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論文

Plastic collapse stresses for thick wall pipes with external cracks

長谷川 邦夫; Li, Y.; Lacroix, V.*; Mares, V.*

Proceedings of 2019 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2019) (Internet), 8 Pages, 2019/07

周方向欠陥を有する管の曲げによる塑性崩壊応力はASME Code Section XIにあるAppendix Cに用意されている極限荷重評価式で推定される。この式は外表面や内表面にある亀裂の管に適用される。一方、われわれは亀裂断面の平均半径を亀裂のあるところと無いところの平均半径を考慮した式を開発した。Appendix Cとこの式から得られる塑性崩壊応力を比較したところ、小口径で肉厚の厚い管では20から30%、Appendix Cによる応力は非保守的になることが分かったことから、Appendix Cの式の適用条件を検討した。

論文

Consideration on fatigue crack growth thresholds under negative stress ratio

長谷川 邦夫; 宇佐美 三郎*; Lacroix, V.*

Proceedings of 2019 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2019) (Internet), 6 Pages, 2019/07

維持規格等のいくつかのコードで疲労亀裂進展しきい値が用意されている。繰り返し荷重を受け、亀裂を含む機器を評価するとき、最大応力拡大係数と最小応力拡大係数が必要である。しかしながら、応力比$$R$$が負のとき疲労亀裂進展しきい値の定義が明確でない。さらに、応力比$$R$$が負のときこのしきい値は一定値として与えられている。本報では実験データから得られたしきい値を最大応力拡大係数に換算したところ一定値でないことを示す。さらに、応力比$$R$$が負のときのしきい値について検討した。

論文

A Comparison of proximity rules for surface planar flaws

Bouydo, A.*; Dulieu, P.*; Lacroix, V.*; 長谷川 邦夫; Mares, V.*

Proceedings of 2019 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2019) (Internet), 10 Pages, 2019/07

Flaw assessment according to Fitness-For-Service (FFS) codes is usually based on equations describing the impact of a single flaw in piping or pressure vessels components. However, when multiple flaws are detected, interaction rules are to be taken into account to evaluate whether these flaws should be combined into a larger flaw or should be evaluated as separate ones. In recent years, numerous works have be done to evaluate the conservatism of the interaction rules required by FFS code and, if needed, establish new characterization rules. These new characterization rules are based on the distance between flaws, their depths their lengths or a combination of these three parameters in order to reflect the level of interaction between adjacent flaws. A comparison, focusing on multiple surface planar flaws, between ASME B&PV Section XI current combination rules, other Fitness-For-Service codes and other interaction rules established by fellow authors in presented in this paper.

論文

Generic proximity rules for multiple radially oriented planar flaws; Technical basis of code case N-877 revision 1

Dulieu, P.*; Lacroix, V.*; 長谷川 邦夫

Proceedings of 2019 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2019) (Internet), 9 Pages, 2019/07

In the case of planar flaws detected in pressure components, flaw characterization plays a major role in the flaw acceptability assessment. When the detected flaws are in close proximity, proximity rules given in the Fitness-for-Service (FFS) Codes require to combine the interacting flaws into a single flaw. However, the specific combination criteria of planar flaws vary across the FFS Codes. These criteria are often based on flaw depth and distance between flaws only. However, the level of interaction depends on more parameters such as the relative position of flaws, the flaw sizes and their aspect ratio. In this context, revised and improved proximity criteria have been developed to more precisely reflect the actual interaction between planar flaws. Thanks to numerous three-dimensional XFEM analyses, a wide range of configurations has been covered, including interaction between two surface flaws, interaction between two subsurface flaws and interaction between a surface flaw and a subsurface flaw. This paper explains in detail the steps followed to derive such a generic proximity rules for radially oriented planar flaws.

