JP2000314730A - Vibration fatigue controle method for material - Google Patents

Vibration fatigue controle method for material

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JP2000314730A
JP2000314730A JP11125749A JP12574999A JP2000314730A JP 2000314730 A JP2000314730 A JP 2000314730A JP 11125749 A JP11125749 A JP 11125749A JP 12574999 A JP12574999 A JP 12574999A JP 2000314730 A JP2000314730 A JP 2000314730A
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JP
Japan
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vibration
fatigue
displacement
nozzle
measuring
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JP11125749A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Oda
将広 小田
Takuichi Imanaka
拓一 今中
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Non Destructive Inspection Co Ltd
Original Assignee
Non Destructive Inspection Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration fatigue control method for a material allowing determination of whether a vibration fatigue in the material is in a progressing state or not by a simple method. SOLUTION: While a normal forced vibration applied to a socket welded part 40 is stopped, an elastic wave is applied by hitting a part of the socket welded part 40 with a hammer to damp the forced vibration, a relative displacement between first and second measuring parts T1, T2 is measured by accelerometers 31, 32. An intensity of an n-th harmonic wave in respect to a base vibration wave at the socket welded part 40 is obtained by analyzing the damping vibration in terms of time-frequency. A displacement width in a transition area where the n-th harmonic wave increases/decreases is obtained as a lower fatigue limit amplitude. Then, while the normal forced vibration is recovered, a management on whether a vibration fatigue is progressing or not is conducted based on whether a relative displacement between the first and the second measuring parts T1, T2 exceeds the lower fatigue limit amplitude.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、振動疲労により破
損する虞のある材料の振動疲労管理方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for managing vibration fatigue of a material which may be damaged by vibration fatigue.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、発電プラントの配管系統におい
てソケット溶接部のルート部には応力集中が起こりやす
い。しかも、配管系統にはモーターやタービンの回転振
動等が常時伝達しており、ルート部には繰り返し加重が
作用しているので、振動疲労により亀裂が生じて漏洩を
来す虞がある。
2. Description of the Related Art For example, in a piping system of a power plant, stress concentration tends to occur at a root portion of a socket weld. In addition, since rotational vibrations of the motor and the turbine are constantly transmitted to the piping system, and the load is repeatedly applied to the root, cracks may occur due to vibration fatigue and leakage may occur.

【0003】このような振動疲労による材料の破壊を未
然に防ぐために、材料の振動疲労が進行する状態にある
か否かを管理することが望まれており、例えば、特開平
10−26613号に示すような方法が提唱されてい
た。同従来技術によれば、AEセンサーによる最も受信
強度の大きな基調波に対するn次高調波の受信強度によ
り、振動疲労による劣化度を監視していた。
In order to prevent material destruction due to such vibration fatigue, it is desired to manage whether or not the material is in a state where vibration fatigue is progressing. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-26613 discloses a method. A method as shown was proposed. According to the prior art, the degree of deterioration due to vibration fatigue was monitored based on the reception intensity of the nth harmonic with respect to the fundamental wave having the highest reception intensity by the AE sensor.

【0004】しかし、同従来技術によれば、バックグラ
ウンドノイズの低減のために、2つの音響センサ間の受
信信号の位相を合わせて差分をとったり、アベレージン
グ処理を行っており、その信号処理が煩雑であった。
However, according to the prior art, in order to reduce the background noise, the phase of the received signal between the two acoustic sensors is adjusted to obtain a difference, or an averaging process is performed. It was complicated.

【0005】なお、3次高調波の顕著に発生し始める振
動振幅は材料疲労による転位が増殖し始める振動振幅、
すなわち疲労が進行し始める振動振幅にほぼ対応してい
ることは、定常波を利用した実験から知られていた。
[0005] The vibration amplitude at which the third harmonic starts to be remarkably generated is the vibration amplitude at which dislocation due to material fatigue starts to multiply,
That is, it was known from an experiment using a standing wave that it almost corresponds to the vibration amplitude at which fatigue starts to progress.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、簡易な手段
で材料の振動疲労が進行する状態にあるか否かを判定す
ることの可能な材料の振動疲労管理方法を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for managing vibration fatigue of a material, which can determine whether or not vibration fatigue of the material is progressing by simple means. I do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る材料の振動疲労管理方法の特徴は、材
料に弾性波パルスを付与し又はこの材料に付与した臨時
強制振動を遮断することでこの材料の振動を減衰させ、
変位計測手段により前記材料における一定箇所の変位を
計測し、減衰する振動を時間−周波数解析することで前
記材料の基本振動波に対するn次高調波の強度を求め、
このn次高調波が増減する遷移領域の変位幅を前記材料
の疲労下限界振幅として求めることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a method of managing vibration fatigue of a material according to the present invention is characterized in that an elastic wave pulse is applied to a material or temporary forced vibration applied to the material is cut off. This dampens the vibration of this material,
By measuring the displacement of a certain place in the material by the displacement measuring means, time-frequency analysis of the attenuated vibration to determine the intensity of the nth harmonic with respect to the fundamental vibration wave of the material,
The displacement width of the transition region where the nth harmonic increases / decreases is to be determined as the lower limit fatigue amplitude of the material.

