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鉄鋼材料の損傷機構一覧表 =その他=

「鉄鋼材料の実務知識」の第4回「鋼材の損傷機構について」に示した「材料特性劣化を原因とする脆性破壊や腐食損傷」をさらに詳細に分類して解説する。

損傷 解説
延性破壊 延性材料に荷重を負荷すると、応力が降伏応力に達すると塑性変形が生じ、ひずみ硬化(加工硬化)に打勝つ応力の増大によって塑性変形が継続し、公称応力が最大値(引張強さ)を示して低下した後に、破壊する。十分な塑性変形後に破壊する現象を延性破壊と呼ぶ。
脆性破壊 一般に鋼は、小型試験片の室温引張試験ではよく伸びてから引張強さに達して壊れるが(延性破壊)、大型構造部材では実環境(特に低温)で伸びずに、引張強さに達する以前に瞬時のうちに壊れることがある。これを脆性破壊という。 脆性破壊は、(1)温度が低く、(2)変形速度が高く、(3)部材寸法の増大や構造不連続(切欠き)の存在による塑性拘束(3軸応力)の程度が強くなるほど、起こり易くなる。材料側から見れば、(1)〜(3)の実環境条件のもとで、十分な靭性を持つこと、または延性-脆性遷移温度が十分に低いことが要求される。延性-脆性遷移という鋼の持つ特性を評価する手法としてのシャルピー衝撃試験がある。
座屈 座屈は,薄肉構造物に地震などにより大きな圧縮荷重が作用すると,不安定変形が生じ,構造物がその機能を失うものである。高速炉容器は薄肉であるため,地震時の座屈の評価が必要であるが,軽水炉容器は厚肉であるため,座屈を起こしにくい。
応力緩和(リラクゼーション) クリープによる応力緩和は,高温条件下(絶対温度で融点の約1/2以上)において,クリープひずみが時間とともに累積するため,弾性ひずみ成分がその分小さくなり,結果として応力が低減していくことである。クリープ破壊の初期段階の現象であり,クリープ疲労破壊の評価に考慮する必要がある。高温で使用されるボルトなどの締結体の緩みをもたらす。溶接後熱処理による残留応力の低減はこの応力緩和現象によってもたらされる。
ラチェッティング ラチェッティングは,繰返し負荷によって一方向の塑性変形が非可逆に累積する現象である。引張りなどの一定荷重にねじりなどの繰返し荷重が重畳した場合に発生しやすい。
再熱割れ(SR割れ) 溶接後熱処理(PWHT)中あるいは高温使用中の応力緩和によって起こる割れである。厚肉部材で起こりやすい。
クラッド剥離 肉盛部において,高温高圧水素環境で運転中に吸蔵された水素が,停止冷却時に粗大炭化物周辺に補足されて分子化し,母材との境界部で肉盛を剥離させる現象である。
クラッド下割れ UCCには再熱割れ(SR割れ,reheat UCC)と水素割れ(低温割れ,cold hydrogen UCC)の二つのメカニズムがある。 鋼中に不純物元素が入ったり,クラッド面近傍に凝固偏析があると発生しやすい。また,溶接部の残留応力はUCCを助長する。クラッドを溶接施工する際に,大入熱で実施した場合に母材で割れが発生する。以前に原子炉圧力容器で発見されたUCCはクラッド表面にほぼ直角に存在し,一般に溶接方向の45〜90°にわたり発生するという特徴があった。
様々な損傷でお困りの問題がありましたら、MatGuideのお問い合わせページから、または直接下記へメールで、ご相談ください。

s-kihara(at)b-mat.co.jp【(at) を @ に替えて下さい。】
(株)ベストマテリア
木原重光

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