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

利用腐蚀产物楔形效应抑制疲劳裂纹扩展技术的研究

• 批准号: 20K04677
• 负责人: 高橋 一比古
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04677/
• 关键词: 疲労き裂; 鋼構造物; 補修; き裂進展抑制; 腐食生成物; くさび効果; 含水ジェル; 湿潤環境; 湿潤腐食環境

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。

当腐蚀产物发生在疲劳裂纹内时，所谓的楔形效果可以显着抑制裂纹的生长速度。腐蚀环境中的裂纹传播行为是由楔形效应引起的抑制作用与腐蚀溶解引起的加速效应之间的冲突，因此，如果前者可以在裂缝内创建一个湿润的环境，则可以有效抑制裂纹繁殖。因此，在这项研究中，我们使用高水含量凝胶创建了裂纹生长抑制纸，作为在裂缝内以局部方式实现潮湿环境的一种手段，我们将验证其有效性。在2022财年，与上一年一样，我们使用钢制平板测试片进行了裂纹生长测试，并评估了原型裂纹生长抑制纸的性能。具体而言，将含水的凝胶片与蒸馏水，盐水或人造海水浸渍以确定含水的成分的影响，并且还比较并检查了流动阴极层和流动阳极层的影响。结果，当将裂纹增殖抑制纸施加在测试样品的一侧和另一侧的通风孔上时，发现所有原型进度抑制纸张都具有显着的进度抑制作用，从而产生了终身效果。在比较基本材料的寿命和破裂的寿命时，使用蒸馏水时的量为2.1至2.4倍，使用3％盐水时的4.1至5.5倍，使用人造海水时的6.5至9.6倍。当将铜箔胶带用作含水凝胶片的顶部的流动阴极层以使其适用于测试件，在使用蒸馏水时没有观察到显着差异，但是当使用3％的盐水或人造海水时，使用了3％的盐水或人造海水的效果，并且在以前的和47％的latter和47％的寿命中出现了35％的寿命。上一年提出了一种专利应用，用于抑制使用含水的凝胶和上述流电极阳极层的裂痕效应，以抑制裂纹生长的方法，但是今年，添加了进一步的例子，添加了索赔，汇编了国内优先索赔。

项目成果

疲労亀裂の進展抑制／検出方法、及び疲労亀裂の進展抑制／検出シート

疲劳裂纹扩展抑制/检测方法以及疲劳裂纹扩展抑制/检测表

• 发表时间: 2020

疲労亀裂の進展抑制方法、及び疲労亀裂の進展抑制シート

疲劳裂纹扩展抑制方法及疲劳裂纹扩展抑制片

• 发表时间: 2022