JPWO2014155558A1 - Prediction method for creep remaining life of product deteriorated by heating and pressurization, and calibration curve creation method used for this prediction method - Google Patents

Prediction method for creep remaining life of product deteriorated by heating and pressurization, and calibration curve creation method used for this prediction method Download PDF

Info

Publication number
JPWO2014155558A1
JPWO2014155558A1 JP2013530470A JP2013530470A JPWO2014155558A1 JP WO2014155558 A1 JPWO2014155558 A1 JP WO2014155558A1 JP 2013530470 A JP2013530470 A JP 2013530470A JP 2013530470 A JP2013530470 A JP 2013530470A JP WO2014155558 A1 JPWO2014155558 A1 JP WO2014155558A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
product
length
creep
calibration curve
crack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013530470A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5450903B1 (en
Inventor
荒川　大輔
大輔 荒川
西田　秀高
秀高 西田
栄郎 松村
栄郎 松村
泰弘 小野
泰弘 小野
正志 石井
正志 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chugoku Electric Power Co Inc
Original Assignee
Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chugoku Electric Power Co Inc filed Critical Chugoku Electric Power Co Inc
Application granted granted Critical
Publication of JP5450903B1 publication Critical patent/JP5450903B1/en
Publication of JPWO2014155558A1 publication Critical patent/JPWO2014155558A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/18—Performing tests at high or low temperatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/006—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light of metals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0071—Creep
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022—Environment of the test
    • G01N2203/0222—Temperature
    • G01N2203/0226—High temperature; Heating means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022—Environment of the test
    • G01N2203/023—Pressure
    • G01N2203/0232—High pressure

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

【課題】加熱及び加圧により劣化した製品のクリープ余寿命を予測する方法を提供する。すなわち、製品に生じた最大亀裂の長さを求める工程と、得られた最大亀裂長さから製品の損傷率を求める工程とを含み、製品がベイナイト組織を有することを特徴とする、クリープ余寿命予測方法とする。A method for predicting the remaining creep life of a product deteriorated by heating and pressurization is provided. That is, a creep remaining life characterized by including a step of determining a length of a maximum crack generated in a product and a step of determining a damage rate of the product from the obtained maximum crack length, wherein the product has a bainite structure. The prediction method.

Description

本発明は、加熱及び加圧により劣化した製品のクリープ余寿命の予測方法、及び、この予測方法に用いる検量線作成方法に関する。   The present invention relates to a method for predicting the remaining creep life of a product deteriorated by heating and pressurization, and a calibration curve creating method used for this prediction method.

火力発電設備や原子力発電設備等において用いられる機械部品は、長期間に渡って高温・高圧条件におかれることから、徐々に塑性変形を起こし、クリープ寿命に達すると破断してしまう。従って、火力発電設備や原子力発電設備を安全かつ経済的に運転するためには、用いられている機械部品のクリープ余寿命を的確に予測することによって、最適な時期に機械部品の交換を行うことが求められる。   Mechanical parts used in thermal power generation facilities, nuclear power generation facilities, and the like are subjected to high temperature and high pressure conditions for a long period of time, so that they gradually undergo plastic deformation and break when the creep life is reached. Therefore, in order to operate thermal power generation facilities and nuclear power generation facilities safely and economically, the machine parts must be replaced at the optimal time by accurately predicting the remaining creep life of the machine parts used. Is required.

このような機械部品に使用されている耐熱鋼のクリープ余寿命を予測する方法としては、例えば特開昭６３−２３５８６１号公報が示すように、実際に稼動している火力発電設備や原子力発電設備の機械部品の耐熱鋼から試験片を切り出して、クリープ破断試験を行い、その破断時間から余寿命を予測する方法が知られているが、この方法では、実際に稼動している設備から試験片を切り出して長時間に渡って試験をする必要があり、煩雑である。
この他、目視検査、及び、レプリカ法によるクリープボイドを検出する方法などが知られており、例えば、クリープボイドを検出する方法の一種として、最大ボイド粒界占有率（Ｍパラメータ）を使用する方法が、例えば国際公報ＷＯ０２／０１４８３５号公報により報告されている。As a method for predicting the remaining creep life of heat-resistant steel used in such mechanical parts, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-235861, a thermal power generation facility and a nuclear power generation facility that are actually operating A method is known in which a test piece is cut out from a heat-resistant steel of a machine part, a creep rupture test is performed, and the remaining life is predicted from the rupture time. It is necessary to carry out a test over a long period of time, and it is complicated.
In addition, visual inspection and a method of detecting a creep void by a replica method are known. For example, a method of using the maximum void boundary occupancy (M parameter) as a kind of a method of detecting a creep void. Is reported, for example, in International Publication WO02 / 014835.

本発明は、加熱及び加圧により劣化した製品のクリープ余寿命の予測方法、及び、この予測方法に用いる検量線作成方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the prediction method of the creep remaining life of the product deteriorated by heating and pressurization, and the analytical curve preparation method used for this prediction method.

本発明に係る、加熱及び加圧により劣化した第１製品のクリープ余寿命を予測する方法に用いる検量線を作成する方法は、加熱及び加圧により劣化した第２製品に生じた最大亀裂の長さを求める工程と、得られた最大亀裂長さと第２製品の損傷率との関係を表す検量線を作成する工程とを含み、第１製品および第２製品がベイナイト組織を有することを特徴とする。   The method of creating a calibration curve used in the method for predicting the remaining creep life of the first product deteriorated by heating and pressurization according to the present invention is the length of the maximum crack generated in the second product deteriorated by heating and pressurization. And a step of creating a calibration curve representing the relationship between the obtained maximum crack length and the damage rate of the second product, wherein the first product and the second product have a bainite structure. To do.

また、本発明に係る、加熱及び加圧により劣化した第１製品のクリープ余寿命を予測する方法に用いる検量線を作成する方法は、加熱及び加圧により劣化した第２製品に生じた最大亀裂がまたがる結晶粒の数を求める工程と、得られた結晶粒の数と第２製品の損傷率との関係を表す検量線を作成する工程とを含み、第１製品および第２製品がベイナイト組織を有することを特徴としても良い。   In addition, the method of creating a calibration curve used in the method for predicting the remaining creep life of the first product deteriorated by heating and pressurization according to the present invention is the maximum crack generated in the second product deteriorated by heating and pressurization. And a step of creating a calibration curve representing the relationship between the number of obtained crystal grains and the damage rate of the second product, wherein the first product and the second product have a bainite structure. It is good also as having.

最大亀裂が寸断されている場合に、寸断されている各箇所の長さが、その寸断箇所が隣接する両亀裂のうち長い方の長さに対して所定の割合以下であれば、最大亀裂は寸断されていないものとみなして、最大亀裂長さ、または、最大亀裂がまたがる結晶粒の数を求めることが好ましい。所定の割合が半分であることがより好ましい。   When the maximum crack is cut, if the length of each cut portion is less than a predetermined ratio with respect to the longer length of the two adjacent cracks, the maximum crack is It is preferable to calculate the maximum crack length or the number of crystal grains over which the maximum cracks are considered, assuming that they are not broken. More preferably, the predetermined ratio is half.

本発明に係る、加熱及び加圧により劣化した製品のクリープ余寿命を予測する方法は、製品に生じた最大亀裂の長さを求める工程と、得られた最大亀裂長さから製品の損傷率を求める工程とを含み、製品がベイナイト組織を有することを特徴とする。   According to the present invention, a method for predicting the remaining creep life of a product deteriorated by heating and pressurization includes the step of obtaining the maximum crack length generated in the product, and the damage rate of the product from the obtained maximum crack length. The product has a bainite structure.

また、本発明に係る、加熱及び加圧により劣化した製品のクリープ余寿命を予測する方法は、製品に生じた最大亀裂がまたがる結晶粒の数を求める工程と、得られた結晶粒の数から製品の損傷率を求める工程とを含み、製品がベイナイト組織を有することを特徴としても良い。   Further, according to the present invention, a method for predicting the creep remaining life of a product deteriorated by heating and pressurizing is based on the step of determining the number of crystal grains over which the maximum cracks have occurred in the product and the number of crystal grains obtained. And a step of obtaining a damage rate of the product, wherein the product has a bainite structure.

