報告書番号

Q05008

タイトル（和文）

高クロム系フェライト鋼に対する解析的寿命評価法の開発 -第３報：ボイラ用12Cr鋼（HCM12A）の構成モデルの開発-

タイトル（英文）

Development of analytical life estimation method for high-chromium ferritic steels - Third report: Development of constitutive model for 12Cr steel (HCM12A) used in boiler components -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

本研究では、ボイラ用12Cr鋼であるHCM12A鋼の変形特性を実験により明らかにすると共に、その挙動に対する構成モデルを検討した。ひずみ速度依存性に関しては12Cr鋼は9Cr鋼と同様であり、500℃以上の温度域ではひずみ速度の低下と共に応力は低下した。繰返し変形特性に関しては、12Cr鋼は500℃以上では9Cr鋼と同様に繰返し軟化挙動を示したが、200～400℃の温度域では繰返し軟化挙動を示さず両鋼で相違が見られた。著者らが9Cr鋼用に開発した統一型構成式を基本モデルとして、速度/時間依存性を適切に評価するために背応力の熱回復項および抗応力を調整すると共に繰返し硬化/軟化量を制御することにより、12Cr鋼用の構成モデルを開発した。室温～650℃における計算結果を試験データと比較したところ、本モデルにより12Cr鋼の単調引張曲線、応力緩和曲線、クリープ変形、繰返し変形、および、ひずみ保持波の各変形挙動が高い精度で評価されることが確認された。

概要 （英文）

A series of deformation tests was conducted on HCM12A steel, which is a typical 12Cr steel used in USC boiler components, in order to investigate its inelastic deformation behavior under various conditions between 20 and 650℃. The material showed strain rate dependency under monotonic tensile conditions above 500℃, being the same with modified 9Cr-1Mo steel. As for cyclic deformation, the 12Cr steel exhibited different behavior with the 9Cr steel between 200 and 400℃; the former scarcely showed cyclic hardening or softening behavior while the latter showed remarkable cyclic softening behavior. A unified constitutive model, which was previously proposed for the 9Cr steel by authors, was elaborately calibrated to describe the deformation of the 12Cr steel under those conditions. Material parameters such as drag stress and static recovery term of the back stress were adjusted to evaluate the rate/time-dependent deformation and saturated values of cyclic hardening/softening variable were controlled to express the cyclic response of the material. Calculation results using the constitutive model for the 12Cr steel were compared to the experimental results under monotonic tension, stress relaxation, creep deformation and cyclic deformation with/without strain hold period. It was demonstrated that the present constitutive model is capable to express the deformation behavior of HCM12A steel with sound accuracy.

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