超音波式伝熱管肉厚測定装置の開発(受託研究)

大場 敏弘; 末次 秀彦*; 矢野 昌也*; 加藤 千明; 柳原 隆夫

JAERI-Tech 2002-082, 47 Pages, 2003/01

JAERI-Tech-2002-082.pdf:1.87MB

日本原子力研究所では、文部科学省からの受託研究として「再処理施設新材料耐食安全性実証試験」を実施した。この試験においては、六ヶ所再処理施設の主要機器の一つである酸回収蒸発缶の小型モックアップ試験体を用いた実証試験を進めて来た。この実証試験では、モックアップ試験体構造の一部である伝熱管の伝熱面腐食に対する内表面の腐食減肉の状態を知るために、伝熱管の肉厚を非破壊で高精度に測定できる超音波水浸法を利用した肉厚測定装置の開発を行った。本装置は、小型モックアップ試験体の加熱部を架台に据え付け、その架台の上部に配置した超音波探触子駆動装置と一体をなす、サンプリングアセンブリの先端に取り付けた超音波探触子をサンプリングアセンブリごと伝熱管内に挿入し、これらを自動または手動によって軸方向上下移動及び周方向旋回を制御し、伝熱管の各測定部の肉厚を連続的に測定して、データレコーダ等に収録する装置である。開発した装置で得られた肉厚測定結果は、伝熱管を短冊に輪切りにして光学系の読み取り顕微鏡で測定した肉厚と非常に良い一致を示し、本装置の測定精度の高いことが確認できた。報告書は本装置の仕様及び性能等についてまとめたものである。

ゴム系Oリングを使用したHeガスの透過漏洩抑制法

大場 敏弘; 井上 広己*; 菊地 泰二; 高 勇; 千葉 雅昭; 石川 和義; 津田 和美*; 武山 友憲; 磯崎 太*; 照沼 勲*; et al.

NIFS-MEMO-36, p.121 - 124, 2002/06

原子力機器である容器等は厳重な機密性が要求されることから、これらの容器に対して極めて精度の高い漏洩検査が実施され、健全性の確認が行われている。この精度の高い検査法として、透過性の高いヘリウムガスを使用するヘリウム漏洩検査法が広く利用されている。しかし、このヘリウムガスは透過性が高いために漏洩検査のシール材として用いられるゴム系Oリングを透過漏洩して、検査を妨害する要因となる場合もある。著者等は、この問題を回避するためにゴム製Oリングを二重に装着する方法を考案し、この方法について実験を行った。その結果、予測を遥かに上回る透過漏洩の遅延現象が観察され、この現象を解析した。この結果、フランジに二重に装着したOリング間の空間の存在が、ヘリウムガスの透過漏洩を抑制する極めて有効な作用をすることがわかった。

超音波式肉厚自動測定装置の製作

大場 敏弘; 柳原 隆夫; 加藤 千明; 浜田 省三

JAERI-Tech 2001-059, 36 Pages, 2001/09

JAERI-Tech-2001-059.pdf:7.8MB

原研では、文部科学省からの受託研究として「再処理施設新材料耐食安全性実証試験」を実施してきた。この試験においては、六ヶ所再処理施設の主要機器の一つである酸回収蒸発缶の小型モックアップ試験体を用いた実証試験を進めてきた。この試験体の一部である伝熱管及び短い管材を用いた実験室規模の伝熱面腐食試験片に対して、それらの内表面の腐食減肉を知るために、伝熱管の肉厚を非破壊・高精度で測定できる超音波式肉厚自動測定装置を製作した。この装置は、超音波測定器にパソコン制御方式を組合わせることにより自動的に肉厚を測定・記録できるものである。製作した装置で得られた肉厚の値は、光学顕微鏡で測定した肉厚と非常に良い一致を示し、本装置の測定精度のよいことが確認された。

