報告書番号

T96009

タイトル（和文）

高温構造材料のクリープ疲労損傷メカニズムの解明（第５報：キャビティ発生の分布特性と力学的パラメータの検討）

タイトル（英文）

CLARIFICATION OF CREEP-FATIGUE DAMAGE IN HIGH-TEMPERATURE STRUCTURAL MATERIALS (PART5; DISTRIBUTION PROPERTIES AND MECHANICAL FACTORS IN CAVITY NUCLEATION)

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

ＳＵＳ３０４鋼におけるクリープ疲労損傷は，結晶粒界上でのキャビティの発生と成長によって特徴づけられる。この様な微視的損傷は，高温発電プラントでの起動－定格－停止運転に伴って進行する。本研究では，ＳＵＳ３０４鋼を用いクリープ疲労条件下でのキャビティ発生を支配する力学的因子を明らかにするために，ＣＰ波形によりクリープ疲労試験を実施し，破損後の試験片をＳＥＭによって調べた。この結果，キャビティは引張ひずみ速度に依存せずに，応力軸に垂直な面からほぼ１０度の平均角度を有する粒界から発生していること，１サイクル当たりの損傷粒界数体積密度は時間依存性ひずみに比例することが明らかとなった。また，時間依存性ひずみを支配因子にもつ損傷粒界数体積密度の速度式を提案し，ひずみ保持波形のクリープ疲労試験結果に対しても精度良く損傷粒界数密度を推定することができた。

概要 （英文）

CREEP-FATIGUE DAMAGE AT HIGH TEMPERATURES INSUS304 AUSTENITIC STAINLESS STEEL IS CHARACTERIZED BY NUCLEATION AND GROWTH OF CREEP CAVITIES AT GRAIN BOUNDARIES. THE MICROSCOPIC DAMAGE PROGRESSES DURING START-UP,OPERATION AND SHUT-DOWN IN HIGH-TEMPERATURE POWER PLANTS. TO CLARIFY THE MECHANICAL FACTORS IN CAVITY NUCLEATION UNDERCREEP-FATIGUE CONDITIONS,CREEP-FATIGUE TESTS USING CP WAVEFORMS WERE CONDUCTED ON SUS304 STAINLESS STEEL. FAILURE SPECIMENS WERE EXAMINED BY SEM. IT WAS FOUND THAT CAVITATED GRAIN BOUNDARIES EXISTED ALMOST WITHIN10 DEGREE FROM THE NORMAL PLANE TO THE STRESS AXIS REGARDLESS OF THE TENSILE STRAIN-RATE. THE VOLUMETRIC DENSITY OF DAMAGED GRAIN BOUNDARIES PER CYCLE IS PROPORTIONAL TO THE TIME-DEPENDENT STRAIN. A RATE EQUATIONEXPRESSING THE RATE OF THE VOLUMETRIC DENSITY OF DAMAGED GRAIN BOUNDARIES AS A FUNCTION OF TIME-DEPENDENT STRAIN RATE IS PROPOSED. THE VOLUMETRIC DENSITY OF DAMAGED GRAIN BOUNDARIES UNDER STRAIN-HOLD WAVEFORM CONDITIONS IS ACCURATELY PREDICTED BY THE EQUATION.

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