研究課題
試験研究
極地構造用鋼溶接部の設計性能用件をも反映させた合理的破壊性能評価法の確立を目指し、海洋構造物用鋼として実績のある50キロ級TMCP鋼を取上げ、その多層溶接熱影響部の破壊靱性に及ぼす局部劣化部(LBZ)の影響、LBZの存在形態と鋼材特性や溶接施工条件の関係、および、それらの結果をふまえた靱性試験結果からの構造信頼性の評価手法に重点をおいた実験・解析を実施した。それによれば、多層溶接熱影響部の破壊発生挙動はHAZ粗粒域という局部劣化部に支配され、試験で測定される破壊限界CTODのばらつきの下限レベルにHAZ粗粒域の存在が大きな役割を果たすことが明らかになった。限界CTODの絶対値は諸因子の影響を受け、特に、鋼材の化学組成や製鋼プロセス、多層溶接時の溶接熱サイクルの影響が大きい。すなわち、良好なHAZ靱性の確保のためには、Si量ゃAl量の低減が有効であり、さらに母材組成をうまく調合して低Al-B化すると脆化組織そのものを生じなくすることもできる。また、溶接施工の面からは、同一投与入熱でもパス間温度を大きくとると、熱影響部の寸法は大きくなるが後続溶接パスによって焼戻し(テンパ-)を受ける領域の寸法も大きくなって、その結果HAZ靱性が向上する。なおこれは、HAZ粗粒域中に含まれる脆化組織のMAがテンパ-によって微細フェライトとセメンタイトに分解することによる。これらの知見は、より信頼性の高い極地構造用鋼の開発へとつながるもので、さらに高強度(YP500MPaクラス)の極地向厚板鋼も実現可能であることを示した。一方、CTOD試験結果はそのままでは実構造の安全性評価に使えないが、き裂形状やき裂を取巻く組織分布の差異を考慮すると、靱性試験で得られた限界CTOD分布から溶接構造の破壊確率が推定でき、そのための基準となる評価モデル(一般化最弱リンクモデル)と、それを用いた信頼性の評価手順を提案した。
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