「原子力機器・構造物の疲労強度信頼性」 - JWES...15 0 Tr ue tensile st r ength 1 T R esidual stress 1 r (M P a) SUS304 L û ¬ É G ô Ë Î , , ü J ö E > _ SUS304

原子力研究委員会 FQA2小委員会疲労に関する重要知識

Subcommittee for Organizing Question and Answer of Fatigue Knowledge(Phase 2)

Copyright Ⓒ 2017 The Japan Welding Engineering Society, All Right Reserved,

疲労に関する重要知識講演資料集

この資料は，（一社）日本溶接協会原子力研究委員会 FQA2小委員会における講演資料を掲載したものです．この資料を引用するにあたっては，下記を明記してください．

（一社）日本溶接協会原子力研究委員会FQA2小委員会ナレッジプラットフォーム公開資料(2017年）：「原子力機器・構造物の疲労強度信頼性」茨城県企画部林眞琴

「原子力機器・構造物の疲労強度信頼性」

茨城県企画部林眞琴


27年12 17日日本溶接協会FQA2小委員会

原子力機器・構造物の疲労強度信頼性

茨城県企画部

林眞琴


1

の疲労


2

Re

sid

ua

lstr

ess

(MP

a)

200

0

-200

-400

-800

-600

0 200 400 600 800

Emery paper polished

Shot peened (2.5s)

Shot peened (5s) Shot

peened (10s)

ットーにるさの力

Distance from surface (μm)

林, 榎本, オーステナト系ステレス鋼SUS304の温大気中おび温純水中の疲労強度に及ぼす表面処理の影響, 料, 第45巻, 第10号, (1996), pp.1107-1112.


3

280

260

240

220

200

180

160

140

120

Number of cycles Nf (cycles)

SUS304溶処理の

10 10 10 10 10 10

Str

ess

am

plit

ud

eσ

(MP

a)

300RT in air

288℃ in water (DO=0.2ppm) 288℃ in air

w=225M

Pa

w=168M

Pa

10


4

15010

200

250

300

350

10 10 10 10 10

Str

ess

am

plit

ud

eσ

(MP

a)

In Air at 288℃ Electropolished Emery paper polished Shot peenedShot peened and emery paper polished

Gradually increased

SUS304表面の




5

0.5 1.0 1.5 2.0

150

100

50

00

Str

essσ

(MP

a)

Shot peened andemery paper polished

As-finishedAfter 107 cycles at 221MPaAfter 107 cycles at 225MPaAfter 107 cycles at 230MPaAfter 107 cycles at 245MPa

200

250

300E=1754GPa

Maximumstress amplitude

Strain (x10-3)

Gradually increased stress amplitude

SUS304 ットーの疲労



6

Fa

tigu

estr

en

gthσ

w (

MP

a)

Type 304 Sainless In Air at 288℃

ElectropolishedEmery paper polishedShot peenedShot peened and emery paper polished

#400 Galssbead peened

#60 Glassbead peened

-5000-1000 0

σB

500

50

100

300

250

200

150 True tensile strength

σT

Residual stress σr (MPa)

SUS304表面の度




8

Str

ess

am

plit

ud

eσ

(MP

a)

Electro-polished 2% Pre-stretched4% Pre-stretched

200

250

300

350In Air at 288℃

15010 10 10 10 10 10


SUS304引性の

σw=211MPa

σw=191MPa

σw=168MPa



9

5

10

15S

tra

inra

nge⊿

(x1

0-3

)=245MPa

=225MPa

=211MPax

010 10 10 10 10 10 10

Number of cycles N (cycles)

x

SUS304引性の疲労・

4% Pre-stretched



10

Str

ess

am

plit

ud

eσ

(MP

a)

350Emery paper polished#400 Glassbead peened#60 Glassbead peened

300

w=255MPa

250

w=245MPa

200

w=168MPa

15010 10 10 10 10 10


SUS304 ラスーーの



11

10010 10 10 10

Number of cycles Nf (cycles)10

Str

ess

am

plit

ud

eσ

(MP

a)

Buff polished (R=-1) Buff polished (R=0)#400 Glassbead peened#60 Glassbead peened

150

200

250Type 304 S/S

In water at 288℃ DO=0.2ppm

SUS304 の温純水中

w=157MPa

w=152MPa

w=138MPa

w=163MPa



12

オーステナト系ステレス鋼SUS304の288℃大気中におけるナーの


13

Str

ess

Sa

Sa(1)

n1

Sf

Nf

Cycles n

Sa(1)

n1Str

ess

Sa Sa(2)

n2S

tress

Sa

Cycles n

(d) Repeated 2 step stress (Low to High)

Sa(1) ⊿Sn

Cycles n

(e) Gradual increasing stress

(a) 2 step increasing stress (b) 2 step decreasing stressS

tress

Sa Sa(1)

n1

Sf

Nf

Cycles n

Sa(1)

n1

Str

ess

Sa

Sa(2)

n2

Cycles n

(c) Repeated 2 step stress(High to Low)

重疲労における重ー

林眞琴, オーステナト系ステレス鋼SUS304の288℃大気中におけるナー測の , 料, 46巻, 第4号, (1997), pp.432-437.


14

重重し力( )におけるS N



15

重重し力( )における力の力



16

重重し力におけるS N



17

重重し力( )におけるS N



18

重重し力( ) における力中の性



19

重重し力( ) における力 (n=105cycles)



20

疲労における



21

SUS304ステレス鋼のBWR純水中における疲労強度


22

BWR純水中疲労

M., Hayashi, ‘Thermal fatigue of type 304 stainless steel in simulated BWR environment’, Nuclear Engineering and Design, 184, (1998), pp.135-144.


