JPH1164326A - 高Ｃｒフェライト鋼溶接部のクリープ損傷評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大掛かりな試験装置を用いることなく、実機と
同じクリープ損傷形態の損傷材を簡易な方法で作製し、
その損傷材よりクリープ損傷を精度良く評価できる検定
曲線を作成し、それに基づいて溶接熱影響部細粒域のク
リープ損傷を評価る信頼性の高い高Ｃｒフェライト鋼溶
接部のクリープ損傷評価方法を提供する。 【解決手段】（１）溶接熱影響部細粒域の再現材を作製
する過程と、（２）再現材を加工して、２箇所以上の位
置に複数の切欠き部を入れたクリープ破断試験片を作製
する過程と、（３）単軸荷重でのクリープ破断試験によ
り破断部以外の各切欠き底のクリープ損傷率を算出する
過程と、（４）クリープ破断部分および破断部分以外の
切欠き底断面のミクロ組織の状態（粒界キャビティ生成
量等）とクリープ損傷率の関係を求め、それからクリー
プ損傷評価用の検定曲線を作成し、それに基づいて高Ｃ
ｒフェライト鋼溶接部のクリープ損傷の評価を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラ等の高温高
圧部位に使用されるマルテンサイト組織の高Ｃｒフェラ
イト鋼の溶接熱影響部のクリープ損傷を評価する方法に
係り、特に実機と同じ損傷形態の損傷材を簡便な方法で
作製し、この損傷材からクリープ損傷を評価するための
検定曲線を作成し、この検定曲線を用いて精度良くクリ
ープ損傷を評価する信頼性の高いクリープ損傷評価方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電プラントや化学プラント等の高
温・高圧下で長時間使用される機器では、運転中に使用
材料がクリープ、疲労あるいは時効損傷を受け、材質が
劣化することはよく知られている。このような材質劣化
は使用材料のメタル温度、作用する応力および使用時間
によって支配されるものであり、火力発電用ボイラで
は、これらの支配因子を考慮し、通常の場合、１０万時
間程度の寿命を持つように設計されている。しかし、近
年、設計寿命を超えて運転されているボイラも多くなっ
ており、また、運転時間が１０万時間以内であっても高
温の燃焼ガスの偏流等によるメタル温度の上昇や、材料
中の偏析等に起因する異常な材質劣化が原因して材料が
破損する事故も生じている。このような背景から、材料
の余寿命を的確に予測し、部分的な取替えや補修を計画
的に行うことによって、プラントとしての寿命を延長す
るための技術の開発が重要となっている。特に、長時間
使用された高温機器ではクリープ損傷が進行しており、
クリープ損傷に対する評価が重要な課題となっている。
従来の使用材料は、Ｃｒ含有量が２.２５％以下のフェ
ライト系耐熱鋼が主体であったが、最近では高温強度を
改善したＣｒ含有量が９％以上の高Ｃｒフェライト鋼が
使用されており、これらの材料についても余寿命評価方
法を確立する必要性が生じている。従来のフェライト鋼
は、フェライト・パーライト組織またはフェライト・ベ
ーナイト組織であるのに対し、高Ｃｒフェライト鋼では
焼戻しマルテンサイト単相組織となるものがほとんどで
ある。この焼戻しマルテンサイト単相組織の高Ｃｒフェ
ライト鋼の溶接部では、溶接熱によりＡ_C1変態点とＡ_C3
変態点との間で加熱された細粒のミクロ組織を有する溶
接熱影響部（以下、ＨＡＺと言う）である軟質の細粒域
が形成されクリープ破断強度が低下するという問題が生
じる。高温高圧部位に、この高Ｃｒフェライト鋼が使用
される場合にはＨＡＺ細粒域が最弱点部位となるため、
この部分のクリープ損傷評価方法が重要な課題となる。
クリープ損傷を評価する方法には、破壊法、非破壊法お
よび応力解析法があるが、実機部材そのものを評価し、
しかも簡便であることから非破壊法により損傷を評価す
ることが多い。非破壊法の中でも、実機表面の金属組織
をレプリカ膜に写し取り、粒界キャビティ（窪み）の生
成量や結晶粒の変形等の金属組織の変化により損傷の度
合を評価するレプリカ法が主流となっている。このレプ
リカ法により、クリープ損傷を評価するための検定曲線
（マスタカーブ）を作成するためには、その材料のクリ
ープ破断および中断材（クリープ破断まで試験をせず、