最大亀裂が寸断されている場合に、寸断されている各箇所の長さが、その寸断箇所が隣接する両亀裂のうち長い方の長さに対して所定の割合以下であれば、最大亀裂は寸断されていないものとみなして、最大亀裂長さ、または、最大亀裂がまたがる結晶粒の数を求めることが好ましい。所定の割合が半分であることがより好ましい。   When the maximum crack is cut, if the length of each cut portion is less than a predetermined ratio with respect to the longer length of the two adjacent cracks, the maximum crack is It is preferable to calculate the maximum crack length or the number of crystal grains over which the maximum cracks are considered, assuming that they are not broken. More preferably, the predetermined ratio is half.

製品が中空管であることが好ましく、例えば、曲がり部分を有するボイラ用配管であっても良い。これらの場合に、加圧は製品に内圧を加えることにより行われるのが好ましい。   The product is preferably a hollow tube, and may be, for example, a boiler pipe having a bent portion. In these cases, the pressurization is preferably performed by applying an internal pressure to the product.

本発明によって、加熱及び加圧により劣化した製品のクリープ余寿命の予測方法、及び、この予測方法に用いる検量線作成方法を提供することが可能となった。   According to the present invention, it is possible to provide a method for predicting the creep remaining life of a product deteriorated by heating and pressurization, and a calibration curve creating method used for this prediction method.

亀裂が生じたベイナイト組織を有する製品の模式図である。It is a schematic diagram of the product which has the bainite structure in which the crack produced. 試験１における試料の損傷率が０．７６の時の、（ａ）５０倍、（ｂ）１００倍、及び、（ｃ）４００倍の倍率で行った、ＳＥＭによる組織検査の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the structure | tissue examination by SEM performed by the magnification of (a) 50 times, (b) 100 times, and (c) 400 times when the damage rate of the sample in Test 1 is 0.76. is there. 試験１における試料の損傷率が０．８５の時の、（ａ）５０倍、（ｂ）１００倍、及び、（ｃ）４００倍の倍率で行った、ＳＥＭによる組織検査の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the structure | tissue examination by SEM performed by the magnification of (a) 50 times, (b) 100 times, and (c) 400 times when the damage rate of the sample in Test 1 is 0.85. is there. 試験１における試料の損傷率が１．００の時の、（ａ）１０倍、（ｂ）５０倍、（ｃ）１００倍、及び、（ｄ）４００倍の倍率で行った、ＳＥＭによる組織検査の結果を示す図である。Histological examination by SEM performed at a magnification of (a) 10 times, (b) 50 times, (c) 100 times, and (d) 400 times when the damage rate of the sample in Test 1 is 1.00 It is a figure which shows the result. 試験２における試料の損傷率が０．７０の時の、（ａ）１００倍、及び、（ｂ）４００倍の倍率で行った、ＳＥＭによる組織検査の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the structure | tissue examination by SEM performed by the magnification of (a) 100 time and (b) 400 time when the damage rate of the sample in Test 2 is 0.70. 試験２における試料の損傷率が０．９８の時の、（ａ）５０倍、（ｂ）１００倍、及び、（ｃ）４００倍の倍率で行った、ＳＥＭによる組織検査の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the structure | tissue examination by SEM performed by the magnification of (a) 50 times, (b) 100 times, and (c) 400 times when the damage rate of the sample in Test 2 is 0.98. is there. 試験２における試料の損傷率が１．００の時の、（ａ）１０倍、（ｂ）５０倍、（ｃ）１００倍、及び、（ｄ）４００倍の倍率で行った、ＳＥＭによる組織検査の結果を示す図である。Histological examination by SEM performed at magnifications of (a) 10 times, (b) 50 times, (c) 100 times, and (d) 400 times when the damage rate of the sample in Test 2 is 1.00 It is a figure which shows the result. 一実施形態における、（ａ）損傷率が０〜１．０、及び、（ｂ）損傷率が０．７〜１．０での、最大亀裂長さと試料の損傷率との関係を表すグラフである。The graph which represents the relationship between the maximum crack length and the damage rate of a sample in (a) damage rate 0-1.0 and (b) damage rate 0.7-1.0 in one embodiment. is there. 一実施形態における、拡張Ｍパラメータと試料の損傷率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the extended M parameter and the damage rate of a sample in one Embodiment.

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明の目的、特徴、利点、および、そのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び具体的な実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The objects, features, advantages, and ideas of the present invention will be apparent to those skilled in the art from the description of the present specification, and those skilled in the art can easily reproduce the present invention from the description of the present specification. it can. The embodiments and specific examples of the invention described below show preferred embodiments of the present invention and are shown for illustration or explanation, and the present invention is not limited to them. It is not limited. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made based on the description of the present specification within the spirit and scope of the present invention disclosed herein.

従来、フェライト、オーステナイト及びベイナイトに代表される母材は、加熱及び加圧により劣化しても、亀裂はほとんど生じないと考えられてきた。このため、ベイナイト組織を有する製品のクリープ余寿命を、亀裂を検出することによって予測することはなかった。
しかし、本発明者等は、ベイナイト組織を有する製品を加熱及び加圧すると、劣化に伴って亀裂が生じることを発見した。さらに、製品に生じた亀裂のうち最大の長さを有する亀裂に着目することによって、ベイナイト組織を有する製品の余寿命を予測できることを見出した。本発明は、これらの発見に基づいて、完成されたものである。Conventionally, it has been considered that base materials represented by ferrite, austenite, and bainite hardly cause cracks even when they are deteriorated by heating and pressurization. For this reason, the creep remaining life of a product having a bainite structure has not been predicted by detecting cracks.
However, the present inventors have discovered that when a product having a bainite structure is heated and pressurized, cracks occur with deterioration. Furthermore, it has been found that the remaining life of a product having a bainite structure can be predicted by paying attention to a crack having the maximum length among cracks generated in the product. The present invention has been completed based on these findings.

＝＝＝クリープ余寿命を予測する方法に用いる検量線の作成方法＝＝＝
本発明に係る、加熱及び加圧により劣化した第１製品のクリープ余寿命を予測する方法に用いる検量線を作成する方法は、加熱及び加圧により劣化した１または２以上の第２製品に生じた最大亀裂の長さを求める工程と、得られた最大亀裂長さと第２製品の損傷率との関係を表す検量線を作成する工程とを含み、第１製品および第２製品がベイナイト組織を有することを特徴とする。=== Preparation Method of Calibration Curve Used for Predicting Creep Remaining Life ===
The method of creating a calibration curve used in the method for predicting the remaining creep life of a first product deteriorated by heating and pressurization according to the present invention occurs in one or more second products deteriorated by heating and pressurization. Obtaining a maximum crack length, and creating a calibration curve representing the relationship between the obtained maximum crack length and the damage rate of the second product, wherein the first product and the second product have a bainite structure. It is characterized by having.

