JP2001305124A - 金属材料の寿命評価方法 - Google Patents
金属材料の寿命評価方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属材料の寿命を簡便に評価することができ
る方法を提供する。 【解決手段】 TOFD法により高温配管10のA傷
(密集傷)の発生率を求めることにより、当該高温配管
10のクリープボイド個数密度から予め求めた寿命消費
率と当該A傷の発生率との相関関係に基づいて、高温配
管10の寿命消費率を求めるようにした。
る方法を提供する。 【解決手段】 TOFD法により高温配管10のA傷
(密集傷)の発生率を求めることにより、当該高温配管
10のクリープボイド個数密度から予め求めた寿命消費
率と当該A傷の発生率との相関関係に基づいて、高温配
管10の寿命消費率を求めるようにした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料の寿命評
価方法に関し、特に、火力発電プラント用ボイラ等の高
温耐圧金属部材として使用される大口径厚肉配管等の溶
接部に発生する脆性的なクリープ損傷の評価を行う際に
適用すると有効である。
価方法に関し、特に、火力発電プラント用ボイラ等の高
温耐圧金属部材として使用される大口径厚肉配管等の溶
接部に発生する脆性的なクリープ損傷の評価を行う際に
適用すると有効である。
【0002】
【従来の技術】火力発電プラント用ボイラ等の高温耐圧
金属部材として使用される大口径厚肉配管等において
は、メンテナンス時に傷の有無や大きさ等を確認して当
該配管の寿命を予測して交換時期を把握しておく必要が
ある。このため、このような配管では、定期的なメンテ
ナンス時に表面の傷の有無や大きさ等を逐一検査すると
共に、内部の傷の有無や大きさ等も逐一検査する必要が
ある。
金属部材として使用される大口径厚肉配管等において
は、メンテナンス時に傷の有無や大きさ等を確認して当
該配管の寿命を予測して交換時期を把握しておく必要が
ある。このため、このような配管では、定期的なメンテ
ナンス時に表面の傷の有無や大きさ等を逐一検査すると
共に、内部の傷の有無や大きさ等も逐一検査する必要が
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように前記配管で
は、定期的なメンテナンス時に表面及び内部の傷の有無
や大きさ等を逐一検査しなければならないので、複数の
検査を頻繁に行わなければならず、多大な労力を要して
いた。
は、定期的なメンテナンス時に表面及び内部の傷の有無
や大きさ等を逐一検査しなければならないので、複数の
検査を頻繁に行わなければならず、多大な労力を要して
いた。
【0004】このような問題は、前述したような配管に
限らず、表面及び内部の傷の有無や大きさ等を確認して
寿命を判断する金属材料であれば、前述した場合と同様
に生じることである。
限らず、表面及び内部の傷の有無や大きさ等を確認して
寿命を判断する金属材料であれば、前述した場合と同様
に生じることである。
【0005】このようなことから、本発明は、金属材料
の寿命を簡便に評価することができる方法を提供するこ
とを目的とした。
の寿命を簡便に評価することができる方法を提供するこ
とを目的とした。
【0006】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、第一番目の発明は、金属材料の寿命を評価する
方法であって、TOFD法により当該金属材料の密集傷
の発生率を求めることにより、当該金属材料のクリープ
ボイド個数密度から予め求めた寿命消費率と当該密集傷
の発生率との相関関係に基づいて、当該金属材料の寿命
消費率を求めることを特徴とする。
ための、第一番目の発明は、金属材料の寿命を評価する
方法であって、TOFD法により当該金属材料の密集傷
の発生率を求めることにより、当該金属材料のクリープ
ボイド個数密度から予め求めた寿命消費率と当該密集傷
の発生率との相関関係に基づいて、当該金属材料の寿命
消費率を求めることを特徴とする。
【0007】第二番目の発明は、金属材料の寿命を評価
する方法であって、TOFD法により当該金属材料の傷
密度の標準偏差を求めることにより、当該金属材料のク
リープボイド個数密度から予め求めた寿命消費率と当該
傷密度の標準偏差との相関関係に基づいて、当該金属材
料の寿命消費率を求めることを特徴とする。
する方法であって、TOFD法により当該金属材料の傷
密度の標準偏差を求めることにより、当該金属材料のク
リープボイド個数密度から予め求めた寿命消費率と当該
傷密度の標準偏差との相関関係に基づいて、当該金属材
料の寿命消費率を求めることを特徴とする。
【0008】第三番目の発明は、金属材料の寿命を評価
する方法であって、当該金属材料の使用時間を求めるこ
とにより、TOFD法により求められた当該金属材料の
密集傷の数量から予め求めた寿命消費率と上記使用時間
との相関関係に基づいて、当該金属材料の寿命消費率を
求めることを特徴とする。
する方法であって、当該金属材料の使用時間を求めるこ
とにより、TOFD法により求められた当該金属材料の
密集傷の数量から予め求めた寿命消費率と上記使用時間
との相関関係に基づいて、当該金属材料の寿命消費率を
求めることを特徴とする。
【0009】第四番目の発明は、第三番目の発明による
金属材料の寿命評価方法において、前記金属材料の各箇
所ごとに加わる熱応力をそれぞれ求め、TOFD法によ
り求められた当該金属材料の密集傷の数量から予め求め
た寿命消費率と上記熱応力との相関関係から当該金属材
料の各箇所ごとの個別寿命消費率を求め、前記寿命消費
率を当該個別寿命消費率で補正することを特徴とする。
金属材料の寿命評価方法において、前記金属材料の各箇
所ごとに加わる熱応力をそれぞれ求め、TOFD法によ
り求められた当該金属材料の密集傷の数量から予め求め
た寿命消費率と上記熱応力との相関関係から当該金属材
