DE112020005286T5

DE112020005286T5 - Spannungsrisskorrosion-bewertungsverfahren für dampfturbine

Info

Publication number: DE112020005286T5
Application number: DE112020005286.9T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Sekine; Kunio Asai; Yuta Nakatsuchi; Yuichi Iwamoto; Shingo Tamura
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2022-08-25
Also published as: US20240011890A1; WO2021181773A1; TWI789658B; JP7409916B2; KR20220086680A; CN114729874A; JP2021143991A; TW202134626A

Abstract

In einem Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für eine Dampfturbine ist eine Probe mit einer hohen Empfindlichkeit in einem Probenkasten der Dampfturbine untergebracht, und eine Probenbruchzeit wird erfasst. Dann wird eine Bruchzeit der Dampfturbine basierend auf der Probenbruchzeit abgeschätzt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für eine Dampfturbine.
Hintergrund
Es ist bei einer Ausrüstung, wie etwa einer Dampfturbine, bekannt, dass eine Spannungsrisskorrosion (SCC: „Stress Corrosion Cracking“) auftritt, da ein Bestandteilselement einem Feuchtdampf unter einer Hochtemperaturumgebung für eine lange Zeitdauer ausgesetzt ist. Da ein Fortschreiten einer solchen Spannungsrisskorrosion eine Fehlfunktion in der Ausrüstung bewirkt, muss eine verbleibende Lebensdauer oder ein geeigneter Wartungsimplementationszeitpunkt der Ausrüstung vorhergesagt werden, indem der Grad eines Korrosionsfortschritts quantitativ bewertet wird.
Beispielsweise schlägt die Patentschrift 1 ein Herstellen einer Probe (Prüfstück) aus demselben Material wie ein Material eines Teils vor, bei dem eine Spannungsrisskorrosion bedenklich ist, sowie ein quantitatives Bewerten einer Spannungsrisskorrosion in einem Bewertungsobjektteil aus der Rissfortpflanzungsrate der Probe unter derselben Umgebung wie der Bewertungsobjektteil.
Zitierliste
Patentliteratur
Patentschrift 1: JP 2001-305043 A
Zusammenfassung
Technisches Problem
In der vorstehend beschriebenen Patentschrift 1 ist die Probe unter einer bestimmten Umgebung untergebracht, die aus einer Betriebsumgebung des Bewertungsobjektteils angenommen wird, und die Spannungsrisskorrosion in dem Bewertungsobjektteil wird basierend auf einem Korrosionszustand der Probe bewertet. Allerdings liegt kein geringer Unterschied in einer Temperatur oder einer Nässe zwischen einer Testumgebung der Probe und der Betriebsumgebung des Bewertungsobjektteils vor, der eine tatsächliche Maschine darstellt. Somit kann es mit einem solchen Verfahren unmöglich sein, die Spannungsrisskorrosion in dem Bewertungsobjektteil, der die tatsächliche Maschine darstellt, genau zu bewerten.
Außerdem wird in der vorstehend beschriebenen Patentschrift 1 das Prüfstück aus demselben Material wie der Bewertungsobjektteil hergestellt. Somit ist zur Bewertung der Spannungsrisskorrosion mit einem solchen Prüfstück eine Testzeitdauer erforderlich, die ähnlich zu einer Zeitdauer ist, die erforderlich ist, damit die Spannungsrisskorrosion in dem Bewertungsobjektteil, der die tatsächliche Maschine darstellt, tatsächlich auftritt.
Zumindest ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in Anbetracht des vorstehenden gemacht worden, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für eine Dampfturbine bereitzustellen, die in der Lage ist, eine zuverlässige quantitative Bewertung einer Spannungsrisskorrosion schnell und genau durchzuführen.
Lösung des Problems
Zur Lösung des vorstehenden Problems umfasst ein Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für eine Dampfturbine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Probenbruchzeit-Erfassungsschritt zum Erfassen einer Probenbruchzeit einer Probe, die in einem Probenkasten der Dampfturbine untergebracht ist und konfiguriert ist, um eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion aufzuweisen als ein Bewertungsobjektmaterial der Dampfturbine, und einen Bruchzeit-Abschätzungsschritt zum Abschätzen einer Bruchzeit der Dampfturbine basierend auf der Probenbruchzeit.
Vorteilhafte Effekte
Gemäß zumindest einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für eine Dampfturbine bereitzustellen, das in der Lage ist, eine zuverlässige quantitative Bewertung einer Spannungsrisskorrosion schnell und genau durchzuführen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Dampfturbine.
2A ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Probe zeigt, die in einem Probenkasten von 1 untergebracht ist.
2B ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel einer Probe zeigt, die in dem Probenkasten von 1 untergebracht ist.
2C ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel einer Probe zeigt, die in dem Probenkasten von 1 untergebracht ist.
2D ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel einer Probe zeigt, die in dem Probenkasten von 1 untergebracht ist.
2E ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel einer Probe zeigt, die in dem Probenkasten von 1 untergebracht ist.
3 ist ein Blockdiagramm einer Bewertungsvorrichtung 100 für die Dampfturbine von 1.
4 ist ein Flussdiagramm, das Schritte eines Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahrens zeigt, das durch die Bewertungsvorrichtung von 3 durchgeführt wird.
5 ist ein Beispiel einer Hauptkurve.
6 ist ein Unterflussdiagramm von Schritt S106 in 4.
7 ist ein Diagramm, das einen Vergleich zwischen der Hauptkurve und einer Korrekturhauptkurve zeigt.
8 ist ein Diagramm, das einen Vergleich zwischen der Hauptkurve und der Korrekturhauptkurve für einen Fall zeigt, in dem eine Vielzahl von Messpunkten vorliegt.
9 ist ein Diagramm, das eine Eigenschaftsfunktion zeigt, die eine Korrelation eines Beschädigungsgrad-Standardisierungswerts mit Bezug auf eine Nässe definiert.

Detaillierte Beschreibung
Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es ist allerdings beabsichtigt, dass Abmessungen, Materialien, Formen, relative Positionen und dergleichen von Komponenten, die in den Zeichnungen als Ausführungsbeispiele beschrieben oder gezeigt sind, nur als illustrativ zu verstehen sind und nicht dazu dienen, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu begrenzen, sofern sie nicht besonders gekennzeichnet sind.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Dampfturbine 1. Die Dampfturbine 1 umfasst einen Rotor 2 zum Rotieren um eine Achse 0 und ein Gehäuse 4, das den Rotor 2 unterbringt, so dass er von einer Außenumfangsseite bedeckt ist.
Der Rotor 2 umfasst einen Rotorkörper 6 und eine Turbinenlaufschaufel 8. Die Turbinenlaufschaufel 8 ist eine Rotorschaufelreihe mit einer Vielzahl von Schaufelkörpern 10 und Spitzenabdeckungen 12, und eine Vielzahl von Reihen ist mit regulären Intervallen in der Richtung der Achse O angeordnet. Die Vielzahl von Schaufelkörpern 10 ist so montiert, dass sie sich in die Radialrichtung von dem Rotorkörper 6 erstrecken, der um die Achse O in dem Gehäuse 4 rotiert, und sie sind mit Intervallen in der Umfangsrichtung des Rotorkörpers 6 angeordnet. Jeder der Vielzahl von Schaufelkörpern 10 ist ein Element mit einem Flügelquerschnitt bei Betrachtung in der Radialrichtung. Die Spitzenabdeckung 12 ist eine ringförmige Spitzenabdeckung, die mit jedem Spitzenendteil (radial äußeres Endteil) der Vielzahl von Schaufelkörpern 10 verbunden ist.