第１製品及び第２製品は、ベイナイト組織を有し、かつ、加熱及び加圧によってクリープ変形を生じる材料から構成されている。このような材料として、例えば、鋳鋼が挙げられるが、これに限定されない。第１製品及び第２製品は、同じ材料から構成されていることが好ましい。
第１製品及び第２製品の形は、特に限定されず、例えば、中空管、板、または、棒であることができるが、中空管であることが好ましい。中空管の断面は、どのような形であっても良く、例えば、円形、楕円形、または、多角形であることができるが、中空管の強度を考慮に入れれば、角を有さない円形または楕円形であることが好ましく、円形であることがより好ましい。
このような中空管として、例えば、曲がり部分を有するボイラ用配管が挙げられる。ボイラ用配管は、従来は、フェライト組織またはパーライト組織を有すると考えられていたため、フェライト組織またはパーライト組織を有する製品のクリープ余寿命を予測する方法に従って、そのクリープ余寿命が予測されてきた。しかし、本発明者等は、ボイラ用配管の曲がり部分を作成する際のゆっくりとした加熱に伴い、この曲がり部分がベイナイト組織を有するように変化することを発見した。従って、本発明に係る検量線作成方法によって作成した検量線を用いて、曲がり部分を有するボイラ用配管のクリープ余寿命を予測すれば、このボイラ用配管のクリープ余寿命を精度良く予測することが可能となる。
なお、第１製品の形と第２製品の形とは、同じであっても異なっていても良いが、同じまたは相似形であることが好ましく、同じであることがより好ましい。The first product and the second product are made of a material having a bainite structure and causing creep deformation by heating and pressing. An example of such a material is cast steel, but is not limited thereto. The first product and the second product are preferably made of the same material.
The shape of the first product and the second product is not particularly limited, and can be, for example, a hollow tube, a plate, or a rod, but is preferably a hollow tube. The cross-section of the hollow tube may be any shape, for example, circular, oval, or polygonal, but with a corner if the strength of the hollow tube is taken into account. It is preferably not circular or elliptical, more preferably circular.
As such a hollow tube, for example, a boiler pipe having a bent portion can be cited. Conventionally, boiler piping has been considered to have a ferrite structure or a pearlite structure, and thus the creep remaining life has been predicted according to a method for predicting the creep remaining life of a product having a ferrite structure or pearlite structure. However, the present inventors have found that the bent portion changes so as to have a bainite structure with slow heating when the bent portion of the boiler piping is created. Therefore, if the creep remaining life of a boiler pipe having a bent portion is predicted using the calibration curve created by the calibration curve creating method according to the present invention, the creep remaining life of the boiler pipe can be accurately predicted. It becomes possible.
The shape of the first product and the shape of the second product may be the same or different, but are preferably the same or similar, and more preferably the same.

第１製品及び第２製品は、それぞれ、一定の高温、及び、常圧よりも高い一定の圧力の条件下に置くことにより劣化させる。
温度の範囲は、各製品がベイナイト組織を有する限り特に限定されないが、例えば、２１０℃〜５５０℃の範囲であっても良く、３５０℃〜５５０℃の範囲であることが好ましい。第１製品の加熱温度と、第２製品の加熱温度とは、同じであっても異なっていても良いが、同じであることが好ましい。
圧力の範囲は、常圧（０．１ＭＰａ）よりも高ければ特に限定されないが、例えば、０．２ＭＰａ〜１０００ＭＰａであっても良く、０．３ＭＰａ〜５００ＭＰａであることが好ましく、０．５ＭＰａ〜３００ＭＰａであることがより好ましい。第１製品に加えられた圧力と、第２製品に加えられた圧力とは、同じであっても異なっていても良い。
製品に圧力を加える方法は、特に限定されず、外圧を加えても良く、内圧を加えても良いが、各製品が中空管である場合には内圧を加えることが好ましい。第２製品に内圧を加える場合には、内圧クリープ試験により第２製品を劣化させることが好ましい。内圧クリープ試験は、高温炉中で中空管に内圧を加え、必要に応じて中空管をクリープ破断させることによって、中空管の寿命を測定する方法である。内圧クリープ試験は、中空管そのものを試験対象とできるため、例えば中空管をボイラの配管として用いた場合に生じる、中空管の外表面および内表面の酸化物など変質層の影響を含めて試験できる点で優れている。さらに、ボイラで実際に用いられる場合と同様に、内圧による応力を中空管に加えることから、ボイラ用配管の寿命を精度よく測定することが可能である。The first product and the second product are deteriorated by being placed under conditions of a constant high temperature and a constant pressure higher than normal pressure, respectively.
The temperature range is not particularly limited as long as each product has a bainite structure. For example, the temperature range may be 210 ° C to 550 ° C, and preferably 350 ° C to 550 ° C. The heating temperature of the first product and the heating temperature of the second product may be the same or different, but are preferably the same.
The pressure range is not particularly limited as long as it is higher than normal pressure (0.1 MPa), but may be, for example, 0.2 MPa to 1000 MPa, preferably 0.3 MPa to 500 MPa, and preferably 0.5 MPa to 300 MPa. It is more preferable that The pressure applied to the first product and the pressure applied to the second product may be the same or different.
The method of applying pressure to the product is not particularly limited, and external pressure may be applied or internal pressure may be applied. However, when each product is a hollow tube, it is preferable to apply the internal pressure. When applying an internal pressure to the second product, it is preferable to deteriorate the second product by an internal pressure creep test. The internal pressure creep test is a method of measuring the lifetime of a hollow tube by applying an internal pressure to the hollow tube in a high-temperature furnace and creeping the hollow tube as necessary. Since the internal pressure creep test can be performed on the hollow tube itself, including the effects of altered layers such as oxides on the outer surface and inner surface of the hollow tube, which occurs when the hollow tube is used as boiler piping, for example. It is excellent in that it can be tested. Further, since the stress due to the internal pressure is applied to the hollow tube in the same manner as when actually used in the boiler, it is possible to accurately measure the life of the boiler piping.

最大亀裂とは、加熱及び加圧による劣化に伴って製品に生じた亀裂のうち、最長の長さを有する亀裂をいう。
亀裂が寸断されている場合には、寸断されている箇所の長さが、その寸断箇所が隣接する両亀裂のうち長い方の長さに対して所定の割合以下であれば、これら両亀裂及び寸断箇所は繋がった一つの亀裂であるとみなして、亀裂の長さを求めることが好ましい。本発明者等は、亀裂が途中で寸断されている場合において、寸断されている箇所が今後亀裂になるか否かは、この寸断箇所が隣接している両亀裂のうち長い方の亀裂から強い影響を受けることを見出した。さらに、長い方の長さに対して寸断箇所の長さが所定の割合以下である場合には、この寸断箇所が今後亀裂になりやすいと評価できることを見出した。これらの発見に基づき、寸断箇所を上記のようにみなすことによって、第１製品のクリープ余寿命を精度良く予測できる検量線を作成することが可能となる。所定の割合は、例えば、半分であることが好ましく、４割であることがより好ましく、３割であることがさらに好ましい。The maximum crack refers to a crack having the longest length among cracks generated in a product due to deterioration due to heating and pressurization.
When the crack is cut, if the length of the cut portion is equal to or less than a predetermined ratio with respect to the longer length of the two adjacent cracks, both the cracks and It is preferable to determine the length of the crack by regarding the broken portion as a single connected crack. The present inventors, in the case where the crack is broken in the middle, whether or not the broken portion will be a crack in the future is stronger from the longer of the two cracks adjacent to this broken portion Found to be affected. Furthermore, it has been found that when the length of the cut portion is equal to or less than a predetermined ratio with respect to the longer length, it can be evaluated that the cut portion is likely to crack in the future. Based on these findings, it is possible to create a calibration curve capable of accurately predicting the remaining creep life of the first product by regarding the broken portion as described above. For example, the predetermined ratio is preferably half, more preferably 40%, and still more preferably 30%.

亀裂の長さとは、亀裂の両端を結んだ直線の長さであり、また、寸断されている箇所の長さとは、寸断されている箇所とこの寸断箇所が隣接する両亀裂とが作る２つの交点間の直線の長さである。
亀裂の長さの求め方を、図１を用いて具体的に説明する。ベイナイト組織を有する製品１００において、亀裂１０（図１中に太い線で記載）が複数の結晶粒１に沿って生じている。亀裂１０は途中で寸断されているが、寸断されている箇所の長さ３が、この寸断箇所が隣接する両亀裂のうちの長い方の長さ４の半分以下であることから、亀裂１０は寸断箇所も含めて一つの亀裂であるとみなす。この結果、亀裂１０の長さは亀裂長さ２であると求まる。The length of the crack is the length of the straight line connecting the ends of the crack, and the length of the part that is cut is the two parts that the cut part and the two cracks adjacent to the cut part create. The length of a straight line between intersections.
A method of obtaining the length of the crack will be specifically described with reference to FIG. In the product 100 having a bainite structure, cracks 10 (indicated by thick lines in FIG. 1) are generated along the plurality of crystal grains 1. Although the crack 10 is cut off in the middle, the length 3 of the cut portion is less than half of the longer length 4 of the two cracks adjacent to the cut portion. Regarded as a single crack, including broken parts. As a result, the length of the crack 10 is determined to be the crack length 2.

