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論文

Effect of surface-machining and butt-welding on residual stress and hardness of type 316L stainless steel pipes

浅野 航*; 勝山 仁哉; 鬼沢 邦雄; 望月 正人*; 豊田 政男*

Proceedings of 2008 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/07

SUS316Lステンレス鋼製のシュラウド及び再循環系配管溶接部近傍において応力腐食割れ(SCC)が顕在化している。SCCの発生及び進展に影響を及ぼす残留応力及び加工硬化は、溶接施工の前後に実施する表面機械加工及び溶接により発生することが知られており、これらの重畳効果によりSCC発生が促進される可能性があるという報告もなされている。そこで本研究では、機械加工及び溶接により生じる残留応力及び硬さについて、実験による評価を行った。また、解析によりそれらの発生挙動を再現し、残留応力の発生機構について検討を行った。その結果、表面機械加工を経て溶接を行った場合、残留応力及び硬化は、溶接の影響を強く受けることがわかった。また、溶接後に表面機械加工を施すことにより、それらは最も高い状態になることが明らかとなった。

論文

Geometrical and welding conditions on through-thickness residual stress in primary piping of girth welded joints

勝山 仁哉; 望月 正人*; 森 裕章*; 浅野 航*; An, G. B.*; 豊田 政男*

Materials Science Forum, 580-582, p.573 - 576, 2008/00

近年、ステンレス鋼製の一次系配管において応力腐食割れ(SCC)が顕在化している。SCCは溶接により生じる引張残留応力に起因し発生・進展すると考えられる。本研究では、三次元及び軸対称有限要素解析を用いて、配管形状及び溶接条件が板厚内の残留応力に及ぼす影響について評価した。対象はSUS316Lステンレス鋼配管の突合せ溶接部とした。三次元及び軸対称モデルによる残留応力を詳細に比較し、配管形状及び溶接条件の影響について検討を行った。

論文

表面強加工を受けた低炭素ステンレス鋼溶接部における残留応力と加工硬化の解析と粒界応力腐食割れ発生機構に関する研究

森 裕章*; 勝山 仁哉; 望月 正人*; 西本 和俊*; 豊田 政男*

材料と環境, 56(12), p.568 - 575, 2007/12

低炭素ステンレス鋼SUS316L溶接部の機械加工層における粒界応力腐食割れ発生挙動に及ぼす残留応力と硬化の影響の解明を目的として、実機構造物の代表的な例として配管突合せ継手を対象に、熱弾塑性力学シミュレーションによる残留応力と硬化度の評価、並びに材料のミクロ変形挙動に注目した粒界すべり解析の両面から、同割れ発生機構に関する統合的検討を試みた。塑性歪と硬さの関係を明らかにするとともに、表面強加工を模擬できる弾塑性解析手法を開発し、前述の関係から実際の切削加工による硬さ及び残留応力分布を再現した。一方、同鋼の加工硬化材に対して561Kにて定ひずみ速度引張試験を行った結果、粒界すべりが生じるとともに、加工硬化によって同すべりが助長されることがわかった。また、粒界すべりの発生により粒界エネルギーが増大することが判明した。これらの結果から、低炭素ステンレス鋼SUS316Lの表層強加工された溶接部における粒界応力腐食割れは、多層溶接時の残留応力と加工硬化により粒界すべりが助長され、これに伴い粒界エネルギーが増大することに起因するものと推察された。

論文

Study on the mechanism of intergranular stress corrosion cracking and analysis of residual stress and work hardening in welds of low-carbon austenitic stainless steel with hard surface machining

森 裕章*; 勝山 仁哉; 望月 正人*; 西本 和俊*; 豊田 政男*

Corrosion Engineering, 56(12), p.757 - 770, 2007/09

低炭素ステンレス鋼SUS316L溶接部の機械加工層における粒界応力腐食割れのメカニズムを解明するため、残留応力と硬化の影響について試験及び解析による評価、並びにミクロ変形挙動に注目した粒界すべり解析を行った。その結果、溶接及び表層強加工が残留応力と硬化に与える影響を明らかにするとともに、同鋼の加工硬化材に定ひずみ速度引張試験を施すと、粒界すべりが生じるとともに、加工硬化によって同すべりが助長されることがわかった。また、粒界すべりの発生により粒界エネルギーが増大することが判明した。これらの結果から、低炭素ステンレス鋼SUS316Lの表層強加工された溶接部における粒界応力腐食割れは、多層溶接時の残留応力と加工硬化により粒界すべりが助長され、これに伴い粒界エネルギーが増大することに起因するものと推察された。

