(57)【要約】【課題】試験片に生じる応力緩和の影響を受けることなく、応力腐食割れに関する材料の特性を正確且つ確実に評価することが可能な応力腐食割れ試験装置を提供する。【解決手段】本発明に係る応力腐食割れ試験装置１は、試験片Ｓに腐食が生じやすい環境を周囲に形成する腐食環境形成手段２と、試験片Ｓに荷重を負荷する荷重負荷手段３と、試験片Ｓに負荷される荷重を測定する荷重測定手段４と、荷重測定手段４によって測定される荷重が一定になるように、荷重負荷手段３の動作を制御する制御手段５と、を備えるものである。【選択図】図１
2012103160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片に腐食が生じやすい環境を周囲に形成する腐食環境形成手段と、
前記試験片に荷重を負荷する荷重負荷手段と、
前記試験片に負荷される荷重を測定する荷重測定手段と、
前記荷重測定手段によって測定される荷重が一定になるように、前記荷重負荷手段の動作を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする応力腐食割れ試験装置。
【請求項２】
前記試験片として、向かい合う一対の荷重負荷片及び荷重負荷片同士を連結する連結片からなるＵ字状のものを用い、
前記荷重負荷手段は、複数の前記試験片を一対の前記荷重負荷片が平行になるようにして配列させ保持し、前記各試験片の一対の前記荷重負荷片同士の間隔を狭めることが可能な保持ユニットと、前記保持ユニットに荷重を負荷して前記間隔を狭めさせる荷重負荷ユニットと、を有することを特徴とする請求項１に記載の応力腐食割れ試験装置。
【請求項３】
前記保持ユニットが、
一対の荷重負荷片の一方を支持する第１支持部及び他方を支持する第２支持部を２組有して一対の試験片を保持し、複数配列された保持部と、
前記保持部の配列方向に沿って最も一端側に位置する前記保持部によって保持される前記試験片を支持する前記第１支持部に一端が接続され、他端が変位不能に固定された固定ロッドと、
相隣接する前記保持部によってそれぞれ保持されて向かい合う前記試験片を支持する前記第１支持部同士を互いに接続する接続ロッドと、
前記保持部の配列方向に沿って最も他端側に位置する前記保持部によって保持される前記試験片を支持する第１支持部に一端が接続され、他端が前記荷重負荷ユニットに接続された荷重負荷ロッドと、
を具備することを特徴とする請求項２に記載の応力腐食割れ試験装置。
【請求項４】
前記保持ユニットが、
複数の前記試験片を挿通して設けられ、一端が前記荷重負荷ユニットに接続された荷重負荷ロッドと、
前記荷重負荷ロッドの他端に固定されて前記試験片を押圧する押圧部材と、
を具備することを特徴とする請求項３に記載の応力腐食割れ試験装置。
【請求項５】
複数の前記試験片は、相隣接する前記試験片が互いに逆方向に開口するようにして前記荷重負荷ロッドがそれぞれ挿通されていることを特徴とする請求項４に記載の応力腐食割れ試験装置。
【請求項６】
前記荷重負荷ロッドにおける相隣接する前記試験片の間に、軸方向に一定の長さを有するスペーサがそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項４又は５に記載の応力腐食割れ試験装置。
【請求項７】
前記試験片を構成する一対の前記荷重負荷片の間に、前記試験片の破断時における過大な変位を抑制するためのストッパー部材が設けられたことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の応力腐食割れ試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の材料について応力腐食割れに関する特性を評価するために用いられる応力腐食割れ試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
荷重が負荷されて内部に応力が発生した状態の部材が、高温の水中のように腐食が生じやすい環境（以下、「腐食環境」と呼ぶ）に置かれると、応力と腐食との協働作用によって部材に亀裂が急速に発生及び成長して破断に至る現象、すなわち応力腐食割れが生じる場合がある。従って、腐食環境下で使用される各種の機器について、機器を構成する材料を選定する際には、応力腐食割れの生じやすさや発生する場合の応力や時間の条件を評価した上で、適切な材料を選択する必要がある。
【０００３】
そして、材料について応力腐食割れの特性を評価する試験方法としては、図１０（ａ）に示すように、Ｕ字形状の試験片７０の開口部を治具７１で締め付けることによって曲げ応力を生じさせ、この試験片７０を腐食環境下に設置する試験方法（ＪＩＳ−Ｇ−０５７６）が広く用いられている。この試験方法は簡便であって、且つこの試験方法によれば試験片７０に高い応力を生じさせることができるため、割れが生じにくい材料でも短時間で応力腐食割れを発生させることができる。