料の各箇所ごとの個別寿命消費率を求め、前記寿命消費
率を当該個別寿命消費率で補正することを特徴とする。
【0010】第五番目の発明は、第三または四番目の発
明による金属材料の寿命評価方法において、組成分析に
より前記金属材料のクリープ脆化係数を求め、当該金属
材料のクリープボイド個数密度から予め求めた寿命消費
率と上記クリープ脆化係数との相関関係から当該金属材
料の初期寿命消費率を求め、前記寿命消費率を当該初期
寿命消費率で補正することを特徴とする。
明による金属材料の寿命評価方法において、組成分析に
より前記金属材料のクリープ脆化係数を求め、当該金属
材料のクリープボイド個数密度から予め求めた寿命消費
率と上記クリープ脆化係数との相関関係から当該金属材
料の初期寿命消費率を求め、前記寿命消費率を当該初期
寿命消費率で補正することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明による金属材料の寿命評価
方法の実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれら
の実施の形態に限定されるものではない。
方法の実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれら
の実施の形態に限定されるものではない。
【0012】[第一番目の実施の形態]第一番目の発明
による金属材料の寿命評価方法の実施の形態を図1〜3
を用いて説明する。図1は、TOFD法の測定原理の説
明図、図2は、高温配管の溶接部を示す断面図、図3
は、TOFD法によるA傷発生率とレプリカ法による寿
命消費率との関係を表すグラフである。
による金属材料の寿命評価方法の実施の形態を図1〜3
を用いて説明する。図1は、TOFD法の測定原理の説
明図、図2は、高温配管の溶接部を示す断面図、図3
は、TOFD法によるA傷発生率とレプリカ法による寿
命消費率との関係を表すグラフである。
【0013】本実施の形態による金属材料の寿命評価方
法においては、TOFD法により当該金属材料の密集傷
の発生率を求めることにより、当該金属材料のクリープ
ボイド個数密度から予め求めた寿命消費率と当該密集傷
の発生率との相関関係に基づいて、当該金属材料の寿命
消費率を求めるようにした。具体的には以下に説明す
る。
法においては、TOFD法により当該金属材料の密集傷
の発生率を求めることにより、当該金属材料のクリープ
ボイド個数密度から予め求めた寿命消費率と当該密集傷
の発生率との相関関係に基づいて、当該金属材料の寿命
消費率を求めるようにした。具体的には以下に説明す
る。
【0014】<TOFD法による傷の調査>図1に示す
ように、TOFD法(Time of Flight Diffraction Tec
hnique)は、金属材料である高温配管10の内部に生じ
ている傷(欠陥)10aを挟んで等距離に位置するよう
に、超音波を発振する送信探触子21と超音波を受信す
る受信探触子22とを当該高温配管10の表面に載置
し、送信探触子21により高温配管10内に超音波23
を発振させ、受信探触子22により傷10aの上端及び
下端からの回折波24を検出してその伝搬時間を測定す
ることにより、高温配管10内の傷10aの有無を検出
すると共に、傷10aを検出したときには、傷10aの
高さを下記の式(1)により求めるものである。傷10
aの位置および長さは、送信探触子21及び受信探触子
22の双方を溶接線に沿って走査させることにより求め
られる。なお、図1中、25は表面波、26は底面反射
波である。
ように、TOFD法(Time of Flight Diffraction Tec
hnique)は、金属材料である高温配管10の内部に生じ
ている傷(欠陥)10aを挟んで等距離に位置するよう
に、超音波を発振する送信探触子21と超音波を受信す
る受信探触子22とを当該高温配管10の表面に載置
し、送信探触子21により高温配管10内に超音波23
を発振させ、受信探触子22により傷10aの上端及び
下端からの回折波24を検出してその伝搬時間を測定す
ることにより、高温配管10内の傷10aの有無を検出
すると共に、傷10aを検出したときには、傷10aの
高さを下記の式(1)により求めるものである。傷10
aの位置および長さは、送信探触子21及び受信探触子
22の双方を溶接線に沿って走査させることにより求め
られる。なお、図1中、25は表面波、26は底面反射
波である。
【0015】 L=Zb−Zt =√(tb2・V2/4−S2)−√(tt2・V2/4−S2) (1)
【0016】ただし、Lは傷の高さ、Zbは傷の先端の
深さ、Ztは傷の底の深さ、Dは送信探触子と受信探触
子との間の距離、SはD/2、Vは回折波の速度、tt
は傷の先端からの回折波伝搬時間、tbは傷の底からの
回折波伝搬時間である。
深さ、Ztは傷の底の深さ、Dは送信探触子と受信探触
子との間の距離、SはD/2、Vは回折波の速度、tt
は傷の先端からの回折波伝搬時間、tbは傷の底からの
回折波伝搬時間である。
【0017】このようにして検出された傷10aを上記
計測データに基づいて以下の3種類のうちのいずれかに
分類する。 (1)密集傷(A傷) 複数の小さな傷が密集したと推定できるもの。例えば、
同じ深さにある推定される2つの傷が隣接し、且つ、隣
接する傷の間隔が大きい傷の長さよりも短い場合が該当
する。 (2)面状傷(B傷) 厚さ方向に面状(二次元)に広がる傷と推定できるも
の。 (3)体積状傷(C傷) スラグ巻き込み等の三次元に広がる傷と推定されるも
の。
計測データに基づいて以下の3種類のうちのいずれかに
分類する。 (1)密集傷(A傷) 複数の小さな傷が密集したと推定できるもの。例えば、
同じ深さにある推定される2つの傷が隣接し、且つ、隣
接する傷の間隔が大きい傷の長さよりも短い場合が該当
する。 (2)面状傷(B傷) 厚さ方向に面状(二次元)に広がる傷と推定できるも
