SPクリープ法の高温環境強度その場計測への新展開と経年構造物の寿命延伸への適用

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微小試験片試験法のひとつであるスモールパンチ(SP)試験は、延性脆性遷移温度、破壊靱性、加熱時効脆化などの評価に用いられている。最近では、このSP試験をさらに改良し、クリープ特性計測のためのSPクリープ試験の開発が進められている。SP試験では10×10×0.50mmあるいはφ3×0.25mmといった小型試験片を用いるため、局所的なクリープ損傷の評価が可能になるとともに、対象部材より多数の試験片を採取することができ詳細な余寿命評価ができるものと期待される。また、核融合・原子力材料の分野においては、照射試験が不可欠であるが、一度に照射できる容積には限りがあることなどから、より小型の試験片を用いた材料特性評価法の開発が強く求められている。本年度は、主として、火力発電プラントにて長期間使用された低合金鋼と核融合炉用構造材料として開発された低放射化フェライト鋼未使用材を対象として、SPクリープ試験を行った。得られた結果と標準の一軸クリープ試験結果とを比較し、本試験法によるフェライト系耐熱鋼のクリープ特性評価の有用性について検討した。その結果、SPクリープ試験と標準クリープ試験の両破断試験結果(LMP曲線)が一致するような標準クリープ試験の応力(σ)とSPクリープ試験の荷重(F)の関係を求めたところ、5鋼種において"F=2.4σ"なる関係が成立し、この変換係数は従来鋼と先進鋼の違いによらず同じ値であった。これは、フェライト系耐熱鋼の標準クリープ破断強度を、SPクリープ試験結果と上式を用いることにより鋼種に依存することなく推定できることを示唆している。もっとも、現時点ではこの係数の物理的意味は明らかではなく、その解明が本試験法の実用化に向けた大きな課題のひとつであるといえる。