その途中で試験を中断してクリープ損傷率を求める材
料）を作製し、その材料の金属組織等の変化を調べ、ク
リープ損傷率との関係を求める必要がある。例えば、あ
る条件でクリープ破断試験を行った場合、１０００時間
で破断したとすると、破断まで試験した材料は「破断
材」となる。これに対し、同じ条件でクリープ破断試験
を行い、破断前に試験を中断すると「中断材」となる。
いま、８００時間で試験を中断した場合には、クリープ
損傷率は８０％（クリープ損傷率＝試験時間／破断時
間）となり、これら試験片の金属組織等を調査すること
により、クリープ損傷率との関係を明らかにすることが
できる。この場合のクリープ破断および中断試験には、
平滑な丸棒試験片が用いられるが、高Ｃｒフェライト鋼
の溶接継手のクリープ破断試験を単軸で行うと、上記の
最弱点部位であるＨＡＺ細粒域で破断する。しかし、通
常は、破断時の絞りが大きく、その部位のミクロ組織を
調べると粒界キャビティはほとんど観察されない。これ
に対し、ボイラの伝熱管や配管の場合では細かいキャビ
ティがＨＡＺ細粒域に発生し、例えば、図６に示す亀裂
のタイプ４（熱影響部２２の細粒域の亀裂）の損傷形態
で現われることがよく知られている。なお、図６におい
て、亀裂のタイプ１は溶接金属２１の内部の亀裂であ
り、亀裂のタイプ２は溶接金属２１から熱影響部２２ま
で進展した亀裂であり、亀裂のタイプ３は熱影響部２２
の粗粒域の亀裂である。ボイラの伝熱管や配管として用
いられている２.２５Ｃｒ−１Ｍｏ鋼では、単軸で試験
しても粒界キャビティが生じる。これはクリープ損傷機
構の違いであって、２.２５Ｃｒ−１Ｍｏ鋼では多少の
加速試験（通常、温度または応力を加速して試験する方
法）を行っても実機と同様のクリープ損傷機構となるた
め、粒界キャビティが発生する。高Ｃｒフェライト鋼で
は、これまでの試験結果によると、実機と同等の低応力
状態か、もしくは３軸応力状態〔図１（ｄ）参照〕でな
ければ粒界キャビティは発生することなく、大きく絞ら
れて破断する。同じ高Ｃｒフェライト鋼の溶接部であり
ながら、ボイラの伝熱管や配管等の実機材と、単軸試験
による平滑な丸棒試験片で損傷形態が異なるのは、応力
状態の差異によるものであると考えられる。すなわち、
実機では３軸応力状態になるため変形が拘束され、結晶
粒界の滑りが主体でクリープ損傷が進行し、結晶粒界に
微細なキャビティが発生する。これに対し、平滑な丸棒
試験片では変形が拘束されないために、非常に低応力の
試験を除いて絞りが大きくなる。この場合には、結晶粒
界の滑りは少なくなり、結晶粒内の変形が主体となった
クリープ損傷が進行するので粒界キャビティはほとんど
発生しない。したがって、実験室的に実機と同様の損傷
形態を作るためには３軸応力状態で試験をすれば良いこ
とになるが、内圧クリープ試験〔伝熱管のままで内圧
（蒸気）をかけてクリープ破断試験する方法で、試験片
は３００ｍｍ長さが標準。〕や、多軸のクリープ試験
〔例えば、試験片に２軸または３軸の応力が負荷できる
試験方法（内圧クリープも多軸試験の一種）、また、十
字試験片による２方向の引張り、丸棒試験片や内圧試験
片での引張り−ねじり等の方法。〕を行うには大掛かり
な試験装置が必要となり、また検定曲線作成のために多
くの試験片を評価する必要があって、多大の労力、時間
およびコストがかかるという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、マル
テンサイト単相組織よりなる高Ｃｒフェライト鋼の溶接
熱影響部細粒域のクリープ損傷を評価する方法におい
て、大掛かりな試験装置を必要とすることなく、実機と
同じクリープ損傷形態の損傷材を簡便な方法で作製し、
その損傷材のクリープ損傷を精度良く評価できる検定曲
線を作成し、その検定曲線に基づいて、溶接熱影響部細
粒域のクリープ損傷の評価を高精度に行うことができる
高Ｃｒフェライト鋼溶接部のクリープ損傷評価方法を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構
成とするものである。すなわち、本発明は請求項１に記
載のように、焼戻しマルテンサイト単相組織からなる高
Ｃｒフェライト鋼の溶接熱影響部細粒域のクリープ損傷
を評価する方法であって、（１）高Ｃｒフェライト鋼の
溶接熱影響部細粒域と同等であるミクロ組織と機械的性