論文

Plastic collapse stresses based on flaw combination rules for pipes containing two circumferential similar flaws

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

Journal of Pressure Vessel Technology, 141(3), p.031201_1 - 031201_5, 2019/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Engineering, Mechanical)

2個の欠陥が近接して存在する場合は、これらの欠陥は1つの欠陥に合体される。この合体評価は多くの国の維持規格に採用されているが、具体的な合体クライテリアは異なっている。一方、2個の周方向欠陥を有するステンレス鋼配管の曲げ試験が行われており、塑性崩壊荷重は求められている。また、解析的な式も導かれている。本研究では、これらの実験と解析結果から得られる塑性崩壊応力を合体クライテリアから導かれる塑性崩壊応力と比較した。その結果、合体クライテリアを用いた塑性崩壊応力は、実験や解析結果と極めて異なることが分かった。

論文

Plastic collapse stresses for pipes with inner and outer circumferential cracks

Mares, V.*; 長谷川 邦夫; Li, Y.; Lacroix, V.*

Journal of Pressure Vessel Technology, 141(2), p.021203_1 - 021203_6, 2019/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:58.73(Engineering, Mechanical)

周方向に内外表面亀裂を有する管の塑性崩壊応力は、米国機械学会のボイラーと圧力容器の規格のSection XIのAppendix Cで推定式が記載されている。このAppendix Cの推定式は欠陥形状が同じであれば内外表面亀裂の塑性崩壊応力は同じである。われわれは、管の平均半径を欠陥面と欠陥以外の面の2つの平均半径を考慮し、内外表面亀裂を有する管の塑性崩壊応力を導いた。その結果、外表面欠陥の塑性崩壊応力は、管の厚さが大きく亀裂が深くて長いとき、Appendix Cの推定式は大きく、非安全側になることが分かった。

論文

Stress intensity factors for transformed surface flaws and remaining fatigue lives based on flaw-to-surface proximity rules

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

Journal of Pressure Vessel Technology, 140(5), p.051204_1 - 051204_7, 2018/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Engineering, Mechanical)

Subsurface flaws are sometimes found as blowholes near free surfaces of structural components. It can be easily expected that the stress intensity factor at the tip of the subsurface flaw increases with decreasing the ligament distance. Fitness-for-service (FFS) codes provide flaw-to-surface proximity rules which are transformation from subsurface to surface flaw. Although the concept of the proximity rules of the FFS codes are the same, the specific criteria for the rules on transforming subsurface flaws to surface flaws are different amongst FFS codes. This study demonstrates the proximity criteria provided by the FFS codes and indicates that the increment of the stress intensity factors before and after the transformation from subsurface to surface flaws. In addition, it is shown that remaining fatigue lives for pipes with flaws are strongly affected by the location at the transformation from subsurface to surface flaws.

論文

Prediction for plastic collapse stresses for pipes with inner and outer circumferential flaws

長谷川 邦夫; Li, Y.; Mares, V.*; Lacroix, V.*

Proceedings of 2018 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2018), 5 Pages, 2018/07

周方向の表面欠陥を有する管の曲げによる塑性崩壊応力はASME Code Section X Appendix C-5320の式により推定される。この式は、管の内外表面欠陥に適用される。著者らは欠陥部分の管の平均半径を考慮し、内外表面欠陥を有する管の塑性崩壊応力式を導いた。その結果、外表面欠陥を有する管の塑性崩壊応力はAppendix Cの式から得られる応力より小さく、内表面欠陥の応力はAppendix Cの応力より大きいことを見出した。

論文

Rules for flaw interaction for subsurface flaws in operating pressurized vessels; Technical basis of code case N-877

Lacroix, V.*; Dulieu, P.*; Blasset, S.*; Tiete, R.*; Li, Y.; 長谷川 邦夫; Bamford, W.*; Udyawar, A.*

Proceedings of 2018 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2018), 10 Pages, 2018/07

When multiple flaws are detected in pressure retaining components during inspection, the first step of evaluation consists of determining whether the flaws shall be combined into a single flaw or evaluated separately. This combination process is carried out in compliance with proximity rules given in the Fitness-for-Service (FFS) Codes. However, the specific criteria for the rules on combining multiple flaws into a single flaw are different among the FFS Codes. In this context, revised and improved criteria have been developed, to more accurately characterize the interaction between multiple subsurface flaws in operating pressure vessels. This improved approach removes some of the conservatism in the existing ASME Code approach, which was developed in the 1970s based on two flaws interacting with each other. This paper explains in detail the methodology used to derive improved flaw proximity rules through three-dimensional FEM and XFEM analyses. After the presentation of the calculations results and the improved criteria, the paper also highlights the multiple conservatisms of the methodology using several sensitivity analyses.