Das Gehäuse 4 ist ein beinahe zylindrisches Element, das so angeordnet ist, dass es den Rotor 2 von der Außenumfangsseite bedeckt. Eine Vielzahl von Leitschaufeln 16 ist auf einer Innenumfangsfläche 14 des Gehäuses 4 angeordnet. Die Vielzahl von Leitschaufeln 16 ist entlang der Umfangsrichtung der Innenumfangsfläche 14 und der Richtung der Achse 0 angeordnet. Außerdem ist die Turbinenlaufschaufel 8 so angeordnet, dass sie in einen Bereich zwischen der Vielzahl von benachbarten Leitschaufeln 16 eintritt.
Außerdem ist das Gehäuse 4 mit einem Dampfzufuhrrohr 18, um Dampf S als ein Arbeitsfluid von einer Dampfzufuhrquelle (nicht gezeigt) der Dampfturbine 1 zuzuführen, und einem Dampfausstoßrohr 20 verbunden, das mit einer stromabwärtigen Seite der Dampfturbine 1 verbunden ist, um Dampf auszustoßen. Im Inneren des Gehäuses bildet ein Bereich, in dem die Leitschaufeln 16 und die Turbinenlaufschaufel 8 angeordnet sind, einen Hauptflussdurchgang 22 aus, durch den der von dem Dampfzufuhrrohr 18 zugeführte Dampf S strömt. Der durch den Hauptflussdurchgang 22 strömende Dampf S wird durch die Turbinenlaufschaufel 8 aufgenommen, wodurch der Rotor 2 drehend angetrieben wird (s. Pfeil R). Die Rotation des Rotors 2 wird über eine mit dem Rotorkörper 6 verbundene Rotationswelle 24 an die Außenseite ausgegeben. Die Rotationswelle 24 wird durch ein Lagerteil 26 getragen, um mit Bezug auf das Gehäuse 4 drehbar zu sein.
Außerdem ist das Gehäuse 4 mit einem Probenkasten 28 versehen. Der Probenkasten 28 umfasst einen Raum 30 zum Unterbringen einer Probe 50, die in einem nachstehend zu beschreibenden Bewertungsverfahren verwendet wird, und einen Öffnungs-/Schließteil 32 (z.B. einen Schacht oder ein Handloch) zum Aufnehmen und Entnehmen der Probe 50 in den und aus dem Raum 30. Der Probenkasten 28 kann an irgendeiner Position des Gehäuses 4 und z.B. während eines Betriebs der Dampfturbine 1 angeordnet werden, er kann an einer Position in einer Umgebung angeordnet werden, die der eines Bewertungsobjektteils der Dampfturbine 1 entspricht oder nahe an demselben ist. Beispielsweise ist der Raum 30, in dem die Probe 50 untergebracht ist, an einer Position mit einer Temperatur und einer Nässe durch eine Verbindung dazwischen angeordnet, die der des Bewertungsobjektteils entspricht oder nahe an demselben ist. In dem Beispiel von 1 ist der Probenkasten 28 an einer Position angeordnet, die dem Hauptflussdurchgang 22 benachbart ist, durch den der Hochtemperaturdampf S strömt, wodurch er so konfiguriert wird, dass die in dem Probenkasten 28 untergebrachte Probe 50 in der Umgebung angeordnet ist, die der einer Komponente (die Turbinenlaufschaufel 8 oder die Leitschaufel 16) entspricht oder nahe an derselben ist, die dem Dampf S ausgesetzt ist, der durch den Hauptflussdurchgang 22 strömt.
Außerdem kann der Probenkasten 28 an einer Position des Gehäuses 4 angeordnet sein, die von außen leicht zugänglich ist, so dass eine Arbeit zum Aufnehmen der Probe 50 in den Probenkasten 28 und zum Entnehmen aus demselben leicht wird, was nachstehend beschrieben wird. In diesem Fall ist es möglich, die Arbeit zum Aufnehmen der Probe 50 und zum Entnehmen derselben in und aus dem Raum 30 über den Öffnungs-/Schließteil 32 leicht durchzuführen, indem der Öffnungs-/Schließteil 32 (z.B. ein Schacht oder ein Handloch, der/das in einem Flussdurchgang des Dampfausstoßrohrs 20 installiert ist) neben einem Durchgang der Dampfturbine 1 liegt, durch den ein Arbeiter eintreten/hinaustreten kann.
Hier wird die in dem Probenkasten 28 untergebrachte Probe 50 beschrieben (nachstehend werden Proben 50A bis 50E als Beispiele der Probe 50 beschrieben, aber diese werden kollektiv als die Probe 50 bezeichnet). Unter Verwendung der Probe 50 mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, das Bestandteilselement der Dampfturbine 1 effektiv zu simulieren, bei dem eine Spannungsrisskorrosion auftreten kann.
2A ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel der Probe 50A zeigt, die in dem Probenkasten 28 von 1 untergebracht ist. Die Probe 50A umfasst zwei Probenmaterialien 52A und 52B, die sich berühren und mit einer Spannung beaufschlagt werden. Die Probe 50A ist ein sogenanntes Doppel-U-Bogen-Prüfstück, das derart konfiguriert ist, dass eine Spannung von etwa einer Dehnungsspannung auf die beiden Probenmaterialien 52A und 52B beaufschlagt werden kann, die plattenförmige Elemente darstellen, indem die beiden Probenmaterialien 52A und 52B mit einem Bolzen 54 in einem gekrümmten Zustand befestigt werden. In der Probe 50A berühren sich die beiden Probenmaterialien 52A und 52B, so dass kein Spalt dazwischenliegt.
Die beiden Probenmaterialien 52A und 52B, die die Probe 50A bilden, umfassen Materialien, die ein Bewertungsobjektmaterial (z.B. den Rotor 2, die Turbinenlaufschaufel 8 oder dergleichen) bilden, das in der Dampfturbine 1 enthalten ist. Die beiden Probenmaterialien 52A und 52B können aus demselben Material gemacht sein. Falls z.B. der Rotor 2 der Dampfturbine 1 ein Bewertungsobjekt ist, sind die beiden Probenmaterialien 52A und 52B aus demselben Material wie der Rotor 2 ausgebildet.
Alternativ können die beiden Probenmaterialien 52A und 52B aus unterschiedlichen Materialien gemacht sein. Falls z.B. der Rotorkörper 6 und die Turbinenlaufschaufel 8, die den Rotor 2 bilden, aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind und sich berühren, wenn der Rotorkörper 6 und die Turbinenlaufschaufel 8 kombiniert werden, kann eine Berührung zwischen den unähnlichen Materialien eine Berührungskorrosion von unähnlichen Materialien (galvanische Korrosion) bewirken, die einen schnelleren Grad eines Korrosionsfortschritts aufweist. Falls ein solcher Teil das Bewertungsobjekt darstellt, der die beiden Probenmaterialien 52A und 52B aus den Materialien ausbildet, die jeweils den Rotorkörper 6 und die Turbinenlaufschaufel 8 bilden, ist es möglich, die Probe 50 zu konfigurieren, die einen Zustand simuliert, in dem sich die unähnlichen Materialien in dem Rotor 2 berühren.