の。 (3)体積状傷(C傷) スラグ巻き込み等の三次元に広がる傷と推定されるも
の。
【0018】<レプリカ法による寿命消費率の算定>例
えば、高温配管10は、図2に示すように、低合金鋼板
11,12を円筒状に曲げ加工され、その長手方向に沿
った端面11a,12a同士を溶接金属13で接合さ
れ、溶接金属13内に傷10aを生じているとする。
えば、高温配管10は、図2に示すように、低合金鋼板
11,12を円筒状に曲げ加工され、その長手方向に沿
った端面11a,12a同士を溶接金属13で接合さ
れ、溶接金属13内に傷10aを生じているとする。
【0019】このような高温配管10の溶接金属13の
表面を研磨して鏡面状に仕上げた後、検査対象部分をエ
ッチングにより選択除去し、エッチング除去部分にレプ
リカ用のプラスチック膜30を貼り付けることにより、
当該部分の凹凸をプラスチック膜30に転写する。
表面を研磨して鏡面状に仕上げた後、検査対象部分をエ
ッチングにより選択除去し、エッチング除去部分にレプ
リカ用のプラスチック膜30を貼り付けることにより、
当該部分の凹凸をプラスチック膜30に転写する。
【0020】次に、光学顕微鏡を用いてプラスチック膜
30を観察し、クリープ損傷による空孔(クリープボイ
ド)の有無及び分布状態を大まかに調べる。続いて、走
査型電子顕微鏡(SEM)を用いてクリープボイドの有
無及び分布状態を精密に観察する。例えば、クリープボ
イドの生成数を計測し、この計測値に基づきクリープボ
イド個数密度を求め、当該クリープボイド個数密度とク
リープ損傷度(寿命消費率:材料の寿命に対してどれく
らいの損傷を受けているかを示す)との関係を予め求め
ておく。
30を観察し、クリープ損傷による空孔(クリープボイ
ド)の有無及び分布状態を大まかに調べる。続いて、走
査型電子顕微鏡(SEM)を用いてクリープボイドの有
無及び分布状態を精密に観察する。例えば、クリープボ
イドの生成数を計測し、この計測値に基づきクリープボ
イド個数密度を求め、当該クリープボイド個数密度とク
リープ損傷度(寿命消費率:材料の寿命に対してどれく
らいの損傷を受けているかを示す)との関係を予め求め
ておく。
【0021】<TOFD法によるA傷発生率とレプリカ
法による寿命消費率との関係>TOFD法により求めら
れるA傷の発生率(A傷の数量/(A傷の数量+B傷の
数量+C傷の数量))と、レプリカ法による寿命消費率
との関係を求めると、図3に示すようなグラフとなる。
法による寿命消費率との関係>TOFD法により求めら
れるA傷の発生率(A傷の数量/(A傷の数量+B傷の
数量+C傷の数量))と、レプリカ法による寿命消費率
との関係を求めると、図3に示すようなグラフとなる。
【0022】図3からわかるように、A傷の発生率が大
きくなると、寿命消費率も大きくなり、A傷の発生率と
寿命消費率との間に相関関係がみられる。よって、A傷
の発生率を求めれば、レプリカ法によって予め求められ
た寿命消費率から当該高温配管10の寿命消費率を概算
することができるので、TOFD法によってA傷発生率
を求めるだけで高温配管10の寿命を予測して交換時期
を大まかに把握することができる。
きくなると、寿命消費率も大きくなり、A傷の発生率と
寿命消費率との間に相関関係がみられる。よって、A傷
の発生率を求めれば、レプリカ法によって予め求められ
た寿命消費率から当該高温配管10の寿命消費率を概算
することができるので、TOFD法によってA傷発生率
を求めるだけで高温配管10の寿命を予測して交換時期
を大まかに把握することができる。
【0023】したがって、本実施の形態によれば、通常
のメンテナンス時には、TOFD法だけで高温配管10
の寿命を予測し、高温配管10の寿命消費率が大きくな
った時点で、各種の検査を行うだけで済むようになるの
で、高温配管10の寿命を簡便に評価することができ、
作業効率を向上させることができる。
のメンテナンス時には、TOFD法だけで高温配管10
の寿命を予測し、高温配管10の寿命消費率が大きくな
った時点で、各種の検査を行うだけで済むようになるの
で、高温配管10の寿命を簡便に評価することができ、
作業効率を向上させることができる。
【0024】[第二番目の実施の形態]第二番目の発明
による金属材料の寿命評価方法の実施の形態を図4を用
いて説明する。図4は、TOFD法による傷密度の標準
偏差とレプリカ法による寿命消費率との関係を表すグラ
フである。ただし、前述した第一番目の実施の形態と同
様な部分については、その説明を省略する。
による金属材料の寿命評価方法の実施の形態を図4を用
いて説明する。図4は、TOFD法による傷密度の標準
偏差とレプリカ法による寿命消費率との関係を表すグラ
フである。ただし、前述した第一番目の実施の形態と同
様な部分については、その説明を省略する。
【0025】本実施の形態による金属材料の寿命評価方
法においては、TOFD法により当該金属材料の傷密度
の標準偏差を求めることにより、当該金属材料のクリー
プボイド個数密度から予め求めた寿命消費率と当該傷密
度の標準偏差との相関関係に基づいて、当該金属材料の
寿命消費率を求めるようにした。具体的には以下に説明
する。
法においては、TOFD法により当該金属材料の傷密度
の標準偏差を求めることにより、当該金属材料のクリー
プボイド個数密度から予め求めた寿命消費率と当該傷密
度の標準偏差との相関関係に基づいて、当該金属材料の
寿命消費率を求めるようにした。具体的には以下に説明
する。
【0026】<TOFD法による傷の調査>前述した第
一番目の実施の形態の場合と同様にしてA傷、B傷、C
傷を求める。
一番目の実施の形態の場合と同様にしてA傷、B傷、C
傷を求める。
【0027】<レプリカ法による寿命消費率の算定>前
述した第一番目の実施の形態の場合と同様にして寿命消
費率を求める。
述した第一番目の実施の形態の場合と同様にして寿命消
費率を求める。
【0028】<TOFD法による傷密度の標準偏差とレ
