ピーニングによる応力腐食割れ防止効果に関する研究
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カテゴリ: 第7回
1.緒言
1構造物の高温水中における劣化事象の一つとし て応力腐食割れ (SCC )がある。その発生原因が構造物に生じ た引張残留応力である場合, 残留応力の低減が劣化 防止対策として有効である。 - 加圧水型原子力プラント(PWR)の一次系環境 下で 600系 Ni 基合金が使用されている部位では, 応力腐食割れ(PWSCC )の懸念があり,蒸気発生器 出入口管台や原子炉容 器出入口管台等に対する予防保全策として超音波 ショットピーニング(USP: ウォータジェットピーニング(WJP: Peening)をはじめとした残留応力低減 (改善) 技術を適用中であるに原子炉容器における WJP適用箇所を, に蒸気発生器 における USP適用箇所をそれぞれ示す。 残留応力は機械的・熱的エネルギーの付与により 減少(緩和)する。これは塑性変形やクリープ変形 の結果, 初期の弾性歪が非弾性歪に変換されること によって生じる。WJP や USP(以下,ピ ーニングとする)を施工した箇所においても,熱時 効や変動応力によって施工後の応力緩和が想定さ れるが,SCC 抑制効果の観点からプラント寿命に 相当する期間中において, 十分な残留応力改善効果 が持続することが必要である。そこで,ピーニング 施工後,実機の条件を加速模擬した高温において
原子炉容器
調色出入口管台 安全注入管台及び配管上8時0152009100{f accom leasts Lock doinch rosogo{ looperce400003 [スター400上あごちくすでバッフル玉子かつお対象: セーフエンド溶接部(600系Ni基合金)原子炉容器内計装筒母材内外面J溶接部 対象: ?内計裝尚 (600系 Ni基合金) (内径約9~15 mm ]外径約38mm J溶接部 (600系 Ni 基合金)Fig.1 PWR プラント原子炉容器における WJP施工箇所- 568 -Fig.2蒸気発生器水室ロンドンにおなら蒸気発生器出入口管 台セーフェンド溶接部(600系 Ni合金) Fig.2 PWR プラント蒸気発生器における USP施工箇所様々な応力負荷の影響を検討した試験を行い, 圧縮 残留応力の緩和の確認を行った。2.実施内容 - 実機プラントのピーニング施工部位においては 最高約 320°Cの温度となり,さらに内圧による引張 応力の発生や, 起動停止に伴う繰返し応力が発生し, これらによる残留応力の変化が想定される。このよ うな環境を模擬した条件下でのピーニングによる 圧縮残留応力の緩和挙動を調査した。 2.1 高温保持の影響 - 試験片は 600系 Ni 基合金溶接金属(132 合金)で | あり,試験片中央部に PWR プラント炉内計装筒J 溶接部への施工と同条件で WJP 施工を行った。 WJP 施工後,試験片を実機プラント想定温度であ る 320°C及びこれよりも高い 350°Cと 380°Cの大気 炉中において,1時間から 1000 時間の保持を行っ た後, X線回折法で表面残留応力を計測した。測定 値の評価としては,溶接金属部位おける X 線残留 応力測定の測定精度を考慮し,測定値は平均値を中 心として上下に標準偏差の 2 倍の幅を有するバン ドとして示した。 2.2 高温保持及び荷重負荷の影響 - 高温(360°C)において応力無負荷または一定応力 負荷の下で表面残留応力変化を測定するために, Fig.3 に示す装置を製作した。試験片は 600 系 Ni 基合金溶接金属(132 合金)で Fig.3 の通り製作し, 試験片中央部にPWRプラント炉内計装筒J溶接部 への施工と同条件で WJP 施工を行った。なお,本 試験片は施工部の幅が 4mm と小さく, WJP 施工 した表面の塑性変形の拘束が実機施工部よりも小さいことから, WJP による残留応力低減効果は小WJP 施工後,試験片を試験装置に組み込み、無 負荷または 200MPa の一定応力負荷条件とした。 負荷応力 200MPa は,原子炉容器の耐圧試験圧力 (内圧 21.45MPa) のみを負荷したケースでの応力 解析を行い,炉内計装筒管台内面の周方向に WJP 施工後に作用する最大応力が起動停止に伴う 130MPa程度であったことを参考とし,負荷する応 力をこれより大きく材料の耐力以下の 200MPa と 決定した。