【０００４】
ここで、治具７１で締め付けた試験片７０を腐食環境下に設置する試験方法では、腐食環境の温度を変更した場合、試験片７０と治具７１との熱膨張差によって、初期段階で試験片７０に生じた曲げ応力が維持されず低下する問題がある。そこで、このような試験片７０と治具７１との熱膨張差の違いに影響を受けることなく、材料について応力腐食割れの特性を評価する試験方法が従来提唱されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１８５７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、Ｕ字形状の試験片７０を治具７１で締め付ける従来の試験方法では、一定の変位を生じさせた状態で試験片７０を拘束するが、長時間に渡りその状態が継続すると、図１０（ｂ）に示すように、応力緩和と呼ばれ時間の経過とともに試験片７０に生じる応力が徐々に低下する現象が生じる。そのため、応力腐食割れに対して高い耐性を持つ材料の場合、時間が経過しても応力腐食割れが発生しないという問題が生じる。また、試験片７０に生じる応力が経時的に変化するため、定量性に乏しいという問題もある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、試験片に生じる応力緩和の影響を受けることなく、応力腐食割れに関する材料の特性を正確且つ確実に評価することが可能な応力腐食割れ試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係る応力腐食割れ試験装置は、試験片に腐食が生じやすい環境を周囲に形成する腐食環境形成手段と、前記試験片に荷重を負荷する荷重負荷手段と、前記試験片に負荷される荷重を測定する荷重測定手段と、前記荷重測定手段によって測定される荷重が一定になるように、前記荷重負荷手段の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、荷重負荷手段によって荷重が負荷された状態の試験片が腐食環境形成手段の形成する腐食環境下に置かれることにより、試験片には応力腐食割れが生じる。また、長時間に渡る荷重の負荷によって試験片に応力緩和が生じると、荷重測定手段が測定する荷重が低下したことを検知した制御手段が、荷重負荷手段の動作を制御することにより試験片に負荷される荷重を一定に維持する。
【００１０】
また、本発明に係る応力腐食割れ試験装置は、前記試験片として、向かい合う一対の荷重負荷片及び荷重負荷片同士を連結する連結片からなるＵ字状のものを用い、前記荷重負荷手段は、複数の前記試験片を一対の前記荷重負荷片が平行になるようにして配列させ保持し、前記各試験片の一対の前記荷重負荷片同士の間隔を狭めることが可能な保持ユニットと、前記保持ユニットに荷重を負荷して前記間隔を狭めさせる荷重負荷ユニットと、を有することを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、保持ユニットにより一対の荷重負荷片が平行になった状態で試験片を保持しながら、この保持ユニットに荷重を負荷することで荷重負荷片同士の間隔を狭めるようにして試験片に荷重を負荷することができる。これにより、試験片に荷重を負荷する荷重負荷手段を簡略な構成で実現することができる。
【００１２】
また、本発明に係る応力腐食割れ試験装置は、前記保持ユニットが、一対の荷重負荷片の一方を支持する第１支持部及び他方を支持する第２支持部を２組有して一対の試験片を保持し、複数配列された保持部と、前記保持部の配列方向に沿って最も一端側に位置する前記保持部によって保持される前記試験片を支持する前記第１支持部に一端が接続され、他端が変位不能に固定された固定ロッドと、相隣接する前記保持部によってそれぞれ保持されて向かい合う前記試験片を支持する前記第１支持部同士を互いに接続する接続ロッドと、前記保持部の配列方向に沿って最も他端側に位置する前記保持部によって保持される前記試験片を支持する第１支持部に一端が接続され、他端が前記荷重負荷ユニットに接続された荷重負荷ロッドと、を具備することを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、荷重負荷ユニットが荷重負荷ロッドに荷重を負荷すると、保持部の配列方向に沿って最も他端側に位置する保持部の第１支持部に対し、荷重負荷ロッドから荷重が負荷される。そうすると、保持部に保持された一方の試験片は、他方の荷重負荷片が第２支持部によって支持された状態で、一方の荷重負荷片に対して第１支持部から荷重が負荷される。また、保持部に保持された他方の試験片は、一方の荷重負荷片が第１支持部によって支持された状態で、他方の荷重負荷片に対して第２支持部から荷重が負荷される。これにより、他方の試験片に接続された接続ロッドに荷重が負荷される。その結果、接続ロッドを介して隣接する保持部の第１支持部に対して荷重が負荷される。そうすると、隣接する保持部に保持された一方の試験片は、他方の荷重負荷片が第２支持部によって支持された状態で、一方の荷重負荷片に対して第１支持部から荷重が負荷される。また、保持部の配列方向に沿って最も一端側に位置する保持部の第２支持部に対して荷重が負荷されると、保持部に保持された一方の試験片は、他方の荷重負荷片が第１支持部によって支持された状態で、一方の荷重負荷片に対して第２支持部から荷重が負荷される。これにより、一方の試験片に接続された固定ロッドに荷重が負荷される。