23

オートレーの面構造



24

純水部部の構造

溶接構造を Swage Lock のて構造に温水温水部における疲労を

部をしでSwage LockのNut


25

オートレーの

純水部はSwage Lock のて構造


26

疲労の

Φ8-φ10のにさ0.5mmの



27

中 (φ10)

力に及ぼすの影響

の力はの 1.7

(φ10-φ8)

(φ9-φ8)



28

疲労の面の

重にるの

疲労面にする一に重する．こにを



29

SUS304鋼の熱疲労ＳＮ曲線



30

SUS304鋼の疲労機疲労のSN



31




32




33

鋼STS410のBWR純水中における疲労強度


34

STS410鋼の疲労機疲労のSN の

M., Hayashi, ‘Thermal fatigue behavior of thin-walled cylindrical carbon steel specimens in simulated BWR environment’, Nuclear Engineering and Design, 184, (1998), pp.135-144.


35

力にるSTS410のSN



36

疲労における度の

中の度は0.0264%/s

力では度はく力では度はい

度は0.02 0.04%S



37

度をした機疲労SN の



38

- にる測の



39

鋼SFVV2のBWR純水中における疲労強度


40

SFVV2鋼の疲労機疲労のSN の

林眞琴,低合金鋼SFVV2 の純水中における熱疲労強度, 日本機械学会論文集(A)編, 64 巻, 625号, (1998), pp.124-130.


41

力にるSFVV2鋼のSN



42

度をした機 SN の

度をした疲労測

中の度は0.01 0.05%/sで大く



43

- にる測の



44

疲労表面の・・


45

純水中疲労

M., Hayashi and A., Hirano, ‘High Cycle Thermal Fatigue Crack Initiation and Growth Behavior in a Simulated BWR Environment’, J. of Solid Mech. and Mat. Eng., Vol. 6, No. 10, (2012), pp.1-13.


46

水

水

水

低水

低水

低水

水水

120

120

1

純水中疲労オートレーの構造



47

25

φ150

1.6 1.6

1.6

疲労の



48

水

低水

純水中疲労の



49

に熱疲労

疲労の



50

Type304&Type316NG

10

10 10 10 10 10 10

Nf (cycles)10 10

10

10

Sa

(MP

a)機械疲労

RT in air

288℃ in air

288℃ in water

熱疲労f=2.33Hz

f=4.66Hz

Sa=122,530Nf-0.6525+295

疲労機疲労の

疲労は機疲労く一 M., Hayashi and A., Hirano, ‘High Cycle Thermal Fatigue Crack Initiation and Growth Behavior in a Simulated BWR Environment’, J. of Solid Mech. and Mat. Eng., Vol. 6, No. 10, (2012), pp.1-13.


51

100

10- 10- 10 101

f (Hz)

H= 5.8 kW/m2 KH=11.6kW/m2 KH=23.2kW/m2 KH=58.1kW/m2 KH=116.2kW/m2 K

熱疲労度

Ta

(deg) 250

h=45.8kW/m2 K

度 200

150

疲労する温度

疲労するたにはΔT=135℃ 要M., Hayashi and A., Hirano, ‘High Cycle Thermal Fatigue Crack Initiation and Growth Behavior in a Simulated BWR Environment’, J. of Solid Mech. and Mat. Eng., Vol. 6, No. 10, (2012), pp.1-13.


疲労の浸透探

坦部にも数の疲労 53


53

1mm

さ：10.5mm, さ：1.82mm

疲労面の



54

20μ m

疲労面の



55

力の数性

1 Hz

2 Hz

5 Hz

10 Hz

20 Hz

250

-50

50

0

100

200

150

0 0.5 1.0 1.5 2.0

の x (mm)2.5

S(M

Pa)

⊿Tw=250℃H=11.6kW/m2 K



56

A0+A1x+A2x2+A3x3+A4x4+A5x5

の

表面の力大数の



57

250

-50

50

0

100

200

150

0 2 4 6

の x (mm)8

S(M

Pa)

f=1Hz⊿Tw=250℃H=11.6kW/m2 K

熱

力のにる


58

05 10 15

の x (mm)0 20

Δ

K(MPa√

m) 30

20

10

⊿Tw=250℃, H=11.6kW/m2 K

0.1 Hz0.2 Hz

0.5 Hz 1 Hz

力大数の



59

10

SUS304&SUS316NG 鋼

af=4.1f -0.5

10

熱疲労

10-

10- 1

f (Hz)

a f (

mm

)

10 1010-

1

学 ( )

( )

( )

の力大数の

さは数のの数に M., Hayashi and A., Hirano, ‘High Cycle Thermal Fatigue Crack Initiation and Growth Behavior in a Simulated BWR Environment’, J. of Solid Mech. and Mat. Eng., Vol. 6, No. 10, (2012), pp.1-13.

Documents

「原子力機器・構造物の 疲労強度信頼性」 - JWES...15 0 Tr ue tensile st r ength 1 T R esidual stress 1 r (M P a) SUS304 L û ¬ É G ô Ë Î , , ü J ö E > _ SUS304

「原子力機器・構造物の疲労強度信頼性」 - JWES...15 0 Tr ue tensile st r ength 1 T R esidual stress 1 r (M P a) SUS304 L û ¬ É G ô Ë Î , , ü J ö E > _ SUS304