試験片を360°Cまで昇温し,表面の残留 応力を最大 1000 時間まで測定した。測定はX線回 折法で行い,360°Cにおいて応力を負荷したまま実 施した。なお, X 線回折法による残留応力測定にお いては,材料物性値の温度による変化を考慮した。148mmJE_4mm24mm50mmWJP施工10mm_24mmヒーター試験片を取り付けたまま,表面 残留応力をX線回折法によりそ の場測定した。試驗片titttttt44444444444おもり(800kg)Fig.3 表面残留応力測定装置及び試験片の模式図2.3 高温保持及び変動応力の影響実機プラントの起動・停止に伴う変動応力は降伏 点以下(弾性範囲内)であり,残留応力に与える影 響は小さいと考えられ,これを実験的に確認した。 (1)試験片及びピーニング施工 - 600系 Ni基合金母材と SUS316 を 600系 Ni基 合金溶接金属(132 合金)で SMAW 溶接した継手板 から Fig.4に示す平板継手試験片を採取した。この 試験片の Ni 基合金溶接金属部分に WJP または USP を施工した。施工条件は実機プラントにおい て実際に使用されている条件と同一とした。 (2)残留応力緩和試験試験片の三点曲げにより, ピーニング施工面に繰 返し変動応力(引張応力)を発生させた (Fig.5 参照)。 付与する引張応力は, 実機の発生応力の最大値相当569の 130MPa とした。 - 試験温度は 420°Cとした。これは実際のプラント 温度を320°Cで代表し,100°Cの温度加速を行うこ ととして決定した。なお,供試材の耐力は試験温度 420°Cとプラント温度(320°C)とで顕著な相違は なく,耐力に対する負荷応力の比はいずれの温度に おいてもほぼ同一と考えられる。変動応力負荷のサイクルは, 1230 秒間の 130MPa 負荷を 1 サイクルとし,応力負荷と除荷 は瞬時とした。これは年間のプラントの起動停止回 数を最大5回と仮定し, 起動から停止までの平均時 間 1.8× 103 時間(320°C)に相当する時間を, Larson-Miller パラメータ(定数 20)により加速試験 温度 420°Cでの経過時間に換算すると平均 1230秒 となることに基づいた。また,負荷回数は、60 年 の寿命を考慮し,最大 300回とした。また,比較対象とするために,応力負荷を行わず に420°Cで保持するケースも実施した。 - 変動応力負荷が 0, 10,50, 150 及び 300 回に 到達試験片を試験機から取り外し, X 線回折法によ って試験片長手方向の表面残留応力を測定した。残 留応力測定を終えた試験片は再び試験装置に組み 込み,変動応力負荷を続行した。150mm溶接金属600系 Ni基合金母材SUS31630mm板厚 10mm Fig.4 高温保持及び変動応力の影響調査に用る試験片の形状アクチュエータ試驗片Span : 100mmFig.5ピーニング施工面 試験片への繰り返し応力負荷を示す模式図3.実験結果 3.1 高温保持の影響 - Fig.6に WJP施工した600系 Ni基合金溶接金属 を320°C, 350°C及び 380°Cで保持した後の残留応 力測定結果を示す。いずれも熱処理初期に応力緩和 が確認されたが,その後,残留応力に顕著な変化がなく,ほぼ一定であることが分かった。初期の応力 緩和は加熱による応力再配分や遷移クリープによ る弾性歪の減少が原因と考えられる。これら 3 水準の試験温度における残留応力の緩 和挙動はいずれも類似しており,320~380°Cの範 囲では緩和量に有意な差がない。この温度範囲にお けるクリープ速度が極めて小さく, X 線残留応力で 定量可能な残留応力緩和が生じないものと考えら れる。材質:600系Ni基溶接金属 施工内容:ウォータジェットピーニング(WJP)~100●320°C保持 ■350°C保持 A380°C保持-29063MPaMIURITURTIITTnpn.応力(MPa)1380ェ98MPa-4000平均値±20(標準偏差)の領域を示す。 -500 WJP施工 0. 