A Study on influence of buckling on the ultimate fracture strength of thin-walled pipe

薄肉管の終局終破壊強度に及ぼす座屈の影響に関する研究

若井 隆純 ; 矢田 浩基 ; 井上 修*; 町田 秀夫*

Wakai, Takashi; Yada, Hiroki; Inoue, Osamu*; Machida, Hideo*

本研究では、破断前漏えい(LBB)評価で用いられる不安定破壊評価手法において、薄肉管の終局破壊強度に及ぼす座屈の影響を考慮する必要性について検討する。ナトリウム冷却高速炉機器のLBB評価では、仮想的な貫通亀裂が想定され、その場合の不安定破壊評価手法は、ASMEボイラー及び圧力容器規格セクションXIディビジョン2に規定されている。しかし、塑性崩壊前に座屈が発生し、終局破壊強度に影響を及ぼすかどうかについては検討されていない。そこで、本研究では、大変形有限要素解析を実施し、それらの解析結果に基づいて周方向亀裂が座屈強度に及ぼす影響を明らかにし、さらに、LBB評価で用いられる不安定破壊評価において、座屈の制限を考慮する必要はないことを明らかにした。

This paper studies the necessity of taking the effect of buckling on pipe endurance into account in the unstable fracture assessment procedure used in the leak-before-break (LBB) assessment. In the LBB assessment for SFR components, the effect of buckling which occurs prior to plastic collapse on the ultimate fracture strength has not been investigated. Nakamura et al. conducted four-point bending fracture tests on thin-walled stainless steel pipes with a circumferential through-crack. Based on the observations, they concluded that although buckling deformation was observed, the influence of buckling on the fracture strength was not significant. Nakamura et al. also pointed out that in thin-walled pipes with a smaller crack, buckling may potentially affect the fracture strength. Thus, the authors performed a series of large deformation finite element analyses and clarified the effect of a circumferential crack on the buckling strength based on the FEA results. Finally, it is clarified that it is not required to take the limitation of buckling into account in the fracture assessment in the ASME LBB assessment procedures.