2023 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Minimum Corrosion Fatiage Crack Growth Rate of Ship Structures
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18K04594
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
林原 仁志 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 主任研究員 (20511588)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 腐食疲労 / き裂進展 / 船体構造 / 応力腐食 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
腐食疲労き裂進展速度が応力拡大係数範囲（ΔK）に依存する領域と比較し、低ΔK領域におけるき裂進展挙動は、実験上の制約から、定量的な面では正確に評価されてこなかった。一方で、実船の荷重履歴を考えると、下限界進展速度の値が、船体構造の腐食疲労寿命を解析する上で重要となる。この領域における下限界進展速度を明らかにすることで、船体構造における腐食衰耗との競合現象をより正確に解析でき、実際に即した長期寿命予測が実現できる。
表面き裂スターターとなるスリット付試験片の腐食疲労試験及びき裂模擬スリット付試験片の無負荷腐食試験により腐食環境中におけるき裂進展挙動を検討し、試験期間短縮のため促進環境（希硫酸）での試験を先行した。無負荷腐食試験において、深い初期スリット先端の溶解速度が低下し、全面腐食との競合でスリット寸法が減少することを見いだした。全面腐食及び深いき裂先端の溶解速度低下を考慮可能なき裂進展解析プログラムを開発し、別途CCT試験片から得た進展速度により試験のき裂成長及び形状変化を再現できた。き裂先端の溶解速度について、表面き裂ではき裂が深い場合の物質移動等を考慮すべき事及びき裂形状変化について検討する事が有益であると分かり、続いて海水中における試験を検討したが、試験方法に課題が残り補助期間内には完了しなかった。
長期腐食疲労試験のため、既存設備と連携させリモート環境でモニタリング及び制御を可能とした。試験中き裂寸法測定への電位差法適用を検討し、文献調査及び電気伝導解析によって表面き裂に対し高周波の交流法が感度面で優れると考えられたが、定量的な寸法決定に課題があった。近接端子法も有効と考えられたが腐食環境中での耐久性を検証する期間が無く、き裂周辺の多点を計測する直流電位差法を採用することとし計測システムの設計及び試作を行ったが、補助期間内に疲労試験へ適用するに至らなかった。
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