【００１４】
また、本発明に係る応力腐食割れ試験装置は、前記保持ユニットが、複数の前記試験片を挿通して設けられ、一端が前記荷重負荷ユニットに接続された荷重負荷ロッドと、前記荷重負荷ロッドの他端に固定されて前記試験片を押圧する押圧部材と、を具備することを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、荷重負荷ユニットが荷重負荷ロッドに荷重を負荷すると、複数の試験片のうち最も他端側に配置された試験片は、押圧部材に押圧されることで荷重が負荷される。そして、各試験片が隣接する試験片を押圧することにより、全ての試験片に対して荷重が負荷される。
【００１６】
また、本発明に係る応力腐食割れ試験装置は、複数の前記試験片は、相隣接する前記試験片が互いに逆方向に開口するようにして前記荷重負荷ロッドがそれぞれ挿通されていることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、荷重負荷ロッドを挟んだ両側で試験片の重量バランスが取れるため、荷重負荷ロッドに撓みが生じにくい。これにより、撓みが生じた荷重負荷ロッドが他の部材と接触することで荷重の一部が失われるのを抑制することができる。これにより、荷重負荷ロッドに負荷された荷重を、各試験片に対して均一に負荷することができ、各試験片の内部に均一な応力を発生させることができる。
【００１８】
また、本発明に係る応力腐食割れ試験装置は、前記荷重負荷ロッドにおける相隣接する前記試験片の間に、軸方向に一定の長さを有するスペーサがそれぞれ設けられたことを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、相隣接する試験片の間にスペーサの長さ分だけの距離が確保される。従って、相隣接する試験片同士が接触して負荷された荷重の一部が失われるのを抑制することができる。
【００２０】
また、本発明に係る応力腐食割れ試験装置は、前記試験片を構成する一対の前記荷重負荷片の間に、前記試験片の破断時における過大な変位を抑制するためのストッパー部材が設けられたことを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、
試験片が応力腐食割れによって破断した時に、ストッパーの存在によって、試験片が過大に変位することが抑制される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る応力腐食割れ試験装置によれば、応力緩和の影響を受けることなく試験片に生じる応力が一定に維持され、試験片に応力腐食割れを確実に生じさせることができるので、応力腐食割れに関する材料の特性を正確且つ確実に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る応力腐食割れ試験装置の全体構成を示す概略断面図である。
【図２】図１における荷重負荷手段の最上部を拡大した部分拡大断面図であって、図１の正面側から見た図である。
【図３】図１における荷重負荷手段の最上部を拡大した部分拡大断面図であって、図１の側面側から見た図である。
【図４】試験片の外観を示す概略斜視図である。
【図５】引っ張り荷重が負荷された時の荷重負荷手段の最上部を拡大した部分拡大断面図である。
【図６】第２実施形態の応力腐食割れ試験装置の全体構成を示す概略断面図である。
【図７】図６における荷重負荷手段の最上部を拡大した部分拡大断面図である。
【図８】引っ張り荷重が負荷された時の図６における荷重負荷手段の最上部を拡大した部分拡大断面図である。
【図９】第２実施形態において時間の経過とともに荷重測定手段の測定する荷重がどのように変化するかを示したグラフである。
【図１０】従来の応力腐食割れの特性を評価する試験方法を説明する図であって、図１０（ａ）は試験片及び治具を示す図、図１０（ｂ）は応力緩和を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の第１実施形態に係る応力腐食割れ試験装置の構成について説明する。図１は、第１実施形態の応力腐食割れ試験装置１の全体構成を示す概略断面図である。応力腐食割れ試験装置１は、試験片Ｓの周囲に腐食環境を形成する腐食環境形成手段２と、試験片Ｓに荷重を負荷する荷重負荷手段３と、試験片Ｓに負荷される荷重を測定する荷重測定手段４と、試験片Ｓに負荷される荷重が一定になるように荷重負荷手段３の動作を制御する制御手段５と、を備えるものである。