1 110 100 1000 10000 直後、時間(hr) Fig.6 320,350 及び 380°Cにおける 600系 Ni基合金溶接金属の残留応力測定結果(測定温 度は室温)3.2 高温保持及び応力負荷の影響 - 応力無負荷の場合と 200MPa の引張応力を負荷 し続けた場合の表面残留応力の緩和挙動をFig.7に 示す。 - 応力無負荷の場合, 温度を室温から 360°Cへ昇温 した際に若干の応力緩和が認められた。これは 3.1 と同様に加熱による応力再配分, 遷移クリープによ る弾性歪の減少によって生じたと推定される。しか し温度が 360°Cに到達した後は、時間の経過に対 して圧縮残留応力の緩和はほぼ認められず一定の 残留応力を保持していると考えられた。引張応力を負荷し続けた場合では,負荷直後に圧 縮残留応力は大きく減少した。この減少量は負荷応 力 200MPa とほぼ等しいと考えられる。その後, 昇温や 360°Cでの保持中の応力緩和挙動は応力無 負荷場合とほぼ同様であり,明確な緩和がなくほぼ 負荷応力分だけ圧縮応力が減少している結果であ った。5701-63+30MPa| 応力負荷_1180±36MPa1-240±56MPa01oo88080材質:600系Ni基溶接金属, 保持温度:360°C o応力負荷なしmoon 平均値±2(標準偏 ●引張応力200MPaを負荷」anne差)の領域を示す。~300 - 41WJP施工 0_ 10°10' 10 10210* 直後時間(hr) Fig. 7WJP施工した600系Ni基合金母材の残|留応力測定結果(測定温度は 360°C) 3.3 高温保持及び変動応力の影響Fig.8に残留応力測定結果を時間に対して示す。 なお,WJP 施工と USP 施工のケースでは初期の残 留応力が異なっているため,同一グラフ上での比較 のために初期値に対する比として示した。 * 変動応力負荷のない場合,ある場合共に圧縮残留 応力の大きさは時間の経過に伴い減少する傾向を 示し,両者に顕著な相違は認められなかった。 1420°Cにおいては, 320~380°Cの場合とは異なり, 時間に対して比較的明瞭に緩和が継続する傾向を 示している。WJP 施工したステンレス鋼でも同様 に 400°C以上ではそれ以下の温度と比べ残留応力 速度が明瞭に増す傾向が報告されている[5]。別途 実施した本材料のクリープ試験結果では、100°Cの 温度加速によってクリープ歪速度は 2 桁程度増大 する結果であり,これに対応した緩和速度の増大が 生じたものと考えられる。一方,応力の影響につい ては、本検討で繰り返し負荷した引張応力 130MPa は材料の弾性範囲内であるため,残留応力緩和への 影響は小さいと推定される。 このような温度加速条件下においても,実機の運 転期間中に想定される最大 300 回の変動応力負荷 による残留応力の緩和量は小さく,圧縮残留応力が 保持されることが確認できた。平均値±20(標準偏差)の領域17111111ピーニング施工直後に対する応力比材質:600系Ni基溶接金属,保持温度420°C ピーニング施工直後 DWJP施工, 変動応力なし における残留応力:■WJP施工, 変動応力あり(130MPa) WJP -420MPaO USP施工, 変動応力なし USP -520MPa●USP施工, 変動応力あり(130MPa) 10月10ピーニング 施工直後、時間(hr) Fig.8 WJPまたはUSP施工後に 420°Cで変動応力負荷した場合の残留応力測定結果(測定温 度は室温)101084.結言WJP または USP を施工した 600 系 Ni 基合金 を対象に,高温引張条件下における表面の残留応 力緩和挙動の緩和挙動を確認した。得られた結果 を以下にまとめる。 (1) 320~380°Cの高温保持中においては、初期に圧縮残留応力の有意な緩和が生じるが,その後は顕著な緩和が生じないことを確認した。 (2) 実機の定常運転中の発生応力を模擬した弾性範囲内の引張応力を負荷し続けた状態におい ても,緩和挙動は加速されないことを 320°Cでの残留応力測定によって確認した。 (3) 420°Cにおいて,実機の起動停止に伴う発生応力を模擬した弾性範囲内の応力を繰り返し 負荷した場合でも,負荷がない場合と緩和挙 動に顕著な差は認められなかった。実機の運 転期間中に想定される 300 回の応力負荷回数 での残留応力の緩和量は小さく,圧縮残留応 力が保持されることが確認できた。