プリカ法による寿命消費率との関係>TOFD法により
求められる傷密度(A〜C傷の面積合計/検査面積)の
標準偏差と、レプリカ法による寿命消費率との関係を求
めると、図4に示すようなグラフとなる。
プリカ法による寿命消費率との関係>TOFD法により
求められる傷密度(A〜C傷の面積合計/検査面積)の
標準偏差と、レプリカ法による寿命消費率との関係を求
めると、図4に示すようなグラフとなる。
【0029】図4からわかるように、傷密度の標準偏差
が大きくなると、寿命消費率も大きくなり、傷密度の標
準偏差と寿命消費率との間に相関関係がみられる。よっ
て、傷密度の標準偏差を求めれば、レプリカ法によって
予め求められた寿命消費率から当該高温配管10の寿命
消費率を概算することができるので、TOFD法によっ
て傷密度の標準偏差を求めるだけで高温配管10の寿命
を予測して交換時期を大まかに把握することができる。
が大きくなると、寿命消費率も大きくなり、傷密度の標
準偏差と寿命消費率との間に相関関係がみられる。よっ
て、傷密度の標準偏差を求めれば、レプリカ法によって
予め求められた寿命消費率から当該高温配管10の寿命
消費率を概算することができるので、TOFD法によっ
て傷密度の標準偏差を求めるだけで高温配管10の寿命
を予測して交換時期を大まかに把握することができる。
【0030】したがって、本実施の形態によれば、通常
のメンテナンス時には、TOFD法だけで高温配管10
の寿命を予測し、高温配管10の寿命消費率が大きくな
った時点で、各種の検査を行うだけで済むようになるの
で、高温配管10の寿命を簡便に評価することができ、
作業効率を向上させることができる。
のメンテナンス時には、TOFD法だけで高温配管10
の寿命を予測し、高温配管10の寿命消費率が大きくな
った時点で、各種の検査を行うだけで済むようになるの
で、高温配管10の寿命を簡便に評価することができ、
作業効率を向上させることができる。
【0031】[第三番目の実施の形態]第三番目の発明
による金属材料の寿命評価方法の実施の形態を図5を用
いて説明する。図5は、TOFD法によるA傷の数量と
高温配管を接続された火力発電プラント用ボイラの累計
運転時間との関係を表すグラフである。ただし、前述し
た第一,二番目の実施の形態と同様な部分については、
その説明を省略する。
による金属材料の寿命評価方法の実施の形態を図5を用
いて説明する。図5は、TOFD法によるA傷の数量と
高温配管を接続された火力発電プラント用ボイラの累計
運転時間との関係を表すグラフである。ただし、前述し
た第一,二番目の実施の形態と同様な部分については、
その説明を省略する。
【0032】本実施の形態による金属材料の寿命評価方
法においては、当該金属材料の使用時間を求めることに
より、TOFD法により求められた当該金属材料の密集
傷の数量から予め求めた寿命消費率と上記使用時間との
相関関係に基づいて、当該金属材料の寿命消費率を求め
るようにした。具体的には以下に説明する。
法においては、当該金属材料の使用時間を求めることに
より、TOFD法により求められた当該金属材料の密集
傷の数量から予め求めた寿命消費率と上記使用時間との
相関関係に基づいて、当該金属材料の寿命消費率を求め
るようにした。具体的には以下に説明する。
【0033】<TOFD法による傷の調査>前述した第
一番目の実施の形態の場合と同様にしてA傷、B傷、C
傷を求める。
一番目の実施の形態の場合と同様にしてA傷、B傷、C
傷を求める。
【0034】<TOFD法によるA傷の数量と高温配管
を接続された火力発電プラント用ボイラの累計運転時間
との関係>TOFD法によるA傷の数量と高温配管を接
続された火力発電プラント用ボイラの累計運転時間との
関係を求めると、図5に示すようなグラフとなる。
を接続された火力発電プラント用ボイラの累計運転時間
との関係>TOFD法によるA傷の数量と高温配管を接
続された火力発電プラント用ボイラの累計運転時間との
関係を求めると、図5に示すようなグラフとなる。
【0035】図5からわかるように、累計運転時間が大
きくなると、A傷の数量も大きくなり、累計運転時間と
A傷の数量との間に相関関係がみられる。A傷の数量が
大きくなる、すなわち、A傷の発生率が大きくなると、
第一番目の実施の形態で説明したように、寿命消費率も
大きくなる。言い換えれば、累計運転時間と寿命消費率
との間には、相関関係がみられるのである。よって、T
OFD法により求められた当該金属材料の密集傷の数量
から予め求めた寿命消費率に基づいて、累計運転時間か
ら高温配管10の寿命消費率を概算することができるの
で、累計運転時間だけで高温配管10の寿命を予測して
交換時期を大まかに把握することができる。
きくなると、A傷の数量も大きくなり、累計運転時間と
A傷の数量との間に相関関係がみられる。A傷の数量が
大きくなる、すなわち、A傷の発生率が大きくなると、
第一番目の実施の形態で説明したように、寿命消費率も
大きくなる。言い換えれば、累計運転時間と寿命消費率
との間には、相関関係がみられるのである。よって、T
OFD法により求められた当該金属材料の密集傷の数量
から予め求めた寿命消費率に基づいて、累計運転時間か
ら高温配管10の寿命消費率を概算することができるの
で、累計運転時間だけで高温配管10の寿命を予測して
交換時期を大まかに把握することができる。
【0036】したがって、本実施の形態によれば、累計
運転時間から高温配管10の寿命を予測し、高温配管1
0の寿命消費率が大きくなった時点で、各種の検査を行
うだけで済むようになるので、高温配管10の寿命を簡
便に評価することができ、作業効率を向上させることが
できる。
運転時間から高温配管10の寿命を予測し、高温配管1
0の寿命消費率が大きくなった時点で、各種の検査を行
うだけで済むようになるので、高温配管10の寿命を簡
便に評価することができ、作業効率を向上させることが
できる。
【0037】[第四番目の実施の形態]第四番目の発明