論文

Alternative characterization rules for multiple surface planar flaws

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

Proceedings of 2018 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2018), 10 Pages, 2018/07

When multiple surface flaws are detected in pressure components, their potential interaction is to be assessed to determine whether they must be combined or evaluated independently of each other. This assessment is performed through the flaw characterization rules of Fitness-For-Service (FFS) Codes. However, the specific combination criteria of surface flaws are different among the FFS Codes. Most of the time, they consist of simple criteria based on distance between flaws and flaw depth. This paper aims at proposing alternative characterization rules reflecting the actual level of interaction between surface planar flaws. This interaction depends on several parameters such as the relative position of flaws, the flaw sizes and their aspect ratio. Thanks to numerous threedimensional XFEM simulations, best suited combination criteria for surface planar flaws are derived by considering the combined influence of these parameters.

論文

Proposal of a new subsurface-to-surface flaw transformation rule for fatigue crack growth analyses

Lacroix, V.*; Bouydo, A.*; 勝又 源七郎*; Li, Y.; 長谷川 邦夫

Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 7 Pages, 2017/07

This paper summarizes the steps leading to the improvement of the ASME Code Section XI subsurface-to-surface proximity rule. Based on fatigue crack growth calculations and refined investigations, the paper proposes a new limit value for the surface proximity factor. As a result, a proposal for modification of the ASME Code Section XI, Appendix C is provided. The paper is used for the technical basis of this proposal.

論文

Introduction of subsurface proximity criteria in the world and stress intensity factors for transformed surface flaws

長谷川 邦夫; Li, Y.; 勝又 源七郎*; Dulieu, P.*; Lacroix, V.*

Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 6 Pages, 2017/07

検出された内部欠陥が、機器の表面近傍にあるとき、応力拡大係数が大きくなる。このリガメントからの破壊を防ぐために維持規格では内部欠陥の接近性のルールがある。このルールによれば、内部欠陥を、内部欠陥のままにして破壊評価を扱うか、表面欠陥に置き換えて破壊評価を行う。表面欠陥に置き換えた場合、亀裂先端の応力拡大係数は増大する。この接近性のルールの考え方は世界各国の維持規格で同じであるが、具体的なクライテリアは異なる。そこで、世界各国の接近性クライテリアの紹介をするとともに、ASME規格で用いられるクライテリアをベースにして応力拡大係数を比較する。

論文

Stress intensity factor interaction of subsurface flaws under notches

長谷川 邦夫; Dulieu, P.*; Lacroix, V.*

Proceedings of 2017 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2017) (CD-ROM), 5 Pages, 2017/07

切欠底にある内部欠陥は、応力集中のため応力拡大係数の干渉効果が大きい。このため、内部欠陥は、切欠底から離れた位置で表面欠陥に置き換える必要がある。本論文は、応力集中場の応力拡大係数の干渉を示し、この干渉効果を基に切欠底に円欠陥があるときの接近性基準を提案するものである。

論文

Remaining fatigue lives of similar surface flaws in accordance with combination rules

Lu, K.; Li, Y.; 長谷川 邦夫*; Lacroix, V.*

Journal of Pressure Vessel Technology, 139(2), p.021407_1 - 021407_6, 2017/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:84.43(Engineering, Mechanical)

When multiple flaws are detected in structural components, remaining lives of the components are estimated by fatigue flaw growth calculations using combination rules in fitness-for-service (FFS) codes. A lot of FFS codes provide combination rules for multiple flaws, however, these combination rules are significantly different among the various FFS codes. Fatigue flaw growth for two similar adjacent surface flaws in a pipe subjected to cyclic tensile stress were obtained by numerical calculations using these different combination rules. In addition, fatigue lives taking into account interaction effect between the two similar flaws were conducted by extended finite element method (X-FEM). As the calculation results, it is found that the fatigue lives calculated by the X-FEM are close to those by the ASME Code. Finally, it is worth noticing that the combination rule provided by the ASME Code is appropriate for fatigue flaw growth calculations.

論文

Effect of interaction of embedded crack and free surface on remaining fatigue life

勝又 源七郎*; Lacroix, V.*; Li, Y.

AIMS Materials Science, 3(4), p.1748 - 1758, 2016/12

This paper focuses on the interaction between an embedded crack and a free surface of a component as well as on its effects on the remaining fatigue lives of embedded cracks using the proximity rules provided by the FFS codes. It is shown that the remaining fatigue lives for the embedded cracks strongly depend on the crack aspect ratio and location from the component free surface. In addition, it can be said that the proximity criteria defined by the API and RSE-M codes give overly conservative remaining lives. On the contrary, WES and AME codes always give long remaining lives and non-conservative estimations. When the crack aspect ratio is small, ASME code gives non-conservative estimation.