【００２５】
腐食環境形成手段２は、図１に示すように、内部が密閉されて高圧状態に保たれた密閉容器２１と、この密閉容器２１の下端部に接続された供給配管２２と、密閉容器２１の上端部に接続された排出配管２３と、を具備している。そして、供給配管２２を通して外部から密閉容器２１の内部へ約３６０℃の高温水が供給されるとともに、排出配管２３を通して密閉容器２１の内部から外部へ高温水が排出される。これにより、高温水で満たされた密閉容器２１の内部には、試験片Ｓに腐食が生じやすい腐食環境が形成される。
【００２６】
荷重負荷手段３は、密閉容器２１の内部に設けられた支持ユニット６と、この支持ユニット６によって吊り下げ支持されて複数の試験片Ｓを保持する保持ユニット７と、ケーシング８の内部に収容されて保持ユニット７に引っ張り荷重を負荷する荷重負荷ユニット９と、を具備している。
【００２７】
支持ユニット６は、密閉容器２１の底部から上方に向かって立設された複数本の支柱６１と、これら支柱６１の頂部を互いに接続するように設けられた天板６２と、を有している。
【００２８】
図２及び図３は、図１における荷重負荷手段３の最上部を拡大した部分拡大断面図であって、図２は図１における正面側から見た図、図３は図１における側面側から見た図である。尚、図３では、支持ユニット６の図示を省略している。図１〜図３に示すように、保持ユニット７は、上下一対の試験片Ｓを保持して上下方向に所定間隔で配列される複数の保持部７１と、最上部の保持部７１に一端が接続され、他端が図１に示す天板６２に固定された固定ロッド７２と、相隣接する保持部７１同士を互いに接続する接続ロッド７３と、最下部の保持部７１に一端が接続され、他端が図１に示す荷重測定手段４に接続された荷重負荷ロッド７４と、を有している。
【００２９】
保持部７１は、図２及び図３に示すように、略円筒形状の枠体であって一対の試験片Ｓを保持する保持ブロック７１１と、保持ブロック７１１の上面及び下面から内方に突出して設けられた上下一対の試験片受け片７１２（第２支持部）と、一対の試験片Ｓにそれぞれ当接される上下一対の当接片７１３（第１支持部）と、を備えるものである。
【００３０】
固定ロッド７２は、図２及び図３に示すように、周面にネジが切られたロッド本体７２１と、ロッド本体７２１の軸方向一端部に螺合されたナット７２２と、ロッド本体７２１の軸方向他端部に螺合されたスペーサ７２３と、ロッド本体７２１の軸方向中間部に螺合されたガイドリング７２４と、ロッド本体７２１が挿通されてその軸方向に移動可能に設けられたストッパーリング７２５（ストッパー部材）と、を有している。
【００３１】
ここで、ナット７２２は、後述する試験片Ｓがロッド本体７２１から脱落するのを防止するとともに、試験片Ｓに対して荷重を負荷するためのものである。また、スペーサ７２３は、最上部の保持部７１が天板６２に接触しないように両者の間に一定幅の隙間を確保するためのものである。また、ガイドリング７２４は、ロッド本体７２１が保持部７１に接触することによりロッド本体７２１に負荷される荷重の一部失われるのを防止するためのものである。また、ストッパーリング７２５は、試験片Ｓの破断時における過大な変位を抑制するためのものである。
【００３２】
接続ロッド７３は、図２及び図３に示すように、周面にネジが切られたロッド本体７３１と、ロッド本体７３１の軸方向両端部にそれぞれ螺合された一対のナット７３２と、ロッド本体７３１の軸方向中央部に螺合されたスペーサ７３３と、ロッド本体７３１の軸方向中間部に螺合された一対のガイドリング７３４と、ロッド本体７３１が挿通されてその軸方向に移動可能に設けられた一対のストッパーリング７３５と、を有している。
尚、接続ロッド７３を構成するこれら各部材の果たす役割は、固定ロッド７２を構成する各部材と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３３】
荷重負荷ロッド７４は、図１に示すように、ケーシング８を挿通して設けられて周面にネジが切られたロッド本体７４１と、ロッド本体７４１が挿通されてその軸方向に移動可能に設けられたストッパーリング７４２と、ロッド本体７４１の軸方向中間部に螺合されたスペーサ７４３と、ロッド本体７４１の他端部に設けられたシール７４４と、を有している。
尚、図１に詳細は示さないが、固定ロッド７２と同様に荷重負荷ロッド７４も、ロッド本体７４１の軸方向一端部にはナットが螺合されるとともに、軸方向中間部にはガイドリングが螺合されている。
【００３４】
