報告書番号

T25

タイトル（和文）

発電プラント用耐熱金属材料の熱疲労に関する研究

タイトル（英文）

A STUDY ON THERMAL-MECHANICAL FATIGUE OF HEAT-RESISTANT METALLICMATERIALS FOR POWER PLANTS

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

低サイクル熱疲労は発電プラント高温機器の設計・運転上考慮すべき損傷要因の一つであり、熱疲労損傷の評価手法が不可決となっている。本報告では、これまで得られた実験結果をとりまとめ、熱疲労損特性を明らかとするとともに、熱疲労寿命推定のために熱疲労破損特性と他の強度特性との相関性を調べた。また、熱疲労寿命評価法についても検討した。得られた結果は以下のように要約される。（１）２０種類の金属材料の同位相および逆位相の歪・温度条件下の熱疲労寿命特性は、環境およびクリープの影響に関連し、４タイプに分別される。（２）一般に、クリープの影響が大きな場合を除き、熱疲労寿命は他の強度特性から得られる全歪範囲基準の関係から安全側に評価される。（３）巨視き裂伝播側から導出される「歪エネルギー・パラメータ」と高温低サイクル疲労寿命を相関させる新手法を用いると、超合金を含む全材料に対し熱疲労寿命を良好に推定し

概要 （英文）

THERMAL MECHANICAL FATIGUE (TMF) IN THE LOW CYCLE RANGE IS ONE OF THE DAMAGE FACTORS TO BE CONSIDERED IN THE DESIGNAND OPERATION OF HIGH TEMPERATURE EQUIPMENT IN POWER PLANT. THEREFORE,AN ASSESSMENT METHODOLOGY FOR THERMAL FATIGUE DAMAGE IS ESSENTIAL FOR THE DESIGN OF HIGH TEMPERATURE COMPONENTS. IN THIS REPORT, WHICH SUMMAIRZES THE EXPERIMENTAL RESULTS OBTAINED TO DATE, THE TMF FAILURE IS CHARACTERIZED AND CORRELATED WITH OTHER MECHANICAL PROPERTIES TO PREDICT THE TMF LIFE. THE REPORT ALSO DESCRIBES THE METHODOLOGY FOR TMF LIFE PREDICTION. THE RESULTS OBATINED ARE SUMMARIZED AS FOLLOWS: (1) BY CHARACTERIZING TMF FAILUER UNDER IN-PHASE AND OUT-OF-PHASE STRAIN-TEMPERATURE CYCLING CONDITIONS FOR TWENTY KINDS OF STEELS AND ALLOYS, THE LIFE RELATIONSHIP BETWEEN BOTH CYCLING CONDITIONS WAS CLASSIFIED INTO FOUR TYPE ASSOCIATED WITH ENVIRONMENTAL AND CREEP EFFECTS. (2)IN GENERAL, EXCEPTING FOR A CASE SHOWING THE LARGE EFFECT OF CREEP, THE TMF LIFE COULD BE CONSERVATIVELY PREDICTED BY APPLYING THE RELATIONSHIP BASED ON TOTAL STRAIN RANGE THAT WAS OBTAINED FROM OTHER MECHANICAL PROPERTIES. (3)USING A NEW APPROACH IN WHICH THE HIGH TEMPERATURE LOW CYCLE FATIGUE LIFE WASCORRELATED WITH STRAIN ENERGY PARAMETERS DERIVED FROM THE MACROCRACK PROPAGATION LAWS, THE TMF LIFE COULD BE WELL PREDICTED FROM THE CHARACTERISTICS OF ISOTHERMAL FATIGUE FAILURE AND CRACK PROPAGATION FOR ALL THEMATERIALS QUOTED,INCLUDINGSUPERALLOYS.

報告者

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