2018 Fiscal Year Research-status Report
火力発電所で使用されるTypeIV損傷を受けた機器の余寿命推定法に関する研究
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18K03841
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
川島 扶美子 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (70506849)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | クリープ / TypeIV / 余寿命評価 / 改良9Cr-1Mo鋼 / ボイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[具体的内容] TypeIVクリープ損傷とは、高温下で応力を長時間受けた溶接部近傍の金属の結晶粒界に数ミクロンの大きさのボイド（空孔）が多数発生し、発生と合体を繰り返して大きな亀裂となり部材が破壊する現象である。応力と応力多軸度(TF)が大きいほど発生し易い。火力発電所の改良9Cr-1Mo鋼製高温蒸気配管などで生じ、検査や応力解析から破壊までの時間を評価する方法が必要である。本研究では、一般的な単軸クリープ試験機でTFが大きくできる試験片形状をFEM解析により求めた。また、ある半径以上の大きさを有するボイドの単位面積中の個数を2～3時刻において観察することで、ボイド発生速度f(個/mm2/hr)、ボイド半径の成長速度h(mm/hr)、ボイド発生開始時間t1(hr)を簡易に求める方法を提案した。また、提案した形状の試験片を用いて実験を行い、提案した手法を適用して、温度650℃、応力多軸度TF=2.9、応力79.5MPa、および、72.9MPaにおける、f、hおよびt1を求めた。t1=0と推定された。f,hについては、推定値に基づき、この温度・TFにおける応力との関係を、応力の累乗関数として推定した。
[意義] TypeIV損傷の応力依存性を求める簡易な手法を確立し、また応力依存性を定量的に表した。同様の手法でTF依存性も明らかにできる見込みを示した。
[重要性] 応力や応力多軸度と損傷の定量的な関係を表す材料特性(上記累乗関数の係数と指数)は同じ鋼種でも熱処理や微量な成分の差によって異なる。本手法は簡易なので、火力発電所配管の表面の定期検査結果からこれらの材料特性を推定可能である。応力解析により配管の板厚内部（損傷最大部）の応力と多軸度を推定し、表面から推定した材料特性と合わせて評価することで、損傷最大部の損傷伸展を推定でき、高精度で余寿命評価を行うことができる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ボイドの発生成長速度に関し、初年度と2年度目前半で応力の影響を、2年目後半と3年目に応力多軸度の影響を取得する予定であった。しかし、初年度に応力の影響をおおよそ取得した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初は、2018年度および2019年度前半で応力の影響を取得し、2019年度後半と2020年度で応力多軸度の影響を取得する予定であった。しかし2018年度のみで応力の影響をほぼ取得した。このため予定を繰り上げ、応力多軸度がボイドの発生成長に与える影響を2019年度初めから取得開始し2020年度前半に終了し、結果を2020年度中に学会誌などに発表することを目指す。
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| Causes of Carryover |
2018年度実施予定であった試験片の製作（申請書に記載した「表1条件3の試験片作成」） を2019年度に変更したため。
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