ここで、シール７４４は、荷重負荷ロッド７４がケーシング８を挿通する部分を封止することにより、密閉容器２１の内部を気密に保つためのものである。尚、荷重負荷ロッド７４を構成するそれ以外の各部材が果たす役割は、固定ロッド７２を構成する各部材と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３５】
荷重負荷ユニット９は、図１に示すように、軸受け９１により回転可能に支持された左右一対のボールネジ９２と、ボールネジ９２それぞれに螺合された左右一対のナット９３と、左右のナット９３を連結して設けられた連結板９４と、ボールネジ９２それぞれに固定された左右一対の従動ギア９５と、駆動源としてのモータ９６と、モータ９６によって回転駆動され左右の従動ギア９５に噛み合う駆動ギア９７と、を備えるものである。
【００３６】
荷重測定手段４は、荷重を検出可能なセンサーであって、本実施形態では歪ゲージ式で荷重を検出するいわゆるロードセルを用いている。この荷重測定手段４は、図１に示すように、荷重負荷ユニット９を構成する連結板９４の上に固定されるとともに、保持ユニット７を構成する荷重負荷ロッド７４の軸方向他端が接続されている。
尚、荷重測定手段４としては、歪ゲージ式のロードセルに限られず、圧電式や容量式や電磁式や油圧式等の各種方式で荷重を検出するセンサーを用いることができる。
【００３７】
制御手段５は、荷重負荷ユニット９を構成するモータ９６の動作を制御するものである。この制御手段５は、図１に示すように、荷重測定手段４及びモータ９６に対して電気的に接続されている。そして、荷重測定手段４によって検出される荷重の大きさに基づいて、制御手段５がモータ９６の回転または停止を制御するものとなっている。
【００３８】
次に、応力腐食割れ試験装置１を用いて試験を行う試験片Ｓについて説明する。図４は、試験片Ｓの外観を示す概略斜視図である。試験片Ｓは、応力腐食割れに関する特性を評価すべき材料からなる平板が略Ｕ字形状に曲折されてなるものであって、開口部Ｓ１を挟んで向かい合う一対の荷重負荷片Ｓ２と、荷重負荷片Ｓ２同士を連結する連結片Ｓ３と、を具備している。ここで、一対の荷重負荷片Ｓ２は、図２及び図３に示す保持部７１の試験片受け片７１２の形状に略合致するようにして、断面略Ｕ字型にそれぞれ形成されている。また、一対の荷重負荷片Ｓ２には、その中央部を貫通してロッド挿通孔Ｓ４がそれぞれ形成されている。そしてこのように構成される試験片Ｓは、外力が作用しない状態において開口部Ｓ１が拡開しないよう、保持ボルトＳ５によって一対の荷重負荷片Ｓ２が略平行となった状態で保持されている。
【００３９】
次に、第１実施形態に係る応力腐食割れ試験装置１を用いた試験の手順、及びその作用効果について説明する。まず試験者は、第１工程として、試験対象である試験片Ｓを応力腐食割れ試験装置１にセットする。すなわち、図２及び図３に示すように、最上部に配置する保持部７１の内部に、その試験片受け片７１２に当接させるようにして１つの試験片Ｓを配置する。そして、この試験片Ｓの図４に示すロッド挿通孔Ｓ４に固定ロッド７２のロッド本体７２１を挿通させ、その軸方向一端部に螺合されたナット７２２に当接片７１３を嵌合させた後、この当接片７１３を試験片Ｓの下側の荷重負荷片Ｓ２に当接させる。一方、試験者は、固定ロッド７２のロッド本体７２１の軸方向他端部を天板６２に固定する。そしてこの時、ロッド本体７２１に取り付けられたガイドリング７２４を、保持部７１の試験片受け片７１２に挿入して内側面に当接させるとともに、ロッド本体７２１に取り付けられたストッパーリング７２５を、一対の荷重負荷片Ｓ２の間に配置する。
尚、試験片Ｓを保持部７１の内部に配置する際には、図４に示す保持ボルトＳ５を予め取り外してから作業を行う。
【００４０】
続いて試験者は、天板６２から吊り下げられた保持部７１の内部に、下側の試験片受け片７１２に当接させるようにして他の試験片Ｓを配置する。そして、この試験片Ｓの図４に示すロッド挿通孔Ｓ４に対して接続ロッド７３のロッド本体７３１を挿通させ、その軸方向一端部に螺合されたナット７３２に当接片７１３を嵌合させた後、この当接片７１３を試験片Ｓの上側の荷重負荷片Ｓ２に当接させる。
【００４１】
更に試験者は、上から２番目に配置する保持部７１の内部に、その試験片受け片７１２に当接させるようにして１つの試験片Ｓを配置し、この試験片Ｓの図４に示すロッド挿通孔Ｓ４に接続ロッド７３のロッド本体７３１を挿通させ、その軸方向他端部に螺合されたナット７３２に当接片７１３を嵌合させた後、この当接片７１３を試験片Ｓの下側の荷重負荷片Ｓ２に当接させる。そしてこの時、ロッド本体７３１の軸方向中央部に取り付けられたスペーサ７３３を、最上部の保持部７１と上から２番目の保持部７１との間に配置する。また、スペーサ７３３を挟んでロッド本体７３１の軸方向両側に取り付けられた一対のガイドリング７３４を、最上部の保持部７１に設けられた下側の試験片受け片７１２及び上から２番目の保持部７１に設けられた上側の試験片受け片７１２にそれぞれ挿入し、その内側面にそれぞれ当接させる。更に、スペーサ７３３を挟んでロッド本体７３１の軸方向両側に取り付けられた一対のストッパーリング７３５を、最上部の保持部７１の内部に配置した試験片Ｓが有する一対の荷重負荷片Ｓ２の間、及び上から２番目の保持部７１の内部に配置した試験片Ｓが有する一対の荷重負荷片Ｓ２の間に、それぞれ配置する。