による金属材料の寿命評価方法の実施の形態を図6を用
いて説明する。図6は、熱応力とA傷の数量との関係を
表すグラフである。ただし、前述した第一〜三番目の実
施の形態と同様な部分については、その説明を省略す
る。
による金属材料の寿命評価方法の実施の形態を図6を用
いて説明する。図6は、熱応力とA傷の数量との関係を
表すグラフである。ただし、前述した第一〜三番目の実
施の形態と同様な部分については、その説明を省略す
る。
【0038】本実施の形態による金属材料の寿命評価方
法においては、第三番目の実施の形態において、前記金
属材料の各箇所ごとに加わる熱応力をそれぞれ求め、T
OFD法により求められた当該金属材料の密集傷の数量
から予め求めた寿命消費率と上記熱応力との相関関係か
ら当該金属材料の各箇所ごとの個別寿命消費率を求め、
前記寿命消費率を当該個別寿命消費率で補正するように
した。具体的には以下に説明する。
法においては、第三番目の実施の形態において、前記金
属材料の各箇所ごとに加わる熱応力をそれぞれ求め、T
OFD法により求められた当該金属材料の密集傷の数量
から予め求めた寿命消費率と上記熱応力との相関関係か
ら当該金属材料の各箇所ごとの個別寿命消費率を求め、
前記寿命消費率を当該個別寿命消費率で補正するように
した。具体的には以下に説明する。
【0039】<TOFD法による傷の調査>前述した第
一番目の実施の形態の場合と同様にしてA傷、B傷、C
傷を求める。
一番目の実施の形態の場合と同様にしてA傷、B傷、C
傷を求める。
【0040】<熱応力の測定>公知の各種方法により、
高温配管10の目的とする各箇所の熱応力を測定する。
高温配管10の目的とする各箇所の熱応力を測定する。
【0041】<熱応力とA傷の数量との関係>熱応力と
A傷の数量との関係を求めると図6に示すようなグラフ
となる。
A傷の数量との関係を求めると図6に示すようなグラフ
となる。
【0042】図6からわかるように、熱応力が大きい
と、A傷の数量も大きくなり、熱応力とA傷の数量との
間に相関関係がみられる。A傷の数量が大きくなる、す
なわち、A傷の発生率が大きいと、第一番目の実施の形
態で説明したように、寿命消費率も大きい。言い換えれ
ば、熱応力と寿命消費率との間には、相関関係がみられ
るのである。よって、熱応力から推計される高温配管1
0の各箇所ごとの個別寿命消費率を用いて、前述した第
三番目の実施の形態の累計運転時間から推計される寿命
消費率を補正することにより、高温配管10の寿命消費
率を各箇所ごとに求めることができるので、累計運転時
間および熱応力値だけで高温配管10の寿命を各箇所ご
とに予測して交換時期を把握することができる。
と、A傷の数量も大きくなり、熱応力とA傷の数量との
間に相関関係がみられる。A傷の数量が大きくなる、す
なわち、A傷の発生率が大きいと、第一番目の実施の形
態で説明したように、寿命消費率も大きい。言い換えれ
ば、熱応力と寿命消費率との間には、相関関係がみられ
るのである。よって、熱応力から推計される高温配管1
0の各箇所ごとの個別寿命消費率を用いて、前述した第
三番目の実施の形態の累計運転時間から推計される寿命
消費率を補正することにより、高温配管10の寿命消費
率を各箇所ごとに求めることができるので、累計運転時
間および熱応力値だけで高温配管10の寿命を各箇所ご
とに予測して交換時期を把握することができる。
【0043】したがって、本実施の形態によれば、累計
運転時間および熱応力値から高温配管10の寿命を各箇
所ごとに予測し、寿命消費率が大きくなった時点で当該
箇所に対して各種の検査を行うだけで済むようになるの
で、前述した第三番目の実施の形態の場合よりも、作業
効率を向上させることができる。
運転時間および熱応力値から高温配管10の寿命を各箇
所ごとに予測し、寿命消費率が大きくなった時点で当該
箇所に対して各種の検査を行うだけで済むようになるの
で、前述した第三番目の実施の形態の場合よりも、作業
効率を向上させることができる。
【0044】[第五番目の実施の形態]第五番目の発明
による金属材料の寿命評価方法の実施の形態を図7,8
を用いて説明する。図7は、不純物の含有量と寿命消費
率との関係を表すグラフ、図8は、組成分析によるクリ
ープ脆化係数とレプリカ法による寿命消費率との関係を
表すグラフである。ただし、前述した第一〜四番目の実
施の形態と同様な部分については、その説明を省略す
る。
による金属材料の寿命評価方法の実施の形態を図7,8
を用いて説明する。図7は、不純物の含有量と寿命消費
率との関係を表すグラフ、図8は、組成分析によるクリ
ープ脆化係数とレプリカ法による寿命消費率との関係を
表すグラフである。ただし、前述した第一〜四番目の実
施の形態と同様な部分については、その説明を省略す
る。
【0045】本実施の形態による金属材料の寿命評価方
法においては、第三または四番目の実施の形態におい
て、組成分析により前記金属材料のクリープ脆化係数を
求め、当該金属材料のクリープボイド個数密度から予め
求めた寿命消費率と上記クリープ脆化係数との相関関係
から当該金属材料の初期寿命消費率を求め、前記寿命消
費率を当該初期寿命消費率で補正するようにした。具体
的には以下に説明する。
法においては、第三または四番目の実施の形態におい
て、組成分析により前記金属材料のクリープ脆化係数を
求め、当該金属材料のクリープボイド個数密度から予め
求めた寿命消費率と上記クリープ脆化係数との相関関係
から当該金属材料の初期寿命消費率を求め、前記寿命消
費率を当該初期寿命消費率で補正するようにした。具体
的には以下に説明する。
【0046】<レプリカ法による寿命消費率の算定>前
述した第一番目の実施の形態の場合と同様にして寿命消
費率を求める。
述した第一番目の実施の形態の場合と同様にして寿命消
費率を求める。
【0047】<組成分析によるクリープ脆化係数の算出
>例えば、溶接金属13は、その組成が、FeにCrや
MoやCを添加したものが一般的である(例えば、2.