2B ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel der Probe 50 zeigt, die in dem Probenkasten 28 von 1 untergebracht ist. Die Probe 50B ist als ein Doppel-U-Bogen-Prüfstück wie die in 2A gezeigte Probe 50A konfiguriert, aber von der Probe 50A darin verschieden, dass ein Spalt 56 zwischen den beiden Probenmaterialien 52A und 52B teilweise ausgebildet ist. Unter Verwendung einer solchen Probe 50B ist es möglich, eine Bewertung unter Berücksichtigung einer Spaltkorrosion durchzuführen, die in der Dampfturbine 1 auftreten kann.
2C bis 2E sind jeweils eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel der Probe 50 zeigt, die in dem Probenkasten 28 von 1 untergebracht ist. Die in 2C gezeigte Probe 50C ist ein konisches DCB-Prüfstück (DCB: „Double-Cantilever Beam“), und es ist möglich, eine Rissfortpflanzung zu bewerten, während sich eine wirkende Spannung in Abhängigkeit von der Dicke eines Keils ändert. Insbesondere weist das konische DCB-Prüfstück eine Eigenschaft auf, dass sich ein Spannungsintensitätsfaktor kaum ändert, sogar falls sich die Risslänge ändert. Die in 2D gezeigte Probe 50D ist ein Abzweigkerben-CT-Prüfstück, und es ist möglich, ein Auftreten eines Risses zu bewerten, indem eine vorbestimmte wirkende Spannung unter Änderung der Dicke des Keils beaufschlagt wird. Die in 2E gezeigte Probe 50E ist ein Vorriss-CT-Prüfstück, und es ist möglich, eine Rissfortpflanzung zu bewerten, während sich die wirkende Spannung in Abhängigkeit von der Dicke des Keils ändert. In dem Prüfstück nimmt der Spannungsintensitätsfaktor ab, wenn die Risslänge zunimmt.
Außerdem kann die in dem Probenkasten 28 untergebrachte Probe 50 eine Vielzahl von Proben mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten umfassen. Im Allgemeinen hängt die Empfindlichkeit der Probe 50 von einer Dehnungsspannung ab und kann durch z.B. eine hochfeste Verarbeitung, eine Wärmebehandlung oder dergleichen bei Herstellung der Probe 50 eingestellt werden.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Bewertungsvorrichtung 100 für die Dampfturbine von 1 zeigt. Die Bewertungsvorrichtung 100 ist z.B. eine Analyseeinheit zum Bewerten der Dampfturbine 1. Die Bewertungsvorrichtung 100 umfasst z.B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU: „Central Processing Unit“), einen Schreib-Lesespeicher (RAM: „Random Access Memory“), einen Nur-Lesespeicher (ROM: „Read Only Memory“), ein computerlesbares Speichermedium und dergleichen. Dann wird eine Reihe von Prozessen zum Realisieren der verschiedenen Funktionen in dem Speichermedium oder dergleichen in der Form eines Programms als ein Beispiel gespeichert. Die CPU liest das Programm aus dem RAM oder dergleichen und führt eine Verarbeitung/Berechnung von Informationen aus, wodurch die verschiedenen Funktionen realisiert werden. Das Programm kann mit einer Konfiguration angewendet werden, bei der das Programm in dem ROM oder einem anderen Speichermedium im Voraus installiert ist, einer Konfiguration, bei der das Programm in einem Zustand vorgesehen ist, in dem es in dem computerlesbaren Speichermedium gespeichert ist, einer Konfiguration, bei der das Programm über eine verdrahtete oder eine drahtlose Kommunikationseinrichtung oder dergleichen verteilt wird. Das computerlesbare Speichermedium ist eine magnetische Scheibe, eine magneto-optische Scheibe, eine CD-ROM, eine DVD-ROM, ein Halbleiterspeicher oder dergleichen.
Die Bewertungsvorrichtung 100 umfasst einen Probenbruchzeit-Erfassungsteil 102 zum Erfassen einer Probenbruchzeit, einen Speicherteil 104 zum Speichern einer Hauptkurve 60, einen Korrekturhauptkurven-Erzeugungsteil 106 zum Korrigieren der Hauptkurve 60, einen Bruchzeit-Abschätzungsteil 108 zum Abschätzen einer Bruchzeit der Dampfturbine 1, und einen Bewertungsteil 110 zum Bewerten der Dampfturbine 1 basierend auf der Bruchzeit.
Die jeweiligen Blöcke, die die in 3 gezeigte Bewertungsvorrichtung 100 bilden, werden korrespondierend zu Funktionen beschrieben, die ausgeführt werden, wenn das nachstehend zu beschreibende Bewertungsverfahren durchgeführt wird, und sie können miteinander nach Bedarf integriert oder weiter unterteilt werden. Außerdem kann zumindest ein Teil der Konfiguration der Bewertungsvorrichtung 100 an einer Position von der Dampfturbine 1 entfernt angeordnet sein, die das Bewertungsobjekt darstellt, indem er konfiguriert ist, um mit einem Netzwerk kommunizieren zu können. Beispielsweise kann die Bewertungsvorrichtung 100 in einer Basisstation an einem entfernten Ort angeordnet sein, die in der Lage ist, mit der Dampfturbine 1 über das Netzwerk zu kommunizieren, oder sie kann als ein Cloud-Server konfiguriert sein.
4 ist ein Flussdiagramm, das Schritte eines Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahrens zeigt, das durch die Bewertungsvorrichtung 100 von 3 durchgeführt wird. Das nachstehend zu beschreibende Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren wird anhand eines Falls beschrieben, bei dem das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren unter Verwendung der vorstehend erwähnten Bewertungsvorrichtung 100 durchgeführt wird. Allerdings kann das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren durch einen Arbeiter ohne Verwendung der Bewertungsvorrichtung 100 durchgeführt werden.
Zunächst wird die Hauptkurve 60 erzeugt, die eine Korrelation zwischen einer Standardbruchzeit und einer Empfindlichkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion definiert (Schritt S100: Hauptkurven-Erzeugungsschritt). Die Hauptkurve 60 wird durch einen Bruchtest unter Verwendung einer Vielzahl von Prüfstücken erzeugt. Die Vielzahl von Prüfstücken, die für den Bruchtest verwendet werden, umfassen ein Material, das zu dem Rotormaterial ähnlich ist, das ein Beispiel des Bewertungsobjektmaterials der Dampfturbine 1 darstellt, und verwenden die Prüfstücke mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Prüfstücken, die dieselbe Form wie die vorstehend mit Bezug auf 2A bis 2E beschriebene Probe 50 aufweisen, leicht und vorbereitet, unterschiedliche Empfindlichkeiten aufzuweisen. Ein Verfahren zum Differenzieren der Empfindlichkeiten der Vielzahl von Prüfstücken korreliert im Allgemeinen mit einer Empfindlichkeit und einer Dehnungsspannung, und es wird somit durchgeführt, indem eine feste Verarbeitung oder eine Wärmebehandlung durchgeführt wird.
Dann wird die Bruchzeit von jedem Prüfstück (nachstehend wird die Bruchzeit, die in dem Bruchtest zur Erzeugung der Hauptkurve 60 erhalten wird, als eine Referenzbruchzeit bezeichnet) erhalten, indem der Bruchtest an der Vielzahl von Prüfstücken mit den unterschiedlichen Empfindlichkeiten durchgeführt wird. Die Hauptkurve 60 wird erzeugt, indem die Empfindlichkeit mit der somit erhaltenen Referenzbruchzeit verknüpft wird.
