JPS61277039A - タ−ビンロ−タ中心孔の検査方法 - Google Patents
タ−ビンロ−タ中心孔の検査方法Info
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- JPS61277039A JPS61277039A JP11882085A JP11882085A JPS61277039A JP S61277039 A JPS61277039 A JP S61277039A JP 11882085 A JP11882085 A JP 11882085A JP 11882085 A JP11882085 A JP 11882085A JP S61277039 A JPS61277039 A JP S61277039A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/954—Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、タービンロータの中心孔の損傷検査方法に係
り、特に中心孔表面の損傷を非破壊的に検出するに好適
な方法とその検査装置に関する。
り、特に中心孔表面の損傷を非破壊的に検出するに好適
な方法とその検査装置に関する。
タービンロータの中心孔表面は、遠心応力、熱応力が共
に大きく、ロータの中でも過酷な条件にさらされる部分
である。そのため中心孔表面は定期的に検査され、き裂
や傷の有無を確認する必要がある。
に大きく、ロータの中でも過酷な条件にさらされる部分
である。そのため中心孔表面は定期的に検査され、き裂
や傷の有無を確認する必要がある。
従来例においては構造物表面に存在するき裂や傷などの
損傷を計測して損傷の状態を数量的に評価する方法が多
く提案されている。最も有効な方法の一つは、表面のき
裂の２点間の電位差が、損傷の大きさに応じて変化する
という原理を応用した方法である。（上材ほか、′交流
電位差法の改良と微小疲労き裂の検出への応用″°非破
壊検査。
損傷を計測して損傷の状態を数量的に評価する方法が多
く提案されている。最も有効な方法の一つは、表面のき
裂の２点間の電位差が、損傷の大きさに応じて変化する
という原理を応用した方法である。（上材ほか、′交流
電位差法の改良と微小疲労き裂の検出への応用″°非破
壊検査。
３１巻、８号（昭５７−８）ｐ５５４−５５８）と５、
の方法は、表面の損傷の程度に対応した数値を与えてく
れるものの、損傷の種類や分布状態を識別することは困
難である。また電位差の検出用端子をロータ中心孔に押
し当てることは、中心孔表面に新たに傷をつける惧れも
あり、ロータ中心孔の損傷検出装置として用いる場合は
、検出方法と端子接着法に実施上困難があるものと思わ
れる。
の方法は、表面の損傷の程度に対応した数値を与えてく
れるものの、損傷の種類や分布状態を識別することは困
難である。また電位差の検出用端子をロータ中心孔に押
し当てることは、中心孔表面に新たに傷をつける惧れも
あり、ロータ中心孔の損傷検出装置として用いる場合は
、検出方法と端子接着法に実施上困難があるものと思わ
れる。
他の方法としては、超音波やうず電流などを利用したも
のも実用に供されてはいるが、検出精度としては、ロー
タの損傷度を高精度に評価するには未た充分とはいえな
い段階である。
のも実用に供されてはいるが、検出精度としては、ロー
タの損傷度を高精度に評価するには未た充分とはいえな
い段階である。
近年、損傷の高精度検出法としてプラスティクフィルム
などを用いて表面の損傷をレプリカとして転写して、そ
れを顕微鏡で観察する方法が適用されている。この方法
は、人間の目に頼るため正確さに欠けると同時に時間と
人件費がかかるという欠点がある。
などを用いて表面の損傷をレプリカとして転写して、そ
れを顕微鏡で観察する方法が適用されている。この方法
は、人間の目に頼るため正確さに欠けると同時に時間と
人件費がかかるという欠点がある。
ロータの中心孔表面の損傷状態を高精度に評価するため
には、表面の微小なき裂の大きさと分布を検出しそれら
を定量的に評価する方法と装置が必要で、例えば千年以
上使用されたタービンロータに対する精度の高いＲｕｎ
ｏｒ Ｒｅｔｉｒｅの判定に対する切迫した需要が存
在する。
には、表面の微小なき裂の大きさと分布を検出しそれら
を定量的に評価する方法と装置が必要で、例えば千年以
上使用されたタービンロータに対する精度の高いＲｕｎ
ｏｒ Ｒｅｔｉｒｅの判定に対する切迫した需要が存
在する。
上記事情に鑑み、本発明の目的は、タービンロータの中
心孔表面に生じる数十μｍの微小なき裂や傷を精度良く