【００４２】
続いて試験者は、上から２番目の保持部７１の内部に、下側の試験片受け片７１２に当接させるようにして他の試験片Ｓを配置する。そして、この試験片Ｓの図４に示すロッド挿通孔Ｓ４に接続ロッド７３のロッド本体７３１を挿通させ、その軸方向一端部に螺合されたナット７３２に当接片７１３を嵌合させた後、この当接片７１３を試験片Ｓの上側の荷重負荷片Ｓ２に当接させる。その後、前述と同様に保持部７１を順次配列し、相隣接する保持部７１の内部に配置されて互いに向かい合う試験片Ｓ同士を接続ロッド７３でそれぞれ連結していく。
【００４３】
最後に試験者は、図１に示すように、最下部に配置する保持部７１の内部に、下側の試験片受け片７１２に当接させるようにして試験片Ｓを配置する。そして、この試験片Ｓの図４に示すロッド挿通孔Ｓ４に、軸方向一端部が荷重測定手段４に接続された荷重負荷ロッド７４のロッド本体７４１を挿通させ、その軸方向他端部に螺合されたナット（不図示）に当接片７１３を嵌合させた後、この当接片７１３を試験片Ｓの上側の荷重負荷片Ｓ２に当接させる。これにより、第１工程が完了する。
【００４４】
次に試験者は、第２工程として、セットした各試験片Ｓに対して一定の大きさの引っ張り荷重を負荷する。すなわち試験者は、不図示の操作部を操作することにより、図１に示すモータ９６を駆動させる。そうすると、駆動ギア９７が回転を開始し、これと噛み合った左右の従動ギア９５がそれぞれ回転することにより、従動ギア９５と一体化された左右のボールネジ９２もそれぞれ回転を開始する。これに伴い、左右のボールネジ９２に螺合された左右のナット９３が、ボールネジ９２に沿って下方へそれぞれ移動し、左右のナット９３に連結して設けられた連結板９４及びその上に固定された荷重測定手段４も下方へ移動する。これにより、軸方向一端部が荷重測定手段４に接続された荷重負荷ロッド７４に対し、下方への引っ張り荷重が負荷される。
【００４５】
荷重負荷ロッド７４に負荷されたこの引っ張り荷重は、保持部７１や接続ロッド７３を介することにより、各試験片Ｓに負荷される。ここで、図５は、引っ張り荷重が負荷された時の荷重負荷手段３の最上部を拡大した部分拡大断面図である。
【００４６】
荷重負荷ロッド７４から接続ロッド７３へ引っ張り荷重が伝達されると、上から２番目の保持部７１の内部に配置された下側の試験片Ｓは、接続ロッド７３から下向きの押圧力を受けて圧縮されることにより、その開口部Ｓ１を狭めるように変形する。
【００４７】
そして、接続ロッド７３から下向きの押圧力を受けた下側の試験片Ｓが、保持部７１を下向きに押圧する。そうすると、この保持部７１が、その内部に配置された上側の試験片Ｓを下向きに押圧する。これにより、上側の試験片Ｓも下向きの押圧力を受けて圧縮されることにより、その開口部Ｓ１を狭めるように変形する。
【００４８】
そして、保持部７１から下向きの押圧力を受けた上側の試験片Ｓが、接続ロッド７３を下向きに引っ張る。そうすると、この接続ロッド７３が、最上部の保持部７１の内部に配置された下側の試験片Ｓを下向きに押圧する。これにより、下側の試験片Ｓは下向きの押圧力を受けて圧縮されることにより、その開口部Ｓ１を狭めるように変形する。
【００４９】
更に、接続ロッド７３から下向きの押圧力を受けた下側の試験片Ｓが、保持部７１を下向きに押圧する。そうすると、この保持部７１が、その内部に配置された上側の試験片Ｓを下向きに押圧する。これにより、上側の試験片Ｓも下向きの押圧力を受けて圧縮されることにより、その開口部Ｓ１を狭めるように変形する。
【００５０】
ここで、第１実施形態の応力腐食割れ試験装置１によれば、長さが短く撓みの生じにくい荷重負荷ロッド７４、接続ロッド７３、及び固定ロッド７２を介して引っ張り荷重が各試験片Ｓへ伝達される。従って、撓みが生じた荷重負荷ロッド７４や接続ロッド７３や固定ロッド７２が他の部材と接触することで引っ張り荷重の一部が失われるのを抑制することができる。これにより、荷重負荷ロッド７４に負荷された引っ張り荷重を、各試験片Ｓに対して均一に負荷することができ、各試験片Ｓの内部に均一な曲げ応力を発生させることができる。
【００５１】