5 ist ein Beispiel der Hauptkurve 60. Die Hauptkurve 60 wird als eine Funktion f(t, y) mit einer Empfindlichkeit y und einer Bruchzeit t dargestellt, die jeweils Variablen darstellen, und zeigt eine Tendenz, dass die Standardbruchzeit t abnimmt, wenn die Empfindlichkeit y zunimmt. Die somit erzeugte Hauptkurve 60 wird lesbar in dem Speicherteil 104 gespeichert. Beispielsweise wird als die Empfindlichkeit auf der vertikalen Achse von 5 eine Ladungsspannung oder dergleichen eines Tests verwendet, der unter Beaufschlagung einer Spannung korrespondierend zu der Dehnungsspannung unter Verwendung des Prüfstücks 50 mit der geänderten Dehnungsspannung durchgeführt wird. Außerdem kann ein Material nach Durchführung einer Sensibilisierung als ein Index auf der vertikalen Achse von 5 verwendet werden.
Dann wird die Probe 50 in dem Probenkasten 28 untergebracht (Schritt S101). Die in dem Probenkasten 28 untergebrachte Probe 50 ist konfiguriert, um eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion als die Dampfturbine 1 aufzuweisen, die das Bewertungsobjekt darstellt. Insbesondere wird die Probe 50 vorbereitet, deren Empfindlichkeit eingestellt wird, indem eine feste Verarbeitung oder Wärmebehandlung auf der Probe 50 durchgeführt wird, die die vorstehend mit Bezug auf 2A bis 2E beschriebene Form aufweist. Indem somit die in dem Probenkasten 28 untergebrachte Probe 50 verwendet wird, die eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion als die Dampfturbine 1 aufweist, ist es möglich, eine Spannungsrisskorrosion vor der Dampfturbine 1 zu bewirken.
Die Vielzahl von Proben 50 kann in dem Probenkasten 28 untergebracht sein. In diesem Fall kann die Vielzahl von Proben 50 unterschiedliche Empfindlichkeiten aufweisen, indem die Dehnungsspannung von jeder Probe 50 unter Durchführung z.B. einer hochfesten Verarbeitung, einer Wärmebehandlung oder dergleichen eingestellt wird. Außerdem kann die Vielzahl von Proben 50 unterschiedliche, vorstehend mit Bezug auf 2A bis 2E beschriebene Formen umfassen. Unter Verwendung einer solchen Vielzahl von Proben 50 ist es möglich, einen Einfluss auf die Probenbruchzeit aufgrund des Unterschieds der Empfindlichkeit oder des Unterschieds der Probenform zu berücksichtigen, wodurch eine detailliertere Bewertung zugelassen wird.
Dann wird der Betrieb der Dampfturbine 1 gestartet, wenn die Probe 50 in dem Probenkasten 28 untergebracht ist (Schritt S102). Während eines Betriebs der Dampfturbine 1 schreitet eine Korrosion der Dampfturbine 1 fort, wenn der Dampf S durch den Hauptflussdurchgang 22 verläuft. Dann wird das Vorhandensein oder das Fehlen eines Bruchs in der Probe 50 überwacht (Schritt S103), nachdem der Betrieb der Dampfturbine 1 gestartet worden ist. Das Überwachen in Schritt S103 kann durchgeführt werden, indem z.B. der Arbeiter veranlasst wird, den Zustand der Probe 50 in dem Probenkasten 28 während einer Wartung der Dampfturbine 1 zu überprüfen, falls die Wartung an Intervallen durchgeführt werden kann, die ausreichend kürzer als eine angenommene Probenbruchzeit sind. Außerdem kann ein Bruchzustandserfassungssensor an der Probe 50 angebracht sein, die in dem Probenkasten 28 untergebracht ist, um das Vorhandensein oder das Fehlen eines Bruchs zu überwachen, indem ein Erfassungssignal des Bruchzustandssensors erfasst wird. In diesem Fall ist es möglich, durch Konfigurieren des Bruchzustandssensors, um mit der Bewertungsvorrichtung 100 über Draht oder drahtlos kommunizieren zu können, den Bruchzustand der Probe 50 zu überwachen, ohne tatsächlich die Probe 50 aus dem Probenkasten 28 herauszunehmen. Somit ist eine Echtzeitüberwachung auch möglich, nicht nur während einer Wartung, sondern auch während eines Betriebs der Dampfturbine 1.
Falls bestimmt wird, dass ein Bruch in der Probe 50 vorliegt (Schritt S104: JA), erfasst der Probenbruchzeit-Erfassungsteil 102 die Probenbruchzeit (Schritt S105: Probenbruchzeit-Erfassungsschritt). Die Probenbruchzeit ist eine verstrichene Zeit von dem Start eines Betriebs der Dampfturbine 1 in Schritt S102 bis ein Bruch in der Probe 50 gefunden wird. Falls z.B. der Arbeiter einen Bruch in der Probe 50 findet, wenn der Zustand der Probe 50 in dem Probenkasten 28 während einer Wartung überprüft wird, kann eine verstrichene Zeit von dem Start eines Betriebs der Dampfturbine 1 zu der Überprüfung als die Probenbruchzeit betrachtet werden. Da die Probe 50 konfiguriert ist, um eine höhere Empfindlichkeit als die Dampfturbine 1 wie vorstehend beschrieben aufzuweisen, schreitet eine Spannungsrisskorrosion zu einem Zeitpunkt ausreichend vor der Dampfturbine 1 fort, und es ist möglich, die zur Bewertung erforderliche Probenbruchzeit zu erfassen.
Falls eine Vielzahl von Proben 50 in dem Probenkasten 28 untergebracht ist und ein Bruch in der Vielzahl von Proben 50 bewirkt wird, kann der Probenbruchzeit-Erfassungsteil 102 die Probenbruchzeit für jede der Proben 50 erfassen, bei der ein Bruch bewirkt wird.
Dann schätzt der Bruchzeit-Abschätzungsteil 108 die Bruchzeit der Dampfturbine 1 basierend auf der durch den Probenbruchzeit-Erfassungsteil 102 erfassten Probenbruchzeit ab (Schritt S106: Bruchzeit-Abschätzungsschritt). Ein spezifisches Verfahren durch den Bruchzeit-Abschätzungsteil 108 wird nachstehend beschrieben, und die Probenbruchzeit wird von der Probe 50 erfasst, die in dem Probenkasten 28 der Dampfturbine 1 untergebracht ist, die die tatsächliche Maschine darstellt, die das Bewertungsobjekt ist, und spiegelt somit einen Einfluss wider, der sich mit einer Betriebsbedingung einschließlich einer Temperatur oder einer Nässe der tatsächlichen Dampfturbine befasst. Somit ist es möglich, die Dampfturbine genau zu bewerten, indem die Bruchzeit der Dampfturbine 1 basierend auf einer solchen Probenbruchzeit geschätzt wird.
Dann bewertet der Bewertungsteil 110 eine verbleibende Lebensdauer oder einen Wartungszeitpunkt der Dampfturbine 1 basierend auf der in Schritt S106 abgeschätzten Bruchzeit (Schritt S107: Bewertungsschritt). Insbesondere erhält der Bewertungsteil 110 die verbleibende Lebensdauer der Dampfturbine 1 als eine Differenz zwischen der Betriebszeit der Dampfturbine 1 bis jetzt und der in Schritt S106 abgeschätzten Bruchzeit. Außerdem erhält der Bewertungsteil 110 die verbleibende Lebensdauer für jede Komponente der Dampfturbine 1 und erhält, basierend auf der verbleibenden Lebensdauer, einen Ausführungszeitpunkt der Wartungsarbeit, wie etwa Reparatur/Ersatz von jeder Komponente. Ein solches Bewertungsergebnis ist beim Erstellen eines Wartungsplans effektiv, um eine Spannungsrisskorrosion in der Dampfturbine 1 im Voraus zu verhindern.
