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古川 智弘; 小峰 龍司; 吉田 英一; 和田 雄作
PNC TN9410 93-042, 56 Pages, 1993/02
現在、FBR大型炉一体貫流型蒸気発生器に適用が予定されているMOD.9CR-1MO 鋼について、基本材料特性を把握するために大気中高温低サイクル疲労試験を実施した。試験は、製品形状の異なる3鋼種(伝熱管相当板12MMT 、鋼板25MMT 、鍛鋼品250MMT) について、試験温度(0
650 ) 、ひずみ範囲(0.41.2 %) 、試験片採取位置および方向をパラメータにした。得られた試験結果は、以下の通りである。1)MOD.9CR-1MO 鋼は、「もんじゅ」SGに適用された2.25CR-1MO鋼と同様、初期時に若干応力が増大するが繰り返しに伴い応力が低下する傾向が認められ、いわゆる繰り返し軟化挙動を示した。2)低サイクル領域での疲労強度は、現行暫定基準が採用されている「もんじゅ」材料強度基準の2.25CR-1MO鋼の最適疲労線図より、十分に優れた強度を有しており、SUS304に匹敵するものであった。また、同じ9CR系鋼である9CR2MO鋼、低C-9CR-1MO-NB-V鋼と比較しても、低ひずみ領域で優れた疲労強度を有していることがわかった。3)鍛鋼品の寿命にばらつきが発生した。採取位置および採取方向の影響の有無を調べた結果、明瞭な特性の差異は認められず、バラツキの範囲として整理できるものであった。以上、本試験によりMOD.9CR-1MO 鋼の鋼板および鍛鋼品の大気中疲労特性を把握することができた。これらのデータは、平成4年度の暫定的な設計疲労線図の改定および強度評価手法の高度化に反映された。
小峰 陲司; 川崎 弘嗣; 青砥 紀身; 吉田 英一; 一宮 正和; 和田 雄作
PNC TN9410 92-089, 61 Pages, 1992/03
Mod.9Cr-1Mo鋼(NT)の許容ひずみ範囲は、平成元年度に材料強度基準等の高度化の中で、2・1/4Cr-1Mo鋼(NT)の値を代用して暫定値として与えてきた。これは、最適疲労破損式を定式化するためのMod.9Cr-1Mo鋼に対する疲労試験データが少なかったことと、2・1/4Cr-1Mo鋼(NT)の値を用いれば保守的に評価できるとの考え方からである。そこでMod.9Cr-1Mo鋼(NT)について、クリープ疲労評価法の高度化の一環として、低サイクル疲労試験ならびに低ひずみ速度疲労試験や高サイクル疲労試験を実施し、本鋼における最適疲労破損式の策定と許容ひずみ範囲
lの暫定値を新たに提案した。(1)最適疲労破損式の策定は、温度依存性やひずみ速度依存性を考慮するため、Mod.9Cr-1Mo鋼と類似鋼種である2・1/4Cr-1Mo鋼の疲労特性が有効であると判断し、同鋼の最適疲労破損式をベースに、汎用回帰解析により当てはめ性や温度・速度依存性の記述性等の検討を行った。その結果、高サイクル側に到るまでMod.9Cr-1Mo鋼の疲労特性を適切に評価する最適疲労破損式が得られた。(2)Mod.9Cr-1Mo鋼に対する許容ひずみ範囲A,B,C線図(暫定値)を、新しい最適疲労破損式によって提案した。(3)今回提案する375のMod.9Cr-1Mo鋼の許容ひずみ範囲に対し、従来暫定的に用いられてきた低合金鋼に対する通商産業省告示の設計基準線は非常に控え目で、Mod.9Cr-1Mo鋼の疲労特性はこの基準線を大きく上回っていることがわかった。また、Mod.9Cr-1Mo鋼の設計疲労線図を告示で新たに規定する場合には、現在の低合金鋼に対する許容値よりもかなり高い値(10の6乗サイクルひずみ範囲にして約2倍)に改定できるものと考える。
浅山 泰*
PNC TN9410 90-053, 56 Pages, 1990/02
