Research on a technique of restraining fatigue crack growth using wedge effects of corrosion products

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疲労き裂の内部に腐食生成物が生じると、所謂くさび効果によってき裂進展速度が大幅に抑制される場合がある。腐食環境下におけるき裂の進展挙動は、くさび効果による抑制作用と腐食溶解等による加速作用のせめぎ合いとなるため、前者が相対的に卓越するような湿潤環境をき裂内に作り出すことができれば、き裂進展を効果的に抑制することが可能となる。そこで本研究では、湿潤環境をき裂内で局所限定的に実現する手段として高含水率の含水ジェルを用いたき裂進展抑制シートを試作し、その有効性について検証を行う。2022年度は、前年度に引き続き鋼平板試験片を用いたき裂進展試験を実施し、試作したき裂進展抑制シートの性能評価を行った。具体的には、市販の含水ジェルシートに蒸留水、塩水または人工海水を含浸させたものを用いて含水成分の影響をみるとともに、流電陰極層や流電陽極層の効果についても比較検討を行った。その結果、試験片の片側にき裂進展抑制シートを適用し、反対側は通気口とした場合、試作したすべての進展抑制シートについて有意な進展抑制効果、ひいては寿命延伸効果を有することがわかった。母材ままの場合と破断寿命で比較すると、蒸留水を用いた場合で2.1～2.4倍、3%食塩水を用いた場合で4.1～5.5倍、人工海水を用いた場合で6.5～9.6倍となった。含水ジェルシートの上から流電陰極層として銅箔テープを適用して試験片と適宜導通させた場合、蒸留水を用いた場合には有意な差異が認められなかったが、3%食塩水または人工海水を用いた場合には陰極層の効果が現れ、前者で35%、後者で47%の更なる寿命延伸がそれぞれ認められた。含水ジェル及び上記の流電陽極層を用いた、き裂内析出物のくさび効果によるき裂進展抑制方法については前年度に特許出願済みだが、今年度は更に実施例データを追加した上で請求項を整理し、国内優先権主張出願を行った。