Dann wird ein Verfahren zum Abschätzen der Bruchzeit der Dampfturbine 1 in dem Bruchzeit-Abschätzungsschritt von Schritt S106 detailliert beschrieben. 6 ist ein Unterflussdiagramm von Schritt S106 in 4.
Zunächst erfasst der Bruchzeit-Abschätzungsteil 108 die in dem Speicherteil 104 gespeicherte Hauptkurve 60 (Schritt S200). Wie vorstehend mit Bezug auf 5 beschrieben, wird die Hauptkurve 60 in dem Speicherteil 104 im Voraus als eine Funktion gespeichert, die die Korrelation zwischen der Empfindlichkeit und der Standardbruchzeit definiert.
Dann erzeugt der Bruchzeit-Abschätzungsteil 108 eine Korrekturhauptkurve 70, indem die in Schritt S200 erfasste Hauptkurve 60 korrigiert wird, basierend auf der durch den Probenbruchzeit-Erfassungsteil 102 erfassten Probenbruchzeit und der Empfindlichkeit der Probe 50 korrespondierend zu der Probenbruchzeit (Schritt S201). 7 ist ein Diagramm, das einen Vergleich zwischen der Hauptkurve 60 und der Korrekturhauptkurve 70 zeigt. In 7 zeigt die horizontale Achse die Bruchzeit t an, und die vertikale Achse zeigt die Empfindlichkeit y (Dehnungsspannung) an, und die aus dem Speicherteil 104 erfasste, unkorrigierte Hauptkurve 60 wird als die Funktion f(t, y) angezeigt. Außerdem zeigt 7 einen Messpunkt A(t1, y1), der durch die Probenbruchzeit spezifiziert ist, die durch den Probenbruchzeit-Erfassungsteil 102 erfasst ist, und die Empfindlichkeit der Probe 50 korrespondierend zu der Probenbruchzeit. Die Korrekturhauptkurve 70 kann erhalten werden durch: $f (t, y) = f (t \times t 2 / t 1, y),$
wobei t2 eine Bruchzeit korrespondierend zu einer Empfindlichkeit y1 auf der Hauptkurve 60 darstellt.
D.h., die Korrektur in Schritt S201 wird so durchgeführt, dass die Vergrößerung der Hauptkurve 60 in der horizontalen Achsenrichtung derart eingestellt wird, dass die Hauptkurve 60 durch den Messpunkt A(t1, y1) verläuft. Es besteht kein geringer Unterschied zwischen der Umgebung (Referenzumgebung), in der die Hauptkurve 60 erzeugt wird, und der Betriebsumgebung der tatsächlichen Dampfturbine 1. Allerdings ist es möglich, indem somit die Hauptkurve 60 basierend auf einem tatsächlichen Messpunkt (t1, y1) korrigiert wird, die Korrekturhauptkurve 70 unter Berücksichtigung eines Einflusses des Unterschieds zwischen der Umgebung (Referenzumgebung), in der die Hauptkurve 60 erzeugt wird, und der Betriebsumgebung der tatsächlichen Dampfturbine 1 zu erzeugen.
Falls die Vielzahl von Proben 50 mit den unterschiedlichen Empfindlichkeiten in dem Probenkasten 28 untergebracht ist, und eine Vielzahl von Messpunkten korrespondierend zu den jeweiligen Proben 50 vorliegt, kann die Hauptkurve 60 basierend auf der Probenbruchzeit und der Empfindlichkeit der Probe korrespondierend zu der Probe 50 mit dem schnellsten Fortschritt einer Spannungsrisskorrosion korrigiert werden. 8 ist ein Diagramm, das einen Vergleich zwischen der Hauptkurve 60 und der Korrekturhauptkurve 70 für den Fall zeigt, dass eine Vielzahl von Messpunkten A1(t1-1, y1-1), A2(t1-2, y1-2), ... vorliegt. In dem Beispiel von 8 wird die Probe 50 mit dem schnellsten Fortschritt einer Spannungsrisskorrosion als z.B. der Messpunkt A2(t1-2, y1-2) spezifiziert, der an einer am weitesten links gelegenen unteren Seite unter der Vielzahl von Messpunkten A1(t1-1, y1-1), A2(t1-2, y1-2), ... angeordnet ist. Mit Bezug auf den Messpunkt A2(t1-2, y1-2), der somit durch Erzeugen der Korrekturhauptkurve 70 wie im Fall von 7 spezifiziert ist, ist es möglich, die Bruchzeit der Dampfturbine 1 mit hoher Toleranz abzuschätzen. Somit ist es möglich, die Dampfturbine 1 mit höherer Zuverlässigkeit zu bewerten.
Dann erfasst der Bruchzeit-Abschätzungsteil 108 die Empfindlichkeit der Dampfturbine 1, die das Bewertungsobjekt darstellt (Schritt S202). Da die Empfindlichkeit im Allgemeinen zu einer Festigkeit korrespondiert, kann die Empfindlichkeit durch Berechnung erhalten werden, indem die Festigkeit der Dampfturbine 1 in Schritt S202 erfasst wird.
Dann erhält der Bruchzeit-Abschätzungsteil 108 die Bruchzeit, die zu der in Schritt S202 erfassten Empfindlichkeit der Dampfturbine 1 korrespondiert, indem die in Schritt S201 erzeugte Korrekturhauptkurve 70 verwendet wird (Schritt S203). Eine Beschreibung erfolgt mit Bezug auf 7, bei der y0 eine Empfindlichkeit der Dampfturbine 1 darstellt und eine Bruchzeit t0 der Dampfturbine 1 basierend auf der Korrekturhauptkurve 70 erhalten wird.
Dann führt der Bruchzeit-Abschätzungsteil 108 eine erste Korrektur der in Schritt S203 erhaltenen Bruchzeit t0 basierend auf einer Referenztemperatur korrespondierend zu der Hauptkurve 60 und einer Temperatur während eines Betriebs der Dampfturbine 1 durch (Schritt S204: Erster Korrekturschritt). Die erste Korrektur wird zunächst durchgeführt, indem ein Zeitbewertungsbasiswert Δt basierend auf der in Schritt S203 erhaltenen Bruchzeit t0 berechnet wird. Wie in 7 gezeigt, wird der Zeitbewertungsbasiswert Δt als eine Differenz zwischen der in Schritt S203 erhaltenen Bruchzeit t0 und der Probenbruchzeit berechnet, die die aktuelle Zeit darstellt (da der vorliegende Schritt auf einem Zeitpunkt liegt, wenn die Probenbruchzeit erfasst wird, wobei die Probenbruchzeit die aktuelle Zeit darstellt).