論文

Crack growth analyses of SCC under various residual stress distributions near the piping butt-welding

勝山 仁哉; 浅野 航*; 鬼沢 邦雄; 望月 正人*; 豊田 政男*

Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/07

低炭素ステンレス鋼で製作された再循環系配管の溶接部近傍において応力腐食割れが見いだされたことから、配管溶接部における溶接残留応力とき裂進展挙動を把握することが重要な課題となっている。本研究では、有限要素法を用いた熱弾塑性解析により配管突合せ継手の多層溶接による溶接残留応力を算出するとともに、求めた溶接残留応力下におけるき裂進展解析を影響関数法を用いて行った。配管形状(直径,肉厚),溶接条件,溶接線からの距離等が、応力腐食割れによるき裂進展挙動に及ぼす影響について詳細に評価を行った。この結果、き裂進展速度は直径が大きく、肉厚が薄いほど速くなることがわかった。また、溶接線からの距離により、き裂進展挙動が異なることが明らかとなった。

論文

Evaluation of strength characteristics considering microscopic heterogeneity of structural steels and weld zone by using FEM-MD coupling method

望月 正人*; 樋口 良太*; 勝山 仁哉; 豊田 政男*

Proceedings of 2007 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures (PVP 2007/CREEP-8) (CD-ROM), 8 Pages, 2007/07

構造鋼やその溶接部の強度特性は、微視的不均質性に影響を受ける。このような領域では変位ミスマッチに伴う応力集中が生じると考えられることから、粒界やその隣同士の相関を考慮した破壊のメカニズム及び材料設計を行うためには、応力分布を調査することが重要である。FEM-MD結合数値解析法は、微視的不均質性に起因する変位ミスマッチを取り扱うことのできる手法である。本研究では、FEM-MD結合法について提案し、FEM-MD法により調査した鉄鋼及びその溶接熱影響部における微視不均質性の影響について検討を行う。

論文

Geometrical and welding conditions on through-thickness residual stress in primary piping of girth welded joints

勝山 仁哉; 望月 正人*; An, G. B.*; 豊田 政男*

Proceedings of International Welding/Joining Conference-Korea 2007 (IWJC-Korea 2007), p.316 - 317, 2007/05

近年、ステンレス鋼製の一次系配管において応力腐食割れ(SCC)が顕在化している。SCCは溶接により生じる引張残留応力に起因し発生・進展すると考えられる。本研究では、三次元及び軸対称有限要素解析を用いて、配管形状及び溶接条件が板厚内の残留応力に及ぼす影響について評価した。対象はSUS316Lステンレス鋼配管の突合せ溶接部とした。三次元及び軸対称モデルによる残留応力を詳細に比較し、配管形状及び溶接条件の影響について検討を行った。

口頭

低炭素ステンレス鋼溶接部における粒界すべり挙動に及ぼす加工硬化の影響

森 裕章*; 勝山 仁哉; 望月 正人*; 西本 和俊*; 豊田 政男*

no journal, , 

BWRの低炭素ステンレス鋼製炉心シュラウドにおいて応力腐食割れ(SCC)の発生が問題となっている。同SCCは表層を加工された溶接部近傍で発生しており、溶接残留応力と加工硬化の影響が指摘されている。そこで本研究では、発生したSCCの中でも、IGSCCに着目し、発生原因を明らかにするため、粒界すべりに及ぼす溶接残留応力と加工硬化の影響について検討を行った。圧延により作製した付加歪のことなる試験片を用いて粒界すべり量を定量評価するとともに、定電位腐食試験を行い、粒界すべり量が大きいほど粒界腐食がより顕著になることを明らかにした。

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