報告書番号

Q14006

タイトル（和文）

高い安全性を有するSN材の高温強度特性の評価 ―高温引張データの拡充―

タイトル（英文）

Evaluation of Tensile Properties of Safety-Conscious Rolled Steels for Building Structure (SN Steels) at High Temperature - Expansion of Tensile Property Data at Higher Temperature -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

一般構造用圧延鋼材（SS材）は、構造材料として産業界で広く利用されており、原子力プラントでは支持構造物等に使用されているが、同材には溶接用材料として満たすべき条件が定められていないことから、溶接性が担保された代替材料をこれに代わり用意しておくことが必要と考えられる。建築構造用圧延鋼材（SN材）は優れた溶接性と高い靱性を有し、SS材の代替材として有望視されている。同材については、400℃までの温度で体系的な引張試験が行われ、基本的な引張特性データが取得されているが、シビアアクシデント時の支持構造物の健全性評価を見越し、より高温での引張特性の取得、評価に必要なデータの整備が望まれる。また、SN材の日本機械学会発電用原子力設備規格材料規格への取り込みに向けた検討が日本機械学会においてまさに開始されたところである。本研究では、450℃以上の温度でのSN 材の引張特性を取得し、その評価を行うとともに、同材の高温引張特性の規格への取り込みに向けた技術的検討を行った。得られた成果は次のとおりである。
（１）厚さ 40 mmのSN400BおよびSN490Bについて、チャージの異なる3種の鋼材を用いて450℃から650℃の温度条件で引張試験を行った。材料が同じであれば鋼材が異なっていても概ね同等の引張特性を示し、既往研究で得られた同材の400℃以下の引張特性と滑らかにつながっていた。
（２）SN材の応力-ひずみ曲線を体系的に定式化した。また、応力-ひずみ曲線の温度依存性が弾塑性破壊強度に及ぼす影響について検討し、室温での引張特性に基づく破壊評価が高温条件での弾塑性破壊荷重を保守的に予測することを確認した。
（３）SN材の高温引張特性の規格への取り込みに向けた検討を行い、室温下の設計降伏点、設計引張強さをそれぞれJIS規格に定める降伏点の下限値、引張強さの下限値で定義できることを確認した。また、高温での設計降伏点、設計引張強さのトレンドカーブの近似式を算出した。

概要 （英文）

Rolled steels for general structure (SS steels), provided in the Japanese Industrial Standard (JIS), are used for support structures in nuclear power plants. However, any necessary conditions as welding steels have not settled to SS steels, and it is required rolled steels for building structure (SN steels) be candidate steels from their high weldability and toughness. Comprehensive tensile tests for SN steels up to 400C have been conducted and fundamental tensile properties have been compiled in a previous study. In this report, three materials with different origins were prepared for two types of SN steels (SN400B and SN490B) with 40 mm-thickness, and the additional tensile tests were conducted under the temperature condition from 450C to 650C. The tensile properties were quite consistent with the existing data at the temperature ranging from room temperature to 400C. Stress-strain curves were approximated by use of the Ramberg-Osgood relation as the functions of different material and temperature. It was ascertained that the prediction of the elastic-plastic fracture capacity based on the tensile properties at room temperature was conservative compared with that at high temperature. As a part of the investigation for incorporating tensile properties of SN steels into the JSME material code, design yield stress and design tensile strength could be defined as the lower limits of the yield stress and tensile strength in the JIS code at room temperature, respectively. The approximated equations of the trend curves both for design yield stress and design tensile strength at high temperature were also derived.

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