その後、各試験片Ｓに対する一定荷重の負荷を長時間に渡って続けると、試験片Ｓに生じる応力が時間の経過とともに徐々に低下する、いわゆる応力緩和が発生する。しかし、図１に示す荷重測定手段４の測定する荷重が、試験開始時に設定した荷重より小さくなった場合、制御手段５は応力緩和が生じたと判断し、モータ９６を駆動させる。そうすると、駆動ギア９７が回転を開始し、これと噛み合う左右の従動ギア９５もそれぞれ回転を開始する。これに伴い、左右のボールネジ９２に螺合された左右のナット９３がボールネジ９２に沿って下方へそれぞれ移動し、左右のナット９３に連結して設けられた連結板９４及びその上に固定された荷重測定手段４も下方へ移動する。これにより、荷重負荷ロッド７４に負荷される下方への引っ張り荷重が増加する。そして、制御手段５は、応力緩和によって減少した引っ張り荷重が試験開始時の一定荷重に略等しくなるように、モータ９６の動作を制御することで左右のナット９３の変位量を決定する。このように、制御手段５による制御の下、試験片Ｓに負荷される荷重が一定に保持されるので、応力緩和の影響を受けることなく応力腐食割れに関する材料の特性を正確且つ確実に評価することができる。
【００５２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る応力腐食割れ試験装置の構成について説明する。図６は、第２実施形態の応力腐食割れ試験装置１０の全体構成を示す概略断面図である。第２実施形態の応力腐食割れ試験装置１０は、第１実施系形態と比較すると、荷重負荷手段１１を構成する支持ユニット１２及び保持ユニット１３の構成が異なっている。それ以外の構成は第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。また、本実施形態で用いる試験片Ｓの構成も第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【００５３】
支持ユニット１２は、図６に示すように、密閉容器２１の底部から上方に向かって立設された複数本の支柱１２１と、これら支柱１２１の頂部を互いに接続するように設けられた天板１２２と、を有する点で第１実施形態と同じである。しかし、本実施形態では、天板１２２の中央部を貫通してロッド挿通穴１２２ａが形成されている点で第１実施形態とは異なっている。
【００５４】
ここで、図７は、図６における荷重負荷手段１１の最上部を拡大した部分拡大断面図である。保持ユニット１３は、図６及び図７に示すように、複数の試験片Ｓを挿通して設けられ、軸方向一端が荷重測定手段４に接続された荷重負荷ロッド１３１と、この荷重負荷ロッド１３１の軸方向他端部に固定された押圧部材１３２と、を有している。
【００５５】
荷重負荷ロッド１３１は、図６及び図７に示すように、ケーシング８を挿通して設けられて周面にネジが切られたロッド本体１３３と、このロッド本体１３３が挿通されてその軸方向に所定間隔で設けられた複数のストッパーリング１３４と、ロッド本体１３３が挿通されて各ストッパーリング１３４の間に設けられた複数のスペーサ１３５と、ロッド本体１３３の軸方向一端部に設けられたシール１３６と、を有している。尚、ストッパーリング１３４、スペーサ１３５、及びシール１３６が果たす役割は、第１実施形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００５６】
押圧部材１３２は、試験片Ｓの荷重負荷片Ｓ２に当接してこれを押圧するためのものである。この押圧部材１３２は、図７に示すように、その底部が断面円弧状に形成されている。これにより、押圧部材１３２は、図４に示すように断面略Ｕ字型に形成された試験片Ｓの荷重負荷片Ｓ２に対し、底部全体で密着することにより安定した状態で当接可能となっている。
【００５７】
次に、第２実施形態に係る応力腐食割れ試験装置１０を用いた試験の手順、及びその作用効果について説明する。まず試験者は、第１工程として、試験対象である試験片Ｓを応力腐食割れ試験装置１０にセットする。すなわち、図６に示すように、荷重負荷ロッド１３１のロッド本体１３３を、複数の試験片Ｓの図４に示すロッド挿通孔Ｓ４にそれぞれ挿通させる。そして、各試験片Ｓを挿通させた荷重負荷ロッド１３１の軸方向他端を、天板１２２のロッド挿通穴１２２ａに挿通させる。
【００５８】
この時、荷重負荷ロッド１３１に沿って配列される複数の試験片Ｓは、相隣接する試験片Ｓの開口部Ｓ１が互いに逆方向を向くようにしてそれぞれ配置する。またこの時、図７に示すように、ロッド本体１３３に取り付けられた複数のストッパーリング１３４を、各試験片Ｓを構成する一対の荷重負荷片Ｓ２の間にそれぞれ配置する。更に、ロッド本体１３３に取り付けられた複数のスペーサ１３５を、各試験片Ｓの間にそれぞれ配置する。
【００５９】
次に試験者は、第２工程として、セットした各試験片Ｓに対して一定の大きさの引っ張り荷重を負荷する。すなわち試験者は、不図示の操作部を操作することにより、図１に示すモータ９６を駆動させる。そうすると、第１実施形態と同様に荷重負荷ユニット９が動作することにより、荷重負荷ロッド１３１に対し、下方への引っ張り荷重が負荷される。
