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微小試験片を用いた高温構造材料のクリープ劣化診断技術の開発―新しいSPクリープ試験法の確立とその応用―

研究課題

研究課題/領域番号 11555026
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関東北大学

研究代表者

橋田 俊之  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40180814)

研究分担者 駒崎 慎一  室蘭工業大学, 材料物性工学科, 助手 (70315646)
川崎 亮  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50177664)
庄子 哲雄 (庄司 哲雄)  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80091700)
岡田 郁生  三菱重工業株式会社, 高砂研究所, 主任(研究職)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
13,700千円 (直接経費: 13,700千円)
2001年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2000年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
1999年度: 10,300千円 (直接経費: 10,300千円)
キーワードSPクリープ試験法 / ガスタービン翼部材 / ボイラー部材 / 高温材料 / クリープひずみ速度 / 2軸変形 / クリープ劣化 / ラーソン-ミラーパラメータ / ラーソン-ミラーパラメーター
研究概要

スモールパンチ(SP)クリープ試験により高温構造材料のクリープ劣化診断技術の開発を目的として、ボイラーおよびガスタービン用材料の長期使用材を用いた検討により以下の知見を得た。
研究(1)1500℃級SPクリープ試験装置の開発 温度1500℃,荷重容量500Nの高温SPクリープ試験装置を試作し、10mm×10mm×0.3mmの小型試験片を用いたクリープ試験法を開発することに成功した。特に、真空中で実験を行うことにより、試験片の酸化を抑制した小型試験片による高温クリープ特性評価を実施することを提案している。
研究(2)SPクリープ試験片における変形、破壊挙動 ボイラー用鋼(9Crフェライト鋼、9Cr1MoVNb鋼)ならびにガスタービン用一方向凝固Ni基超合金(CM247LC)を用いて、種々の荷重,温度条件下でSPクリープ試験を実施しすることにより、SPクリープ試験片においては、2軸の張り出し変形が主たる変形モードであること、得られた変異-時間曲線は,一軸クリープ試験と類似の一次から三次クリープ曲線を示すことを明らかにし,さらに二次クリープ変形速度から得られた活性化エネルギーは一軸クリープの値と比較的近いものであることを見出した。
研究(3)実機使用材ならびに人工熱時効材のSPクリープ特性評価 ボイラー用チューブ鋼材として10万時間使用されたSUS316 HTB、ボイラー用バルブ鋼材の9Cr1MoVNb、さらに9Crフェライト鋼の時効劣化材を対象にして、開発したSPクリープ試験法を適用した。ラーソン-ミラーパラメータで整理した実験データを基に、SPクリープ試験により高温劣化がクリープ特性に及ぼす影響を評価しうることを、新材との比較により明らかにした。この知見を基に、SPクリープ試験に基づく高温構造・機器部材におけるクリープ劣化を検出する方法を提案した。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (15件)