【0008】上記特徴に記載の管理方法を実際のプラン
ト等に適用するに際しては、材料に対して常時与えられ
る通常強制振動を停止させた状態で前記疲労下限界振幅
を求め、前記通常強制振動を与えた状態での前記変位幅
と前記疲労下限界振幅とを比較することにより、前記材
料が振動疲労進行状態にあるか否かを判定するとよい。
When the management method described in the above features is applied to an actual plant or the like, the below-fatigue limit amplitude is obtained in a state in which the normal forced vibration constantly applied to the material is stopped, and the normal forced vibration is calculated. It is preferable to determine whether or not the material is in a vibration fatigue progress state by comparing the displacement width in the given state with the lower fatigue limit amplitude.

【0009】前記弾性波パルスを付与するにあたって
は、前記材料をハンマー等で打撃すればよく、また、前
記変位計測手段として例えば加速度計、レーザー変位計
又は渦電流式変位計を用いることができる。
In applying the elastic wave pulse, the material may be hit with a hammer or the like, and an accelerometer, a laser displacement meter, or an eddy current displacement meter may be used as the displacement measuring means.

【0010】本発明を適用する前記材料としては、例え
ば管台とこの管台に差し込まれ且つ溶接された差込管と
を備えたソケット溶接部等が適当である。そして、この
材料を管理するには、前記変位計測手段を前記管台又は
その近傍の第一計測部と前記差込管のうちこの管台から
離隔した第二計測部とに取り付け、この第二計測部が第
一計測部に対して変位する相対的変位幅を前記変位幅と
すればよい。後述するように、管台での溶込み不良部に
最も応力が集中して亀裂が入り易く、その原因となるの
が第一計測部に対する第二計測部の相対移動だからであ
る。
As the material to which the present invention is applied, for example, a socket welded portion having a nozzle and an insertion tube inserted into and welded to the nozzle is suitable. Then, in order to manage this material, the displacement measuring means is attached to the first measuring section in or near the nozzle and the second measuring section of the insertion tube which is separated from the nozzle, and The relative displacement width at which the measuring unit is displaced with respect to the first measuring unit may be the displacement width. As will be described later, the stress is most concentrated on the poor penetration portion at the nozzle, and the crack is likely to be formed. This is because the relative movement of the second measurement unit with respect to the first measurement unit.

【0011】[0011]

【発明の効果】このように、上記本発明に係る材料の振
動疲労管理方法の特徴によれば、ハンマー等の打撃によ
りn次高調波が増減する遷移領域の変位幅を前記材料の
疲労下限界振幅として求めるという簡易な事前作業によ
り、材料の振動疲労が進行する状態にあるか否かを判定
することが可能となった。しかも、一定部分の振幅を求
めるという直接的な測定なので、バックグラウンドノイ
ズに強い正確な管理を実施することができるようになっ
た。
As described above, according to the feature of the method for managing the vibration fatigue of a material according to the present invention, the displacement width of the transition region where the n-th harmonic increases / decreases by hitting with a hammer or the like is limited to the lower limit of fatigue of the material. By a simple preparatory work of obtaining the amplitude, it has become possible to determine whether or not the material is in a state where vibration fatigue progresses. In addition, since the measurement is a direct measurement in which the amplitude of a certain portion is obtained, it is possible to perform accurate management that is resistant to background noise.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照しながら、
本発明をさらに詳しく説明する。図1は、材料に金属片
を用いて振幅とn次高調波との関係を計測するための計
測装置10の概要を示す図である。この計測装置10
は、大略、材料たる金属片20を保持する試験台11
と、金属片20を強制振動させる励磁コイル19等と、
金属片20における計測部Tの変位を測定するためのレ
ーザー変位計14等を備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, referring to the attached drawings,
The present invention will be described in more detail. FIG. 1 is a diagram showing an outline of a measuring device 10 for measuring a relationship between an amplitude and an n-th harmonic using a metal piece as a material. This measuring device 10
Is generally a test table 11 holding a metal piece 20 as a material.
An excitation coil 19 for forcibly vibrating the metal piece 20,
A laser displacement meter 14 and the like for measuring the displacement of the measuring section T in the metal piece 20 are provided.

