改良9Cr-1Mo鋼の大型単軸継手および配管周継手のクリープ損傷解析

摘要

超々臨界圧火力発電プラントの主蒸気配管などの高温機器においては，高温強度に優れた高クロム鋼が使用されているが，これらの材料では高温下での長時間の使用により溶接継手の熱影響細粒域（Fine grained heat affected zone，以下FGHAZと略記）でクリープボイドなどの微視的損傷が発生·成長·連結し，最終的には巨視的なき裂となって破断に至る「Type IVクリープ損傷」による不具合が生じている．そのため，上記損傷に対する対策や余寿命評価法の開発が求められている．内圧を受ける配管長手継手に加えて，内圧と曲げを受ける配管周継手の損傷についても注目されている．改良9Cr-1Mo鋼では，母材や溶接金属と比べて，FGHAZのクリープ速度が速いため，FGHAZのクリープ変形が周囲に拘束され，板厚内部において3軸引張状態となり，優先的にボイドが発生するとされる．このため，PGHAZのボイド個数密度の増加が溶接継手寿命の指標となっており，非破壊検査技術の高度化とともに，ボイド発生から巨視的き裂発生に至る損傷プロセスを数値シミュレーションで予測し，クリープ余寿命評価精度を改善する試みが行われてきている．