検出し、ロータの損傷を評価する方法とその検査装置を
提供することである。
心孔表面に生じる数十μｍの微小なき裂や傷を精度良く
検出し、ロータの損傷を評価する方法とその検査装置を
提供することである。
以上の目的を達成するために１本発明においては、寿命
早期に部材表面に生じる微視的な損傷に着目し、これら
の成長過程を明らかにすることにより損傷度を算出する
方法を用いロータ中心孔の損傷度を評価することを特徴
とするものである。
早期に部材表面に生じる微視的な損傷に着目し、これら
の成長過程を明らかにすることにより損傷度を算出する
方法を用いロータ中心孔の損傷度を評価することを特徴
とするものである。
以下、本発明のロータ中心孔表面の損傷度評価の原理に
ついて説明する。第１図は１発明者らがステンレス鋼の
６５０℃において得た低サイクル疲労試験結果の一例を
示したもので、き裂の発生時点と破断寿命を明らかにし
たものである。一つの結晶粒径程度の大きさである０、
０５ｎａの微小なき裂は、破断寿命の早期に発生してい
ることが知られる。この事実は、試験片の破断に至る寿
命の大部分が微小なき裂の成長過程であることを示して
おり、この過程を定量的に把握できれば寿命評価と損傷
度の評価を精度良く行える。そこでこの微小なき裂の成
長過程を詳細に調べた結果が第２図である。き裂の成長
が指数関数的増加であることから、縦軸にはき裂長さの
対数、横軸には繰返し数をとって示す、いずれの負荷ひ
ずみ範囲でも成長過程は図中の直線で良く近似できる。
ついて説明する。第１図は１発明者らがステンレス鋼の
６５０℃において得た低サイクル疲労試験結果の一例を
示したもので、き裂の発生時点と破断寿命を明らかにし
たものである。一つの結晶粒径程度の大きさである０、
０５ｎａの微小なき裂は、破断寿命の早期に発生してい
ることが知られる。この事実は、試験片の破断に至る寿
命の大部分が微小なき裂の成長過程であることを示して
おり、この過程を定量的に把握できれば寿命評価と損傷
度の評価を精度良く行える。そこでこの微小なき裂の成
長過程を詳細に調べた結果が第２図である。き裂の成長
が指数関数的増加であることから、縦軸にはき裂長さの
対数、横軸には繰返し数をとって示す、いずれの負荷ひ
ずみ範囲でも成長過程は図中の直線で良く近似できる。
ところで、高温における寿命は負荷ひずみ速度や負荷波
形に依存することが知られている。発明者らが、これら
について調べた結果を第３図に示す。顕著なりリープ損
傷が生じる引張保持波形や低速高速の鋸歯状三角波形で
も破損までの寿命の大半は微小なき裂の成長過程で占め
られている。このように実機条件である遠心力の一定負
荷を受ける場合の損傷であるクリープと起動停止の繰返
しに起因する損傷である疲労が重畳する条件下でも、微
小なき裂の長さの対数ｌｏｇ２ａと繰返し数Ｎとの間に
は直線関係が成立し次式が得られる。
形に依存することが知られている。発明者らが、これら
について調べた結果を第３図に示す。顕著なりリープ損
傷が生じる引張保持波形や低速高速の鋸歯状三角波形で
も破損までの寿命の大半は微小なき裂の成長過程で占め
られている。このように実機条件である遠心力の一定負
荷を受ける場合の損傷であるクリープと起動停止の繰返
しに起因する損傷である疲労が重畳する条件下でも、微
小なき裂の長さの対数ｌｏｇ２ａと繰返し数Ｎとの間に
は直線関係が成立し次式が得られる。
ｄａ／ｄＮ＝Ｂａ （１）上記（１
）において、初期き裂長さとして結晶粒径をとり２ａａ
＝Ｏ−０５ｍｍ、最終き裂長さとして実験値をとり２ａ
ｔ＝１０ａｍとして両辺積分すれば、次式が求められる
。
）において、初期き裂長さとして結晶粒径をとり２ａａ
＝Ｏ−０５ｍｍ、最終き裂長さとして実験値をとり２ａ
ｔ＝１０ａｍとして両辺積分すれば、次式が求められる
。
ｌｏｇ２ａ／２ａ、＝２．３Ｎ／Ｎ、 （２）こ
の式の意味とするところは、き裂長さが求められれば、
寿命比Ｎ／Ｎ、すなわち損傷度が求まるということであ
る。この（２）式に基づいて種々の条件下の微小なき裂
と寿命比の関係を示したのが第４図である。多種類の負
荷条件にもかかわらず、Ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ２のばら
つきの範囲に実験データは収まっている。これらのデー
タは、主き裂の進展挙動を示したものである。実際の部
材表面には、微小なき裂が多数発生しそれらが成長ある
いは合体を繰返している。そこで、これらの微小なき裂
群を統計的に処理し、第４図に示すき裂長さと損傷度と
の関係により損傷評価を行うため、分布き裂のうちの最
