報告書番号

Q08025

タイトル（和文）

超小型試験片を用いたマスターカーブ破壊靭性評価

タイトル（英文）

Evaluation of Fracture Toughness by Master Curve Approach Using Miniature Specimens

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

近年，原子炉圧力容器鋼の破壊靭性評価法として，破壊靭性が本来有する統計分布特性を考慮して信頼限界を理論的に定める「マスターカーブ法」が提案され，我が国においても国産材に対する適用の是非が議論されている．当所では国産原子炉圧力容器鋼を対象とした体系的な破壊靭性試験を行い，厚さ10 mm以上の標準形状の試験片を用いればマスターカーブ法が適用可能であることを明らかにしてきた．マスターカーブ法の実機材への適用を考える場合，材料に限りがあるという制約の中でマスターカーブ法の実機圧力容器鋼への適用を実現するためには，現行の監視試験プログラムと共存し得る評価法の確立が不可欠である．このためには，使用済みの監視試験片を再利用してを試験片が採取できる，いわゆる超小型試験片を利用することの可否が大きな鍵を握る．本研究では，代表的な国産原子炉圧力容器鋼材であるSFVQ1A鋼およびSQV2A鋼を対象に，厚さ4 mmのミニチュアC(T)試験片を用いた破壊靭性試験を行い，マスターカーブ法の適用性と実現可能性とを検討した．ASTM基準に定める評価手順に従い，材料ごとに有効なマスターカーブを決定することができた．試験温度，評価方法，試験片寸法の違いによるマスターカーブの差は小さく，ミニチュアC(T)試験片を用いても，より大きな試験片と同等のマスターカーブを取得できることを確認した．また，試験温度と有効な破壊靭性データ注が取得できる割合，最低限必要とされる有効破壊靭性データの個数との関係について整理し，試験温度を適切に(参照温度より10ないし50℃低め)に設定することにより，有効な参照温度を現実的な試験片個数(10体以下)で決定できることを明らかにした．

概要 （英文）

The fracture toughness Master Curve gives a universal relationship between the median of fracture toughness and temperature in the ductile-brittle transition temperature region of ferritic steels such as reactor pressure vessel (RPV) steels. The Master Curve approach specified in the ASTM standard theoretically provides the confidence levels of fracture toughness in consideration of the inherent scatter of fracture toughness. CRIEPI has conducted a series of fracture toughness tests for typical Japanese RPV steels with various specimen sizes and shapes, and has ascertained that the Master Curve method can be well applied to the specimens with the thickness of 0.4-inches or larger. Considering the possible application of the Master Curve method coexistent with the present surveillance program for operating RPVs, the utilization of miniature specimens which can be taken from broken halves of surveillance specimens is quite important for efficient determination of the Master Curve from limited volume of the materials of concern. In this study, fracture toughness tests were conducted for typical Japanese RPV steels, SFVQ1A and SQV2A, using the miniature C(T) specimens with the thickness of 4 mm following the procedure of the ASTM standard. The results showed that the differences in test temperature, evaluation method, and specimen size did not affect the Master Curves, and the fracture toughness indexed by the reference temperature, To, obtained from miniature C(T) specimens were consistent with those obtained from standard and larger C(T) specimens. Based on the relation between test temperature, experimental ratio of valid data to total test data, and the minimum number of valid data required, possible number of total test data for efficient evaluation was estimated. It was found that valid To can be determined with realistic number of miniature C(T) specimens (less than 10) if test temperature was properly selected with the range of 10 to 50 degrees C less than To. Thus, the Master Curve approach could be well applied using miniature C(T) specimens.

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