論文

Remaining lives of fatigue crack growths for pipes with subsurface flaws and subsurface-to-surface flaw proximity rules

勝又 源七郎*; Li, Y.; 長谷川 邦夫*; Lacroix, V.*

Journal of Pressure Vessel Technology, 138(5), p.051402_1 - 051402_5, 2016/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:76.81(Engineering, Mechanical)

日本及び米国の維持規格では、機器の自由表面近傍にある内部欠陥を表面欠陥に置き換える接近性ルールがある。本論文では配管の内表面近傍に存在する内部欠陥を対象にして、従来の規格にある接近性ルールと、著者らが新たに提案した接近性ルールを用いて、疲労亀裂進展による疲労余寿命を求めた。その結果、欠陥の形状や寸法によっては現行規格に含まれている接近性ルールは非保守的となる場合があり、われわれが提案した接近性ルールが有効なものであることが分かった。

論文

Fatigue lives of multiple flaws in accordance with combination rule

Lu, K.; Li, Y.; 長谷川 邦夫; Lacroix, V.*

Proceedings of 2016 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2016) (Internet), 7 Pages, 2016/07

When multiple flaws are detected in structural components, remaining lives of the components are estimated by fatigue flaw growth calculations using combination rules in fitness-for-service codes. ASME, BS7910 and FITNET Codes provide different combination rules. Fatigue flaw growth for adjacent surface flaws in a pipe subjected to cyclic tensile stress were obtained by numerical calculations using these different combination rules. In addition, fatigue lives taking into account interaction effect between the two flaws were conducted by extended finite element method (X-FEM). As the calculation results, it is found that the fatigue lives calculated by the X-FEM are close to those by the ASME Code. Finally, it is worth noticing that the combination rule provided by the ASME Code is appropriate for fatigue flaw growth calculations.

論文

Recharacterization of subsurface flaw to surface flaw based on equivalent fatigue crack growth rate

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

Journal of Pressure Vessel Technology, 138(2), p.024701_1 - 024701_6, 2016/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:61.24(Engineering, Mechanical)

日本を含めた多くの国の原子力設備の維持管理に係る規格では、機器の表面近傍にある内部欠陥について、表面欠陥に置き換える接近性ルールがある。しかし、その詳細は互いに異なり、根拠も不明確である。この背景を踏まえ、内部欠陥の応力拡大係数に対する機器の自由表面による干渉効果を求めるとともに、この干渉効果が疲労き裂進展速度に与える影響を明らかにした。そして、この疲労き裂進展速度の観点から新しい接近性ルールを提案した。

論文

Proximity factor on transformation from subsurface to surface flaw

長谷川 邦夫*; Li, Y.; 芹澤 良輔*; 菊池 正紀*; Lacroix, V.*

Procedia Materials Science, 12, p.36 - 41, 2016/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

供用期間中検査などで確認された内部欠陥は構造物の自由表面に接近する場合は、この欠陥を内部欠陥それとも表面欠陥としてモデル化すべきかを決定するために、欠陥の表面接近ルールが適用される。しかし、主要国間の維持規格の内部欠陥から表面欠陥に置き換えに係る接近特性因子が異なる。本論文では内部欠陥が自由表面に接近する場合の応力拡大係数の干渉効果に関する考察から、内部欠陥から表面欠陥への置き換えに係る接近特性因子を明らかにした。

論文

Re-characterization of subsurface flaw to surface flaw based on equivalent fatigue crack growth rate

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

Proceedings of 2015 ASME Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2015) (Internet), 7 Pages, 2015/07

日本を含めた多くの国の原子力設備の維持管理に係る規格では、機器の表面近傍にある内部欠陥について、表面欠陥に置き換える接近性ルールがある。しかし、その詳細は互いに異なり、根拠も不明確である。この背景を踏まえ、内部欠陥の応力拡大係数に対する機器の自由表面による干渉効果を求めるとともに、この干渉効果が疲労き裂進展速度に与える影響を明らかにした。そして、この疲労き裂進展速度の観点から新しい接近性ルールを提案した。

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