25%Cr−1%Mo−0.12%C−残部Fe)。ま
た、P、As、Sn、Sbなどのような不純物は、溶接
金属13のクリープ損傷の進展速度と大きく関連する。
すなわち、寿命消費率は、図7に示すように、溶接金属
13の方が周囲の鋼板11,12よりも大きく、含有す
る不純物(特にSb)の濃度が大きいほど大きくなる。
>例えば、溶接金属13は、その組成が、FeにCrや
MoやCを添加したものが一般的である(例えば、2.
25%Cr−1%Mo−0.12%C−残部Fe)。ま
た、P、As、Sn、Sbなどのような不純物は、溶接
金属13のクリープ損傷の進展速度と大きく関連する。
すなわち、寿命消費率は、図7に示すように、溶接金属
13の方が周囲の鋼板11,12よりも大きく、含有す
る不純物(特にSb)の濃度が大きいほど大きくなる。
【0048】そこで、溶接金属13の試料採取領域の表
面の酸化被膜を金属光沢が得られるまで研削して除去
し、この露出した金属部分をさらに研削して切粉を採取
して、P、As、Sn、Sbの含有量を分析した後、下
記の式(2)に基づいてクリープ脆化係数(CEF)を
求める。なお、Pは、原子吸光法(日本工業規格:JI
S G 1257)により求め、As、Sn、Sbは、
水素化物発生ICP発光分析法により求める。
面の酸化被膜を金属光沢が得られるまで研削して除去
し、この露出した金属部分をさらに研削して切粉を採取
して、P、As、Sn、Sbの含有量を分析した後、下
記の式(2)に基づいてクリープ脆化係数(CEF)を
求める。なお、Pは、原子吸光法(日本工業規格:JI
S G 1257)により求め、As、Sn、Sbは、
水素化物発生ICP発光分析法により求める。
【0049】 CEF=P(wt%) +2.4 As(wt%) +3.6 Sn(wt%) +8.2 Sb(wt%) (2)
【0050】<組成分析によるクリープ脆化係数とレプ
リカ法による寿命消費率との関係>組成分析によるクリ
ープ脆化係数とレプリカ法による寿命消費率との関係を
求めると、図8に示すようなグラフとなる。
リカ法による寿命消費率との関係>組成分析によるクリ
ープ脆化係数とレプリカ法による寿命消費率との関係を
求めると、図8に示すようなグラフとなる。
【0051】図8からわかるように、CEFが大きい
と、寿命消費率が大きくなる。よって、溶接金属13の
CEFを求めて当該溶接金属13の初期寿命消費率を予
め求め、当該初期寿命消費率を用いて、前述した第三,
四番目の実施の形態の累計運転時間から求められる寿命
消費率を補正することにより、溶接金属13の材料特性
に応じた寿命消費率を概算することができるので、累計
運転時間から求められる高温配管10の実質的な寿命を
予測して交換時期を把握することができる。
と、寿命消費率が大きくなる。よって、溶接金属13の
CEFを求めて当該溶接金属13の初期寿命消費率を予
め求め、当該初期寿命消費率を用いて、前述した第三,
四番目の実施の形態の累計運転時間から求められる寿命
消費率を補正することにより、溶接金属13の材料特性
に応じた寿命消費率を概算することができるので、累計
運転時間から求められる高温配管10の実質的な寿命を
予測して交換時期を把握することができる。
【0052】したがって、本実施の形態によれば、前述
した第三,四番目の実施の形態の場合よりも、寿命消費
率をより詳細に求めることができる。
した第三,四番目の実施の形態の場合よりも、寿命消費
率をより詳細に求めることができる。
【0053】なお、前述した各実施の形態では、高温配
管10や溶接金属13等の寿命を評価する場合について
説明したが、これに限らず、表面及び内部の傷の有無や
大きさ等を確認して寿命を判断する金属材料であれば、
前述した各実施の形態の場合と同様にして適用すること
ができる。
管10や溶接金属13等の寿命を評価する場合について
説明したが、これに限らず、表面及び内部の傷の有無や
大きさ等を確認して寿命を判断する金属材料であれば、
前述した各実施の形態の場合と同様にして適用すること
ができる。
【0054】
【発明の効果】第一番目の発明による金属材料の寿命評
価方法は、金属材料の寿命を評価する方法であって、T
OFD法により当該金属材料の密集傷の発生率を求める
ことにより、当該金属材料のクリープボイド個数密度か
ら予め求めた寿命消費率と当該密集傷の発生率との相関
関係に基づいて、当該金属材料の寿命消費率を求めるこ
とから、TOFD法によってA傷発生率を求めるだけで
金属材料の寿命を予測して交換時期を大まかに把握する
ことができる。このため、通常のメンテナンス時には、
TOFD法だけで金属材料の寿命を予測し、金属材料の
寿命消費率が大きくなった時点で、各種の検査を行うだ
けで済ませることができるので、金属材料の寿命を簡便
に評価することができ、作業効率を向上させることがで
きる。
価方法は、金属材料の寿命を評価する方法であって、T
OFD法により当該金属材料の密集傷の発生率を求める
ことにより、当該金属材料のクリープボイド個数密度か
ら予め求めた寿命消費率と当該密集傷の発生率との相関
関係に基づいて、当該金属材料の寿命消費率を求めるこ
とから、TOFD法によってA傷発生率を求めるだけで
金属材料の寿命を予測して交換時期を大まかに把握する
ことができる。このため、通常のメンテナンス時には、
TOFD法だけで金属材料の寿命を予測し、金属材料の
寿命消費率が大きくなった時点で、各種の検査を行うだ
けで済ませることができるので、金属材料の寿命を簡便
に評価することができ、作業効率を向上させることがで
きる。
【0055】第二番目の発明による金属材料の寿命評価
方法は、金属材料の寿命を評価する方法であって、TO
FD法により当該金属材料の傷密度の標準偏差を求める
ことにより、当該金属材料のクリープボイド個数密度か
ら予め求めた寿命消費率と当該傷密度の標準偏差との相
関関係に基づいて、当該金属材料の寿命消費率を求める
ことから、TOFD法によって傷密度を求めるだけで金
属材料の寿命を予測して交換時期を大まかに把握するこ
とができる。このため、通常のメンテナンス時には、T
OFD法だけで金属材料の寿命を予測し、金属材料の寿
命消費率が大きくなった時点で、各種の検査を行うだけ
で済ませることができるので、金属材料の寿命を簡便に
評価することができ、作業効率を向上させることができ
る。
方法は、金属材料の寿命を評価する方法であって、TO
FD法により当該金属材料の傷密度の標準偏差を求める