質を与える熱サイクルにより、上記溶接熱影響部細粒域
の再現材を作製する過程と、（２）上記再現材を加工し
て、平行部が丸棒で、該平行部の２箇所以上の位置に、
切欠き底の曲率半径が同じで、切欠き底の深さが異なる
複数の切欠き部を設けたクリープ破断試験片を作製する
過程と、（３）上記クリープ破断試験片について、単軸
荷重でのクリープ破断試験を行い、クリープ破断部以外
の各切欠き底のクリープ損傷率を、切欠き底の正味断面
積と上記クリープ破断試験片のクリープ破断データから
算出する過程と、（４）上記クリープ破断試験片のクリ
ープ破断部および該破断部以外の切欠き底の断面部にお
けるミクロ組織の状態と上記クリープ損傷率の関係を求
め、それからクリープ損傷評価用の検定曲線を作成し、
該検定曲線に基づいて、高Ｃｒフェライト鋼の溶接熱影
響部細粒域のクリープ損傷を評価する過程を含む高Ｃｒ
フェライト鋼溶接部のクリープ損傷評価方法とするもの
である。上記請求項１に記載のように、クリープ破断試
験片（単軸試験片）に、切欠き部を入れることにより、
切欠き底では３軸応力状態を作ることができるので、切
欠き底では変形が拘束され、高Ｃｒフェライト鋼溶接熱
影響部細粒域において、実機の配管等と同様に結晶粒界
が滑り細かい粒界キャビティ等を発生するクリープ損傷
材を簡易に作製することができ、大掛かりで高価な試験
装置を必要とすることなく、精度良く、かつ経済的にク
リープ損傷を評価することができる。また、ＨＡＺ細粒
域を模擬したＨＡＺ細粒域の再現部に、切欠き深さの異
なる切欠き部を２箇所以上設けることができ、１本のク
リープ試験片で１００％損傷材（破断材）の他に、損傷
率の異なる複数の損傷材を高精度に作製することができ
るので、一つの試験片で少なくとも２点以上の複数のク
リープ損傷率に関するデータが得られ、信頼性の高い高
Ｃｒフェライト鋼溶接部のクリープ損傷評価方法を実現
できる効果がある。また、本発明は請求項２に記載のよ
うに、請求項１において、（４）上記クリープ破断試験
片のクリープ破断部および該破断部以外の切欠き底の断
面部のミクロ組織の観察により粒界キャビティ生成量を
測定し、該キャビティ生成量と上記クリープ損傷率の関
係を求め、それからクリープ損傷評価用の検定曲線を作
成し、該検定曲線に基づいて、高Ｃｒフェライト鋼の溶
接熱影響部細粒域のクリープ損傷を評価する過程を含む
高Ｃｒフェライト鋼溶接部のクリープ損傷評価方法とす
るものである。上記請求項２に記載のように、クリープ
破断試験片のクリープ破断部および該破断部以外の切欠
き底の断面部のミクロ組織の観察により、特に粒界キャ
ビティ生成量を測定して、クリープ損傷率との関係を示
す検定曲線によりクリープ損傷の評価を行うことができ
るので、極めて精度の高い高Ｃｒフェライト鋼溶接部の
クリープ損傷評価を行える効果がある。また、本発明は
請求項３に記載のように、請求項１または請求項２にお
いて、溶接熱影響部細粒域と同等のミクロ組織と機械的
性質を与える熱サイクルは、最高加熱温度をＡ_C1変態点
とＡ_C3変態点との間とする高Ｃｒフェライト鋼溶接部の
クリープ損傷評価方法とするものである。上記請求項３
に記載のように、最高加熱温度を高Ｃｒフェライト鋼の
Ａ_C1変態点とＡ_C3変態点との間とするので、実機と同等
の高Ｃｒフェライト鋼溶接熱影響部細粒域を再現するこ
とができ、精度の高い高Ｃｒフェライト鋼溶接部のクリ
ープ損傷評価を行える効果がある。また、本発明は請求
項４に記載のように、請求項１または請求項２におい
て、複数箇所設けた切欠き部と切欠き部との間隔を５ｍ
ｍ以上とする高Ｃｒフェライト鋼溶接部のクリープ損傷
評価方法とするものである。上記請求項４に記載のよう
に、隣接する切欠き部との間隔を５ｍｍ以上離している
ので、切欠きによる応力場の乱れが互いに干渉すること
がないので、正確なクリープ損傷データが得られる効果
がある。また、本発明は請求項５に記載のように、請求
項１または請求項２において、切欠き底の曲率半径を
０.５〜２ｍｍの範囲内とする高Ｃｒフェライト鋼溶接
部のクリープ損傷評価方法とするものである。上記請求
項５に記載のように、切欠き底の曲率半径を０.５〜２
ｍｍの範囲内とすることにより、切欠き底での極端な応
力の集中が緩和でき、切欠き効果による強度の低下がな
く、また３軸応力状態を有効に保つことができる効果が
ある。