TIG溶接法によるアルミニウム合金溶接部の欠陥低減化技術

前田 彰雄; 大場 敏弘; 菊池 博之; 柴田 勝之

JAERI-Tech 2001-003, 48 Pages, 2001/02

JAERI-Tech-2001-003.pdf:5.95MB

アルミニウム合金は、研究炉や試験炉の構造材料として使用実績が高い。しかし、材料強度に関するデータが少なく、研究炉等における構造強度評価のために材料データ特に、溶接の強度データが必要である。そのため、母材と溶接部の諸性質を知る目的として、構造材であるA5052及びA6061について、各種の材料試験が実施された。工作課は、試験に使用する溶接継手板の製作に協力し、JIS-Z3105アルミニウム平板突合わせ溶接部の放射線透過試験の判定基準1類を満足する溶接継手板の製作を目標に、溶接施工法の検討と改良を主眼として技術検討を行った。本報告は、これらの溶接施工の問題点及び欠陥対策について、検討改良を行い、欠陥の極めて少ない溶接施工を行った技術資料としてまとめたものである。

軽水炉配管材の延性不安定破壊に関する研究,第3報; 炭素鋼管製中央貫通または未貫通切欠き付引張試験片の室温における破壊挙動

鬼沢 邦雄; 柴田 勝之; 安田 祐司; 大場 敏弘; 川村 隆一; 宮園 昭八郎

JAERI-M 87-077, 83 Pages, 1987/06

JAERI-M-87-077.pdf:5.4MB

日本原子力研究所では、LBB概念に関連して配管の破壊挙動を明らかにするために、ステンレス鋼配管及び炭素鋼配管の延性不安定性破壊実験を実施している。本報告書は、以前に行ったSTS42鋼管より採取した中央貫通切欠き付平板試験の延長として同一試験片に貫通及び未貫通切欠きを施して静的引張試験及び延性不安定破壊試験を行った結果をまとめたものである。

軽水炉配管材の延性不安定破壊に関する研究,第2報; ステンレス鋼製中央切欠き付引張試験片の室温引張り荷重下における破壊挙動

安田 祐司; 柴田 勝之; 大場 敏弘; 川村 隆一; 鬼沢 邦雄; 宮園 昭八郎

JAERI-M 86-098, 104 Pages, 1986/07

JAERI-M-86-098.pdf:6.85MB

日本原子力研究所では、軽水炉圧力バウンダリ配管の Leak Before Break(破断前漏洩)に関する試験研究の一環として、オ-ステナイト系ステンレス鋼配管、および炭素鋼配管を用いた試験を実施している。本報告書は、配管試験を実施する上で必要となる基礎的デ-タを取得する為に実施した試験結果をまとめたものである。この試験では、原子力用ステンレス鋼配管 Type 304NGから切り出した中央切り欠き付引張り試験片を用いて、室温大気中で引張り試験を実施し、さらに皿バネを装着した延性不安定破壊試験を実施して その破壊挙動を調べた。試験結果から、実断面応力基準の有効性、及びTearing Instability クライテリオンの有効性を明らかにした。

周方向欠陥を有するSUS304鋼配管の延性破壊挙動とLBB評価

柴田 勝之; 金子 正*; 横山 憲夫*; 大場 敏弘; 川村 隆一; 宮園 昭八郎

圧力技術, 24(5), p.236 - 244, 1986/00

http://joi.jlc.jst.go.jp/JST.Journalarchive/hpi1972/12.236

軽水炉圧力バウンダリ配管では、破断前漏洩(LBB)が成立するという認識が今日定着しつつあり、ギロチン破断を想定した従来の基準に代わってLBB概念を導入した設計基準の策定が各国で検討されている。LBBの成立を実証するための試験研究も各国で進められている。原研ではLBBに関する試験研究の一環として、配管における延性破壊条件を明らかにするため、配管の不安定破壊試験を進めている。本論文は、これまでに実施した試験のうち室温試験結果をまとめたものである。試験は、6インチ口径のSUS304鋼配管試験体を使用し高コンプライアンスまたは低コンプライアンス条件で4点曲げ荷重により実施し、配管の延性破壊挙動を調べた。