ことにより、当該金属材料のクリープボイド個数密度か
ら予め求めた寿命消費率と当該傷密度の標準偏差との相
関関係に基づいて、当該金属材料の寿命消費率を求める
ことから、TOFD法によって傷密度を求めるだけで金
属材料の寿命を予測して交換時期を大まかに把握するこ
とができる。このため、通常のメンテナンス時には、T
OFD法だけで金属材料の寿命を予測し、金属材料の寿
命消費率が大きくなった時点で、各種の検査を行うだけ
で済ませることができるので、金属材料の寿命を簡便に
評価することができ、作業効率を向上させることができ
る。
【0056】第三番目の発明による金属材料の寿命評価
方法は、金属材料の寿命を評価する方法であって、当該
金属材料の使用時間を求めることにより、TOFD法に
より求められた当該金属材料の密集傷の数量から予め求
めた寿命消費率と上記使用時間との相関関係に基づい
て、当該金属材料の寿命消費率を求めることから、累計
運転時間だけで金属材料の寿命を予測して交換時期を大
まかに把握することができる。このため、累計運転時間
から金属材料の寿命を予測し、金属材料の寿命消費率が
大きくなった時点で、各種の検査を行うだけで済むよう
になるので、金属材料の寿命を簡便に評価することがで
き、作業効率を向上させることができる。
方法は、金属材料の寿命を評価する方法であって、当該
金属材料の使用時間を求めることにより、TOFD法に
より求められた当該金属材料の密集傷の数量から予め求
めた寿命消費率と上記使用時間との相関関係に基づい
て、当該金属材料の寿命消費率を求めることから、累計
運転時間だけで金属材料の寿命を予測して交換時期を大
まかに把握することができる。このため、累計運転時間
から金属材料の寿命を予測し、金属材料の寿命消費率が
大きくなった時点で、各種の検査を行うだけで済むよう
になるので、金属材料の寿命を簡便に評価することがで
き、作業効率を向上させることができる。
【0057】第四番目の発明による金属材料の寿命評価
方法は、第三番目の発明による金属材料の寿命評価方法
において、前記金属材料の各箇所ごとに加わる熱応力を
それぞれ求め、TOFD法により求められた当該金属材
料の密集傷の数量から予め求めた寿命消費率と上記熱応
力との相関関係から当該金属材料の各箇所ごとの個別寿
命消費率を求め、前記寿命消費率を当該個別寿命消費率
で補正することから、金属材料の寿命消費率を各箇所ご
とに求めることができるので、累計運転時間および熱応
力値だけで金属材料の寿命を各箇所ごとに予測して交換
時期を把握することができる。このため、累計運転時間
および熱応力値から金属材料の寿命を各箇所ごとに予測
し、寿命消費率が大きくなった時点で当該箇所に対して
各種の検査を行うだけで済むようになるので、前述した
第三番目の発明の場合よりも、作業効率を向上させるこ
とができる。
方法は、第三番目の発明による金属材料の寿命評価方法
において、前記金属材料の各箇所ごとに加わる熱応力を
それぞれ求め、TOFD法により求められた当該金属材
料の密集傷の数量から予め求めた寿命消費率と上記熱応
力との相関関係から当該金属材料の各箇所ごとの個別寿
命消費率を求め、前記寿命消費率を当該個別寿命消費率
で補正することから、金属材料の寿命消費率を各箇所ご
とに求めることができるので、累計運転時間および熱応
力値だけで金属材料の寿命を各箇所ごとに予測して交換
時期を把握することができる。このため、累計運転時間
および熱応力値から金属材料の寿命を各箇所ごとに予測
し、寿命消費率が大きくなった時点で当該箇所に対して
各種の検査を行うだけで済むようになるので、前述した
第三番目の発明の場合よりも、作業効率を向上させるこ
とができる。
【0058】第五番目の発明による金属材料の寿命評価
方法は、第三または四番目の発明による金属材料の寿命
評価方法において、組成分析により前記金属材料のクリ
ープ脆化係数を求め、当該金属材料のクリープボイド個
数密度から予め求めた寿命消費率と上記クリープ脆化係
数との相関関係から当該金属材料の初期寿命消費率を求
め、前記寿命消費率を当該初期寿命消費率で補正するこ
とから、金属材料の材料特性に応じた寿命消費率を概算
することができるので、累計運転時間から求められる金
属材料の実質的な寿命を予測して交換時期を把握するこ
とができる。このため、第三,四番目の発明の場合より
も、寿命消費率をより詳細に求めることができる。
方法は、第三または四番目の発明による金属材料の寿命
評価方法において、組成分析により前記金属材料のクリ
ープ脆化係数を求め、当該金属材料のクリープボイド個
数密度から予め求めた寿命消費率と上記クリープ脆化係
数との相関関係から当該金属材料の初期寿命消費率を求
め、前記寿命消費率を当該初期寿命消費率で補正するこ
とから、金属材料の材料特性に応じた寿命消費率を概算
することができるので、累計運転時間から求められる金
属材料の実質的な寿命を予測して交換時期を把握するこ
とができる。このため、第三,四番目の発明の場合より
も、寿命消費率をより詳細に求めることができる。
【図1】第一番目の発明による金属材料の寿命評価方法
の実施の形態で用いられるTOFD法の測定原理の説明
図である。
の実施の形態で用いられるTOFD法の測定原理の説明
図である。
【図2】第一番目の発明による金属材料の寿命評価方法
の実施の形態で適用される高温配管の溶接部を示す断面
図である。
の実施の形態で適用される高温配管の溶接部を示す断面
図である。
【図3】第一番目の発明による金属材料の寿命評価方法
の実施の形態におけるA傷発生率と寿命消費率との関係
を表すグラフである。
の実施の形態におけるA傷発生率と寿命消費率との関係
を表すグラフである。
【図4】第二番目の発明による金属材料の寿命評価方法
の実施の形態における傷密度の標準偏差と寿命消費率と
の関係を表すグラフである。
の実施の形態における傷密度の標準偏差と寿命消費率と
の関係を表すグラフである。
【図5】第三番目の発明による金属材料の寿命評価方法
の実施の形態におけるA傷の数量と累計運転時間との関
係を表すグラフである。
の実施の形態におけるA傷の数量と累計運転時間との関
係を表すグラフである。
【図6】第四番目の発明による金属材料の寿命評価方法
の実施の形態におけるA傷の数量と熱応力との関係を表
すグラフである。
の実施の形態におけるA傷の数量と熱応力との関係を表
すグラフである。
【図7】第五番目の発明による金属材料の寿命評価方法
