2021 Fiscal Year Research-status Report
実機から採取した微小素材を用いた高温多軸引張クリープ試験による寿命評価法開発
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19K04089
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
旭吉 雅健 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (30342489)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 多軸 / クリープ / 寿命評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高効率火力発電施設のボイラー配管や航空エンジンのタービン動翼の余寿命診断や安全性保障のためには，構造材料の高温クリープ損傷評価が不可欠である。とくに，それらの部材は，自身の複雑な形状や使用環境温度の変動等に起因して多軸応力に曝されることから，多軸でのクリープ検証が要求される。さらに，実機の任意の局所位置から採取した素材を使って実験検証するためには，検証に用いる試験片の寸法を小さくすることも要求される。
研究代表者は，一辺が50mmの小型十字型試験片を用いた高温多軸クリープ実験手法を提案している。本研究課題では，その小型十字型試験片の中央標点部のみに対象素材を用いる溶接タイプ十字型試験片を用いた多軸クリープ実験手法を開発する。具体的には，一辺が十数mm程度の微小素材に，別途準備する荷重負荷用腕部をマイクロ溶接して実験検証に使用する十字型試験片を構築する。
3年目である2021年度は，オーステナイト系ステンレス鋼の溶接タイプミニチュア十字型試験片を作成して，多軸クリープ試験した。具体的には，標点部のみをSuper304Hとして荷重負荷用腕部を溶接したが，同腕部の材質をSuper304H（共材）とSUS316（異材）との2種類の試験片を準備してクリープ破断寿命や変形特性に及ぼす溶接材料の影響を調査した。
2020年度の数値解析で得られた結果と同様の定性的傾向を確認した。すなわち，標点部と異なる素材を荷重負荷用腕部に用いた場合には，等二軸引張条件であっても，高温クリープ時に標点部の変形には異方性が生じた。クリープ破断寿命は，高応力条件では，共材と異材試験片では顕著な差異はみられなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新型コロナウィルス感染防止対策としての活動制約があるものの，クリープ実験は比較的計画通りに実施できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
溶接タイプミニチュア十字型試験片を用いた多軸クリープ試験技術の基礎は確立できた。本手法を用いて，系統的な実験を遂行する。オーステナイト系ステンレス鋼を対象として，クリープ破断寿命や変形特性に及ぼす多軸の影響を調査するために，具体的には，試験片のX軸とY軸の応力比を変化させた実験で検証する。
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| Causes of Carryover |
2020年度の研究遅れによって，本研究課題は，当初計画からは遅れて進行している。そのために，次年度使用が生じた。
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