[2] 沖村浩司,堀展之,向井正行,増本光一郎,鴨和彦,黒川政秋:三菱重工技報 Vol 43, No.4 p.41(2006), [3] O.Vohringer: Institut fur Werkstoffkunde I, 参考文献 [1] 河野文紀,大屋寿三,沖村浩司,名倉保身,太田高裕:材料力学部門分科会・研究会合同シンポジウム講演論文集, p.199 (2000) [2] 沖村浩司,堀展之,向井正行,増本光一郎,鴨和彦,黒川政秋:三菱重工技報 Vol 43, No.4 p.41(2006), [3] 0.Vohringer: Institut fur Werkstoffkunde I,p.47(1984) [4] H.Holzapfel, V.Schulze, O.Vohringer,Macherauch: Conf Proc: ICSP-6, p.413 (1996) [5] P. Krull, Th. Nitschke-Pagel: Conf Proc: ICSP-7, p.318 (1999)力が保持されることが確認できた。参考文献 [1] 河野文紀,大屋寿三,沖村浩司,名倉保身,太田高裕:材料力学部門分科会・研究会合同シン - ポジウム講演論文集, p.199 (2000) [2] 沖村浩司,堀展之,向井正行,増本光一郎,鴨 - 和彦,黒川政秋:三菱重工技報 Vol 43, No.4 p.41(2006), [3] O.Vohringer: Institut fur Werkstoffkunde I,p.47 (1984) [4] H.Holzapfel, V.Schulze, O.Vohringer,Macherauch: Conf Proc: ICSP-6, p.413 (1996) [5] P. Krull, Th. Nitschke-Pagel: Conf Proc: ICSP-7, p.318 (1999)(平成22年5月 31 日)-571“ “?ピーニングによる応力腐食割れ防止効果に関する研究“ “前口 貴治,Takahru MAEGUCHI,堤 一也,Kazuya TSUTSUMI,豊田 真彦,Masahiko TOYODA,太田 高裕,Takahiro OHTA,岡部 武利,Taketoshi OKABE,佐藤 知伸,Tomonobu SATO
1構造物の高温水中における劣化事象の一つとし て応力腐食割れ (SCC )がある。その発生原因が構造物に生じ た引張残留応力である場合, 残留応力の低減が劣化 防止対策として有効である。 - 加圧水型原子力プラント(PWR)の一次系環境 下で 600系 Ni 基合金が使用されている部位では, 応力腐食割れ(PWSCC )の懸念があり,蒸気発生器 出入口管台や原子炉容 器出入口管台等に対する予防保全策として超音波 ショットピーニング(USP: ウォータジェットピーニング(WJP: Peening)をはじめとした残留応力低減 (改善) 技術を適用中であるに原子炉容器における WJP適用箇所を, に蒸気発生器 における USP適用箇所をそれぞれ示す。 残留応力は機械的・熱的エネルギーの付与により 減少(緩和)する。これは塑性変形やクリープ変形 の結果, 初期の弾性歪が非弾性歪に変換されること によって生じる。WJP や USP(以下,ピ ーニングとする)を施工した箇所においても,熱時 効や変動応力によって施工後の応力緩和が想定さ れるが,SCC 抑制効果の観点からプラント寿命に 相当する期間中において, 十分な残留応力改善効果 が持続することが必要である。そこで,ピーニング 施工後,実機の条件を加速模擬した高温において
原子炉容器
調色出入口管台 安全注入管台及び配管上8時0152009100{f accom leasts Lock doinch rosogo{ looperce400003 [スター400上あごちくすでバッフル玉子かつお対象: セーフエンド溶接部(600系Ni基合金)原子炉容器内計装筒母材内外面J溶接部 対象: ?内計裝尚 (600系 Ni基合金) (内径約9~15 mm ]外径約38mm J溶接部 (600系 Ni 基合金)Fig.1 PWR プラント原子炉容器における WJP施工箇所- 568 -Fig.2蒸気発生器水室ロンドンにおなら蒸気発生器出入口管 台セーフェンド溶接部(600系 Ni合金) Fig.2 PWR プラント蒸気発生器における USP施工箇所様々な応力負荷の影響を検討した試験を行い, 圧縮 残留応力の緩和の確認を行った。