【０００５】本発明の高Ｃｒフェライト鋼の溶接熱影響
部細粒域のクリープ損傷を評価するための検定曲線の作
成方法において、まず、高Ｃｒフェライト鋼のＨＡＺ
（溶接熱影響部）細粒域を模擬した再現材を作製する。
この場合の上記再現材の加熱温度は、その材料のＡ_C1変
態点とＡ_C3変態点との間の温度に設定する。次に、図１
（ａ）に示すように、一般的に使用されている丸棒のク
リープ破断試験片１を作製し、そのクリープ破断試験片
１の丸棒の平行部に少なくとも２箇所以上に、切欠き底
１１の曲率半径が一定で、切欠き深さ１４の異なる切欠
き底径１３がｄ１（５.０ｍｍ）、ｄ２（５.１ｍｍ）、
ｄ３（５.３ｍｍ）、ｄ４（５.５ｍｍ）である切欠き部
１０を設ける。上記のクリープ破断試験片１を、単軸荷
重でクリープ破断試験を行い、破断位置の切欠き部１０
のクリープ損傷率を１００％、その他の切欠き部１０の
損傷率を、同じ材料の溶接継手クリープ破断データと、
切欠き底の正味断面積１５〔図１（ｂ）、（ｃ）〕から
求める。次に、切欠き底近傍のミクロ組織から発生した
キャビティ個数（個／ｍｍ²）を調べ、クリープ損傷率
（％）を算出して、このキャビティ個数（個／ｍｍ²）
とクリープ損傷率（％）の関係からクリープ損傷を評価
するための検定曲線を作成する。図１（ｄ）に示すよう
に、クリープ破断試験片（単軸試験片）１に、切欠き部
１０を入れることにより、切欠き底１１では３軸応力状
態１７を作ることができる〔図１（ｄ）〕。すなわち、
切欠き部１０により引張り軸方向の応力の流れ１６が乱
され、他の方向の応力成分も発生し、切欠き底１１では
３軸応力状態１７となる。したがって、切欠き底１１で
は変形が拘束され、実機の配管等と同様に結晶粒界が滑
り細かいキャビティが発生する。また、ＨＡＺ細粒域を
模擬したＨＡＺ細粒域の再現部に、切欠き深さ１４の異
なる切欠き部１０を２箇所以上設けることにより、１本
の試験片で１００％損傷材の他に、損傷率の異なる損傷
材を作製することができ、１本のクリープ破断試験片１
で少なくとも２点以上のクリープ損傷率に関するデータ
を得ることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
を用いてさらに詳細に説明する。供試材は、マルテンサ
イト単相組織の高Ｃｒフェライト鋼の中でも最も一般的
で、火力技術基準においても規格化されている、Mod.９
Ｃｒ−１Ｍｏ鋼配管用材料（火 ＳＴＰＡ２８）を用い
た。この材料は、重量％で、９％Ｃｒ−１％Ｍｏに、Ｎ
ｂ、Ｖを添加して高温強度を高めており、６００℃での
許容応力は、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４と同等以上であ
る。この材料から、図２（ａ）に示すような形状のサン
プルを採取し、ＨＡＺ細粒域を模擬したＨＡＺ再現材を
作製し、ＨＡＺ再現試験片２ａとした。本供試材のＡ_C1
変態点は８３０℃、Ａ_C3変態点は９２０℃であり、図３
