原子力用炭素鋼配管の破断前漏洩(LBB)成立条件に関する破壊評価線図の構築

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世界各国が原子力配管の破断前漏洩(LBB)設計を実施しつつある現状において、2パラメータ法の配管炭素鋼への適用の可否が注目を集めている。しかし、配管炭素鋼を含む、広範囲な材料について、この手法の適用性および評価精度に関して十分な検討がなされていない。また、LBB成立の可否の検討に際しては、欠陥からの疲労き裂進展特性と最終破断特性を明確にする必要がある。ここでは、まず、原子力用配管炭素鋼の疲労き裂進展特性を明らかにした。次に、高強度材料から延性・靱性材料にわたる広範囲な材料(Ti合金、圧力容器用低合金鋼、ローター用合金鋼、炭素鋼、ステンレス鋼)について、2パラメータ法の適用せいについて検討し、以下の結論を得た。1.溶接残留応力の初期分布が既知ならば、疲労き裂進展速度の予測に際して、重合わせの原理が有用である。ただし、初期残留応力が負から正に反転する位置においては、き裂面の部分接触を考慮する必要がある。2.表面欠陥からの疲労き裂進展特性は、貫通き裂の結果すら的確に予測される。両者に本質的な再はない。3.2パラメータ法による破壊評価曲線(FAC)の決定に際しては、弾塑性破壊靱性の正確な評価が不可欠であり、(特に、日本機械学会基準に基づく)複数試験法が有用である。4.加工硬化挙動を示す材料のFAC決定に際しては、J積分クライテリオンを用いる必要がある。特に、単純引張試験片から得られる応力-ひずみ関係に不連続部が現れる場合、応力-ひずみ関係から予測されるFACは、実際と異なるので注意を要する。5.2パラメータ法の適用に際して、破壊評価線図(FAD)上を降伏規模に応じて3つの領域に分割する、スクリーニングクライテリアが有用である。