  • [文献書誌] Shin-ichi Komazaki, Toshiyuki Hashida, Tetsuo Shoji: "Measurement of Creep Property Degradation of Heat Resistant Steels for Boilers by Small Punch Testing Method"Proceedings of the 37^<th> Symposium on Strength of Materials at High Temperatures (Kawasaki, Japan, December 2-3,1999). 76-80 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Komazaki, T.Hashida, T.Shoji, K.Suzuki: "Development of Small Punch Tests for Creep Property Measurement of W Alloyed 9%Cr Ferritic Steels"Journal of Testing and Evaluation. Vol28 No.4. 249-256 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.L.Saucedo-Munoz, T.Matsushita, T.Hashida, T.Shoji, H.Takahashi: "Development of a Multiple Linear Regression Model to Estimate the Ductile-Brittle Transition Temperature of Ferritic Low-Alloy Steels Based on the Relationship Between Small Punch and Charpy V-Notch Tests"Journal of Testing and Evaluation. Vol.28 No.5. 352-358 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Komazaki, M.L.Saucedo-Munoz, T.Takahashi, T.Hashida, T.Shoji: "Small Punch Creep Behavior of Service-Exposed SUS316HTB Superheater Tubes of Fossil Boilers"Proc. of Asian Pacific Conference on Fracture and Strength '01 (APCFS'01) and International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics '01 (ATEM'01)(October 20-22,2001,Sendai International Center, Japan). 316-321 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.S.Baek, S.L.Lee, I.H.Kwon, H.S.Yu, E.G.Na, J.S.Ha, T.Hashida, S.H.Chung: "New Technique Development of High Temperature Creep Evaluation by Small Punch-Creep Test"Proc. of Asian Pacific Conference on Fracture and Strength '01 (APCFS'01) and International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics '01 (ATEM'01)(October 20-22,2001,Sendai International Center, Japa). 309-315 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shin-ichi Komazaki, Toshiyuki Hashida and Tetsuo Shoji: "Measurement of Creep Property Degradation of Heat Resistant Steels for Boilers by Small Punch Testing Method"Proceedings of the 37^(th) Symposium on Strength of Materials at High Temperatures (Kawasaki, Japan, December 2-3, 1999). 76-80 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sin-ichi Komazaki, Toshiyuki Hashida, Testuo Shoji and Koshi Suzuki: "Development of Small Punch Tests for Creep Property Measurement of W Alloyed 9%Cr Ferritic Steels"Journal of Testing and Evaluation. Vol. 28, No. 4. 249-256 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Maribel L. Saucedo-Munoz, Takashi Matsushita, Toshiyuki Hashida, Tesuo Shoji and Hideaki Takahashi: "Development of a Multiple Linear Regression Model to Estimate the Ductile-Brittle Transition Temperature of Ferritic Low-Alloy Steels Based on the Relationship Between Small Punch and Charpy V-Notch Tests"Journal of Testing and Evaluation. Vol. 28, No. 5. 352-358 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shin-ichi Komazaki, Maribel L. Saucedo-Munoz, Toru Takahashi, Toshiyuki Hashida and Tetsuo Shoji: "Small Punch Creep Behavior of Service-Exposed SUS316HTB Superheater Tubes of Fossil Boilers"Proc. of Asian Pacific Conference on Fracture and Strength '01 (APCFS'Ol) and International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics '01 (ATEM'01) (October 20-22, 2001, Sendai International Center, Japan). 316-321 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.S. Baek, S.L. Lee, I.H. Kwon, H.S. Yu, E.G. Na, J.S. Ha, T. Hashida and S.H. Chung: "New Technique Development of High Temperature Creep Evaluation by Small Punch-Creep Test"Proc. of Asian Pacific Conference on Fracture and Strength '01 (APCFS'Ol) and International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics '01 (ATEM'01) (October 20-22, 2001, Sendai International Center, Japan). 309-315 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Komazaki, M.L.Saucedo-Munoz, T.Takahashi, T.Hashida, T.Shoji: "Small Punch Creep Behavior of Service-Exposed SUS316HTB Superheater Tubes of Fossil Boilers"Proc. of Asian Pacific Conference on Fracture and Strength '01(APCFS'01) and International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics '01(ATEM '01)(October 20-22, 2001, Sendai International Center, Japan). 316-321 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] S.S.Baek, S.L.Lee, I.H.Kwon, H.S.Yu, E.G.Na, J.S.Ha, T.Hashida, S.H.Chung: "New Technique Development of High Temperature Creep Evaluation by Small Punch-Creep Test"Proc. of Asian Pacific Conference on Fracture and Strength '01(APCFS '01) and International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics '01(ATEM '01)(October 20-22, 2001, Sendai International Center, Japan). 309-315 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] S.Komazaki,T.Hashida and T.Shoji, and K.Suzuki.: "Development of Small Punch Tests for Creep Property Measurement of W Alloyed 9% Cr Ferritic Steels"Journal of Testing and Evaluation. 28・4. 249-256 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Komazaki,T.Hashida,T.Takahashi and T.Shoji: "Application of Small Puch Creep Testing for Evaluating High Temperature Materials Deterioration in Austenitic Stainless Steel"Proceedings of Int.Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics'01(ATEM'01). (to be presented). (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 駒崎慎一、橋田俊之、庄司哲雄: "小型パンチ試験法によるボイラ用耐熱鋼のクリープ特性劣化計測"第37回高温強度シンポジウム前刷集. 76-80 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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