に示すように、最高加熱温度が８８０℃となるような熱
サイクルを高周波加熱装置により与えた。ＨＡＺ再現試
験片２ａの平行部に３箇所の熱電対３を設け、熱サイク
ル時における温度測定の結果、温度のばらつきは±５℃
以内であった。上記の条件で作製したＨＡＺ再現試験片
２ａを、実際の溶接条件と同等の、７４０℃×１時間の
条件で後熱処理を施した後、図１（ａ）に示すような、
クリープ破断試験片１を作製した。この試験片１の平行
部は、外径６ｍｍ、長さ３０ｍｍで、この平行部に４箇
所の切欠き部を設けた。切欠き底径１３は、ｄ１で５ｍ
ｍ、ｄ２で５.１ｍｍ、ｄ３で５.３ｍｍ、ｄ４で５.５
ｍｍとした。このような試験片１を用いて、切欠き底径
１３のｄ１での正味断面応力が５９ＭＰａ、温度６５０
℃でクリープ破断試験を行った。切欠き底径ｄ１での破
断時間は１１２０時間であり、上記ＨＡＺ再現試験片の
材料と同じチャージの材料を用いて試験した溶接継手ク
リープ破断試験結果から、各切欠き部でのクリープ損傷
率（クリープ試験時間／クリープ破断時間）を算出し
た。なお、具体的な切欠き部でのクリープ損傷率の算出
は、以下の手順で行った。 （１）対象とする材料の溶接継手クリープ破断試験片か
らクリープ破断データの回帰曲線を求める〔図４
（ａ）〕。 （２）次に、上記（１）の回帰曲線を、切欠き付きＨＡ
Ｚ再現試験片のクリープ破断結果まで平行移動させる
〔図４（ｂ）〕。この溶接継手クリープ破断データの回
帰曲線をＨＡＺ再現試験片のクリープ破断データまで平
行移動するのは、溶接継手の材料とＨＡＺ再現材料とは
同じチャージの材料を用いるので、破断データのばらつ
きは小さくなるものと考え、クリープ破断カーブの傾き
は同等になるものと仮定した。 （３）次いで、クリープ破断部（ｄ１＝５.０ｍｍ）以
外の切欠き底径〔ｄ２＝５.１、ｄ３＝５.３、ｄ４＝
５.５ｍｍ〕から各切欠き部における応力（＝荷重／切
欠き底の正味断面積）を算出し、上記ＨＡＺ再現試験片
のクリープ破断データまで平行移動させた回帰曲線によ
り予想のクリープ破断時間を算出した〔図４（ｃ）〕。 （４）次に、クリープ破断時間〔ｄ１＝５.０ｍｍにお
ける破断時間ｔ１は、１１２０時間〕と予想のクリープ
破断時間〔図４（ｃ）における各切欠き部での予想の破
断時間ｔ２（ｄ２）、ｔ３（ｄ３）、ｔ４（ｄ４）で、
表１からｔ２＝１３０８時間、ｔ３＝１７１３時間、ｔ
４＝２１３４時間〕との関係からクリープ損傷率を算出
する。すなわち、各切欠き部でのクリープ損傷率（％）
＝（ｔ１／ｔｉ）は、ｄ１では１１２０／１１２０＝１
００％、ｄ２では１１２０／１３０８＝８６％、ｄ３で
は１１２０／１７１３＝６５％、ｄ４では１１２０／２
１３４＝５２％となる。以上の結果を表１にまとめて示
す。クリープ損傷率（％）は、切欠き底径がｄ１の部位
で１００％（クリープ破断部）、切欠き底径がｄ２の部
位で８６％、ｄ３部位で６５％、ｄ４部位で５２％とな
った。