亀裂の長さを測定する方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができるが、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって製品の表面の組織観察を行うことによって測定しても良い。
また、最大亀裂の長さを測定するにあたっては、測定対象である製品の全体を観察し、製品に生じた全ての亀裂の中で最大の亀裂の長さを測定しても良いが、製品において所定の評価範囲を設定し、その評価範囲内に生じた亀裂の中において最大の亀裂の長さを測定しても良い。
評価範囲を設定する場合、評価範囲の位置は、製品の任意の箇所に設定することができるが、その製品において亀裂が生じやすい箇所を含むように設定することが好ましい。当業者であれば、このような箇所を、経験則や計算から求めることができる。また、評価範囲の広さは、任意であるが、例えば、０．３ｍｍ２〜１．０ｍｍ２の範囲内で設定しても良い。
本発明に係る検量線作成方法によれば、ベイナイト組織を有する製品の余寿命を予測するにあたって最大亀裂長さを適用することによって、評価範囲を任意に設定しても、設定の仕方に依存する誤差が極めて少ない検量線を作成できるという有利な効果を奏する。The method for measuring the length of the crack is not particularly limited, and a known method can be used. For example, the crack length may be measured by observing the structure of the surface of the product with a scanning electron microscope (SEM). .
In measuring the maximum crack length, the entire product to be measured may be observed and the maximum crack length may be measured among all the cracks generated in the product. A predetermined evaluation range may be set, and the maximum crack length among the cracks generated within the evaluation range may be measured.
When setting the evaluation range, the position of the evaluation range can be set at an arbitrary location of the product, but it is preferable to set the location so as to include a location where a crack is likely to occur in the product. Those skilled in the art can obtain such a location from empirical rules and calculations. Further, the breadth of the evaluation range is arbitrary, for example, may be set within a range of 0.3 mm 2 1.0 mm 2.
According to the calibration curve creation method according to the present invention, even if the evaluation range is arbitrarily set by applying the maximum crack length in predicting the remaining life of a product having a bainite structure, it depends on the setting method. There is an advantageous effect that a calibration curve with very little error can be created.

このようにして求めた第２製品の最大亀裂長さと損傷率との関係を表す検量線を作成することによって、第１製品のクリープ余寿命を予測するための検量線とすることができる。
製品の損傷率とは、その製品の寿命に対して、寿命を決定するのと同じ加熱条件と同じ加圧条件の下でどれだけの時間が経過したのかを表す割合である。ここで、製品の寿命とは、一定の加熱及び一定の加圧によって、その製品が破断するのに要する時間である。製品の寿命は、公知の方法で求めることができ、例えば、その製品と同じ材料から作られた同一構造の製品を、実際に壊れるまで一定に加熱及び加圧することによって測定することができる。
例えば、ある製品の寿命が１００００時間であり、寿命を決定するのと同じ加熱条件と同じ加圧条件の下での経過時間が８０００時間である場合には、損傷率は、８０００÷１００００＝０．８０と求めることができる。逆に、ある製品の寿命が１００００であり、損傷率が０．８０の場合には、寿命を決定するのと同じ加熱条件と同じ加圧条件の下での、その製品の余寿命は、１００００ｘ０．８０＝２０００時間と求めることができる。なお、寿命を決定する条件が複数であった場合、余寿命を予測する場合の加熱条件及び加圧条件は、いずれか一つの条件に一致していれば良い。By creating a calibration curve representing the relationship between the maximum crack length of the second product and the damage rate obtained in this way, it can be used as a calibration curve for predicting the remaining creep life of the first product.
The damage rate of a product is a ratio representing how much time has passed under the same heating condition and the same pressurizing condition as determining the lifetime with respect to the lifetime of the product. Here, the product life is the time required for the product to break by constant heating and constant pressure. The lifetime of a product can be determined by known methods, for example, by measuring a product of the same structure made from the same material as the product by constant heating and pressurization until it actually breaks.
For example, if the lifetime of a product is 10,000 hours, and the elapsed time under the same heating conditions and pressure conditions that determine the lifetime is 8000 hours, the damage rate is 8000 ÷ 10000 = 0. .80. Conversely, if the lifetime of a product is 10,000 and the damage rate is 0.80, the remaining lifetime of the product under the same heating conditions and pressure conditions that determine the lifetime is 10000 × 0 .80 = 2000 hours. In addition, when there are a plurality of conditions for determining the lifetime, the heating condition and the pressurizing condition for predicting the remaining lifetime may be any one of the conditions.

第２製品として、１種類の製品のみを用いても良く、互いに異なる温度で加熱され、かつ、互いに異なる圧力で加圧された少なくとも２種類の製品を用いても良い。この場合、これら２種類の製品のそれぞれについて最大亀裂長さを適宜求め、求めた全ての最大亀裂長さを用いて第２製品の損傷率との関係を求めることによって、検量線を作成する。加熱加圧条件が異なる少なくとも２種類の製品を用いて検量線を作成することによって、検量線の精度を向上させることができる。
加熱加圧条件が異なる少なくとも２種類の製品を用いる場合、これら製品の寿命が、同程度であることが好ましい。同程度とは、２種類以上の製品の寿命が、長い方の寿命を基準として短い方が２５％以内の差であることが好ましく、２０％以内の差であることがより好ましく、１０％以内の差であることがさらに好ましい。当業者であれば、２種類以上の製品の寿命が同程度となるように、各製品に加える温度と圧力とを適切に設定することができる。
例えば、本願の実施例１では、５５０℃で加熱し１４５ＭＰａで加圧した製品と、５２５℃で加熱し２４０ＭＰａで加圧した製品との２種類の製品を用い、これらに共通する関係として、図８に示す近似曲線を、最大亀裂長さと第２製品の損傷率との関係を表す検量線として得た。As the second product, only one type of product may be used, or at least two types of products heated at different temperatures and pressurized at different pressures may be used. In this case, a calibration curve is created by appropriately determining the maximum crack length for each of these two types of products and determining the relationship with the damage rate of the second product using all the determined maximum crack lengths. By creating a calibration curve using at least two types of products with different heating and pressing conditions, the accuracy of the calibration curve can be improved.
When at least two types of products having different heating and pressing conditions are used, it is preferable that the lifetimes of these products are comparable. The same level means that two or more types of products have a lifespan of 25% or less, more preferably within 20%, and more preferably within 10%. More preferably, the difference is A person skilled in the art can appropriately set the temperature and pressure applied to each product so that two or more types of products have the same life.
For example, in Example 1 of the present application, two types of products, that is, a product heated at 550 ° C. and pressurized at 145 MPa and a product heated at 525 ° C. and pressurized at 240 MPa are used. The approximate curve shown in FIG. 8 was obtained as a calibration curve representing the relationship between the maximum crack length and the damage rate of the second product.

このようにして作成した検量線を用いて、加熱及び加圧により劣化した第１製品のクリープ余寿命を予測することができる。   Using the calibration curve created in this way, the remaining creep life of the first product deteriorated by heating and pressurization can be predicted.

