Stability of allowable flaw angles for high toughness ductile pipes subjected to bending stress in the ASME Code Section XI

ASME Code Section XIにおける曲げ応力を受ける高靭性配管の安定性を有する許容亀裂角度について

長谷川 邦夫; Strnadel, B.*; Li, Y. ; Lacroix, V.*

Hasegawa, Kunio; Strnadel, B.*; Li, Y.; Lacroix, V.*

配管の肉厚が薄いとき、未貫通亀裂は貫通亀裂になりやすく、冷却材の漏洩の可能性が高まる。ASME Code Section XIでは、薄肉配管に対して貫通亀裂の最終許容角度が定められている。この最終許容角度は、もし未貫通亀裂が貫通亀裂になったとき、塑性崩壊しないように設けられている。この安定性を保つために貫通亀裂の塑性崩壊応力が許容応力と組み合わされている。しかしながら、薄肉配管の貫通亀裂の最終許容角度が求められない。この論文は貫通亀裂の塑性崩壊応力と未貫通亀裂の許容応力を比較する。これらの応力の比較により、貫通亀裂の最終許容応力式を導いた。この角度を、厳密解として表すとともに、オプションとして種々な運転状態における近似解で表すことができた。

When pipe walls are thin, part-through flaws are easily develop into through-wall flaws, and the likelihood of coolant leakage is high. The ASEM Code Section XI provides final allowable flaw angles of through-wall flaw for thin-wall pipes. The final allowable angles are applied to pipes in order to maintain structural integrity if the part-through flaws become through-wall flaws. To ensure that this stability is compromised, plastic collapse stresses for through-wall flaws are combined with allowable stresses. However, the final allowable angles of through-wall flaws are not identified for thin-walled pipes. This paper compares plastic collapse stresses of through-wall flaws and allowable stresses of part-through flaws for pipes. The comparison of these stresses is used to derive the final allowable angles of through-wall flaws. The angles can be expressed either in the form of exact solutions or as conventional options that are appropriate for various service level conditions.