【０００７】

【表１】

【０００８】次に、切欠き底の断面のミクロ組織を調査
した。その結果、いずれの切欠き底にもキャビティが発
生しており、その割合は、クリープ損傷率が大きくなる
ほど増加の傾向にあった。そこで、単位面積当たりのキ
ャビティ個数（個／ｍｍ²）を測定し、クリープ損傷率
（％）との関係を求めた。その結果を図５に示す。図か
ら明らかなように、クリープ損傷率の増加と共に、単位
面積当たりのキャビティ個数が増加していることが分か
る。キャビティの発生状況は、実機と同様の細かいキャ
ビティであり、本実施の形態においては実機の損傷形態
を模擬していることを確認できた。なお、本実施の形態
では、試験片の切欠き底の曲率半径を１ｍｍとしたが、
この曲率半径が小さ過ぎると応力の集中が厳しくなり、
切欠き効果による強度低下を考慮しなければならなくな
る。また、この切欠き底の曲率半径が大き過ぎると、本
発明のクリープ破断試験片の目的である３軸応力状態が
保てなくなるため、本発明の試験片の切欠き底の曲率半
径の範囲を０.５〜２ｍｍに限定した。また、切欠き部
を４箇所に入れたが、隣の切欠き部との距離が短すぎる
と切欠きによる応力場の乱れが互いに干渉するため、少
なくとも５ｍｍ以上離す必要がある。本実施の形態にお
ける効果を確認するために、平滑な丸棒試験片を用いて
同条件（６５０℃×５９ＭＰａ）でクリープ破断試験を
行った溶接継手の断面を調査した。その結果、切欠き試
験片で観察されたような細かいキャビティは観察され
ず、金属組織中の炭化物や金属間化合物等の介在物の周
りには比較的大きな粒界キャビティが観察されただけで
あった。

【０００９】

【発明の効果】本発明の高Ｃｒフェライト鋼溶接部のク
リープ損傷評価方法によれば、高Ｃｒフェライト鋼溶接
熱影響部細粒域において、実機と同様の細かいキャビテ
ィが発生するクリープ損傷材を簡易に作製することがで
き、このクリープ損傷材を用いて作成したクリープ寿命
評価用の検定曲線の信頼性が向上する。また、少量のサ
ンプルで多くのクリープ中断材を作製することができ、
クリープ損傷評価用の検定曲線を経済的に作成できるの
で、信頼性の高い溶接熱影響部細粒域のクリープ損傷を
容易に行うことが可能となり工業的利用価値は極めて高
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態において例示したクリープ
破断試験片の形状を示す模式図。