Bei der ersten Korrektur wird der Zeitbewertungsbasiswert Δt basierend auf der Referenztemperatur korrespondierend zu der Hauptkurve 60 und der Temperatur während eines Betriebs der Dampfturbine 1 korrigiert. Beispielsweise werden eine Testumgebungstemperatur T1, wenn die Hauptkurve 60 erzeugt wird, und Parameter X1, X2 korrespondierend zu einer Temperatur T2 der tatsächlichen Dampfturbine 1 unter Verwendung der folgenden Clarks Gleichungen (Koeffizienten A, B, C) jeweils erhalten (a ist eine Risslänge, σ0,2 ist eine 0,2% Dehnungsspannung (oder Streckgrenze), und die Koeffizienten A, B, C sind Konstanten, die basierend auf den Bedingungen von Materialien oder dergleichen definiert sind): $X 1 = ln (da/dt) = - A-B / T 1 + C σ 0,2$
$X2 = ln (da/dt) = - A-B / T2+C σ 0,2$
Falls T2>T1 gilt, wird ein erster Korrekturwert Δt' des Zeitbewertungsbasiswerts Δt erhalten, indem der Zeitbewertungsbasiswert Δt durch ein Verhältnis (X2/X1) von X geteilt wird. Der somit berechnete erste Korrekturwert Δt' kann den Einfluss der Differenz zwischen der Referenztemperatur der Hauptkurve 60 und der Temperatur während eines Betriebs der Dampfturbine 1, die die tatsächliche Maschine darstellt, berücksichtigen, wodurch ermöglicht wird, die Dampfturbine genauer zu bewerten.
Der erste Korrekturwert Δt' des in Schritt S204 erhaltenen Zeitbewertungsbasiswerts wird ferner einer zweiten Korrektur basierend auf einer Referenznässe korrespondierend zu der Hauptkurve 60 und einer Nässe während eines Betriebs der Dampfturbine 1 unterzogen (Schritt S205: Zweiter Korrekturschritt). Bei der zweiten Korrektur wird eine Eigenschaftsfunktion f(s, D) im Voraus erzeugt, die eine Korrelation eines Beschädigungsgrad-Standardisierungswerts D mit Bezug auf eine Nässe s definiert. 9 ist ein Diagramm, das die Eigenschaftsfunktion f(s, D) zeigt, die die Korrelation des Beschädigungsgrad-Standardisierungswerts D mit Bezug auf die Nässe s definiert. Hier wird das Verhältnis von D1 und D2 bewertet, indem ein Testumgebung-Beschädigungsgrad D1 bei Erzeugung der Hauptkurve 60 und ein angenommener Beschädigungsgrad D2 der Dampfturbine 1, die die tatsächliche Maschine darstellt, verwendet wird. Falls D2>D1 gilt, wird ein zweiter Korrekturwert T'' erhalten, indem der erste Korrekturwert Δt' des Zeitbewertungsbasiswerts durch ein Verhältnis (D2/D1) von D geteilt wird. Indem somit der zweite Korrekturwert T'' erhalten wird, ist es möglich, den Einfluss der Differenz zwischen der Referenznässe der Hauptkurve 60 und der Nässe während eines Betriebs der Dampfturbine 1, die die tatsächliche Maschine darstellt, zu berücksichtigen, wodurch es möglich wird, die Dampfturbine genauer zu bewerten.
In dem Ausführungsbeispiel wird der Fall beispielhaft dargestellt, bei dem die erste Korrektur in Schritt S204 durchgeführt wird, und dann die zweite Korrektur in Schritt S205 durchgeführt wird. Allerdings kann die erste Korrektur nach der zweiten Korrektur durchgeführt werden, oder nur eine der ersten Korrektur oder der zweiten Korrektur kann durchgeführt werden. Außerdem könnte in Schritt S106 die erste Korrektur und die zweite Korrektur nicht durchgeführt werden, und die in Schritt S3 berechnete Bruchzeit t0 selbst kann als ein Abschätzungsergebnis ausgegeben werden.
Wie vorstehend beschrieben, tritt gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel in der Probe 50, die in dem Probenkasten 28 untergebracht ist, eine Spannungsrisskorrosion vor der Dampfturbine 1 auf, indem die Probe 50 verwendet wird, die eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion als die Dampfturbine 1 aufweist. Somit ist es möglich, indem die Probe 50 verwendet wird, die in dem Probenkasten 28 untergebracht ist, der in der Dampfturbine 1 vorgesehen ist, die Probenbruchzeit zu dem Zeitpunkt zu erfassen, ausreichend bevor eine Spannungsrisskorrosion tatsächlich in der Dampfturbine 1 auftritt, und die Bruchzeit der Dampfturbine 1 basierend auf der Probenbruchzeit abzuschätzen. Außerdem wird die Probenbruchzeit von der Probe 50 erfasst, die in dem Probenkasten 28 der Dampfturbine 1 untergebracht ist, die die tatsächliche Maschine als das Bewertungsobjekt darstellt. Da die Probenbruchzeit den Einfluss widerspiegelt, der sich mit der Betriebsbedingung einschließlich der Temperatur oder der Nässe der tatsächlichen Dampfturbine 1 befasst, ist es möglich, die Dampfturbine 1 genau zu bewerten.
Für den Rest, ohne von dem Geiste der vorliegenden Erfindung abzuweichen, ist es möglich, die Bestandteilselemente in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils mit bekannten Bestandteilselementen nach Bedarf zu ersetzen, und ferner können die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele nach Bedarf kombiniert werden.
Die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Inhalte würden beispielsweise wie folgt verstanden werden.
(1) Ein Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für eine Dampfturbine gemäß einem Aspekt umfasst Folgendes: einen Probenbruchzeit-Erfassungsschritt (wie etwa Schritt S105 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels) zum Erfassen einer Probenbruchzeit einer Probe (wie etwa die Probe 50 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels), die in einem Probenkasten (wie etwa der Probenkasten 28 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels) der Dampfturbine (wie etwa die Dampfturbine 1 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels) untergebracht ist und konfiguriert ist, um eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion aufzuweisen als ein Bewertungsobjektmaterial der Dampfturbine; und einen Bruchzeit-Abschätzungsschritt (wie etwa Schritt S106 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels) zum Abschätzen einer Bruchzeit der Dampfturbine basierend auf der Probenbruchzeit.
Mit dem vorstehenden Aspekt (1) tritt bei der Probe, die in dem Probenkasten untergebracht ist, die Spannungsrisskorrosion vor der Dampfturbine auf, indem die Probe verwendet wird, die die höhere Empfindlichkeit gegenüber der Spannungsrisskorrosion als das Bewertungsobjektmaterial (wie etwa das Rotormaterial, Rotorschaufelmaterial oder dergleichen) der Dampfturbine aufweist. Somit ist es möglich, indem die Probe verwendet wird, die in dem Probenkasten untergebracht ist, der in der Dampfturbine vorgesehen ist, die Probenbruchzeit zu dem Zeitpunkt zu erfassen, ausreichend bevor die Spannungsrisskorrosion tatsächlich in der Dampfturbine auftritt, und die Bruchzeit der Dampfturbine basierend auf der Probenbruchzeit abzuschätzen. Außerdem wird die Probenbruchzeit von der Probe erfasst, die in dem Probenkasten der Dampfturbine untergebracht ist, die die tatsächliche Maschine als das Bewertungsobjekt darstellt. Da eine solche Probenbruchzeit den Einfluss widerspiegelt, der sich mit der Betriebsbedingung einschließlich der Temperatur oder der Nässe der tatsächlichen Dampfturbine befasst, ist es möglich, die Dampfturbine genau zu bewerten.
(2) In einem anderen Aspekt gemäß dem vorstehenden Aspekt (1) weist die Probe eine höhere Festigkeit auf als das Bewertungsobjektmaterial.
