic values and the values of 95% and 99% lower confidence bound calculated by failure probability assessment were clarified. Moreover, some additional available data of fatigue and creep-fatigue test obtained in Japan are also indicated for considering the creep-fatigue damage evaluation under elevated temperature condition.