【0013】金属片20はSUS304で構成されたノ
ッチ21を有する小片であり、試験台11のクランプ1
2によりノッチ21の近傍で保持されている。金属片2
0の先端には励磁小片22を接着してあり、励磁コイル
19によりこの励磁小片22に周期的に磁力を作用させ
ることで金属片20を振動させることが可能となってい
る。
The metal piece 20 is a small piece having a notch 21 made of SUS304.
2 are held near the notch 21. Metal piece 2
The excitation small piece 22 is adhered to the tip of 0, and the metal piece 20 can be vibrated by applying a magnetic force to the excitation small piece 22 by the excitation coil 19 periodically.

【0014】発振器17は定常波を発生させ、アンプ1
8及び励磁コイル19を介して金属片20を振動させ
る。発振器17の周波数は金属片20と共振させるよう
に適宜変更可能であり、発振器17の振動数はカウンタ
ー17aに表示されると共に、アナライザー15に基調
波として入力される。
The oscillator 17 generates a standing wave, and the amplifier 1
The metal piece 20 is vibrated via the excitation coil 8 and the exciting coil 19. The frequency of the oscillator 17 can be appropriately changed so as to resonate with the metal piece 20, and the frequency of the oscillator 17 is displayed on the counter 17a and is input to the analyzer 15 as a fundamental wave.

【0015】レーザー変位計14は、金属片20の適当
な一定箇所である計測部Tに対してレーザー光を照射及
び受光するプローブ14aとこれらのレーザー光に基づ
き計測部Tの変位を求める計測部14bとを備えてい
る。レーザー変位計14による計測部Tの変位信号は計
測部Tの振動として先の発振器17の基調波と共にアナ
ライザー15で関連づけられ、パーソナルコンピュータ
ー16においてFFT処
The laser displacement meter 14 includes a probe 14a which irradiates and receives a laser beam to a measuring section T which is an appropriate fixed portion of the metal piece 20, and a measuring section which obtains a displacement of the measuring section T based on these laser beams. 14b. The displacement signal of the measuring section T by the laser displacement meter 14 is associated with the fundamental wave of the oscillator 17 by the analyzer 15 as the vibration of the measuring section T, and the personal computer 16 performs the FFT processing.

【0016】計測部Tの振幅は発振器17からの共振波
をアンプ18によって増幅する際の発振器の出力を調節
することにより変更することが可能である。図6〜8は
それぞれかかる増幅度を調節することにより得られた計
測部Tの変位信号であって、図6は金属片20の転位が
増殖する非線形領域での共振波形を示すグラフ、図7は
金属片20の転位が増殖を始める遷移領域での共振波形
を示すグラフ、図8は金属片20の転位が増殖しない線
形領域での共振波形を示すグラフである。
The amplitude of the measuring section T can be changed by adjusting the output of the oscillator when the amplifier 18 amplifies the resonance wave from the oscillator 17. 6 to 8 show displacement signals of the measuring unit T obtained by adjusting the amplification degree, respectively. FIG. 6 is a graph showing a resonance waveform in a nonlinear region where dislocations of the metal piece 20 multiply, and FIG. 8 is a graph showing a resonance waveform in a transition region where dislocations of the metal piece 20 start to proliferate, and FIG. 8 is a graph showing a resonance waveform in a linear region where dislocations of the metal piece 20 do not multiply.

【0017】図9〜11はそれぞれ図6〜8の振幅に対
応する振幅での金属片20の共振時の周波数スペクトル
を示すグラフである。すなわち、図9は金属片20の非
線形領域での共振時の周波数スペクトル、図10は金属
片20の遷移領域での共振時の周波数スペクトル、図1
1は金属片20の線形領域での共振時の周波数スペクト
ルを示すグラフである。
FIGS. 9 to 11 are graphs showing frequency spectra at resonance of the metal piece 20 at amplitudes corresponding to the amplitudes of FIGS. 6 to 8, respectively. That is, FIG. 9 is a frequency spectrum at the time of resonance in the non-linear region of the metal piece 20, FIG. 10 is a frequency spectrum at the time of resonance in the transition region of the metal piece 20, and FIG.
1 is a graph showing a frequency spectrum of the metal piece 20 at the time of resonance in a linear region.

【0018】一方、図12は、金属片20を十分な振幅
で振動させた後、アンプ18の出力を遮断することで得
られた金属片20の減衰振動波形を示すグラフである。
また、図13〜15は、それぞれ図9〜11と同程度の
計測部Tの振幅における減衰波形から得た周波数スペク
トルを示すグラフである。すなわち、図13は金属片2
0の減衰振動波形から得た非線形領域での周波数スペク
トル、図14は金属片20の減衰振動波形から得た遷移
領域での周波数スペクトル、図15は金属片20の減衰
振動波形から得た線形領域での周波数スペクトルを示す
グラフである。
FIG. 12 is a graph showing a damped oscillation waveform of the metal piece 20 obtained by vibrating the metal piece 20 with a sufficient amplitude and then cutting off the output of the amplifier 18.
FIGS. 13 to 15 are graphs showing frequency spectra obtained from attenuation waveforms at the amplitudes of the measuring unit T which are almost the same as those in FIGS. That is, FIG.
Frequency spectrum in the non-linear region obtained from the damped vibration waveform of 0, FIG. 14 shows the frequency spectrum in the transition region obtained from the damped vibration waveform of the metal piece 20, and FIG. 6 is a graph showing a frequency spectrum at the time.