Mit dem vorstehenden Aspekt (2) ist es möglich, indem die Festigkeit des Bewertungsobjektmaterials erhöht wird, die Empfindlichkeit der Probe höher zu machen als die des Bewertungsobjektmaterials.
(3) In einem anderen Aspekt gemäß dem vorstehenden Aspekt (1) oder (2) umfasst der Bruchzeit-Abschätzungsschritt Folgendes: einen Korrekturhauptkurven-Erzeugungsschritt (wie etwa Schritt S201 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels) zum Erzeugen einer Korrekturhauptkurve (wie etwa die Korrekturhauptkurve 70 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels) durch Korrigieren einer Hauptkurve (wie etwa die Hauptkurve 60 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels), die eine Korrelation zwischen der Empfindlichkeit und einer Standardbruchzeit mit der Empfindlichkeit der Probe und der in dem ersten Schritt verwendeten Probenbruchzeit definiert; und einen Bruchzeit-Spezifikationsschritt (wie etwa Schritt S203 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels) zum Spezifizieren der Bruchzeit, die zu einer Auslegungsfestigkeit der Dampfturbine korrespondiert, basierend auf der Korrekturhauptkurve.
Mit dem vorstehenden Aspekt (3) wird mit Bezug auf das Material, das die Dampfturbine ausbildet, die Hauptkurve, die die Korrelation zwischen der Empfindlichkeit und der Standardbruchzeit unter der Referenzumgebung definiert, im Voraus vorbereitet. Da kein geringer Unterschied zwischen der Referenzumgebung der Hauptkurve und der Betriebsumgebung der tatsächlichen Dampfturbine besteht, wird die Hauptkurve durch die Probenbruchzeit und die Empfindlichkeit der Probe, die in dem Probenkasten der Dampfturbine untergebracht ist, korrigiert. Indem die Bruchzeit der Dampfturbine basierend auf der somit korrigierten Hauptkurve erhalten wird, ist es möglich, die Dampfturbine genau zu bewerten.
(4) In einem anderen Aspekt gemäß dem vorstehenden Aspekt (3) umfasst der Probenbruchzeit-Erfassungsschritt ein Erfassen der Probenbruchzeit für eine Vielzahl von Proben, die sich in ihrer Empfindlichkeit unterscheiden; und der Korrekturhauptkurven-Erzeugungsschritt umfasst ein Erzeugen der Korrekturhauptkurve durch Korrigieren der Hauptkurve basierend auf der Probenbruchzeit und der Empfindlichkeit der Probe, die zu der Probe mit einem schnellsten Fortschritt der Spannungsrisskorrosion korrespondiert.
Mit dem vorstehenden Aspekt (4) wird die Probenbruchzeit für jede der Vielzahl von Proben erfasst, die in dem Probenkasten untergebracht sind. Dann wird die Probe unter den Proben ausgewählt, deren Fortschritt der Spannungsrisskorrosion, die durch die Empfindlichkeit und die Probenbruchzeit bestimmt wird, der Schnellste ist, und die Hauptkurve wird unter Verwendung der Empfindlichkeit und der Probenbruchzeit korrespondierend zu der betreffenden Probe korrigiert. Somit ist es möglich, die Bruchzeit der Dampfturbine mit hoher Toleranz abzuschätzen, wodurch es möglich wird, die Dampfturbine mit höherer Zuverlässigkeit zu bewerten.
(5) In einem anderen Aspekt gemäß dem vorstehenden Aspekt (3) oder (4) umfasst das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine ferner einen Hauptkurven-Erzeugungsschritt (wie etwa Schritt S100 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels) zum Erzeugen der Hauptkurve, indem ein Bruchtest unter Verwendung einer Vielzahl von Prüfstücken durchgeführt wird, die ein ähnliches Material wie die Dampfturbine enthalten und unterschiedliche Empfindlichkeiten aufweisen.
Mit dem vorstehenden Aspekt (5) ist es möglich, indem die Vielzahl von Prüfstücken mit den unterschiedlichen Empfindlichkeiten für das ähnliche Material wie die Dampfturbine, die das Bewertungsobjekt darstellt, verwendet werden, die Hauptkurve zu erzeugen, die die Korrelation zwischen der Empfindlichkeit und der Standardbruchzeit definiert.
(6) In einem anderen Aspekt gemäß einem der vorstehenden Aspekte (1) bis (5) umfasst das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine ferner einen ersten Korrekturschritt (wie etwa Schritt S204 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels) zum Korrigieren der Bruchzeit basierend auf einer Referenztemperatur, die zu der Hauptkurve korrespondiert, und einer Temperatur während eines Betriebs der Dampfturbine.
Mit dem vorstehenden Aspekt (6) wird die Bruchzeit der Dampfturbine, die basierend auf der Probenbruchzeit geschätzt wird, basierend auf der Referenztemperatur der Hauptkurve und der Temperatur während eines Betriebs der Dampfturbine, die die tatsächliche Maschine darstellt, korrigiert. Somit ist es möglich, den Einfluss der Differenz zwischen der Referenztemperatur der Hauptkurve und der Temperatur während eines Betriebs der Dampfturbine, die die tatsächliche Maschine darstellt, zu berücksichtigen, und es ist möglich, die Dampfturbine genauer zu bewerten.
(7) In einem anderen Aspekt gemäß einem der vorstehenden Aspekte (1) bis (6) umfasst das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine ferner einen zweiten Korrekturschritt (wie etwa Schritt S205 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels) zum Korrigieren der Bruchzeit basierend auf einer Referenznässe, die zu der Hauptkurve korrespondiert, und einer Nässe während eines Betriebs der Dampfturbine.
Mit dem vorstehenden Aspekt (7) wird die Bruchzeit der Dampfturbine, die basierend auf der Probenbruchzeit geschätzt wird, basierend auf der Referenznässe der Hauptkurve und der Nässe während eines Betriebs der Dampfturbine, die die tatsächliche Maschine darstellt, korrigiert. Somit ist es möglich, den Einfluss der Differenz zwischen der Referenznässe der Hauptkurve und der Nässe während eines Betriebs der Dampfturbine, die die tatsächliche Maschine darstellt, zu berücksichtigen, und es ist möglich, die Dampfturbine genauer zu bewerten.
(8) In einem anderen Aspekt gemäß einem der vorstehenden Aspekte (1) bis (7) umfasst die Probe zwei Probenmaterialien (wie etwa die Probenmaterialien 52A und 52B des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels), die sich zumindest teilweise berühren und mit einer Spannung beaufschlagt werden.
Mit dem vorstehenden Aspekt (8) ist es möglich, indem die Probe mit einer solchen Konfiguration verwendet wird, das Bestandteilselement der Dampfturbine effektiv zu simulieren, in dem die Spannungsrisskorrosion auftritt.
(9) In einem anderen Aspekt gemäß dem vorstehenden Aspekt (8) umfassen die beiden Probenmaterialien jeweils unterschiedliche in der Dampfturbine enthaltene Materialien.
Mit dem vorstehenden Aspekt (9) ist eine Bewertung möglich, die eine Berührungskorrosion von unähnlichen Materialien (galvanische Korrosion) berücksichtigt, die in der Dampfturbine auftreten kann, indem eine Konfiguration derart durchgeführt wird, dass die beiden Probenmaterialien, die jeweils die Probe bilden, die unterschiedlichen in der Dampfturbine enthaltenen Materialien umfassen.
