Safety assessment of allowable through-wall crack angles for pipes subjected to tensile loading

引張り荷重を受ける配管の許容貫通亀裂角度の安全性評価

長谷川 邦夫; Strnadel, B.*; Lacroix, V.*; Udyawar, A.*

Hasegawa, Kunio; Strnadel, B.*; Lacroix, V.*; Udyawar, A.*

周方向亀裂を有する高靭性配管が引張り荷重を受けるときの塑性崩壊応力は極限荷重クライテリアで予測される。この極限荷重クライテリアはASME Code Section XIで与えられており、未貫通亀裂の許容膜応力は、塑性崩壊応力と安全率の組み合わせで決定される。ここで、許容応力は亀裂角度が大になると減小する。亀裂角度が大になると、未貫通亀裂である許容応力は貫通亀裂より大になる。このような許容応力は不安定になり、特に薄肉配管にとっては健全性を損なう恐れがある。このような懸念を払拭するために最大亀裂角度を設定する必要がある。本報告は、貫通亀裂の塑性崩壊応力を基にして、許容応力に最大許容亀裂角度の設定を提案するものである。

Fully plastic collapse stresses for high toughness pipes with circumferential cracks subjected to tensile loading can be predicted by Limit Load Criteria. The Limit Load Criteria are provided by the ASME Code Section XI. Allowable membrane stresses for part-through cracks were determined by plastic collapse stresses in combination with safety factors. The allowable stresses decrease with increasing angles of the part-through cracks. When crack angles are large, the allowable stresses of the part-through cracks are larger than the collapse stresses of through-wall cracks. For such large cracks, allowable stresses greater than the collapse stresses cause instability, and are thus detrimental to pipe integrity, especially in thin-wall pipes. In order to avoid the anxiety, it is necessary to establish maximum allowable crack angles. This paper proposes maximum allowable crack angles for allowable stresses.