また、本発明に係る、加熱及び加圧により劣化した第１製品のクリープ余寿命を予測する方法に用いる検量線を作成する方法は、加熱及び加圧により劣化した１または２以上の第２製品に生じた最大亀裂がまたがる結晶粒の数を求める工程と、得られた結晶粒の数と第２製品の損傷率との関係を表す検量線を作成する工程とを含み、第１製品および第２製品がベイナイト組織を有することを特徴としても良い。
即ち、上述した方法において、最大亀裂長さを求める代わりに最大亀裂がまたがる結晶粒の数を求め、さらに、最大亀裂長さと第２製品の損傷率との関係を表す検量線を作成する代わりに、最大亀裂がまたがる結晶粒の数と第２製品の損傷率との関係を表す検量線を作成する。In addition, the method of creating a calibration curve used in the method for predicting the remaining creep life of the first product deteriorated by heating and pressurizing according to the present invention is one or more second products deteriorated by heating and pressurizing. And determining the number of crystal grains over which the largest cracks have occurred, and creating a calibration curve representing the relationship between the number of obtained crystal grains and the damage rate of the second product, Two products may have a bainite structure.
That is, in the above-described method, instead of obtaining the maximum crack length, the number of crystal grains spanning the maximum crack is obtained, and further, instead of creating a calibration curve representing the relationship between the maximum crack length and the damage rate of the second product. A calibration curve representing the relationship between the number of crystal grains over which the maximum crack extends and the damage rate of the second product is created.

亀裂がまたがる結晶粒の数とは、亀裂が走る結晶粒界の面または辺の数をいう。亀裂が寸断されている場合には、寸断されている箇所の長さが、その寸断箇所が隣接する両亀裂のうち長い方の長さに対して所定の割合以下であれば、これら両亀裂及び寸断箇所は繋がった一つの亀裂であるとみなして、亀裂がまたがる結晶粒の数を求めることが好ましい。このようにみなすことによって、第１製品のクリープ余寿命を精度良く予測できる検量線とすることができる。所定の割合は、例えば、半分であることが好ましい。
亀裂がまたがる結晶粒の数の求め方を、図１を用いて具体的に説明する。ベイナイト組織を有する製品１００において、亀裂１０（図１中に太い線で記載）が複数の結晶粒１に沿って生じている。亀裂１０は途中で寸断されているが、寸断されている箇所の長さ３が、この寸断箇所が隣接する両亀裂のうちの長い方の長さ４の半分以下であることから、亀裂１０は寸断箇所も含めて一つの亀裂であるとみなす。この結果、亀裂１０がまたがる結晶粒の数は６であると求まる。The number of crystal grains over which a crack extends refers to the number of crystal grain boundary faces or sides where cracks run. When the crack is cut, if the length of the cut portion is equal to or less than a predetermined ratio with respect to the longer length of the two adjacent cracks, both the cracks and It is preferable to determine the number of crystal grains over which the crack extends, assuming that the broken portion is one connected crack. By considering in this way, it is possible to obtain a calibration curve that can accurately predict the remaining creep life of the first product. The predetermined ratio is preferably half, for example.
A method for obtaining the number of crystal grains over which a crack will straddle will be specifically described with reference to FIG. In the product 100 having a bainite structure, cracks 10 (indicated by thick lines in FIG. 1) are generated along the plurality of crystal grains 1. Although the crack 10 is cut off in the middle, the length 3 of the cut portion is less than half of the longer length 4 of the two cracks adjacent to the cut portion. Regarded as a single crack, including broken parts. As a result, the number of crystal grains over which the crack 10 extends is determined to be 6.

亀裂がまたがる結晶粒の数を測定する方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができるが、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって製品の表面の組織観察を行うことによって測定しても良い。
また、亀裂がまたがる結晶粒の数を測定するにあたっては、製品の全体を観察し、製品に生じた全ての亀裂の中で最大の亀裂がまたがる結晶粒の数を測定しても良いが、製品において所定の評価範囲を設定し、その評価範囲内に生じた亀裂の中から最大の亀裂がまたがる結晶粒の数を測定しても良い。
評価範囲を設定する場合、評価範囲の位置は、製品の任意の箇所に設定することができるが、その製品において亀裂が生じやすい箇所を含むように設定することが好ましい。当業者であれば、このような箇所を、経験則や計算から求めることができる。また、評価範囲の広さの設定は、任意であるが、例えば、０．３ｍｍ２〜１．０ｍｍ２の範囲内であっても良い。
本発明に係る検量線作成方法によれば、ベイナイト組織を有する製品の余寿命の予測するにあたって、最大亀裂がまたがる結晶粒の数を適用することによって、評価範囲を任意に設定しても、設定の仕方に依存する誤差が極めて少ない検量線を作成できるという有利な効果を奏する。The method for measuring the number of crystal grains over which cracks cross is not particularly limited, and a known method can be used. For example, it is measured by observing the structure of the surface of the product with a scanning electron microscope (SEM). May be.
Moreover, when measuring the number of crystal grains over which cracks cross, the entire product may be observed, and the number of crystal grains over which the largest crack among all cracks generated in the product may be measured. A predetermined evaluation range may be set in step 1, and the number of crystal grains spanning the largest crack among the cracks generated in the evaluation range may be measured.
When setting the evaluation range, the position of the evaluation range can be set at an arbitrary location of the product, but it is preferable to set the location so as to include a location where a crack is likely to occur in the product. Those skilled in the art can obtain such a location from empirical rules and calculations. The setting of the width of the evaluation range is arbitrary, for example, it may be in the range of 0.3 mm 2 1.0 mm 2.
According to the calibration curve creation method according to the present invention, in predicting the remaining life of a product having a bainite structure, even if the evaluation range is arbitrarily set by applying the number of crystal grains over which the maximum crack extends, it is set. This produces an advantageous effect that a calibration curve with very little error depending on the method can be created.

このようにして得られた最大亀裂がまたがる結晶粒の数と、第２製品の損傷率との関係を表す検量線を作成することによって、第１製品のクリープ余寿命を予測するための検量線とすることができる。そして、このようにして作成した検量線を用いて、加熱及び加圧により劣化した第１製品のクリープ余寿命を予測することができる。   A calibration curve for predicting the remaining creep life of the first product by creating a calibration curve representing the relationship between the number of crystal grains obtained by the maximum cracks thus obtained and the damage rate of the second product. It can be. And the creep remaining life of the 1st product which deteriorated by heating and pressurization can be predicted using the calibration curve created in this way.

＝＝＝クリープ余寿命を予測する方法＝＝
本発明に係る加熱及び加圧により劣化した製品のクリープ余寿命を予測する方法は、製品に生じた最大亀裂の長さを求める工程と、得られた最大亀裂長さからその製品の損傷率を求める工程とを含み、製品がベイナイト組織を有することを特徴とする。
例えば、加熱及び加圧により劣化した第１製品のクリープ余寿命を予測するには、以下のようにして行う。
まず、第１製品に生じた最大亀裂の長さを求める。次いで、得られた最大亀裂長さを、上述の方法によって作成した検量線の最大亀裂長さに挿入することによって、対応する製品の損傷率を求めることができる。例えば、対応する損傷率が０．８０であると求まった場合には、第１製品の余寿命は、これまでに加熱及び加圧した時間の２５％であると予測することができる。=== Method for predicting the remaining creep life ==
The method for predicting the remaining creep life of a product deteriorated by heating and pressurization according to the present invention includes the step of obtaining the maximum crack length generated in the product, and the damage rate of the product from the obtained maximum crack length. The product has a bainite structure.
For example, in order to predict the remaining creep life of the first product that has deteriorated due to heating and pressurization, the following is performed.
First, the length of the maximum crack generated in the first product is obtained. Then, by inserting the obtained maximum crack length into the maximum crack length of the calibration curve created by the above-described method, the damage rate of the corresponding product can be obtained. For example, if the corresponding damage rate is determined to be 0.80, the remaining life of the first product can be predicted to be 25% of the time of heating and pressurization so far.

