報告書番号

Q07002

タイトル（和文）

改良9Cr-1Mo鋼長手溶接継手管の内圧クリープ条件下での損傷状態の解明と損傷評価法の開発

タイトル（英文）

Clarification of damage condition and development of damage evaluation method of a Mod.9Cr-1Mo steel longitudinal welded tube under internal pressure creep.

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

超々臨界圧火力発電プラントの高温蒸気配管には、高温強度に優れる改良9Cr-1Mo鋼が使用されている。改良9Cr-1Mo鋼の溶接継手は、母材に比べクリープ破断強度が低いことから、高温機器の運用・保守の信頼性を維持するためには溶接継手の損傷評価法の開発が必要不可欠である。本研究では、改良9Cr-1Mo鋼長手溶接継手管を用いて内圧クリープ試験を実施して、溶接継手管の多軸応力下のクリープ破断特性を把握するとともに、損傷中断材を作製して、熱影響部でのボイド発生状態を明らかにした。その結果、溶接継手管は大きく変形することなくType IV破壊を生じ、試験片表面に比べ肉厚中央部の熱影響部に多くのボイドが発生していた。試験片のクリープ解析結果から、3軸引張応力が熱影響部におけるクリープ損傷の進行を加速させ、内部から破壊に至ったことが示唆された。熱影響部におけるボイド成長挙動は、ボイド発生期間を考慮できるよう改良したボイド成長プログラムによって良好に予測することができた。本プログラムを、長手継手直管およびエルボー管の熱影響部におけるボイド成長挙動の予測に適用した。

概要 （英文）

Modified 9Cr-1Mo steels, which have superior high temperature strength, have been used for high temperature steam pipes in ultra super critical power plants. Since weld joints of the Mod.9Cr-1Mo steels have lower creep damage resistance than base metals, it is necessary to establish damage assessment method for weld joints of the Mod. 9Cr-1Mo steels to maintain operational reliability. In this study, internal pressure creep tests have been conducted using longitudinal welded tube specimens on a Mod. 9Cr-1Mo steel to identify creep rupture property under multiaxial loading, and the creep damage condition in heat affect zone(HAZ) has been clarified by producing creep damage interrupted materials. As results, it was found that Type IV failure occurred without significant deformation and initiation of creep voids have concentrated at mid-thickness region rather than surface in the HAZ. From the creep analysis of the specimen, it was suggested that triaxial stress states caused acceleration of creep damage evolution in the heat affected zone resulting in internal failure of the tube specimens. Void growth behavior in the heat affected zone was well predicted by the improved void growth simulation program to which function of void initiation was added. The program was applied to predict void growth behavior in the HAZ of longitudinal welded straight and elbow pipes.

報告者

キーワード