複数表面欠陥からの疲労亀裂伝播挙動評価法,(III);複数表面欠陥付曲管試験体の疲労試験結果と亀裂伝播評価結果との比較

柴田 勝之; 横山 憲夫*; 大場 敏弘; 川村 隆一; 宮園 昭八郎

日本原子力学会誌, 28(11), p.1056 - 1065, 1986/00

https://doi.org/10.3327/jaesj.28.1056

構造機器の疲労寿命評価にあたっては、表面欠陥からの疲労亀裂伝播挙動の把握が実用上重要である。この観点から、著者らは表面亀裂の伝播評価法に関して一連の試験研究を進めてきた。すでに、平板試験片の試験結果に基づき複数表面亀裂の干渉効果や表面効果を考慮した疲労亀裂伝播評価法を提案した。さらに、複数欠陥付直管試験体の疲労試験も実施し、直管内面における複数表面亀裂の伝播挙動も把握するとともに亀裂伝播評価結果との比較も行った。本報では、直管試験体の試験に引き続き実施した曲管試験体の疲労試験結果について述べる。この試験では、面内曲げ荷重負荷を受ける曲管脇腹部内面における複数表面亀裂の伝播挙動を調べ、いくつかの知見が得られた。また、亀裂伝播評価結果との比較を行い、提案した評価法の適用性も検討した。

複数表面欠陥付平板・配管試験体の疲労試験結果および疲労き裂伝播評価法の検討

柴田 勝之; 横山 憲夫; 大場 敏弘; 川村 隆一; 宮園 昭八郎

JAERI-M 84-037, 85 Pages, 1984/03

JAERI-M-84-037.pdf:3.28MB

配管疲労試験ではこれまでに各種の配管試験体を供試体に用いた疲労試験および、その他材料特性試験や平板試験等を実施してきた。本報はそのうち平板試験、直管試験および曲管試験についてまとめたものである。平板試験では、複数表面欠陥付平板試験体を用いた疲労試験を行い、表面欠陥伝播における自由表面効果および隣接欠陥の干渉効果について検討した。また、この結果を基に複数表面欠陥の伝播評価法を提案した。直管試験および曲管試験では複数内面欠陥付直管および曲管試験体を供試体とした疲労試験を実施し、配管内面における複数欠陥からの疲労き裂伝播挙動を調べた。以上の試験から得られた複数欠陥の伝播挙動といくつかの方法によるき裂伝播評価法結果とを比較した。

Creep test of type 304 stainless steel tube containg a notch subjected to internal pressure

植田 脩三; 栗原 良一; 大場 敏弘

Int.J.Press.Vessels Piping, 10, p.465 - 480, 1982/00

https://doi.org/10.1016/0308-0161(82)90006-0

本報は軸方向はおよび周方向切欠をつけたSUS304ステンレス鋼製円筒のクリープ試験結果をまとめたものである。内圧は75kg/cm、試験温度650Cである。切欠によるクリープ強度の低下は軸方向欠陥の場合Hahn,Eiberらが提案した延性破断の式を形式的にクリープ破壊に適用して約10%以内の誤差で予測できることが判明した。周方向切欠の場合は延性破断の式では予測できなかった。汎用有限要素法を用いて計算を行なったところ切欠が板厚1/3を超える深さになると延性破断の式では考慮されていない曲げ応力が発生し、この応力はクリープによっては緩和しないことが原因であると判明した。電気抵抗法により切欠底からのクリープき裂進展をモニターしクリープき裂伝播速度を求めた。クリープき裂伝播速度を応力拡大係数と実断面応力に対して整理してみた。しかしどちらのパラメータが良いかの結論は得られなかった。