中性子回折による機械部品内部の残留応力分布測定技術　

技術概要

機械部品の表面から数十mm内部までにわたる残留応力分布が、非破壊・非接触で測定でき、高温・低温下や荷重下などの模擬実働環境下における測定も可能です。

用途・応用

機械加工や溶接の内部歪

背景・手段

　本研究では、中性子回折法による大型重量物の残留応力測定の実現を目的として、日本原子力研究開発機構の研究用原子炉JRR-3に整備された中性子応力測定装置RESA-1を高度化するとともに、500A-sch.80配管突合せ溶接試験体について、応力腐食割れ(SCC)を想定した模擬き裂導入前後、及び補修溶接施工後の溶接部近傍板厚内の残留応力分布の測定を試みた。

効果

　その結果、As-weld状態における配管溶接部の残留応力分布は、これまでに有限要素法などにより評価された典型的な残留応力分布と同じ傾向を示した。配管内表面側の熱影響部に深さ10mmの模擬き裂を導入した場合には、模擬き裂導入部分の軸方向応力が緩和するが、曲げ応力成分や自己平衡応力成分の変化が小さいために、リガメント部の軸方向応力分布はほとんど変化しないことを確認した。一方、突合せ溶接配管溶接部の外周部に補修溶接を施工した場合には、配管軸方向の膜応力成分が増加するが、これは補修溶接に伴う曲げモーメントの変化が主要因である可能性を示した。以上のように、500A-sch.80配管突合せ溶接試験体の残留応力分布測定を通じて、中性子回折法が大型構造物の残留応力測定に対して有効な測定手段であることが実証された。

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