高力ボルトの遅れ破壊評価試験法開発に関する研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01850134
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• Research Institution: Gifu National College of Technology
• Principal Investigator: 下村 波基 岐阜工業高等専門学校, 助教授 (30179014)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 櫨 忠夫 SSコーポレーション, 専務取締役 ; 篠田 剛 名古屋大学, 工学部, 講師 (10023269)
• Keywords: 遅れ破壊 / 拡散性水素 / 水素チャ-ジ / 高力ボルト / 不完全ネジ部 / 拡散方程式 / ボロン

Research Abstract

外部環境からの拡散性水素の高力ボルトへの侵入過程とネジ部への拡散・集積の過程は未だ明らかではないことから、1.拡散性水素の外部からの侵入メカニズム、2.ボルト軸内に侵入した拡散性水素の切欠部への集積メカニズムの解明3.高力ボルトの遅れ破壊試験法の確立を目的にした。
1.では、塩酸の電解液に電位差を与えることにより高力ボルトに水素チャ-ドを試み、グリセリン置換法により確認できた。
特に2.では、拡散性水素の集積が、濃度勾配のみならず、応力勾配にも関係すると考えられているので、拡散方程式に応力の項を組み込みそれをもとに数値解析により拡散性水素の拡散過程を推定した。
3.では今年度の実験計画で、過去に遅れ破壊したF13T高力ボルトと同等品を用いてその破壊発生状況の確認を次に示す方法により行った。(1)粒界に偏折し結合力を弱める可能性を指摘されたボロンを含有する素材を対象とした。このボロンは、焼入性向上のために添加されているもので、このボロンを化学成分に持つF10T高力ボルトを熱処理によりF13T高力ボルトのグレ-ドにしたものを試験体とした。(2)試験体である高力ボルトの不完全ネジ部で応力が最大になるように機械加工を施し、さらに電解により水素チャ-ジしてから定応力の引張り試験を行った。この予備的試験法は比較的低荷重で試験でき、亀裂の発生と伝播が確認できた。(3)機械加工しない高力ボルトの試験は、この度新たに作成した試験機により設計ボルト張力相当分の引張力を与えることにより行った。この(1)〜(3)の結果からは、水素チャ-ジによる拡散性水素が高力ボルトの遅れ破壊に関与し、同一条件下に於いてもF10T高力ボルトは遅れ破壊しなかったことにより切欠感受性も遅れ破壊に深く関わっていることが明かとなった。

Research Products

• [Publications] 下村波基: "高力ボルトの遅れ破壊挙動に関する研究" 日本鉄鋼協会 秋期大会梗概集CAMPーISIJ. Vol.2(1989). 787-787 (1989)
• [Publications] H.SHIMOMURA: "HYDROGEN INDUCED FRACTURE OF HIGH TENSION BOLTS" 9th International Conference on OFFSHORE MECHANICS AND ARCTIC ENGINEERING. Vol.3ーB. 611-615 (1990)