【００６０】
ここで、図８は、引っ張り荷重が負荷された時の図６における荷重負荷手段１１の最上部を拡大した部分拡大断面図である。荷重負荷ロッド１３１に下方への引っ張り荷重が負荷されると、荷重負荷ロッド１３１の軸方向他端部に固定された押圧部材１３２が、最上部に位置する試験片Ｓの荷重負荷片Ｓ２に当接してこれを押圧する。これにより、最上部の試験片Ｓは、押圧部材１３２から下向きの押圧力を受けて圧縮されることにより、その開口部Ｓ１を狭めるように変形する。
【００６１】
そして、図８に示すように、最上部の試験片Ｓが、スペーサ１３５を介して隣接する上から２番目の試験片Ｓを押圧することにより、この上から２番目の試験片Ｓもその開口部Ｓ１を狭めるように変形する。同様にして、各試験片Ｓがスペーサ１３５を介して隣接する試験片Ｓを押圧し、各試験片Ｓはその開口部Ｓ１を狭めるようにしてそれぞれ変形する。これにより、荷重負荷ロッド１３１に負荷された引っ張り荷重が、各試験片Ｓに対して負荷される。ここで、各試験片Ｓは、前述のように相隣接する試験片Ｓの開口部Ｓ１が互いに逆方向の向くようにしてそれぞれ配置されている。従って、引っ張り荷重を受けた荷重負荷ロッド１３１のロッド本体１３３に撓みが生じにくい。これにより、撓みが生じたロッド本体１３３が他の部材と接触することで引っ張り荷重の一部が失われるのを抑制することができる。これにより、荷重負荷ロッド１３１に負荷された引っ張り荷重を、各試験片Ｓに対して均一に負荷することができ、各試験片Ｓの内部に均一な曲げ応力を発生させることができる。
【００６２】
尚、各試験片Ｓに対して長時間に渡って一定荷重を負荷し続けると応力緩和が生じる点、及び応力緩和の発生を検知すると試験開始時の一定荷重に戻すように制御手段５がモータ９６の動作を制御する点、に関しては第１実施形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００６３】
ここで、図９は、本実施形態において時間の経過とともに荷重測定手段４の測定する荷重がどのように変化するかを示したグラフである。尚、図９における横軸は、試験の開始からの経過時間を、縦軸は、試験開始時に設定した荷重値を基準とした時の荷重の大きさをパーセントで表したものを、それぞれ意味している。この図によれば、試験片Ｓに負荷される荷重の大きさは、時間の経過によらずほぼ一定に保たれている。
【００６４】
以上説明した第１実施形態と第２実施形態では、複数の試験片Ｓについて同時に試験を行ったが、これに限られず１個の試験片Ｓのみについて試験を行ってもよい。しかし、試験片Ｓの形状や材質等の違いに起因して試験結果には個体差によるバラつきが生じやすいため、複数の試験片Ｓについて同時に試験を行った方が、応力腐食割れに関する材料の特性を正確且つ確実に評価することができ好適である。
【００６５】
尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１  応力腐食割れ試験装置
２  腐食環境形成手段
３  荷重負荷手段
４  荷重測定手段
５  制御手段
６  支持ユニット
７  保持ユニット
８  ケーシング
９  荷重負荷ユニット
１０  応力腐食割れ試験装置
１１  荷重負荷手段
１２  支持ユニット
１３  保持ユニット
２１  密閉容器
２２  供給配管
２３  排出配管
６１  支柱
６２  天板
７０  試験片
７１  治具
７１  保持部
７２  固定ロッド
７３  接続ロッド
７４  荷重負荷ロッド
９１  軸受
９２  ボールネジ
９３  ナット
９４  連結板
９５  従動ギア
９６  モータ
９７  駆動ギア
１２１  支柱
１２２  天板
１３１  荷重負荷ロッド
１３２  押圧部材
１３３  ロッド本体
１３４  ストッパーリング
１３５  スペーサ
１３６  シール
７１１  保持ブロック
７１２  試験片受け片
７１３  当接片
７２１  ロッド本体
７２２  ナット
７２３  スペーサ
７２４  ガイドリング
７２５  ストッパーリング
７３１  ロッド本体
７３２  ナット
７３３  スペーサ
７３４  ガイドリング
７３５  ストッパーリング
７４１  ロッド本体
７４２  ストッパーリング
７４３  スペーサ
７４４  シール
１２２ａ  ロッド挿通穴
Ｓ  試験片
Ｓ１  開口部
Ｓ２  荷重負荷片
Ｓ３  連結片
Ｓ４  ロッド挿通孔
Ｓ５  保持ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012103160.tif 000009
【図８】
2012103160.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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