日本製鋼所「技報75号」

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技術論文（2.25Cr-1Mo-V鋼石油精製圧力容器の溶接継手の水素環境助長割れに対する余寿命評価への対応）（17）技術論文ASME BPVC Section VIII, Division 2等の圧力容器の設計製作規格における溶接欠陥許容基準では、一般的に亀裂状欠陥を一切許容しないものになっている。一方、API579-1/ASME FFS-1等の供用適性評価（Fitness-For-Service : FFS）規格では破壊力学および溶接残留応力を含む設計基準（応力解析）の適用により、亀裂状欠陥に対する許容寸法の評価手順を与えている。さらに、供用環境助長割れに対する亀裂進展速度、破壊靭性を適用した亀裂進展解析により限界亀裂寸法を評価することで、供用中に亀裂状欠陥の進展が認められている圧力容器であっても、限界亀裂寸法に至るまでの期間（余寿命期間）の継続運転を許容している。ただし、この亀裂進展解析は限界亀裂寸法や余寿命期間を保証するものではなく、余寿命期間内であっても可能な限り早急に亀裂状欠陥の除去を含む溶接補修施工もしくは更新を行うことを前提としている。したがって、各種プラントにおける機器の供用長期化が進む昨今では、圧力設備のライフサイクルを技術的、かつ定量的に評価するFFS評価技術は、今後のプラント運営において重要な役割の一つとなっている。水素添加分解・脱硫反応塔（リアクター）に代表される石油精製圧力容器の材料として2.25Cr-1Mo-V鋼（SA-336（M）-F22V : F22V鋼）が使用されるようになってから約25年になる。リアクターは数十年にわたる長期間連続運転を前提とし、溶接部も含めて高温高圧水素環境に耐える信頼性に優れた設計製作が施されているが、プラントの効率的な運営に向けた最低加圧温度（Minimum Pressurization Temperature : MPT）・余寿命評価が求められ、経年劣化・損傷を予測するための材料特性が必要になってきている。本稿では、F22V鋼製リアクターの溶接継手を模擬し、運転サイクルで壁中に生じる温度、応力、拡散性水素分布の有限要素法（Finite Element Method : FEM）シミュレーション結果に基づき水素環境助要　　　旨高温高圧水素に対する圧力容器の供用適性評価技術米国ケンタッキー州登録技術士　安富　章忠*博士（工学）　本間　祐太***P.E. Akitada YasutomiDr. Yuta Honma池田　亮*Ryo Ikeda博士（工学）　橋　邦彦*Dr. Kunihiko Hashi佐々木　元*Gen SasakiDr. Mitsuru Ohata博士（工学）　大畑　充****北島　康児**Kouji Kitajima*：イノベーションマネジメント本部 マテリアル技術研究所 Material Technology Laboratory, Innovation Management Headquarters**：日本製鋼所M&E（株） 生産管理部 Production Management Department, Japan Steel Works M&E, Inc.***：日本製鋼所M&E（株） 機器製造部 Steel Structure Manufacturing Department, Japan Steel Works M&E, Inc.****：大阪大学大学院 工学研究科 Graduate School of Engineering, Osaka University日本製鋼所技報　No.75（2024.11）高温高圧水素に対する圧力容器の供用適性評価技術Development of Fitness-For-Service Assessment of High-Temperature, High-（Remaining Life Assessment of Hydrogen Environment Assisted Cracking in Welded Joint of 2.25Cr-1Mo-V Steel Heavy Wall Hydroprocessing Reactors）Pressure Hydrogen Damage