【0019】図9〜11に示す共振時には、従来よりn
次高調波が発生し始める振幅から転位の増殖が始まるこ
とが知られている。図13〜15に示すように、減衰波
形を利用しても同様に転位の増殖が始まる振幅からn次
高調波が増大し始めることが確認された。
At the time of resonance shown in FIGS.
It is known that the propagation of dislocations starts from the amplitude at which the second harmonic starts to occur. As shown in FIGS. 13 to 15, it was confirmed that the n-th order harmonic also started to increase from the amplitude at which the propagation of dislocation started similarly even when the attenuation waveform was used.

【0020】n次高調波の中でも、3次高調波の強度が
最も転位の増殖現象を捕らえるのに適切である。この点
に注目し、図16は、金属片20の減衰振動波形から得
た3次高調波強度と振幅との関係を示すグラフである。
同グラフ中、白丸は共振波形を用いたテストによるもの
であり、黒丸は減衰波形を用いたテストによるものであ
る。同グラフからも減衰波形を用いても共振波形を用い
た場合と同様の評価が行えること、及び、遷移領域にお
ける計測部Tでの変位幅は0.018mm程度であり、
この変位幅を金属片20の疲労下限界振幅として管理す
ればよいことが判明した。
Among the n-order harmonics, the intensity of the third-order harmonic is most suitable for catching the dislocation multiplication phenomenon. Paying attention to this point, FIG. 16 is a graph showing the relationship between the third harmonic intensity and the amplitude obtained from the damped oscillation waveform of the metal piece 20.
In the graph, white circles are obtained by a test using a resonance waveform, and black circles are obtained by a test using an attenuation waveform. From the same graph, it is possible to perform the same evaluation as the case where the resonance waveform is used even if the attenuation waveform is used, and the displacement width at the measurement unit T in the transition region is about 0.018 mm,
It has been found that the displacement width should be managed as the fatigue limit amplitude of the metal piece 20.

【0021】次に、実際の配管系統におけるソケット溶
接部40への本発明の適用例について説明する。
Next, an application example of the present invention to the socket welded portion 40 in an actual piping system will be described.

【0022】図2は、試験対象たる材料としてソケット
溶接部40の疑似モデルを用いて振幅とn次高調波のう
ちの3次高調波との関係を計測するための計測装置30
の概要を示す図である。このソケット溶接部40は、載
置台41の上に載置した基台42に管台43を固定し、
管台43の差込凹部に枝管44を差し込んで溶着金属4
5で溶接し、さらに枝管44の上にバルブやフランジの
代わりとなる重り46を載置してなる。
FIG. 2 shows a measuring device 30 for measuring the relationship between the amplitude and the third harmonic of the n-th harmonic using a pseudo model of the socket welded portion 40 as the material to be tested.
FIG. The socket weld portion 40 fixes the nozzle 43 to a base 42 mounted on a mounting table 41,
The branch pipe 44 is inserted into the insertion recess of the nozzle 43 so that the weld metal 4
5, and a weight 46 serving as a valve or a flange is placed on the branch pipe 44.

【0023】図3、図4は上記疑似モデルの実際の構成
例を示している。載置台41,基台42に相当する主管
47上に管台43が溶着金属47aを介して溶接されて
いる。また、差込管たる枝管44は管台43に形成した
差込凹部43aに双方の中心軸Xを一致させて差し込ま
れ、溶着金属45により溶着される。溶着金属45のル
ート部には溶け込み不良部45aが生じやすく、管台4
3に対する枝管44先端部分の相対変位により溶け込み
不良部45aに応力集中が生じ、この溶け込み不良部4
5aからCrが生じやすい。本実施形態では、この溶け
込み不良部45aに作用する振動疲労に伴う転位を3次
高調波により管理することで、Crの発生を未然防止す
ることを目的としている。なお、火力発電施設を例にと
ると、通常強制振動の原因には、タービンや給水ポンプ
のモーターの回転振動、水の流動に伴うサージング等が
含まれる。
FIGS. 3 and 4 show examples of the actual configuration of the pseudo model. A nozzle 43 is welded on a main pipe 47 corresponding to the mounting table 41 and the base 42 via a weld metal 47a. The branch pipe 44 serving as the insertion pipe is inserted into the insertion recess 43 a formed in the nozzle base 43 so that both center axes X coincide with each other, and is welded by the welding metal 45. In the root portion of the weld metal 45, a poor penetration portion 45 a is likely to occur, so that the nozzle 4
Due to the relative displacement of the tip portion of the branch pipe 44 with respect to 3, stress concentration occurs in the poor penetration portion 45 a, and this poor penetration portion 4 a
Cr is easily generated from 5a. In the present embodiment, an object is to prevent the generation of Cr beforehand by managing the dislocation accompanying the vibration fatigue acting on the poor penetration portion 45a by the third harmonic. Taking a thermal power generation facility as an example, the causes of the normal forced vibration include rotational vibration of a turbine or a motor of a water supply pump, surging caused by water flow, and the like.