大き裂長さを推定する方法として極値統計学を用いるこ
とにする。これは、対象領域中のいくつかのサンプリン
グ中の極値と対象面積とサンプル面積比とから対象領域
中の最大のき裂長さを求めるもので、数値計算法として
は線形不偏推定子法が用いられる。このように、本発明
の概要は、本発明のロータ中心孔の損傷検出方法として
、微小なき裂の分布のサンプリングを行いそれらの統計
処理により第４図の関係から損傷度を求めるというもの
である。
の式の意味とするところは、き裂長さが求められれば、
寿命比Ｎ／Ｎ、すなわち損傷度が求まるということであ
る。この（２）式に基づいて種々の条件下の微小なき裂
と寿命比の関係を示したのが第４図である。多種類の負
荷条件にもかかわらず、Ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ２のばら
つきの範囲に実験データは収まっている。これらのデー
タは、主き裂の進展挙動を示したものである。実際の部
材表面には、微小なき裂が多数発生しそれらが成長ある
いは合体を繰返している。そこで、これらの微小なき裂
群を統計的に処理し、第４図に示すき裂長さと損傷度と
の関係により損傷評価を行うため、分布き裂のうちの最
大き裂長さを推定する方法として極値統計学を用いるこ
とにする。これは、対象領域中のいくつかのサンプリン
グ中の極値と対象面積とサンプル面積比とから対象領域
中の最大のき裂長さを求めるもので、数値計算法として
は線形不偏推定子法が用いられる。このように、本発明
の概要は、本発明のロータ中心孔の損傷検出方法として
、微小なき裂の分布のサンプリングを行いそれらの統計
処理により第４図の関係から損傷度を求めるというもの
である。
次に、本発明の装置の一実施例について説明する。第５
図は、本発明のロータ中心孔損傷検出装置を示す。すな
わち、タービンロータの中心孔１の中に円板の周上に複
数個の孔を設けその中にボール３を入れ回転及び軸方向
移動可能なようにバネ支持され、同心に保持されて端部
に検出ヘッド２が設けられる。一方、ボール３を有する
円板を介して反対方向にはシャフト４が連結されその端
には検出ヘッド２が任意の角度回転できる回転方向駆動
モータ５が設けられている。回転方向駆動モータ５の座
には水平方向の位置決めする長く連結されたシャフト６
には軸方向に駆動するドライバー（図示せず）が設けら
れている。これら同軸上に連結された回転方向と軸方向
のドライバーとロータ中心孔内固定支持部３により、検
出ヘッド２は、回転方向、軸方向の任意に作動すること
ができる。第６図に示すように、検出ヘッド２は。
図は、本発明のロータ中心孔損傷検出装置を示す。すな
わち、タービンロータの中心孔１の中に円板の周上に複
数個の孔を設けその中にボール３を入れ回転及び軸方向
移動可能なようにバネ支持され、同心に保持されて端部
に検出ヘッド２が設けられる。一方、ボール３を有する
円板を介して反対方向にはシャフト４が連結されその端
には検出ヘッド２が任意の角度回転できる回転方向駆動
モータ５が設けられている。回転方向駆動モータ５の座
には水平方向の位置決めする長く連結されたシャフト６
には軸方向に駆動するドライバー（図示せず）が設けら
れている。これら同軸上に連結された回転方向と軸方向
のドライバーとロータ中心孔内固定支持部３により、検
出ヘッド２は、回転方向、軸方向の任意に作動すること
ができる。第６図に示すように、検出ヘッド２は。
対物レンズ７中心に、これにより中心孔表面の損傷状態
を拡大レンズ７の後方に設けた撮像素子９により得られ
た光学像を電気信号としてロータ外に設けたデータプロ
セッシング部に送る。なお、中心孔表面の傷損を鮮明に
映像化するために検出対象部を照明する例えば光ファイ
バーにより構成された照明用ライトガイド８が設けられ
、さらに対象部の損傷の像を撮像素子９に焦点を合せる
ために自動焦点機構用センサー例えば超音波センサー１
０を有する、これによりレンズ系を駆動して自動焦点用
ズーム機構を設ける。この自動無停機構については公知
のものである。
を拡大レンズ７の後方に設けた撮像素子９により得られ
た光学像を電気信号としてロータ外に設けたデータプロ
セッシング部に送る。なお、中心孔表面の傷損を鮮明に
映像化するために検出対象部を照明する例えば光ファイ
バーにより構成された照明用ライトガイド８が設けられ
、さらに対象部の損傷の像を撮像素子９に焦点を合せる
ために自動焦点機構用センサー例えば超音波センサー１
０を有する、これによりレンズ系を駆動して自動焦点用
ズーム機構を設ける。この自動無停機構については公知
のものである。
第７図には、本発明の全体システムを示す。すなわち、