の実施の形態におけるSb含有量と寿命消費率との関係
を表すグラフである。
の実施の形態におけるSb含有量と寿命消費率との関係
を表すグラフである。
【図8】第五番目の発明による金属材料の寿命評価方法
の実施の形態におけるクリープ脆化係数と寿命消費率と
の関係を表すグラフである。
の実施の形態におけるクリープ脆化係数と寿命消費率と
の関係を表すグラフである。
10 高温配管 10a 傷 11,12 鋼板 11a,12a 端面 13 溶接金属 21 送信探触子 22 受信探触子 23 超音波 24 回折波 25 表面波 26 底面反射波 30 プラスチック膜
フロントページの続き Fターム(参考) 2G047 AA07 AB01 AB07 BB02 BC02 BC11 CB03 GG36 2G050 AA01 BA06 BA10 BA11 BA12 CA02 CA04 DA01 EA01 EA04 EB02 EB07 2G055 AA01 BA11 FA08
Claims (5)
- 【請求項1】 金属材料の寿命を評価する方法であっ
て、 TOFD法により当該金属材料の密集傷の発生率を求め
ることにより、当該金属材料のクリープボイド個数密度
から予め求めた寿命消費率と当該密集傷の発生率との相
関関係に基づいて、当該金属材料の寿命消費率を求める
ことを特徴とする金属材料の寿命評価方法。 - 【請求項2】 金属材料の寿命を評価する方法であっ
て、 TOFD法により当該金属材料の傷密度の標準偏差を求
めることにより、当該金属材料のクリープボイド個数密
度から予め求めた寿命消費率と当該傷密度の標準偏差と
の相関関係に基づいて、当該金属材料の寿命消費率を求
めることを特徴とする金属材料の寿命評価方法。 - 【請求項3】 金属材料の寿命を評価する方法であっ
て、 当該金属材料の使用時間を求めることにより、TOFD
法により求められた当該金属材料の密集傷の数量から予
め求めた寿命消費率と上記使用時間との相関関係に基づ
いて、当該金属材料の寿命消費率を求めることを特徴と
する金属材料の寿命評価方法。 - 【請求項4】 請求項3において、 前記金属材料の各箇所ごとに加わる熱応力をそれぞれ求
め、TOFD法により求められた当該金属材料の密集傷
の数量から予め求めた寿命消費率と上記熱応力との相関
関係から当該金属材料の各箇所ごとの個別寿命消費率を
求め、前記寿命消費率を当該個別寿命消費率で補正する
ことを特徴とする金属材料の寿命評価方法。 - 【請求項5】 請求項3または4において、 組成分析により前記金属材料のクリープ脆化係数を求
め、当該金属材料のクリープボイド個数密度から予め求
めた寿命消費率と上記クリープ脆化係数との相関関係か
ら当該金属材料の初期寿命消費率を求め、前記寿命消費
率を当該初期寿命消費率で補正することを特徴とする金
属材料の寿命評価方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000117639A JP2001305124A (ja) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | 金属材料の寿命評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000117639A JP2001305124A (ja) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | 金属材料の寿命評価方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001305124A true JP2001305124A (ja) | 2001-10-31 |
Family
ID=18628928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000117639A Pending JP2001305124A (ja) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | 金属材料の寿命評価方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001305124A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003207489A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-07-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属材料の損傷評価方法及び装置 |
JP2007232401A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高強度鋼溶接部の寿命評価方法 |
WO2016017841A1 (ko) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | 케이.엘.이.에스 주식회사 | 3차원 변위측정장치에 연계된 배관 수명관리시스템 |
-
2000
- 2000-04-19 JP JP2000117639A patent/JP2001305124A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003207489A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-07-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属材料の損傷評価方法及び装置 |
JP2007232401A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高強度鋼溶接部の寿命評価方法 |
JP4616778B2 (ja) * | 2006-02-27 | 2011-01-19 | 三菱重工業株式会社 | 高強度鋼溶接部の寿命評価方法 |
WO2016017841A1 (ko) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | 케이.엘.이.에스 주식회사 | 3차원 변위측정장치에 연계된 배관 수명관리시스템 |
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