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

高温环境下原位强度测量SP蠕变方法的新发展及其在延长老化结构寿命中的应用

基本信息

批准号：
15686005
负责人：
駒崎慎一
金额：
$ 18.8万
依托单位：
Muroran Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

小冲头（SP）试验是显微试样测试方法之一，用于评价塑性-脆性转变温度、断裂韧性、热时效脆化等。最近，该SP测试得到了进一步改进，并且正在开发用于测量蠕变特性的SP蠕变测试。由于SP试验使用10×10×0.50mm或φ3×0.25mm等小型试件，因此可以评价局部蠕变损伤，也可以从目标构件中收集大量试件。预计可以评估剩余寿命。此外，在核聚变和核材料领域，辐照测试是必不可少的，但由于一次可以辐照的体积有限，因此迫切需要开发使用较小测试件评估材料性能的方法受到追捧。今年，我们主要针对火力发电厂长期使用的低合金钢和作为聚变反应堆结构材料开发的未使用的低活化铁素体钢进行了SP蠕变试验。将所得结果与标准单轴蠕变试验结果进行比较，探讨该试验方法在评价铁素体耐热钢蠕变特性方面的实用性。结果，我们发现了标准蠕变试验的应力（σ）和SP蠕变试验的载荷（F）之间的关系，这使得SP蠕变试验和标准的断裂试验结果（LMP曲线）蠕变试验吻合，发现“F=2.4σ”的关系成立，无论普通钢和先进钢有什么不同，这个换算系数都是相同的值。这表明，通过使用SP蠕变试验结果和上式，可以不依赖于钢种地估算铁素体耐热钢的标准蠕变断裂强度。但目前该系数的物理意义尚不清楚，阐明它可以说是该测试方法实际应用的重大挑战之一。