【0024】計測装置30は、一対の第一,第二加速度
計31,32とこれらの出力を増幅する第一,第二アン
プ33,34と、第一,第二加速度計31,32の変位
をそれぞれ算出するアナライザー15と、処理及び結果
を表示するためのパーソナルコンピューター16とを備
えている。第一加速度計31は管台43又はその近傍で
ある基台42等の一定箇所である第一計測部T1に取り
付けられ、第二加速度計32は枝管44の管台43から
離隔した一定箇所である第二計測部T2上に取り付けら
れる。そして、第一,第二加速度計31,32により関
知される加速度の差分より、第一計測部T1に対する第
二計測部T2の相対変位の経時グラフを求めることがで
きる。
The measuring device 30 comprises a pair of first and second accelerometers 31 and 32, first and second amplifiers 33 and 34 for amplifying their outputs, and displacements of the first and second accelerometers 31 and 32. And a personal computer 16 for displaying processes and results. The first accelerometer 31 is attached to the first measuring portion T1 which is a fixed location such as the nozzle 43 or the base 42 near the nozzle 43, and the second accelerometer 32 is fixed to the nozzle 43 of the branch pipe 44 at a fixed position. Is mounted on the second measuring unit T2. Then, a temporal graph of the relative displacement of the second measuring unit T2 with respect to the first measuring unit T1 can be obtained from the difference between the accelerations detected by the first and second accelerometers 31 and 32.

【0025】図17は、ハンマー35により重り46を
横向きに打撃することで生じさせたソケット溶接部40
での減衰振動波形を示すグラフである。この波形の縦軸
は第一計測部T1に対する第二計測部T2の相対変位を
示している。
FIG. 17 shows a socket weld 40 created by striking a weight 46 sideways with a hammer 35.
4 is a graph showing a damped oscillation waveform at the time of FIG. The vertical axis of this waveform indicates the relative displacement of the second measurement unit T2 with respect to the first measurement unit T1.

【0026】図18〜20は、それぞれソケット溶接部
40での減衰振動波形である図17のグラフをアナライ
ザー15によりFFT処理することにより得られた周波
数スペクトルである。ここに、図18は非線形領域での
周波数スペクトル、図19は遷移領域での周波数スペク
トル、図20は線形領域での周波数スペクトルを示すグ
ラフである。
FIGS. 18 to 20 show frequency spectra obtained by subjecting the graph of FIG. 17, which is the damped vibration waveform at the socket welded portion 40, to FFT processing by the analyzer 15, respectively. Here, FIG. 18 is a graph showing a frequency spectrum in a nonlinear region, FIG. 19 is a graph showing a frequency spectrum in a transition region, and FIG. 20 is a graph showing a frequency spectrum in a linear region.

【0027】一方、図21は、図17の減衰振動に近似
するが、第二計測部T2の絶対変位に基づいてソケット
溶接部近傍での減衰振動波形から得た3次高調波強度と
振幅との関係を示すグラフである。同グラフ中、黒丸は
第二加速度計32を用いて計測し、白丸は第二計測部T
2の変位を上述のレーザー変位計を用いて計測したもの
である。同グラフより、第二計測部T2の疲労下限界振
幅は0.073mmであり、また、第一計測部T1の疲
労限界時における振幅が0.027mm程度であること
を考慮すれば、第一計測部T1に対する第二計測部T2
の相対変位での疲労下限界振幅を図19に示す0.1m
mとして扱うのが適当である。
On the other hand, FIG. 21 is similar to the damped vibration of FIG. 17, but the third harmonic intensity and amplitude obtained from the damped vibration waveform near the socket weld based on the absolute displacement of the second measuring part T2. 6 is a graph showing the relationship of. In the graph, a black circle indicates measurement using the second accelerometer 32, and a white circle indicates the second measurement unit T.
2 was measured using the above-described laser displacement meter. According to the graph, the lower limit fatigue amplitude of the second measurement unit T2 is 0.073 mm, and considering that the amplitude of the first measurement unit T1 at the time of fatigue limit is about 0.027 mm, the first measurement is performed. Second measuring unit T2 with respect to unit T1
The lower limit amplitude of fatigue at the relative displacement of 0.1 m shown in FIG.
It is appropriate to treat as m.