本報ではPNCが東芝に委託して行った多軸クリープ疲労試験結果(単軸疲労,純ねじり疲労,純ねじりクリープ疲労,比例重畳疲労,比例重畳クリープ疲労)を前報までに提案した多軸クリープ疲労評価法に基づき評価した。その結果次の知見を得た。PNCの多軸疲労/クリープ疲労試験結果と東芝の多軸疲労/クリープ疲労試験結果はほぼ良好に一致するが,純ねじり疲労/クリープ疲労については東芝データの方が長寿命となる傾向がある。これは両者におけるヒートの相違が原因ではないかと思われる。(1) 純ねじりクリープ疲労においてピークひずみ保持時間を3分あるいは60分の間で変化させると,クリープ疲労寿命は保持時間の増加とともに低下する。この傾向はひずみ保持時間60分ではまだ飽和しているとは言えない。(2) 純ねじりクリープ疲労において,15分の片側保持に対して,反対側のピークに3分あるいは15分の保持時間を設けても,特に寿命の回復は観察されない。(3) PNCデータに基づき前報までに提案した多軸クリープ疲労評価法で東芝データを評価すると,非安全側にはfactor of 2程度,安全側にはfactor of 5程度で全体的には保守的に評価することが可能である。
小峰 龍司*; 平野 正敦*; 小圷 亨; 大西 嘉彦*; 二瓶 勲*
PNC TN9410 89-148, 158 Pages, 1989/10
高速原型炉「もんじゅ」における構造材料に及ぼすナトリウム環境効果評価法の妥当性検証並びに大型炉計へ向けての評価法の高度化のためのデータ取得を目的として、「もんじゅ」一次、二次系を模擬した2つのナトリウムループ中に、SUS304とSUS316及びSUS304と2 1/4CR1MO鋼(NT)をそれぞれ400600で10,000時間浸漬した。また比較のため不活性ガス中で同一時間の熱時効効果を与え、その上で同一温度でナトウム中疲労試験を実施した。得られた結果を以下に示す。ナトリウム浸漬材と熱時効材の疲労寿命は、各鋼種とも差は認められず、受け入れ材の疲労寿命とほぼ同等であることが認められた。SUS304、SUS316のナトリウム浸漬材のナトリウム中疲労試験後の試験片表面で約0.2Wt%程度の浸炭を示した。一方21/4Cr-1Mo鋼では、500で若干脱炭傾向を示した。しかし、疲労寿命に及ぼす影響は小さかった。比較のために実施したナトリウム浸漬材及び熱時効材の大気中試験の結果から、受け入れ材の大気中疲労と差はなく、ほぼ同等の寿命を有していた。これらから疲労寿命は試験片の履歴よりも、疲労試験雰囲気の影響が顕著であることがわかった。
岩崎 良一*; 菊地 和明*; 月森 和之*
PNC TN9410 87-073, 206 Pages, 1987/03
FBR大型炉の合理化方策のひとつとして配管用ベローズ継手の開発が昭和58年度より進められているが、ベローズの疲労及びクリープ疲労試験もこの中の重要なR&D項目のひとつとして位置付けられる。本報告書はその第1報として、室温及び高温(600)雰囲気で行ったベローズの疲労試験の成果をとりまとめたものである。試験体としては呼び径42in、7山のSUS316液圧成型ベローズを用いている。主な成果を以下に掲げる。(1)疲労き裂は大旨ベローズ両端に近い谷外表面に発生し、大部分は粒内破壊である。(2)ベローズのバネ定数、ひずみ応答等の弾性域でのベローズの基本的な挙動は、EJMAスタンダードの評価式あるいはFEM解析によって妥当な評価が得られる。(3)ベローズの疲労寿命は、実測ひずみに基づき、材料ベースの疲労度評価によって十分予測できる。(4)ベローズに発生する最大の全ひずみ範囲は、弾性公称ひずみ範囲にベローズ1山の非弾性による割増係数(f1・f2)と各山の鋼性のばらつきによる割増係数(f3)を乗じることにより、妥当な評価が得られる。以上により、ベローズ発生ひずみ及び疲労寿命を適切に評価できる見通しを得た。
菊地 和明*; 月森 和之*; 岩田 耕司
PNC TN9410 87-053, 74 Pages, 1987/03
事業団では、FBR大型炉の合理化の一方策として配管用ベローズ継手のフィージビリティスタディを進めており、ベローズの疲労及びクリープ疲労試験はそのためのR&D試験のひとつである。本報告書はベローズコンボリューションの疲労、クリープ疲労試験と併行して、基本的なベローズ1山についての特性を検討する目的で実施したベローズ1山モデル(波板試験片)の室温疲労試験の結果を検討したものである。主な成果は、下記の通りである。(1)1山モデルの疲労試験データは材料試験ベースの疲労カーブと良く一致する。(2)1山モデルのひずみ挙動は理論及び数値解析によって把握できる。(3)薄肉はり理論とEJMAスタンダード及び数値解析から、試験に用いた1山モデルと42Bベローズ対応を評価したひずみ挙動について大きな差異はなかった。(4)ベローズ1山単位の塑性によるひずみ集中は、1山モデルの試験と解析を包含するKe´(q=2.0)で安全側に評価できる。
