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構造用鋼の応力腐食割れ挙動の解明とモンテカルロ・シミュレーションによる寿命評価

使用蒙特卡罗模拟阐明结构钢的应力腐蚀开裂行为和寿命评估

基本信息

批准号：
10J06520
负责人：
鈴木洋光
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

近年,原子炉内の構造部材に,応力腐食割れ(SCC)による大きなき裂の発生例が報告されており,経年劣化という観点からSCC対策が最重要課題となっている.SCCの進行を律速する支配因子は,微小分布き裂形成まではき裂発生の潜伏期間と確率過程,巨視的き裂形成後はき裂進展というように,各階層で異なるので,SCC寿命を正確に予測するためには各階層での挙動解明が重要である.そこで本研究では,鋭敏化処理したステンレス鋼を用いて,沸騰水型原子炉環境を模擬した加速環境下におけるSCC試験を行い,結晶粒オーダーの微小き裂の発生条件,合体条件,進展条件を解明するための手法の確立を行った.SCC試験は,一度の試験で複数の応力による試験を行う多段応力試験片を用い,グファイトファイバーウールによりすきま付与して行った.SCC試験における各時間時間における試験片の観察の結果,結晶粒界における結晶粒径程度の微小き裂の発生を確認し,微小き裂の発生や合体の様子を観察することが出来た.また,き裂数およびき裂長さの計測により,試験時間の増加や応力が大きくなるほど,き裂数が増加し,き裂成長がしやすく最大き裂長さが大きくなる傾向が見られた.この試験を試験時間や応力レベル,鋭敏化度などの条件を変えて行うことにより,き裂発生,成長挙動との関連付けを行うことで,より精度の高い寿命予測に寄与できると考えられる.また,SCC挙動の各階層を統合化するモンテカルロ・シミュレーションについて,取り扱うき裂長さを変えたシミュレーションを開発することにより計算の高効率化を図った.このシミュレーションを用いて,実際に原子炉内構造物の溶接部に発生したSCCを模擬して解析を行った結果,シミュレーション結果は実際の事象と類似したき裂の発生状況を示した.このことから,適切な条件を用いるならば,実際の構造物に対する寿命評価に有効であると考えられる.

In recent years, the occurrence of large cracks in structural components of atomic furnaces has been reported, and the most important issue of SCC control is the aging degradation point. The dominant factor of SCC progress rate, the latent period of crack formation and the accuracy process of micro-distributed crack formation, and the progress of macro-cracks after crack formation are different at various levels. SCC lifetime is predicted correctly, and it is important to understand the behavior of all levels. In this study, the sensitivity treatment of steel was carried out in a boiling water atomic furnace environment. The SCC test was carried out in a simulated accelerated environment. The conditions for the initiation, synthesis and progress of microcracks in the crystal grain were determined. The SCC test was carried out in a multi-stage stress test. The results of the examination of the test films at various times during the SCC test confirmed the occurrence of microcracks in the crystal particle size range, and the occurrence of microcracks in the crystal particle size range. The number of cracks and the length of cracks were measured, and the test time increased with the increase of the force, the number of cracks increased, and the maximum length of cracks increased. The test time, stress, sensitivity and conditions are changed. The test time, stress, sensitivity and conditions are changed. In addition, the SCC's various levels of activity are integrated, and the calculation efficiency is high. The results of SCC simulation and analysis show that SCC occurs in the fusion zone of the structure in the atomic furnace. This is the first time that a structure has been evaluated for its lifetime.