【0028】実際の配管系統で本発明を実施するに際し
ては、まず、発電プラント等を停止させて上述の通常強
制振動を停止させる。次いで、適宜第一,第二計測部T
1,T2等に第一,第二加速度計31,32等を取り付
け、ハンマー35等で配管の一部を打撃し、減衰振動を
発生させる。このとき、上述の手順により適宜箇所の疲
労下限界振幅を求める。
In practicing the present invention in an actual piping system, first, the power plant and the like are stopped to stop the above-described normal forced vibration. Next, the first and second measuring units T
The first and second accelerometers 31 and 32 are attached to 1, T2, and the like, and a part of the pipe is hit with a hammer 35 or the like to generate damped vibration. At this time, the lower limit fatigue amplitude at the appropriate location is determined by the above-described procedure.

【0029】その後、発電プラント等の運転を再開し
て、通常強制振動を配管系統に与えながら、第一,第二
加速度計T1,T2等の振動振幅を求める。本実施形態
では、第一加速度計T1に対する第二加速度計T2の相
対変位が疲労下限界振幅である0.1mmを越えた場合
に、同ソケット溶接部40における材料の振動疲労が進
行する状態にあると判定する。この判定に対して同箇所
の振幅を減少させるように配管系統に減衰装置を装着す
る等の対策を講ずることが望ましい。また、同箇所を重
点監視箇所とし、振幅と運転時間との積分により転位の
増殖の程度を推定するようにしてもよい。
After that, the operation of the power plant or the like is restarted, and the vibration amplitude of the first and second accelerometers T1, T2, etc. is obtained while normally applying forced vibration to the piping system. In this embodiment, when the relative displacement of the second accelerometer T2 with respect to the first accelerometer T1 exceeds the fatigue lower limit amplitude of 0.1 mm, the vibration fatigue of the material in the socket welded portion 40 progresses. It is determined that there is. For this determination, it is desirable to take measures such as mounting a damping device on the piping system so as to reduce the amplitude at the same location. In addition, the same location may be set as a priority monitoring location, and the degree of dislocation multiplication may be estimated by integrating the amplitude and the operation time.

【0030】最後に、本発明のさらに他の実施の形態に
ついて以下列挙する。上記実施形態では、材料に対して
ハンマーや電磁石により臨時強制振動を付与した。しか
し、この臨時強制振動を与える手段は、付勢手段を利用
した打撃装置や、圧電素子を利用した超音波発振器等で
あっても構わない。
Finally, still another embodiment of the present invention will be described below. In the above embodiment, the material was subjected to temporary forced vibration by a hammer or an electromagnet. However, the means for giving the temporary forced vibration may be a striking device using an urging means, an ultrasonic oscillator using a piezoelectric element, or the like.

【0031】上記実施形態では、本発明の適用対象とし
て主管に対し枝管を接合するソケット溶接部を例示し
た。しかし、ソケット溶接部40としては、例えば図5
に示すように、エルボ管51の両端に管台43,43を
取り付けたエルボー部でもよく、また、本発明の適用対
象は配管や溶接部に限られるものではない。
In the above embodiment, a socket welded portion for joining a branch pipe to a main pipe has been exemplified as an application object of the present invention. However, as the socket weld 40, for example, FIG.
As shown in (1), an elbow section in which nozzles 43, 43 are attached to both ends of an elbow pipe 51 may be used, and the application of the present invention is not limited to a pipe or a welded section.

【0032】上記実施形態では、1軸方向に対する変位
の振幅を検出した。しかし、2軸以上の方向に対する変
位の振幅を検出することで振動疲労を管理しても構わな
い。
In the above embodiment, the amplitude of the displacement in one axial direction is detected. However, vibration fatigue may be managed by detecting the amplitude of displacement in two or more axes.

【0033】上記実施形態では、加速度計を用いて相対
変位を検出したが、レーザー変位計を用いて相対変位を
検出しても構わない。また、変位計としては、加速度計
やレーザー変位計の代わりに渦電流式変位計等の非接触
式変位計を用いてもよい。
In the above embodiment, the relative displacement is detected using the accelerometer, but the relative displacement may be detected using a laser displacement meter. Further, as the displacement meter, a non-contact type displacement meter such as an eddy current type displacement meter may be used instead of the accelerometer or the laser displacement meter.

【0034】なお、特許請求の範囲の項に記入した符号
は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものに
すぎず、この記入により本発明は添付図面の構成に限定
されるものではない。
It should be noted that the reference numerals described in the claims are merely for convenience of comparison with the drawings, and the present invention is not limited to the configuration of the attached drawings. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】材料に金属片を用いて振幅とn次高調波との関
係を計測するための計測装置の概要を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a measuring device for measuring a relationship between an amplitude and an nth harmonic using a metal piece as a material.