また、本発明に係る加熱及び加圧により劣化した製品のクリープ余寿命を予測する方法は、製品に生じた最大亀裂がまたがる結晶粒の数を求める工程と、得られた結晶粒の数からその製品の損傷率を求める工程とを含み、製品がベイナイト組織を有することを特徴としても良い。
この場合、例えば、加熱及び加圧により劣化した第１製品のクリープ余寿命を予測するには、以下のようにして行う。
まず、第１製品に生じた最大亀裂がまたがる結晶粒の数を求める。次いで、得られた結晶粒の数を、上述の方法によって作成した検量線における、最大亀裂がまたがる結晶粒の数に挿入する。これにより、対応する製品の損傷率を求めることができる。例えば、対応する損傷率が０．８０であると求まった場合には、第１製品の余寿命は、これまでに加熱及び加圧した時間の２５％であると予測することができる。In addition, the method for predicting the remaining creep life of a product deteriorated by heating and pressurization according to the present invention is a step of obtaining the number of crystal grains over which the maximum cracks have occurred in the product, and the number of crystal grains obtained from the step. And a step of obtaining a damage rate of the product, wherein the product has a bainite structure.
In this case, for example, in order to predict the remaining creep life of the first product deteriorated by heating and pressurization, the following is performed.
First, the number of crystal grains over which the maximum crack generated in the first product extends is obtained. Next, the number of crystal grains obtained is inserted into the number of crystal grains across the maximum crack in the calibration curve created by the above-described method. Thereby, the damage rate of the corresponding product can be obtained. For example, if the corresponding damage rate is determined to be 0.80, the remaining life of the first product can be predicted to be 25% of the time of heating and pressurization so far.

［実施例１］
クロムモリブデン鉄鋼鋼材から作られたベイナイト組織を有する円筒管（ＳＴＰＡ２２、外径φ５６．５ｍｍ、内径４７．５ｍｍ、長さ３５．０ｍｍ）を試料として、内圧クリープ試験を行った。１つの試料には、温度５５０℃の条件下で１４５ＭＰａの内圧を加え（試験１）、別の試料には、温度５２５℃の条件下で２４０ＭＰａの内圧を加えた（試験２）。なお、試験１における試料の寿命と、試験２における試料の寿命とは、試験１における試料に対して、試験２における試料の寿命は約２３％短く、同程度であった。[Example 1]
An internal pressure creep test was carried out using a cylindrical tube (STPA 22, outer diameter φ56.5 mm, inner diameter 47.5 mm, length 35.0 mm) made of chromium molybdenum steel and having a bainite structure as a sample. One sample was subjected to an internal pressure of 145 MPa at a temperature of 550 ° C. (Test 1), and another sample was subjected to an internal pressure of 240 MPa at a temperature of 525 ° C. (Test 2). The life of the sample in Test 1 and the life of the sample in Test 2 were about the same as the life of the sample in Test 2, which was about 23% shorter than that of the sample in Test 1.

試験１については、損傷率が、０、０．１１、０．１８、０．２５、０．４７、０．６６、０．７６、０．８５および１．００の時に、また、試験２については、損傷率が、０．００、０．１４、０．２３、０．３２、０．６１、０．８５、０．９８および１．００の時に、試料の組織観察を行った。
具体的には、各試料について、観察毎に評価範囲を定めた。評価範囲の位置の設定は、円筒管において亀裂が生じやすいとされる管の長さ方向の中央部分を含むように設定した。また、評価範囲の面積の設定は、亀裂が１．０ｍｍ２以上の面積にわたる場合には亀裂全体を含むように定め、これ以外の場合には０．３ｍｍ２または１．０ｍｍ２の広さを有するように設定した。
定めた評価範囲について、１０倍、５０倍、１００倍及び４００倍の倍率で走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて組織観察をし、評価範囲内に存在するボイドの数、さらに、亀裂が存在した場合には、最も長い亀裂について、最大亀裂長さ、及び、最大亀裂がまたがる結晶粒の数（以下、「拡張Ｍパラメータ」ともいう）を測定した。なお、亀裂が途中で寸断されていた場合には、その寸断されている箇所の各長さが、寸断箇所が隣接する両亀裂のうち長い方の長さの半分以下であれば、これらの亀裂及び寸断箇所は繋がった一つの亀裂であるとみなして、最大亀裂長さ及び拡張Ｍパラメータを求めた。
また、組織観察に加えて、上記各損傷率の時に、試料の長さ方向の中央部分において、試料の外径及びビッカース硬さを測定した。測定した外径からは、損傷率が０の時の外形を基準として膨張率を求めた。For test 1, when the damage rate is 0, 0.11, 0.18, 0.25, 0.47, 0.66, 0.76, 0.85 and 1.00, and for test 2 Observed the structure of the sample when the damage rate was 0.00, 0.14, 0.23, 0.32, 0.61, 0.85, 0.98, and 1.00.
Specifically, an evaluation range was determined for each observation for each sample. The position of the evaluation range was set so as to include a central portion in the length direction of the pipe, which is likely to cause cracks in the cylindrical pipe. The setting of the area of the evaluation range is determined as if the crack extends over 1.0 mm 2 or more areas comprises the entire crack, the size of 0.3 mm 2 or 1.0 mm 2 in other cases Set to have.
For the defined evaluation range, the structure is observed with a scanning electron microscope (SEM) at magnifications of 10 times, 50 times, 100 times, and 400 times, and the number of voids present in the evaluation range and cracks are present. In this case, for the longest crack, the maximum crack length and the number of crystal grains over which the maximum crack crosses (hereinafter also referred to as “extended M parameter”) were measured. In addition, when the crack is cut off in the middle, if each length of the cut-off portion is less than half of the longer one of the two cracks adjacent to the cut-off portion, these cracks The maximum crack length and the extended M parameter were determined by regarding the severed portion as one connected crack.
Further, in addition to the structure observation, the outer diameter and Vickers hardness of the sample were measured at the central portion in the length direction of the sample at each damage rate. From the measured outer diameter, the expansion coefficient was determined based on the outer shape when the damage ratio was zero.

得られたＳＥＭの像のうち、代表して、試験１における損傷率が０．７６の像を図２に、損傷率が０．８５の像を図３に、及び、損傷率が１．００の像を図４に、並びに、試験２における損傷率が０．７０の像を図５に、損傷率が０．９８の像を図６に、及び、損傷率が１．００の像を図７に示す。
例えば図２（ｂ）が示すように、試験１における損傷率が０．７６の時の最大亀裂は、途中で寸断されているが、寸断されている箇所の長さが、隣接する両亀裂のうち長い方の長さの半分以下であったため、これらの亀裂及び寸断箇所は繋がった一つの亀裂であるとみなして、最大亀裂長さを５１８μｍと求め、拡張Ｍパラメータを６と求めた。同様に、図３（ａ）が示すように、試験１における損傷率が０．８５の時の最大亀裂は、複数個所が途中で寸断されているが、寸断されている各箇所の長さが、それぞれが隣接する両亀裂のうち長いほうの亀裂の長さの半分以下であったため、これらの亀裂及び寸断箇所は繋がった一つの亀裂であるとみなして、最大亀裂長さを１．０９ｍｍと求め、拡張Ｍパラメータを１４と求めた。Among the obtained SEM images, as an example, an image with a damage rate of 0.76 in Test 1 is shown in FIG. 2, an image with a damage rate of 0.85 is shown in FIG. 3, and the damage rate is 1.00. 4 and FIG. 5 show an image with a damage rate of 0.70 in Test 2, FIG. 5 shows an image with a damage rate of 0.98, and FIG. 6 shows an image with a damage rate of 1.00. 7 shows.
For example, as shown in FIG. 2B, the maximum crack when the damage rate in the test 1 is 0.76 is cut in the middle, but the length of the cut-off portion is the length of both adjacent cracks. Since it was less than half the length of the longer one, these cracks and cut portions were regarded as one connected crack, the maximum crack length was determined to be 518 μm, and the extended M parameter was determined to be 6. Similarly, as shown in FIG. 3A, the maximum crack when the damage rate in Test 1 is 0.85 is cut off at a plurality of places, but the length of each cut-off place is as follows. Since each of the adjacent cracks was less than half of the length of the longer crack, the crack and the cut portion were regarded as one connected crack, and the maximum crack length was 1.09 mm. The extended M parameter was determined to be 14.

このようにして、全てのＳＥＭの像から求めたボイドの数、最大亀裂長さ及び拡張Ｍパラメータ、並びに、試料の膨張率及びビッカース硬さの結果を、試験１については表１に、試験２については表２にまとめて示す。   Thus, the number of voids, maximum crack length and extended M parameter obtained from all SEM images, and the results of the sample expansion rate and Vickers hardness are shown in Table 1 for Test 1 and Test 2 Are summarized in Table 2.