2.実施内容 - 実機プラントのピーニング施工部位においては 最高約 320°Cの温度となり,さらに内圧による引張 応力の発生や, 起動停止に伴う繰返し応力が発生し, これらによる残留応力の変化が想定される。このよ うな環境を模擬した条件下でのピーニングによる 圧縮残留応力の緩和挙動を調査した。 2.1 高温保持の影響 - 試験片は 600系 Ni 基合金溶接金属(132 合金)で | あり,試験片中央部に PWR プラント炉内計装筒J 溶接部への施工と同条件で WJP 施工を行った。 WJP 施工後,試験片を実機プラント想定温度であ る 320°C及びこれよりも高い 350°Cと 380°Cの大気 炉中において,1時間から 1000 時間の保持を行っ た後, X線回折法で表面残留応力を計測した。測定 値の評価としては,溶接金属部位おける X 線残留 応力測定の測定精度を考慮し,測定値は平均値を中 心として上下に標準偏差の 2 倍の幅を有するバン ドとして示した。 2.2 高温保持及び荷重負荷の影響 - 高温(360°C)において応力無負荷または一定応力 負荷の下で表面残留応力変化を測定するために, Fig.3 に示す装置を製作した。試験片は 600 系 Ni 基合金溶接金属(132 合金)で Fig.3 の通り製作し, 試験片中央部にPWRプラント炉内計装筒J溶接部 への施工と同条件で WJP 施工を行った。なお,本 試験片は施工部の幅が 4mm と小さく, WJP 施工 した表面の塑性変形の拘束が実機施工部よりも小さいことから, WJP による残留応力低減効果は小WJP 施工後,試験片を試験装置に組み込み、無 負荷または 200MPa の一定応力負荷条件とした。 負荷応力 200MPa は,原子炉容器の耐圧試験圧力 (内圧 21.45MPa) のみを負荷したケースでの応力 解析を行い,炉内計装筒管台内面の周方向に WJP 施工後に作用する最大応力が起動停止に伴う 130MPa程度であったことを参考とし,負荷する応 力をこれより大きく材料の耐力以下の 200MPa と 決定した。試験片を360°Cまで昇温し,表面の残留 応力を最大 1000 時間まで測定した。測定はX線回 折法で行い,360°Cにおいて応力を負荷したまま実 施した。なお, X 線回折法による残留応力測定にお いては,材料物性値の温度による変化を考慮した。148mmJE_4mm24mm50mmWJP施工10mm_24mmヒーター試験片を取り付けたまま,表面 残留応力をX線回折法によりそ の場測定した。試驗片titttttt44444444444おもり(800kg)Fig.3 表面残留応力測定装置及び試験片の模式図2.3 高温保持及び変動応力の影響実機プラントの起動・停止に伴う変動応力は降伏 点以下(弾性範囲内)であり,残留応力に与える影 響は小さいと考えられ,これを実験的に確認した。 (1)試験片及びピーニング施工 - 600系 Ni基合金母材と SUS316 を 600系 Ni基 合金溶接金属(132 合金)で SMAW 溶接した継手板 から Fig.4に示す平板継手試験片を採取した。この 試験片の Ni 基合金溶接金属部分に WJP または USP を施工した。施工条件は実機プラントにおい て実際に使用されている条件と同一とした。 (2)残留応力緩和試験試験片の三点曲げにより, ピーニング施工面に繰 返し変動応力(引張応力)を発生させた (Fig.5 参照)。 付与する引張応力は, 実機の発生応力の最大値相当569の 130MPa とした。 - 試験温度は 420°Cとした。これは実際のプラント 温度を320°Cで代表し,100°Cの温度加速を行うこ ととして決定した。なお,供試材の耐力は試験温度 420°Cとプラント温度(320°C)とで顕著な相違は なく,耐力に対する負荷応力の比はいずれの温度に おいてもほぼ同一と考えられる。変動応力負荷のサイクルは, 1230 秒間の 130MPa 負荷を 1 サイクルとし,応力負荷と除荷 は瞬時とした。これは年間のプラントの起動停止回 数を最大5回と仮定し, 起動から停止までの平均時 間 1.8× 103 時間(320°C)に相当する時間を, Larson-Miller パラメータ(定数 20)により加速試験 温度 420°Cでの経過時間に換算すると平均 1230秒 となることに基づいた。