【図2】材料にソケット溶接部の疑似モデルを用いて振
幅とn次高調波との関係を計測するための計測装置の概
要を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a measuring device for measuring a relationship between an amplitude and an nth-order harmonic using a pseudo model of a socket weld portion as a material.

【図3】本発明にかかる振動疲労管理方法の実施対象と
なる主管と枝管とのソケット溶接部を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a socket welded portion between a main pipe and a branch pipe to be subjected to the vibration fatigue management method according to the present invention.

【図4】図3の要部断面である。FIG. 4 is a sectional view of a main part of FIG. 3;

【図5】本発明にかかる振動疲労管理方法の実施対象と
なるエルボー部におけるソケット溶接部を示す図であ
る。
FIG. 5 is a view showing a socket welded part in an elbow part to be subjected to the vibration fatigue management method according to the present invention.

【図6】材料たる金属片の非線形領域での共振波形を示
すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a resonance waveform of a metal piece as a material in a nonlinear region.

【図7】金属片の遷移領域での共振波形を示すグラフで
ある。
FIG. 7 is a graph showing a resonance waveform in a transition region of a metal piece.

【図8】金属片の線形領域での共振波形を示すグラフで
ある。
FIG. 8 is a graph showing a resonance waveform of a metal piece in a linear region.

【図9】金属片の非線形領域での共振時の周波数スペク
トルを示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a frequency spectrum at the time of resonance in a nonlinear region of a metal piece.

【図10】金属片の遷移領域での共振時の周波数スペク
トルを示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a frequency spectrum at the time of resonance in a transition region of a metal piece.

【図11】金属片の線形領域での共振時の周波数スペク
トルを示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a frequency spectrum at the time of resonance in a linear region of a metal piece.

【図12】金属片の減衰振動波形を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing a damped vibration waveform of a metal piece.

【図13】金属片の減衰振動波形から得た非線形領域で
の周波数スペクトルを示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a frequency spectrum in a nonlinear region obtained from a damped oscillation waveform of a metal piece.

【図14】金属片の減衰振動波形から得た遷移領域での
周波数スペクトルを示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a frequency spectrum in a transition region obtained from a damped oscillation waveform of a metal piece.

【図15】金属片の減衰振動波形から得た線形領域での
周波数スペクトルを示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing a frequency spectrum in a linear region obtained from a damped oscillation waveform of a metal piece.

【図16】金属片の減衰振動波形から得た3次高調波強
度と振幅との関係を示すグラフである。
FIG. 16 is a graph showing the relationship between third harmonic intensity and amplitude obtained from a damped oscillation waveform of a metal piece.

【図17】ソケット溶接部での減衰振動波形を示すグラ
フである。
FIG. 17 is a graph showing a damped vibration waveform at a socket weld.

【図18】ソケット溶接部での減衰振動波形から得た非
線形領域での周波数スペクトルを示すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing a frequency spectrum in a nonlinear region obtained from a damped vibration waveform at a socket weld.

【図19】ソケット溶接部での減衰振動波形から得た遷
移領域での周波数スペクトルを示すグラフである。
FIG. 19 is a graph showing a frequency spectrum in a transition region obtained from a damped vibration waveform at a socket weld.

【図20】ソケット溶接部での減衰振動波形から得た線
形領域での周波数スペクトルを示すグラフである。
FIG. 20 is a graph showing a frequency spectrum in a linear region obtained from a damped vibration waveform at a socket weld.

【図21】ソケット溶接部近傍での減衰振動波形から得
た3次高調波強度と振幅との関係を示すグラフである。
FIG. 21 is a graph showing a relationship between third harmonic intensity and amplitude obtained from a damped vibration waveform near a socket weld.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 計測装置 11 試験台 12 クランプ 13 載置台 14 レーザー変位計 14a プローブ 14b 計測部 15 アナライザー 16 パーソナルコンピューター 17 発振器 17a カウンター 18 アンプ 19 励磁コイル 20 金属片(材料) 21 ノッチ 22 励磁小片 30 計測装置 31 第一加速度計 32 第二加速度計 33 第一アンプ 34 第二アンプ 35 ハンマー 40 ソケット溶接部(材料) 41 載置台 42 基台 43 管台 43a 差込凹部 44 枝管(差込管) 45 溶着金属 45a 溶け込み不良部 46 重り 47 主管 47a 溶着金属 51 エルボ管 T 計測部 T1 第一計測部 T2 第二計測部 X 中心軸。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Measuring device 11 Test stand 12 Clamp 13 Mounting table 14 Laser displacement meter 14a Probe 14b Measuring part 15 Analyzer 16 Personal computer 17 Oscillator 17a Counter 18 Amplifier 19 Exciting coil 20 Metal piece (material) 21 Notch 22 Exciting piece 30 Measuring device 31 1 accelerometer 32 second accelerometer 33 first amplifier 34 second amplifier 35 hammer 40 socket weld (material) 41 mounting table 42 base 43 nozzle 43a insertion recess 44 branch pipe (insert pipe) 45 welded metal 45a Poor penetration part 46 Weight 47 Main pipe 47a Weld metal 51 Elbow pipe T Measurement part T1 First measurement part T2 Second measurement part X Central axis.

