オーバーパック溶接部の設計手法に関する研究-溶接品質定量化のための基礎データの取得-(研究報告書)

柳澤 一郎*; 重 隆司*; 加口 仁*; 冨松 実*; 佐郷 ひろみ*; 内藤 大靖*; 中村 和博*

JNC TJ8400 2000-049, 161 Pages, 2000/02

JNC-TJ8400-2000-049.pdf:9.56MB

本研究では、溶接部の設計手法について見通しを得ることを目的に、溶接部の基礎データを取得し、これを用いた破壊予測解析等を実施した。各項目の成果は下記の通りである。1)供試体の設計および電子ビーム溶接、TIG溶接、MAG溶接を選定し、溶接部の品質が実オーバーパックと同等となるよう溶接条件を検討した。2)供試体の製作 電子ビーム溶接とTIG溶接、MAG溶接の供試体3体を製作し、溶接部の品質がJISZ31041類以上であることを確認した。3)強度試験片等の採取・加工 溶接後の各供試体から試験片を採取し、腐食試験用試験体をサイクル機構殿へ納入した。4)強度試験および組織観察 引張試験は室温と150、破壊靭性試験は0と150で実施し、応力ひずみ曲線とJ-R曲線、ビッカース硬度などを取得すると共に、ミクロ組織、マクロ組織を観察した。5)評価 試験結果から得られた溶接部データを用い、「第2次とりまとめレポート」のオーバーパック構造を対象に、破壊予想解析ならびに溶接欠陥による不安定破壊の評価を実施し、下記の結論を得た。・評価対象としたオーバーパック構造では、破壊荷重に対する溶接部の影響(材料特性、残留応力)ならびに製作公差の影響は無視できる。・さらに板厚を減じた設計でも、崩壊が胴中央部から生じるため、破壊荷重への溶接部の影響は少ないと判断された。・不安定破壊に至る欠陥寸法は10mm程度となり、現状の非破壊検査で検出可能なレベルである。この結論は、板厚を減じた設計でも同様と考えられる。

軽水型原子炉配管の不安定破壊特性に関する研究

栗原 良一

JAERI-Research 98-043, 106 Pages, 1998/08

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軽水炉原子炉配管の漏洩先行型破損(LBB:Leak Before Break)概念の成立性を実証するための試験研究として、特に、貫通に至らない表面き裂を配管内面周方向に想定した場合、過大荷重が作用しても、き裂が瞬時に伝播するような不安定破壊を起こさず、板厚方向にのみ伝播する安定破壊に至ることを実証することは重要である。日本原子力研究所で実施した配管不安定破壊試験は、このような背景のもとに計画されたものであり、表面き裂を有する配管試験体に単調増加荷重または繰り返し荷重を負荷することによって、配管が不安定破壊する条件を明らかにした。本論文では、配管不安定破壊を、外荷重を単調増加して内表面き裂を有する配管を破壊させる静的不安定破壊と、繰り返し荷重で配管を破壊させる動的不安定破壊に分けて検討した。

周方向表面き裂を有する配管の不安定破壊の簡易予測式

栗原 良一; 植田 脩三

日本機械学会論文集,A, 53(495), p.2090 - 2096, 1987/00

軽水炉配管を対象として、周方向表面き裂を有する配管に外荷重曲げモーメントが作用した場合に、き裂断面が破壊するときの曲げモーメント値を求める各種の予測式が提案されている。しかし、これらの予測式は短く深い表面き裂を有する配管に対しては非安全側の計算結果を与える。そこで、本論分では試験結果を基にして、表面き裂貫通時の漏洩曲げモーメントを求める半経験的な予測式を提案した。この予測式は最適なパラメータを選ぶことにより、短く深い表面き裂を有する配管でも安全側の計算結果を与える。本論分ではさらに、初期表面き裂深さの影響を考慮したき裂貫通直後のTearing Modulus,Tapplの算出法を提案している。Tapplの計算結果は試験結果と矛盾しないことが分かり、初期表面き裂長さが同じでも、き裂深さが異なれば、Tapplの値は大きく変わることが判明した。

貫通または未貫通欠陥を有する6インチ口径SUS304鋼配管およびSTS42炭素鋼配管の延性破壊挙動

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

JAERI-M 86-078, 66 Pages, 1986/05

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軽水炉圧力カバウンダリ配管では破断前漏洩(Leak Befor Break)が成立し、ギロチン破断想定は必要がないと言う考えが今日広く認識されつつある。LBB概念を実証する為の試験研究やLBB概念を導入した配管設計基準づくりも各国で進められている。原研では、LBBに係わる研究の一環として配管の延性不安定破壊試験を58年度より実施している。本報告書はこれまでに実施した室温の不安定破壊試験結果を纏めたものである。試験は、6インチ口径のSUS304鋼管またはSTS42管製試験体を使用し、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点曲げ荷重により行い、配管の破壊挙動を調べた。

原子炉冷却材圧力バウンダリ配管の延性不安定破壊予測法とその実証試験研究の紹介

金子 正; 柴田 勝之

JAERI-M 84-178, 32 Pages, 1984/10

JAERI-M-84-178.pdf:0.98MB

本報は、原子炉冷却材圧力バウンダリの周方向き裂を有するステンレス鋼配管の延性不安定破壊(配管のギロチン破断)に関して、次に示す代表的な破壊予測法についてまとめたものである。(1)Net-Section Collapse Stressによる予測、(2)Crack Ligament Fracture Stressによる予測、(3)Flow Stressによる予測、(4)J積分によるTearing Instability予測。これらの予測法のうち、予測法(1)(2)(3)は、き裂断面のNet-Section Stressを求めることによって、配管の破壊強度を評価する手法である。一方、予測法(4)は、断塑性破壊力学の導入によって、き裂の安定成長を考慮して、配管の延性不安定挙動を検討する方法である。以上の破壊予測法の紹介に加えて、本報では、日本原子力研究所、原子力工学試験センター、米国NRC、EPRI等で、実施されているステンレス鋼管の延性不安定破壊に関する実証研究の内容についても、概説した。