(10) In einem anderen Aspekt gemäß dem vorstehenden Aspekt (8) oder (9) wird ein Spalt (wie etwa der Spalt 56 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels) zwischen den beiden Probenmaterialien ausgebildet.
Mit dem vorstehenden Aspekt (10) ist eine Bewertung möglich, die eine Spaltkorrosion berücksichtigt, die in der Dampfturbine auftreten kann, da der Spalt zwischen den beiden Probenmaterialien ausgebildet ist, die die Probe bilden.
(11) In einem anderen Aspekt gemäß einem der vorstehenden Aspekte (1) bis (10) ist die Probe ein Doppel-U-Bogen-Prüfstück (wie etwa die Probe 50A, 50B des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels), ein konisches DCB-Prüfstück (wie etwa die Probe 50C des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels), ein CT-Prüfstück mit stumpfer Kerbe (wie etwa die Probe 50D des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels) oder ein CT-Prüfstück mit Vorriss (wie etwa die Probe 50E des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels).
Mit dem vorstehenden Aspekt (11) ist es möglich, indem diese Prüfstücke als die Proben verwendet werden, die Dampfturbine durch das Verfahren gemäß jedem der vorstehenden Aspekte in geeigneter Weise zu bewerten.
(12) In einem anderen Aspekt gemäß einem der vorstehenden Aspekte (1) bis (11) umfasst der Probenbruchzeit-Erfassungsschritt ein Erfassen der Probenbruchzeit basierend auf einem Erfassungssignal eines in der Probe vorgesehenen Bruchzustandserfassungssensors.
Mit dem vorstehenden Aspekt (12) ist es möglich, die Probenbruchzeit zu erfassen, ohne die Probe aus dem Probenkasten herauszunehmen, da es möglich ist, das Vorhandensein oder Fehlen der Spannungsrisskorrosion in der Probe basierend auf dem Erfassungssignal des Bruchzustandserfassungssensors zu bestätigen.
(13) In einem anderen Aspekt gemäß einem der vorstehenden Aspekte (1) bis (12) umfasst das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine ferner einen Bewertungsschritt (wie etwa Schritt S107 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels) zum Bewerten einer verbleibenden Lebensdauer oder eines Wartungszeitpunkts der Dampfturbine basierend auf der Bruchzeit.
Mit dem vorstehenden Aspekt (13) ist es möglich, die Spannungsrisskorrosion in der Dampfturbine im Voraus effektiv zu verhindern, indem die verbleibende Lebensdauer oder der Wartungszeitpunkt der Dampfturbine basierend auf der Bruchzeit der Dampfturbine bewertet wird, die durch das Verfahren gemäß jedem der vorstehenden Aspekte geschätzt wird.
Bezugszeichenliste

1: Dampfturbine
2: Rotor
4: Gehäuse
6: Rotorkörper
8: Turbinenlaufschaufel
10: Schaufelkörper
12: Spitzenabdeckung
14: Innenumfangsfläche
16: Leitschaufel
18: Dampfzufuhrrohr
20: Dampfausstoßrohr
22: Hauptflussdurchgang
24: Drehwelle
26: Lagerteil
28: Probenkasten
30: Raum
32: Öffnungs-/Schließteil
50: Probe
52A, 52B: Probenmaterial
54: Bolzen
56: Spalt
60: Hauptkurve
70: Korrekturhauptkurve
100: Bewertungsvorrichtung
102: Probenbruchzeit-Erfassungsteil
104: Speicherteil
106: Korrekturhauptkurven-Erzeugungsteil
108: Bruchzeit-Abschätzungsteil
110: Bewertungsteil
S: Dampf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2001305043 A [0004]

Claims

Ein Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für eine Dampfturbine, aufweisend: einen Probenbruchzeit-Erfassungsschritt zum Erfassen einer Probenbruchzeit einer Probe, die in einem Probenkasten der Dampfturbine untergebracht ist und konfiguriert ist, um eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion aufzuweisen als ein Bewertungsobjektmaterial der Dampfturbine; und einen Bruchzeit-Abschätzungsschritt zum Abschätzen einer Bruchzeit der Dampfturbine basierend auf der Probenbruchzeit.
Das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine nach Anspruch 1, wobei die Probe eine höhere Festigkeit aufweist als das Bewertungsobjektmaterial.
Das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bruchzeit-Abschätzungsschritt Folgendes umfasst: einen Korrekturhauptkurven-Erzeugungsschritt zum Erzeugen einer Korrekturhauptkurve durch Korrigieren einer Hauptkurve, die eine Korrelation zwischen der Empfindlichkeit und einer Standardbruchzeit mit der Empfindlichkeit der Probe und der in dem ersten Schritt verwendeten Probenbruchzeit definiert; und einen Bruchzeit-Spezifikationsschritt zum Spezifizieren der Bruchzeit, die zu einer Auslegungsfestigkeit der Dampfturbine korrespondiert, basierend auf der Korrekturhauptkurve.
Das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine nach Anspruch 3, wobei der Probenbruchzeit-Erfassungsschritt ein Erfassen der Probenbruchzeit für eine Vielzahl von Proben umfasst, die sich in ihrer Empfindlichkeit unterscheiden, und wobei der Korrekturhauptkurven-Erzeugungsschritt ein Erzeugen der Korrekturhauptkurve durch Korrigieren der Hauptkurve basierend auf der Probenbruchzeit und der Empfindlichkeit der Probe umfasst, die zu der Probe mit einem schnellsten Fortschritt der Spannungsrisskorrosion korrespondiert.
Das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine nach Anspruch 3 oder 4, ferner mit einem Hauptkurven-Erzeugungsschritt zum Erzeugen der Hauptkurve, indem ein Bruchtest unter Verwendung einer Vielzahl von Prüfstücken durchgeführt wird, die ein ähnliches Material wie die Dampfturbine enthalten und unterschiedliche Empfindlichkeiten aufweisen.
Das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit einem ersten Korrekturschritt zum Korrigieren der Bruchzeit basierend auf einer Referenztemperatur, die zu der Hauptkurve korrespondiert, und einer Temperatur während eines Betriebs der Dampfturbine.
Das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einem zweiten Korrekturschritt zum Korrigieren der Bruchzeit basierend auf einer Referenznässe, die zu der Hauptkurve korrespondiert, und einer Nässe während eines Betriebs der Dampfturbine.
Das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Probe zwei Probenmaterialien umfasst, die sich zumindest teilweise berühren und mit einer Spannung beaufschlagt werden.
Das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine nach Anspruch 8, wobei die beiden Probenmaterialien jeweils unterschiedliche in der Dampfturbine enthaltene Materialien umfassen.
Das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine nach Anspruch 8 oder 9, wobei ein Spalt zwischen den beiden Probenmaterialien ausgebildet wird.
Das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Probe ein Doppel-U-Bogen-Prüfstück, ein konisches DCB-Prüfstück, ein CT-Prüfstück mit stumpfer Kerbe oder ein CT-Prüfstück mit Vorriss ist.
Das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Probenbruchzeit-Erfassungsschritt ein Erfassen der Probenbruchzeit basierend auf einem Erfassungssignal eines in der Probe vorgesehenen Bruchzustandserfassungssensors umfasst.
Das Spannungsrisskorrosion-Bewertungsverfahren für die Dampfturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner mit einem Bewertungsschritt zum Bewerten einer verbleibenden Lebensdauer oder eines Wartungszeitpunkts der Dampfturbine basierend auf der Bruchzeit.