2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of prediction model for high temperature damage and fracture of advanced heat resisting materials under multiaxial stress condition.
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26420036
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
田淵 正明 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, グループリーダー (60354239)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本郷 宏通 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 嘱託職員 (40354237)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 耐熱材料 / 破壊力学 / 損傷力学 / クリープ / 高効率火力発電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CO2排出量の削減のために火力発電プラントの高効率化が進められている。600℃級USCおよび700℃級A-USCプラントで長期間使用される高Cr鋼とNi基合金および溶接構造体の安全性・信頼性の向上は重要な研究課題である。本年度は、以下の研究を実施した。(1) USCプラント用のGr.91鋼（板材、チューブ材）について、溶接継手の長時間クリープデータ（約60,000h）を取得した。Gr.91鋼溶接継手は、高温ではHAZで破断するが、600℃で50,000hを超えて破断した３個の試験片は、溶接金属で破断していた。溶接金属では母材に比べて微細析出物の数が少ないため、30,000hを超えると溶接金属の組織が部分的に回復または動的再結晶して硬さが急に低下し、溶接金属破断に移行することを明らかにした。これらの新しく得られたデータも含めて、溶接継手強度低減係数を再評価すると0.6となった。(2)時間消費則、延性消費則、損傷力学を用いて、母材及び再現HAZ材のクリープデータから溶接継手の寿命を予測した。延性消費則では、長時間側での延性の低下を考慮することによって寿命予測の精度を改善できた。損傷力学における多軸応力に関わる係数を求めるために、環状切欠試験片によるクリープき裂成長試験を実施した。(3)開発した高B-9Cr鋼のCT試験片と環状切欠試験片を用いたクリープき裂成長試験を実施、高B-9Cr鋼のき裂生長寿命が既存鋼よりも３倍優れていることを明らかにした。(4)A-USC用の異材溶接継手の長時間クリープでは、9Cr鋼と溶接金属（Ni基合金）の界面で破断する。界面の酸化と時効により硬さの差が増大することが原因と考えられた。異材界面のクリープき裂進展特性を調査した。
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