SPクリープ法の高温環境強度その場計測への新展開と経年構造物の寿命延伸への適用

• Project/Area Number: 15686005
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Materials/Mechanics of materials
• Research Institution: Muroran Institute of Technology
• Principal Investigator: 駒崎 慎一 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (70315646)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥29,380,000 (Direct Cost: ¥22,600,000、Indirect Cost: ¥6,780,000); Fiscal Year 2005: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2004: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2003: ¥23,270,000 (Direct Cost: ¥17,900,000、Indirect Cost: ¥5,370,000)
• Keywords: SPクリープ試験 / 標準クリープ試験 / クリープ破断強度 / CrMoV鋳鋼 / 低放射化フェライト鋼 / 核融合炉材料 / 経年劣化 / 余寿命評価 / 小型パンチ(SP)クリープ / 応力加速粒界酸化(SAGBO) / 熱間表面割れ / 高温酸化誘起表面割れ / 高温環境強度その場計測 / Cr-Mo-V鋳鋼

Research Abstract

微小試験片試験法のひとつであるスモールパンチ(SP)試験は、延性脆性遷移温度、破壊靱性、加熱時効脆化などの評価に用いられている。最近では、このSP試験をさらに改良し、クリープ特性計測のためのSPクリープ試験の開発が進められている。SP試験では10×10×0.50mmあるいはφ3×0.25mmといった小型試験片を用いるため、局所的なクリープ損傷の評価が可能になるとともに、対象部材より多数の試験片を採取することができ詳細な余寿命評価ができるものと期待される。また、核融合・原子力材料の分野においては、照射試験が不可欠であるが、一度に照射できる容積には限りがあることなどから、より小型の試験片を用いた材料特性評価法の開発が強く求められている。
本年度は、主として、火力発電プラントにて長期間使用された低合金鋼と核融合炉用構造材料として開発された低放射化フェライト鋼未使用材を対象として、SPクリープ試験を行った。得られた結果と標準の一軸クリープ試験結果とを比較し、本試験法によるフェライト系耐熱鋼のクリープ特性評価の有用性について検討した。その結果、SPクリープ試験と標準クリープ試験の両破断試験結果(LMP曲線)が一致するような標準クリープ試験の応力(σ)とSPクリープ試験の荷重(F)の関係を求めたところ、5鋼種において"F=2.4σ"なる関係が成立し、この変換係数は従来鋼と先進鋼の違いによらず同じ値であった。これは、フェライト系耐熱鋼の標準クリープ破断強度を、SPクリープ試験結果と上式を用いることにより鋼種に依存することなく推定できることを示唆している。もっとも、現時点ではこの係数の物理的意味は明らかではなく、その解明が本試験法の実用化に向けた大きな課題のひとつであるといえる。

