JP7031756B2 - 金属材料の遅れ破壊評価方法 - Google Patents
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Description
[1] 下記工程(A)と工程(B)からなる工程を1回または複数回行うことにより、加工された金属材料の遅れ破壊特性を評価することを特徴とする金属材料の遅れ破壊特性の評価方法。
工程(A):前記金属材料の表面に塩化物イオンを含む水溶液を接触させることで、塩化物量1000~100000mg/m2の塩化物を付着させる工程
工程(B):温度-50~10℃及び前記塩化物の潮解湿度以上である相対湿度の大気雰囲気中に、工程(A)で前記塩化物を付着させた前記金属材料を静置する工程
[2] 工程(A)において、浸漬、噴霧、シャワー、スプレー、水滴滴下のいずれか1つ以上の手法を用いて、10分以内に前記金属材料に前記塩化物を付着させることを特徴とする[1]に記載の金属材料の遅れ破壊特性の評価方法。
工程(A)は、金属材料に塩化物成分を付着させる付着工程である。塩化物成分は、塩化物イオンを主体とする成分を含む水溶液からなる。塩化物成分は試験温度において水溶液として保たれることが好ましく、試験温度で固体である場合は試験に適さない。
工程(B)は、工程(A)を経た金属材料を大気雰囲気下に静置する工程である。大気雰囲気下とは、水膜厚さが10mm以下の状態を意味する。工程(B)において、たとえば、鋼板表面に対する比液量が5mL/cm2以上のような浸漬環境で試験を実施すると、腐食に起因する酸素の拡散が大気中と大きく変化することにより実環境の腐食と異なるからである。そのため、試験片は温湿度を制御した大気雰囲気中に静置される。工程(B)は相対湿度を変化させず、一定の環境にして実施される。相対湿度を一定とすることにより、融雪塩を含む雪または氷、みぞれなどを含む水溶液の付着によって鋼板表面がぬれ続ける環境を模擬することができる。
鋼種A、B、C、Dを幅35mm×長さ100mmにせん断し、せん断時の残留応力を除去するために幅が30mmとなるまで研削加工を施し、試験用の鋼板を作製した。図2は遅れ破壊評価用の試験片の一例を示す模式図である。上述した試験用の鋼板をトルエンに浸漬して5分間超音波洗浄した後に図2のように180°曲げ加工し、この状態でボルトBBとナットBNで拘束して試験片1を作製した。この遅れ破壊評価用の試験片1は曲げ半径Rを4~9mmの曲げ部2を有し、締め込み幅を曲げ半径Rの倍である2Rになっている。また、曲げ部2の曲げ半径を1mmずつ6段階に変化させた複数の試験片1を用意した。なお、曲げ半径Rが小さいと負荷荷重が大きいため割れやすく、曲げ半径Rが大きいと負荷荷重が小さいので、割れにくい。
実環境試験では、融雪塩が散布された状態の道路を毎日走行する移動体の下部に各試験片を設置し、試験開始後60日目に回収した。移動体の下部に設置したのは融雪塩の影響を受けている部位だからである。下記表2にその結果を示す。なお、試験期間中に割れが発生した最大の曲げ半径を割れ発生の境界とし、実環境における限界曲げ半径とした。
図1の金属材料の遅れ破壊評価方法を用い、今回の試験期間を最大60日とし、試験期間中に割れが発生した最大の曲げ半径を割れ発生の境界とし、限界曲げ半径とした。そして、遅れ破壊特性試験で得られた限界曲げ半径と、上記実環境試験で得られた限界曲げ半径とを比較することによって、遅れ破壊特性試験が適正かを判断した。なお、大気雰囲気中の相対湿度は設定値を含む±5%までを試験範囲として認める。
また、従来の遅れ破壊評価法である塩酸浸漬では、同条件における材質間の比較しかできなかったが、本評価を行うことで材質そのものの使用境界を定めることを特徴とする。また、本発明により鋼Cと鋼Dについて限界曲げ半径から遅れ破壊特性を評価した。鋼Cは、割れた試験片が最も厳しいR=4mmの曲げ条件だけで割れ発生日数も最大評価期間付近であった。本実施例から鋼Cは限界曲げ半径が小さいことから、遅れ破壊特性に優れていることが明らかとなった。一方、鋼Dは試験開始直後にほとんどの試験片で割れが発生し、最大割れ半径はR=9mmであった。そのため、鋼Dは本試験より限界曲げ半径が大きいことから、遅れ破壊特性が低いことが判断できた。したがって、本発明の技術を用いることで材質そのものの使用境界を評価することも可能である。
2 曲げ部
BB ボルト
BN ナット
Claims (2)
- 下記工程(A)と工程(B)からなる工程を1回または複数回行うことにより、加工された金属材料の遅れ破壊特性を評価することを特徴とする金属材料の遅れ破壊特性の評価方法。
工程(A):前記金属材料の表面に塩化物イオンを含む水溶液を接触させることで、塩化物量1000~100000mg/m2の塩化物を付着させる工程
工程(B):温度-50~10℃及び前記塩化物の潮解湿度以上に維持した相対湿度の大気雰囲気中に、工程(A)で前記塩化物を付着させた前記金属材料を静置する工程 - 工程(A)において、浸漬、噴霧、シャワー、スプレー、水滴滴下のいずれか1つ以上の手法を用いて、10分以内に前記金属材料に前記塩化物を付着させることを特徴とする請求項1に記載の金属材料の遅れ破壊特性の評価方法。
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