また,負荷回数は、60 年 の寿命を考慮し,最大 300回とした。また,比較対象とするために,応力負荷を行わず に420°Cで保持するケースも実施した。 - 変動応力負荷が 0, 10,50, 150 及び 300 回に 到達試験片を試験機から取り外し, X 線回折法によ って試験片長手方向の表面残留応力を測定した。残 留応力測定を終えた試験片は再び試験装置に組み 込み,変動応力負荷を続行した。150mm溶接金属600系 Ni基合金母材SUS31630mm板厚 10mm Fig.4 高温保持及び変動応力の影響調査に用る試験片の形状アクチュエータ試驗片Span : 100mmFig.5ピーニング施工面 試験片への繰り返し応力負荷を示す模式図3.実験結果 3.1 高温保持の影響 - Fig.6に WJP施工した600系 Ni基合金溶接金属 を320°C, 350°C及び 380°Cで保持した後の残留応 力測定結果を示す。いずれも熱処理初期に応力緩和 が確認されたが,その後,残留応力に顕著な変化がなく,ほぼ一定であることが分かった。初期の応力 緩和は加熱による応力再配分や遷移クリープによ る弾性歪の減少が原因と考えられる。これら 3 水準の試験温度における残留応力の緩 和挙動はいずれも類似しており,320~380°Cの範 囲では緩和量に有意な差がない。この温度範囲にお けるクリープ速度が極めて小さく, X 線残留応力で 定量可能な残留応力緩和が生じないものと考えら れる。材質:600系Ni基溶接金属 施工内容:ウォータジェットピーニング(WJP)~100●320°C保持 ■350°C保持 A380°C保持-29063MPaMIURITURTIITTnpn.応力(MPa)1380ェ98MPa-4000平均値±20(標準偏差)の領域を示す。 -500 WJP施工 0. 1 110 100 1000 10000 直後、時間(hr) Fig.6 320,350 及び 380°Cにおける 600系 Ni基合金溶接金属の残留応力測定結果(測定温 度は室温)3.2 高温保持及び応力負荷の影響 - 応力無負荷の場合と 200MPa の引張応力を負荷 し続けた場合の表面残留応力の緩和挙動をFig.7に 示す。 - 応力無負荷の場合, 温度を室温から 360°Cへ昇温 した際に若干の応力緩和が認められた。これは 3.1 と同様に加熱による応力再配分, 遷移クリープによ る弾性歪の減少によって生じたと推定される。しか し温度が 360°Cに到達した後は、時間の経過に対 して圧縮残留応力の緩和はほぼ認められず一定の 残留応力を保持していると考えられた。引張応力を負荷し続けた場合では,負荷直後に圧 縮残留応力は大きく減少した。この減少量は負荷応 力 200MPa とほぼ等しいと考えられる。その後, 昇温や 360°Cでの保持中の応力緩和挙動は応力無 負荷場合とほぼ同様であり,明確な緩和がなくほぼ 負荷応力分だけ圧縮応力が減少している結果であ った。5701-63+30MPa| 応力負荷_1180±36MPa1-240±56MPa01oo88080材質:600系Ni基溶接金属, 保持温度:360°C o応力負荷なしmoon 平均値±2(標準偏 ●引張応力200MPaを負荷」anne差)の領域を示す。~300 - 41WJP施工 0_ 10°10' 10 10210* 直後時間(hr) Fig. 7WJP施工した600系Ni基合金母材の残|留応力測定結果(測定温度は 360°C) 3.3 高温保持及び変動応力の影響Fig.8に残留応力測定結果を時間に対して示す。 なお,WJP 施工と USP 施工のケースでは初期の残 留応力が異なっているため,同一グラフ上での比較 のために初期値に対する比として示した。 * 変動応力負荷のない場合,ある場合共に圧縮残留 応力の大きさは時間の経過に伴い減少する傾向を 示し,両者に顕著な相違は認められなかった。 1420°Cにおいては, 320~380°Cの場合とは異なり, 時間に対して比較的明瞭に緩和が継続する傾向を 示している。WJP 施工したステンレス鋼でも同様 に 400°C以上ではそれ以下の温度と比べ残留応力 速度が明瞭に増す傾向が報告されている[5]。