Research Products

• [Journal Article] Small Punch Creep Properties of Reduced Activation Ferritic Steel (2006)
  • Author(s): T.Nakata, S.Komazaki, Y.Kohno, K.Shiba, A.Kohyama, T.Hashida
  • Journal Title: 12th International Conference on Fusion Reactor Materials (印刷中)
• [Journal Article] SP試験法による低放射化フェライト鋼の高温引張試験特性評価 (2006)
  • Author(s): 中田隼矢, 駒崎慎一, 幸野 豊, 芝 清之, 香山 晃, 橋田俊之
  • Journal Title: 平成17年度日本鉄鋼協会・日本金属学会両支部合同冬季講演大会概要集 Pages: 22-22
• [Journal Article] フェライト系耐熱鋼のスモールパンチクリープ特性 (2006)
  • Author(s): 駒崎慎一, 中田隼矢, 杉本隆之, 幸野豊
  • Journal Title: 日本学術振興会耐熱金属材料123委員会研究報告 Vol.47 Pages: 11-11
• [Journal Article] SP試験法による低放射化フェライト鋼の高温引張試験特性評価 (2006)
  • Author(s): 中田隼矢, 駒崎慎一, 幸野 豊, 芝 清之, 香山 晃, 橋田俊之
  • Journal Title: 第138回日本金属学会講演概要 Pages: 270-270
• [Journal Article] Evaluation of Thermal Aging Embrittlement in DS Ni-Base Superalloy by Small Punch Test (2005)
  • Author(s): S.Komazaki, T.Shoji, K.Takamura
  • Journal Title: Journal of Engineering Materials and Technology, ASME Vol.127 Pages: 476-476
• [Journal Article] SPクリープ法による低放射化フェライト鋼のクリープ特性評価 (2005)
  • Author(s): 中田隼矢, 駒崎慎一, 幸野豊, 芝清之, 香山晃, 橋田俊之
  • Journal Title: 日本金属学会誌 Vol.70,No.2 Pages: 130-130
• [Journal Article] Evaluation of DBTT and Creep Properties of Aged Main Valve Casing by using Small Punch Specimens (2005)
  • Author(s): T.Sugimoto, S.Komazaki, T.Misawa
  • Journal Title: Key Engineering Materials Vols.297-300 Pages: 1470-1470
• [Journal Article] Development of Small Punch Tests for EAC Evaluation (2005)
  • Author(s): J.Isselin, S.Wang, S.Komazaki, T.Shoji
  • Journal Title: Key Engineering Materials Vols.297-300 Pages: 980-980
• [Journal Article] SPクリープ法による低放射化フェライト鋼のクリープ特性評価 (2005)
  • Author(s): 中田隼矢, 駒崎慎一, 藤原幹男, 幸野豊, 芝清之, 香山晃, 橋田俊之
  • Journal Title: 平成17年度日本鉄鋼協会・日本金属学会両支部合同夏季講演大会概要集 Pages: 27-27
• [Journal Article] SPクリープ法による低放射化フェライト鋼のクリープ特性評価 (2005)
  • Author(s): 中田隼矢, 駒崎慎一, 藤原幹夫, 幸野豊, 芝 清之, 香山 晃, 橋田俊之
  • Journal Title: 第137回日本金属学会講演概要集 Pages: 364-364
• [Journal Article] 微小試験片試験法にまる長期使用ボイラ溶接継手の経年劣化評価 (2005)
  • Author(s): 杉本隆之, 清野寿文, 駒崎慎一, 幸野豊, 長谷川泰士
  • Journal Title: CAMP-ISIJ Vol.18 Pages: 1551-1551
• [Journal Article] SPクリープ法による発電プラント用耐熱材料のクリープ特性評価 (2005)
  • Author(s): 杉本隆之, 駒崎慎一
  • Journal Title: M&M2005材料力学カンファレンス講演論文集 Pages: 105-105
• [Journal Article] 小型試験片を用いた薄肉球状黒鉛鋳鉄の靭性評価 (2005)
  • Author(s): 桃野 正, 王 麟, 西川彰雄, 駒崎慎一, 清水一道
  • Journal Title: 鋳造工学会第147回全国講演大会講演概要集 Pages: 15-15
  • NAID: 130006235786
• [Journal Article] 核融合炉用低放射化鋼のクリープ特性 (2005)
  • Author(s): 中田隼矢, 駒崎慎一, 藤原幹夫, 幸野 豊, 芝 清之, 香山 晃
  • Journal Title: 平成16年度日本鉄鋼協会・日本金属学会両支部合同冬季講演大会 Pages: 31-31
• [Journal Article] スモールパンチ試験片によるCrMoV鋳鋼製経年主要弁の靭性及びクリープ特性の評価 (2005)
  • Author(s): 杉本隆之, 土岐和紀, 駒崎慎一, 三澤俊平
  • Journal Title: 鉄と鋼 Vol.91 No.4 Pages: 408-408
• [Journal Article] 小型パンチ(Small Punch)試験による経年劣化材料の評価 (2004)
  • Author(s): 杉本隆之, 三澤俊平, 駒崎慎一, 土岐和紀
  • Journal Title: 火力原子力発電技術協会北海道支部研究発表会要旨集
• [Journal Article] SP試験片による発電プラント用耐熱鋼の経年劣化評価 (2004)
  • Author(s): 杉本隆之, 駒崎慎一
  • Journal Title: 第42回高温強度シンポジウム前刷集 Pages: 93-93
• [Journal Article] Evaluation of DBTT and Creep Properties of Aged Main Valve Casing by using Small Punch Specimens (2004)
  • Author(s): T.Sugimoto, S.Komazaki, T.Misawa
  • Journal Title: Proceedings of Asian Pacific Conference on Fracture and Strength 2004
• [Publications] 杉本隆之, 土岐和紀, 駒崎慎一, 三澤俊平: "Small Punch試験片によるCr-Mo-V鋳鋼の靭性およびクリープ特性の評価"CAMP-ISIJ. Vol.16. 1469 (2003)
• [Publications] 水谷光佑, 駒崎慎一, 三澤俊平, 杉本隆之: "SP試験法による12%Crロータ鋼の材質劣化評価"平成15年度日本鉄鋼協会・日本金属学会両支部合同冬季講演大会概要集. 31 (2004)