表１及び表２が示すように、評価範囲が１．０ｍｍ２の広さの場合と、０．３ｍｍ２の広さを有する場合とを、同じ損傷率で比較すると、ボイドの個数は面積に比例せず誤差が生じたが、拡張Ｍパラメータの値は同一となった。従って、拡張Ｍパラメータを使用してベイナイト組織を有する製品のクリープ余寿命を予測すれば、評価範囲の設定の仕方による誤差が生じにくく、この結果、クリープ余寿命を精度良く予測できることが示された。As shown in Tables 1 and 2, when the evaluation range is 1.0 mm 2 and when it has a width of 0.3 mm 2 , the number of voids is the area. An error occurred without being proportional, but the value of the extended M parameter was the same. Therefore, if the creep remaining life of a product having a bainite structure is predicted using the extended M parameter, an error due to the method of setting the evaluation range hardly occurs, and as a result, it is shown that the creep remaining life can be accurately predicted. .

さらに、表１及び表２に基づいて作成した、最大亀裂長さと損傷率との関係を表すグラフを図８に、拡張Ｍパラメータと損傷率との関係を表すグラフを図９に示す。
図８及び図９が示すように、最大亀裂が途中で寸断されている場合に、寸断されている箇所の各長さが、寸断箇所が隣接する両亀裂のうち長い方の長さの半分以下であれば、これらの亀裂及び寸断箇所は繋がった一つの亀裂であるとみなした最大亀裂長さを採用することによって、最大亀裂長さと損傷率との間、及び、拡張Ｍパラメータと損傷率との間には、良好な相関関係が存在することが分かる。
これら、最大亀裂長さと損傷率との関係を表す図８、および／または、拡張Ｍパラメータと損傷率との関係を表す図９を用いることによって、実施例１で使用した試料と同一の材料から作られた、ベイナイト組織を有する他の製品のクリープ余寿命を予測することができる。Further, FIG. 8 is a graph showing the relationship between the maximum crack length and the damage rate, which is created based on Tables 1 and 2, and FIG. 9 is a graph showing the relationship between the extended M parameter and the damage rate.
As shown in FIG. 8 and FIG. 9, when the maximum crack is cut in the middle, each length of the cut portion is less than half of the longer length of both cracks adjacent to the cut portion. Then, by adopting the maximum crack length that these cracks and breakage points are considered to be one connected crack, between the maximum crack length and the damage rate, and the extended M parameter and the damage rate, It can be seen that there is a good correlation between.
By using FIG. 8 showing the relationship between the maximum crack length and the damage rate and / or FIG. 9 showing the relationship between the extended M parameter and the damage rate, the same material as the sample used in Example 1 was used. The remaining creep life of other products having a bainite structure can be predicted.

［実施例２］
実施例２では、実施例１で作成した図８及び図９を用いて、ベイナイト組織を有する円筒管のクリープ余寿命を予測した。
クロムモリブデン鉄鋼鋼材で作られた配管（ＳＴＰＡ２２、ＪＩＳ規格 Ｇ ３４５７「配管用アーク溶接炭素鋼鋼管」）を、火力発電所のボイラで使用できるように、ゆっくりと加熱しながら曲げ加工した。加工した配管の曲がり部分の組織をＳＥＭで検査したところ、ベイナイト組織が生成していた。このようにして加工した配管に対し、５５０℃の温度下で、１４５ＭＰａの内圧を加えた。[Example 2]
In Example 2, the remaining creep life of a cylindrical tube having a bainite structure was predicted using FIGS. 8 and 9 created in Example 1. FIG.
A pipe made of chromium molybdenum steel (STPA 22, JIS standard G 3457 “arc welded carbon steel pipe for piping”) was bent while being heated slowly so that it could be used in a boiler of a thermal power plant. When the structure of the bent portion of the processed pipe was inspected by SEM, a bainite structure was generated. An internal pressure of 145 MPa was applied to the pipe thus processed at a temperature of 550 ° C.

ある時間経過したところで、配管の曲がり部分について、ＳＥＭを用いて組織観察した。得られたＳＥＭの像から最大亀裂長さを求めたところ、１．７ｍｍであった。実施例１で作成した図８より、最大亀裂長さが１．７ｍｍの時の損傷率は０．９５であると求まることから、ボイラの配管の曲がり部分の損傷率は０．９５であると予測することができた。即ち、この配管の曲がり部分の余寿命は、現在までの使用時間の約５％であると予測することができた。   After a certain period of time, the structure of the bent portion of the piping was observed using SEM. When the maximum crack length was determined from the obtained SEM image, it was 1.7 mm. From FIG. 8 created in Example 1, since the damage rate when the maximum crack length is 1.7 mm is found to be 0.95, the damage rate of the bent portion of the boiler piping is 0.95. I was able to predict. That is, the remaining life of the bent portion of the pipe could be predicted to be about 5% of the usage time up to now.

同様にして、得られたＳＥＭの像から拡張Ｍパラメータを求めたところ、２５であった。実施例１で作成した図９より、拡張Ｍパラメータが２５の時の損傷率は０．９５であると求まることから、ボイラの配管の曲がり部分の損傷率は０．９５であると予測することができた。即ち、この配管の曲がり部分の余寿命は、現在までの使用時間の約５％であると予測することができた。   Similarly, when the extended M parameter was obtained from the obtained SEM image, it was 25. From FIG. 9 created in Example 1, since the damage rate when the extended M parameter is 25 is found to be 0.95, it is predicted that the damage rate of the bent portion of the boiler pipe is 0.95. I was able to. That is, the remaining life of the bent portion of the pipe could be predicted to be about 5% of the usage time up to now.

１ 結晶粒
２ 亀裂長さ
３ 寸断されている箇所の長さ
４ 寸断箇所が隣接する亀裂のうち長い方の長さ
１０ 亀裂
１００ ベイナイト組織を有する製品DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal grain 2 Crack length 3 The length of the part cut off 4 The length of the longer one among the cracks where the cut off part adjoins 10 Crack 100 The product which has a bainite structure

Claims (11)