別途 実施した本材料のクリープ試験結果では、100°Cの 温度加速によってクリープ歪速度は 2 桁程度増大 する結果であり,これに対応した緩和速度の増大が 生じたものと考えられる。一方,応力の影響につい ては、本検討で繰り返し負荷した引張応力 130MPa は材料の弾性範囲内であるため,残留応力緩和への 影響は小さいと推定される。 このような温度加速条件下においても,実機の運 転期間中に想定される最大 300 回の変動応力負荷 による残留応力の緩和量は小さく,圧縮残留応力が 保持されることが確認できた。平均値±20(標準偏差)の領域17111111ピーニング施工直後に対する応力比材質:600系Ni基溶接金属,保持温度420°C ピーニング施工直後 DWJP施工, 変動応力なし における残留応力:■WJP施工, 変動応力あり(130MPa) WJP -420MPaO USP施工, 変動応力なし USP -520MPa●USP施工, 変動応力あり(130MPa) 10月10ピーニング 施工直後、時間(hr) Fig.8 WJPまたはUSP施工後に 420°Cで変動応力負荷した場合の残留応力測定結果(測定温 度は室温)101084.結言WJP または USP を施工した 600 系 Ni 基合金 を対象に,高温引張条件下における表面の残留応 力緩和挙動の緩和挙動を確認した。得られた結果 を以下にまとめる。 (1) 320~380°Cの高温保持中においては、初期に圧縮残留応力の有意な緩和が生じるが,その後は顕著な緩和が生じないことを確認した。 (2) 実機の定常運転中の発生応力を模擬した弾性範囲内の引張応力を負荷し続けた状態におい ても,緩和挙動は加速されないことを 320°Cでの残留応力測定によって確認した。 (3) 420°Cにおいて,実機の起動停止に伴う発生応力を模擬した弾性範囲内の応力を繰り返し 負荷した場合でも,負荷がない場合と緩和挙 動に顕著な差は認められなかった。実機の運 転期間中に想定される 300 回の応力負荷回数 での残留応力の緩和量は小さく,圧縮残留応 力が保持されることが確認できた。[2] 沖村浩司,堀展之,向井正行,増本光一郎,鴨和彦,黒川政秋:三菱重工技報 Vol 43, No.4 p.41(2006), [3] O.Vohringer: Institut fur Werkstoffkunde I, 参考文献 [1] 河野文紀,大屋寿三,沖村浩司,名倉保身,太田高裕:材料力学部門分科会・研究会合同シンポジウム講演論文集, p.199 (2000) [2] 沖村浩司,堀展之,向井正行,増本光一郎,鴨和彦,黒川政秋:三菱重工技報 Vol 43, No.4 p.41(2006), [3] 0.Vohringer: Institut fur Werkstoffkunde I,p.47(1984) [4] H.Holzapfel, V.Schulze, O.Vohringer,Macherauch: Conf Proc: ICSP-6, p.413 (1996) [5] P. Krull, Th. Nitschke-Pagel: Conf Proc: ICSP-7, p.318 (1999)力が保持されることが確認できた。参考文献 [1] 河野文紀,大屋寿三,沖村浩司,名倉保身,太田高裕:材料力学部門分科会・研究会合同シン - ポジウム講演論文集, p.199 (2000) [2] 沖村浩司,堀展之,向井正行,増本光一郎,鴨 - 和彦,黒川政秋:三菱重工技報 Vol 43, No.4 p.41(2006), [3] O.Vohringer: Institut fur Werkstoffkunde I,p.47 (1984) [4] H.Holzapfel, V.Schulze, O.Vohringer,Macherauch: Conf Proc: ICSP-6, p.413 (1996) [5] P. Krull, Th. Nitschke-Pagel: Conf Proc: ICSP-7, p.318 (1999)(平成22年5月 31 日)-571“ “?ピーニングによる応力腐食割れ防止効果に関する研究“ “前口 貴治,Takahru MAEGUCHI,堤 一也,Kazuya TSUTSUMI,豊田 真彦,Masahiko TOYODA,太田 高裕,Takahiro OHTA,岡部 武利,Taketoshi OKABE,佐藤 知伸,Tomonobu SATO