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遅れ破壊 忘れたらアカン ものづくり

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日は、遅れ破壊について本で読んだ内容を、お話します。



 遅れ破壊とは、高強度鋼部品が静的な負荷応力を受けた状態で、
ある時間を経過したとき、外見上はほとんど塑性変形を伴うことなく、
突然脆性的に破壊する現象です。

 図1に、遅れ破壊をしたボルトの外観及び破断面の写真を示します。
伸びやくびれなど変形の形跡は認められません。しかし破断面を観
すると、破壊の起点部付近に結晶粒間で破壊が進展する粒界破壊が
認められます。

破損ボルト破損ボルトs





■遅れ破壊の原因

  破壊が弾性限度内でかつ静的に応力が負荷される条件の下で発生
するのは、腐食により応力が負荷される断面での欠損によるか、
材質の脆化現象によるかのどちらかです。

遅れ破壊は後者の材料の脆化現象によるものであり、その脆化現象は、
水素脆性に起因するものと考えられています。水素脆性を引き起こす
水素は、ほとんどの場合鋼中に外部から侵入し、それが拡散し鋼中に
存在する欠陥に集まり、その際増加するひずみによる応力が増加し、
鋼の本来の破壊強度を越して破断に至ります。



■遅れ破壊の破壊部位

  ボルトは、頭部の首下丸み部、不完全ネジ部、雌ネジと嵌めあった
最初のねじ山部等、応力集中が発生しやすい部位が何か所かあります。

  図2は、橋梁に使用される高力ボルトに対して、海岸工業地帯にて
暴露試験による遅れ破壊試験を実施した結果発生した、遅れ破壊の発生
部位別の破損比率を示したものです。
この結果からは、高力ボルトによる遅れ破壊は、上記の応力集中部に
多く発生し、特に不完全ねじ部が最も多いことがわかります。

遅れ破壊ボルト部位s破損割合




■遅れ破壊対策
  遅れ破壊の主要な原因が外部から侵入した水素によるものと考えら
れていることから、その対策は外部からの水素の侵入を阻止、または
侵入した水素を除去してやればよいことになります。この場合、水素が
鋼中に侵入する時期別に下記の方法が採られています。


 1)表面処理工程(めっき工程)
    電気めっきやその前処理とし実施される酸洗工程で、水素が
  鋼中に侵入するため、処理時間を短くしたり、めっき後鋼中に侵入
  した水素を除去する目的で、脱水素処理(ベーキング処理)を行っ
  ています。
    しかし、このような処理を施したとしても、めっき方法により、
  場合によっては遅れ破壊が起きる可能性があるため、六角穴付き
  ボルトに電気めっきを施す場合は、強度区分10.9 以下としています。

 2)使用中外部雰囲気から侵入する場合
    塗装や油塗布など十分な防錆処理を施せば、遅れ破壊が発生し
  にくくなります。六角穴付きボルトは汎用ボルトの中ではJIS 規格
  での最高強度区分に属する締結部品にも拘らず、遅れ破壊の発生例
  が少ないのは、使用される雰囲気が比較的良好(機械の締結用が多く
  屋内使用や塗装して使用されることが多いように思います。)で
  あること、かつ、ボルト自体に十分な防錆処置が施されているため
  に、水素の侵入が抑えられるためです。







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テーマ : ものづくり
ジャンル : ビジネス

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