フロントページの続き Fターム(参考) 2G047 AB01 AB07 BA04 BC03 BC04 BC11 CA01 CA03 GA19 GA20 GF06 2G061 AA13 AB04 AB06 BA20 EA02 EA06 EA07 EA09 Continued on the front page F term (reference) 2G047 AB01 AB07 BA04 BC03 BC04 BC11 CA01 CA03 GA19 GA20 GF06 2G061 AA13 AB04 AB06 BA20 EA02 EA06 EA07 EA09

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 材料(20,40)に弾性波パルスを付
与し又はこの材料(20,40)に付与した臨時強制振
動を遮断することでこの材料(20,40)の振動を減
衰させ、変位計測手段(14,31,32)により前記
材料(20,40)における一定箇所(T,T1,T
2)の変位を計測し、減衰する振動を時間−周波数解析
することで前記材料(20,40)の基本振動波に対す
るn次高調波の強度を求め、このn次高調波が増減する
遷移領域の変位幅を前記材料(20,40)の疲労下限
界振幅として求める材料の振動疲労管理方法。
An elastic wave pulse is applied to the material (20, 40) or the temporary forced vibration applied to the material (20, 40) is interrupted to attenuate the vibration of the material (20, 40). Displacement measuring means (14, 31, 32) means that the material (20, 40) has a predetermined location (T, T1, T1).
The displacement of 2) is measured, and the intensity of the nth harmonic with respect to the fundamental vibration wave of the material (20, 40) is obtained by performing time-frequency analysis of the damping vibration, and a transition region where the nth harmonic increases and decreases. A method for managing vibration fatigue of a material, wherein a displacement width of the material is obtained as a lower limit amplitude under fatigue of the material (20, 40).
【請求項2】 材料(20,40)に対して常時与えら
れる通常強制振動を停止させた状態で前記疲労下限界振
幅を求め、前記通常強制振動を与えた状態での前記変位
幅と前記疲労限界幅とを比較することにより、前記材料
(20,40)が振動疲労進行状態にあるか否かを判定
する請求項1に記載の材料の振動疲労管理方法。
2. The fatigue-limited amplitude is obtained in a state in which the normal forced vibration constantly applied to the material (20, 40) is stopped, and the displacement width and the fatigue in the state in which the normal forced vibration is applied are obtained. The vibration fatigue management method for a material according to claim 1, wherein it is determined whether the material (20, 40) is in a state of advancing vibration fatigue by comparing with a limit width.
【請求項3】 前記材料(40)をハンマー(35)等
で打撃することにより前記弾性波パルスを付与し、前記
変位計測手段として加速度計(31,32)、レーザー
変位計(14)又は渦電流式変位計を用いることを特徴
とする請求項1又は2のいずれかに記載の材料の振動疲
労管理方法。
3. The elastic wave pulse is applied by hitting the material (40) with a hammer (35) or the like, and the displacement measuring means includes an accelerometer (31, 32), a laser displacement meter (14) or a vortex. The method for managing vibration fatigue of a material according to claim 1, wherein a current-type displacement meter is used.
【請求項4】 前記材料(40)が管台(43)とこの
管台(43)に差し込まれ且つ溶接された差込管(4
4)である請求項1〜3のいずれかに記載の材料の振動
疲労管理方法。
4. A nozzle (43) into which said material (40) is inserted and welded into said nozzle (43).
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the method is (4).
【請求項5】 前記変位計測手段(31,32)を前記
管台(43)又はその近傍の第一計測部(T1)と前記
差込管(44)のうちこの管台(43)から離隔した第
二計測部(T2)とに取り付け、この第二計測部(T
2)が第一計測部(T1)に対して変位する相対的変位
幅を前記変位幅とする請求項4に記載の材料の振動疲労
管理方法。
5. The displacement measuring means (31, 32) is separated from the nozzle (43) or a first measuring part (T1) in the vicinity thereof and the insertion tube (44) from the nozzle (43). Attached to the second measuring unit (T2), and the second measuring unit (T2)
The method for managing vibration fatigue of a material according to claim 4, wherein the displacement width relative to the first measuring unit (T1) is defined as the displacement width.
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