【図２】本発明の実施の形態において例示したＨＡＺ再
現試験片の形状を示す模式図。

【図３】本発明の実施の形態において例示したＨＡＺ再
現時における熱サイクルを示すグラフ。

【図４】本発明の実施の形態において例示したクリープ
損傷率を算出する手順を示す図。

【図５】本発明の実施の形態において例示したクリープ
損傷率と生成した単位面積当たりのキャビティ個数との
関係を示すグラフ。

【図６】溶接部の亀裂の種類を示す模式図。

【符号の説明】

１…クリープ破断試験片 ２ａ…ＨＡＺ再現試験片 ２ｂ…溶接継手クリープ破断試験片 ３…熱電対 １０…切欠き部 １１…切欠き底 １２…切欠き底の曲率半径（切欠き底での曲率） １３…切欠き底径 ｄ１…切欠き底径（５.０ｍｍ） ｄ２…切欠き底径（５.１ｍｍ） ｄ３…切欠き底径（５.３ｍｍ） ｄ４…切欠き底径（５.５ｍｍ） １４…切欠き深さ １５…切欠き底の正味断面積 １６…応力の流れ １７…３軸応力状態 １８…試験片の外径（６ｍｍ） １９…試験片の長さ（３０ｍｍ） ２１…溶接金属 ２２…熱影響部 ２３…母材 ２４…亀裂のタイプ１ ２５…亀裂のタイプ２ ２６…亀裂のタイプ３ ２７…亀裂のタイプ４

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焼戻しマルテンサイト単相組織からなる高
   Ｃｒフェライト鋼の溶接熱影響部細粒域のクリープ損傷
   を評価する方法であって、（１）高Ｃｒフェライト鋼の
   溶接熱影響部細粒域と同等であるミクロ組織と機械的性
   質を与える熱サイクルにより、上記溶接熱影響部細粒域
   の再現材を作製する過程と、（２）上記再現材を加工し
   て、平行部が丸棒で、該平行部の２箇所以上の位置に、
   切欠き底の曲率半径が同じで、切欠き底の深さが異なる
   複数の切欠き部を設けたクリープ破断試験片を作製する
   過程と、（３）上記クリープ破断試験片について、単軸
   荷重でのクリープ破断試験を行い、クリープ破断部以外
   の各切欠き底のクリープ損傷率を、切欠き底の正味断面
   積と上記クリープ破断試験片のクリープ破断データから
   算出する過程と、（４）上記クリープ破断試験片のクリ
   ープ破断部および該破断部以外の切欠き底の断面部にお
   けるミクロ組織の状態と上記クリープ損傷率の関係を求
   め、それからクリープ損傷評価用の検定曲線を作成し、
   該検定曲線に基づいて、高Ｃｒフェライト鋼の溶接熱影
   響部細粒域のクリープ損傷を評価する過程を含むことを
   特徴とする高Ｃｒフェライト鋼溶接部のクリープ損傷評
   価方法。
2. 【請求項２】請求項１において、（４）上記クリープ破
   断試験片のクリープ破断部および該破断部以外の切欠き
   底の断面部のミクロ組織の観察により粒界キャビティ生
   成量を測定し、該キャビティ生成量と上記クリープ損傷
   率の関係を求め、それからクリープ損傷評価用の検定曲
   線を作成し、該検定曲線に基づいて、高Ｃｒフェライト
   鋼の溶接熱影響部細粒域のクリープ損傷を評価する過程
   を含むことを特徴とする高Ｃｒフェライト鋼溶接部のク
   リープ損傷評価方法。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、溶接熱
   影響部細粒域と同等のミクロ組織と機械的性質を与える
   熱サイクルは、最高加熱温度をＡ_C1変態点とＡ_C3変態点
   との間とすることを特徴とする高Ｃｒフェライト鋼溶接
   部のクリープ損傷評価方法。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２において、複数箇
   所設けた切欠き部と切欠き部との間隔を５ｍｍ以上とす
   ることを特徴とする高Ｃｒフェライト鋼溶接部のクリー
   プ損傷評価方法。
5. 【請求項５】請求項１または請求項２において、切欠き
   底の曲率半径を０.５〜２ｍｍの範囲内とすることを特
   徴とする高Ｃｒフェライト鋼溶接部のクリープ損傷評価
   方法。