加熱及び加圧により劣化した第１製品のクリープ余寿命を予測する方法に用いる検量線を作成する方法であって、
加熱及び加圧により劣化した第２製品に生じた最大亀裂の長さを求める工程と、
得られた最大亀裂長さと第２製品の損傷率との関係を表す検量線を作成する工程とを含み、
第１製品および第２製品がベイナイト組織を有することを特徴とする、検量線の作成方法。A method for creating a calibration curve used in a method for predicting the remaining creep life of a first product deteriorated by heating and pressurization,
A step of determining the length of the maximum crack generated in the second product deteriorated by heating and pressurization;
Creating a calibration curve representing the relationship between the maximum crack length obtained and the damage rate of the second product,
A method for preparing a calibration curve, wherein the first product and the second product have a bainite structure. 加熱及び加圧により劣化した第１製品のクリープ余寿命を予測する方法に用いる検量線を作成する方法であって、
加熱及び加圧により劣化した第２製品に生じた最大亀裂がまたがる結晶粒の数を求める工程と、
得られた結晶粒の数と第２製品の損傷率との関係を表す検量線を作成する工程とを含み、
第１製品および第２製品がベイナイト組織を有することを特徴とする、検量線の作成方法。A method for creating a calibration curve used in a method for predicting the remaining creep life of a first product deteriorated by heating and pressurization,
Determining the number of crystal grains spanned by the maximum crack generated in the second product deteriorated by heating and pressurization;
Creating a calibration curve representing the relationship between the number of crystal grains obtained and the damage rate of the second product,
A method for preparing a calibration curve, wherein the first product and the second product have a bainite structure. 最大亀裂が寸断されている場合に、寸断されている各箇所の長さが、その寸断箇所が隣接する両亀裂のうち長い方の長さに対して所定の割合以下であれば、最大亀裂は寸断されていないものとみなして、最大亀裂長さ、または、最大亀裂がまたがる結晶粒の数を求めることを特徴とする、請求項１または２に記載の検量線作成方法。   When the maximum crack is cut, if the length of each cut portion is less than a predetermined ratio with respect to the longer length of the two adjacent cracks, the maximum crack is The calibration curve creation method according to claim 1 or 2, wherein the maximum crack length or the number of crystal grains spanning the maximum crack is obtained by assuming that the crack is not broken. 所定の割合が半分であることを特徴とする、請求項３に記載の検量線作成方法。   The calibration curve creation method according to claim 3, wherein the predetermined ratio is half. 加熱及び加圧により劣化した製品のクリープ余寿命を予測する方法であって、
前記製品に生じた最大亀裂の長さを求める工程と、
得られた最大亀裂長さから前記製品の損傷率を求める工程とを含み、
前記製品がベイナイト組織を有することを特徴とする、クリープ余寿命予測方法。A method for predicting the remaining creep life of a product deteriorated by heating and pressurization,
Determining the length of the maximum crack generated in the product;
Determining the damage rate of the product from the maximum crack length obtained,
The creep remaining life prediction method, wherein the product has a bainite structure. 加熱及び加圧により劣化した製品のクリープ余寿命を予測する方法であって、
前記製品に生じた最大亀裂がまたがる結晶粒の数を求める工程と、
得られた結晶粒の数から前記製品の損傷率を求める工程とを含み、
前記製品がベイナイト組織を有することを特徴とする、クリープ余寿命予測方法。A method for predicting the remaining creep life of a product deteriorated by heating and pressurization,
Determining the number of grains over which the largest cracks in the product span;
And determining the damage rate of the product from the number of crystal grains obtained,
The creep remaining life prediction method, wherein the product has a bainite structure. 最大亀裂が寸断されている場合に、寸断されている各箇所の長さが、その寸断箇所が隣接する両亀裂のうち長い方の長さに対して所定の割合以下であれば、最大亀裂は寸断されていないものとみなして、最大亀裂長さ、または、最大亀裂がまたがる結晶粒の数を求めることを特徴とする、請求項５または６に記載のクリープ余寿命予測方法。   When the maximum crack is cut, if the length of each cut portion is less than a predetermined ratio with respect to the longer length of the two adjacent cracks, the maximum crack is 7. The creep remaining life prediction method according to claim 5, wherein the maximum crack length or the number of crystal grains spanning the maximum crack is obtained by assuming that the crack is not broken. 所定の割合が半分であることを特徴とする、請求項７に記載のクリープ余寿命予測方法。   The creep remaining life prediction method according to claim 7, wherein the predetermined ratio is half. 前記製品が中空管であることを特徴とする、請求項５〜８のいずれか１項に記載のクリープ余寿命の予測方法。   The creep remaining life prediction method according to any one of claims 5 to 8, wherein the product is a hollow tube. 前記製品が曲がり部分を有するボイラ用配管であることを特徴とする、請求項９に記載のクリープ余寿命の予測方法。   The creep remaining life prediction method according to claim 9, wherein the product is a boiler pipe having a bent portion. 前記加圧が前記製品に内圧を加えることにより行われることを特徴とする、請求項９または１０に記載のクリープ余寿命の予測方法。   11. The creep remaining life prediction method according to claim 9, wherein the pressurization is performed by applying an internal pressure to the product.
JP2013530470A 2013-03-27 2013-03-27 Prediction method for creep remaining life of product deteriorated by heating and pressurization, and calibration curve creation method used for this prediction method Active JP5450903B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/058982 WO2014155558A1 (en) 2013-03-27 2013-03-27 Method for predicting remaining creep life of heat- and pressure-degraded product, and standard curve preparation method using this prediction method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5450903B1 JP5450903B1 (en) 2014-03-26
JPWO2014155558A1 true JPWO2014155558A1 (en) 2017-02-16

Family

ID=50614497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013530470A Active JP5450903B1 (en) 2013-03-27 2013-03-27 Prediction method for creep remaining life of product deteriorated by heating and pressurization, and calibration curve creation method used for this prediction method

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5450903B1 (en)
WO (1) WO2014155558A1 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108733861B (en) * 2017-04-24 2020-03-27 天津大学 Creep induction period prediction method containing residual stress under plastic condition
CN108732030B (en) * 2017-04-24 2020-05-08 天津大学 Creep induction period prediction method considering restraint effect under plastic condition
CN108733860B (en) * 2017-04-24 2020-06-02 天津大学 Creep induction period prediction method considering restraint effect under plastic transient creep condition
CN108732031B (en) * 2017-04-24 2020-06-02 天津大学 Creep induction period prediction method considering restraint effect under elastic condition
CN108732029B (en) * 2017-04-24 2020-02-07 天津大学 Creep induction period prediction method containing residual stress under elastic condition
CN108732033B (en) * 2017-04-24 2020-05-08 天津大学 Creep induction period prediction method considering restraint effect under elastic transient creep condition
CN108733862B (en) * 2017-04-24 2020-05-08 天津大学 Creep induction period prediction method considering restraint effect under steady-state creep condition
CN108732034B (en) * 2017-04-24 2020-03-27 天津大学 Creep induction period prediction method containing residual stress under elastic transient creep condition
CN108732032B (en) * 2017-04-24 2020-03-27 天津大学 Creep induction period prediction method containing residual stress under steady-state creep condition
CN108731989B (en) * 2017-04-24 2020-06-02 天津大学 Creep induction period prediction method containing residual stress under plastic transient creep condition
JP6974984B2 (en) * 2017-08-30 2021-12-01 三菱パワー株式会社 Remaining life evaluation method and maintenance management method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4254483B2 (en) * 2002-11-06 2009-04-15 東京電力株式会社 Long-life heat-resistant low alloy steel welded member and method for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014155558A1 (en) 2014-10-02
JP5450903B1 (en) 2014-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5450903B1 (en) Prediction method for creep remaining life of product deteriorated by heating and pressurization, and calibration curve creation method used for this prediction method
Bonaccorsi et al. Damage analysis in Fe–Cr–Ni centrifugally cast alloy tubes for reforming furnaces
JP5801520B1 (en) Remaining life estimation method for estimating the remaining life of high chromium steel pipes
JP5086615B2 (en) Life evaluation method by creep elongation of high strength steel weld and life evaluation method of high strength steel weld
JP4979563B2 (en) Creep life evaluation method
JP2012145538A (en) Service life evaluation method of metal material
JP2003090506A (en) Method and device to diagnose damage of boiler heat transfer pipe different material joint welding part
Guglielmino et al. Creep damage of high alloyed reformer tubes
JP5355832B1 (en) Method for predicting the remaining creep life of a product having a bainite structure, and a method for creating a calibration curve used in this prediction method
JP4616778B2 (en) Life evaluation method for high strength steel welds
JP5859710B2 (en) Prediction method for creep remaining life of product deteriorated by heating and pressurization, and calibration curve creation method used for this prediction method
JP3728286B2 (en) Nondestructive high temperature creep damage evaluation method
JP2014145657A (en) Method and device for evaluating life of metal member
JP2010203812A (en) Method for evaluating life time of high strength ferritic steel
JP5475198B1 (en) Prediction method for creep remaining life of product deteriorated by heating and pressurization, and calibration curve creation method used for this prediction method
JP3825378B2 (en) Life evaluation method of heat-resistant steel
JP2013019758A (en) Damage evaluation method and device for metal member
JP2014142304A (en) Life evaluation method for austenite stainless steel
JP5943829B2 (en) Life prediction system and life prediction method for reinforced high temperature aging pipes
JP2013117485A (en) Residual life estimation method, estimation system and estimation program for estimating residual life of high chromium steel pipe
JP5903120B2 (en) Creep damage evaluation method
JP6523816B2 (en) Life evaluation method of structure
JP4865741B2 (en) Damage evaluation method for bent part of steel pipe
JP6733748B1 (en) Remaining life diagnosis curve creation method
JP6090539B1 (en) Evaluation method for remaining life of cast steel

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131224

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131225

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5450903

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250