第５図、第６図で示したロータ中心孔損傷検出装置から
のビデオ信号および位置決め装置からのデータは検出装
置操作コンソールに送られＴＶモニター１３を参考にし
ながら、検出装置の検出ヘッド２を操作できる。検出ヘ
ッドからのビデオ信号は、データプロセッサー用コンピ
ュータ１４と画像処理装置１５により、微小き裂の分布
は、統計処理され代表き裂長さが算出され、これによる
損傷度評価が行われる。また検出ヘッドから得られる損
傷状態を示すビデオ画面は、画像記憶装置１６にストア
ーされ１次回検査時の比較データとして用いられる。
第５図、第６図で示したロータ中心孔損傷検出装置から
のビデオ信号および位置決め装置からのデータは検出装
置操作コンソールに送られＴＶモニター１３を参考にし
ながら、検出装置の検出ヘッド２を操作できる。検出ヘ
ッドからのビデオ信号は、データプロセッサー用コンピ
ュータ１４と画像処理装置１５により、微小き裂の分布
は、統計処理され代表き裂長さが算出され、これによる
損傷度評価が行われる。また検出ヘッドから得られる損
傷状態を示すビデオ画面は、画像記憶装置１６にストア
ーされ１次回検査時の比較データとして用いられる。
以上説明したように１本発明によれば、タービンロータ
の中心孔表面の微視的な損傷を精度良く検出できるので
、タービンロータの信頼性を飛躍的に向上で期るという
効果がある。
の中心孔表面の微視的な損傷を精度良く検出できるので
、タービンロータの信頼性を飛躍的に向上で期るという
効果がある。
第１図から第４図は、本発明の詳細な説明する微小き裂
の特性図、第５図は、本発明の一実施例の概略図、第６
図は本発明の検出ヘッド部の概略図、第７図は、本発明
を実施した装置のブロック図である。 ２・・・検出ヘッド、５・・・回転方向駆動モータ、７
・・・拡大対物レンズ、８・・・撮像素子。
の特性図、第５図は、本発明の一実施例の概略図、第６
図は本発明の検出ヘッド部の概略図、第７図は、本発明
を実施した装置のブロック図である。 ２・・・検出ヘッド、５・・・回転方向駆動モータ、７
・・・拡大対物レンズ、８・・・撮像素子。
Claims (1)
- １、タービンロータの中心孔表面の損傷を検出する検査
方法において、材料のき裂長さと寿命比との関係を予め
実験的に求め、検査対象表面に生じた最大き裂長さを求
め、この最大き裂長から、前記き裂長さと寿命比との関
係特性から損傷を算出することを特徴とするタービンロ
ータ中心孔の検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11882085A JPS61277039A (ja) | 1985-06-03 | 1985-06-03 | タ−ビンロ−タ中心孔の検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11882085A JPS61277039A (ja) | 1985-06-03 | 1985-06-03 | タ−ビンロ−タ中心孔の検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61277039A true JPS61277039A (ja) | 1986-12-08 |
Family
ID=14745948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11882085A Pending JPS61277039A (ja) | 1985-06-03 | 1985-06-03 | タ−ビンロ−タ中心孔の検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61277039A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013131537A (ja) * | 2011-12-20 | 2013-07-04 | Disco Abrasive Syst Ltd | 板状ワークの割れ判断方法 |
-
1985
- 1985-06-03 JP JP11882085A patent/JPS61277039A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013131537A (ja) * | 2011-12-20 | 2013-07-04 | Disco Abrasive Syst Ltd | 板状ワークの割れ判断方法 |
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