JP2003232719A - 配管のクリープ損傷監視方法と装置 - Google Patents
配管のクリープ損傷監視方法と装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 解析上の仮定による誤差をなくし、最大損傷
部位である配管のベンド部のクリープ損傷を正確かつ簡
便に評価し、かつ余寿命を予測すること。 【解決手段】 損傷評価対象となる蒸気配管のベンド部
（最大損傷部位）のクリープ損傷を正確に評価するた
め、配管ベンド部前後の複数の変位量測定位置におい
て、ボイラ運転停止中の位置を基準としたボイラ運転中
の配管の変形量を測定し、変位量測定位置間の相対的な
変形量を計算し、次に計算された相対的な変形量から、
温度上昇に伴う自由膨張分を修正した起動に伴う実質的
な相対変形量（ｕ、ｖ）を用いて配管のベンド部に働く
曲げモーメントを計算し、そして、予め求めてある配管
のベンド部の曲げモーメントとクリープ損傷との関係か
ら、前記求められた配管のベンド部の曲げモーメントに
より、配管のベンド部のクリープ損傷を求める配管のク
リープ損傷監視方法である。
部位である配管のベンド部のクリープ損傷を正確かつ簡
便に評価し、かつ余寿命を予測すること。 【解決手段】 損傷評価対象となる蒸気配管のベンド部
（最大損傷部位）のクリープ損傷を正確に評価するた
め、配管ベンド部前後の複数の変位量測定位置におい
て、ボイラ運転停止中の位置を基準としたボイラ運転中
の配管の変形量を測定し、変位量測定位置間の相対的な
変形量を計算し、次に計算された相対的な変形量から、
温度上昇に伴う自由膨張分を修正した起動に伴う実質的
な相対変形量（ｕ、ｖ）を用いて配管のベンド部に働く
曲げモーメントを計算し、そして、予め求めてある配管
のベンド部の曲げモーメントとクリープ損傷との関係か
ら、前記求められた配管のベンド部の曲げモーメントに
より、配管のベンド部のクリープ損傷を求める配管のク
リープ損傷監視方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は火力発電プラントに
おける主蒸気管や再熱蒸気管等のボイラ主配管などの配
管のクリープ損傷を打診し、それらの余寿命を評価する
配管のクリープ損傷監視方法と装置に関する。
おける主蒸気管や再熱蒸気管等のボイラ主配管などの配
管のクリープ損傷を打診し、それらの余寿命を評価する
配管のクリープ損傷監視方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】火力発電プラントには主蒸気管や再熱蒸
気管等の主配管１が多数存在している。図２に示すよう
に、このような主配管１は起動時に、熱膨張によって伸
びようとするが主配管１の適所には配管サポート８が設
置されているため、自由伸びが拘束されて特にベンド部
２（曲がり部）に大きな熱応力が発生する。更に起動時
の主配管１は高温であることから、熱応力によるクリー
プ変形によって経年変形やクリープ損傷が生じている。
主配管１の経年的なクリープ変形は配管同士の干渉や配
管反力の増大、それに伴うクリープ損傷の増加等の問題
を引き起こす場合があった。従来、このような主配管１
のクリープ変形およびクリープ損傷の評価は、主配管１
の全体的な解析モデルを作成し、計算機による解析（主
として有限要素法解析）によって行われている。しかし
ながら、このような応力解析あるいはクリープ損傷解析
を実施する際には、主配管１の座標データ誤差や拘束条
件等の解析上の仮定により、解析結果にも誤差を含んで
いる可能性があるため、発生応力や変形、さらには主配
管１のクリープ損傷を正確に知ることは困難である。
気管等の主配管１が多数存在している。図２に示すよう
に、このような主配管１は起動時に、熱膨張によって伸
びようとするが主配管１の適所には配管サポート８が設
置されているため、自由伸びが拘束されて特にベンド部
２（曲がり部）に大きな熱応力が発生する。更に起動時
の主配管１は高温であることから、熱応力によるクリー
プ変形によって経年変形やクリープ損傷が生じている。
主配管１の経年的なクリープ変形は配管同士の干渉や配
管反力の増大、それに伴うクリープ損傷の増加等の問題
を引き起こす場合があった。従来、このような主配管１
のクリープ変形およびクリープ損傷の評価は、主配管１
の全体的な解析モデルを作成し、計算機による解析（主
として有限要素法解析）によって行われている。しかし
ながら、このような応力解析あるいはクリープ損傷解析
を実施する際には、主配管１の座標データ誤差や拘束条
件等の解析上の仮定により、解析結果にも誤差を含んで
いる可能性があるため、発生応力や変形、さらには主配
管１のクリープ損傷を正確に知ることは困難である。
【０００３】先行技術として、特開平９−２１８１９５
号公報にはボイラ伝熱管の管寄スタッブ管台の溶接部の
曲げ応力の緩和曲線を求めて、この緩和曲線からクリー
プ損傷比率を求め、予め求めてある非破壊試験などの実
測結果を基準に、上記クリープ損傷比率から診断箇所以
外の管寄スタッブ管台の修正クリープ損傷比率を算出す
る方法が開示されている。
号公報にはボイラ伝熱管の管寄スタッブ管台の溶接部の
曲げ応力の緩和曲線を求めて、この緩和曲線からクリー
プ損傷比率を求め、予め求めてある非破壊試験などの実
測結果を基準に、上記クリープ損傷比率から診断箇所以
外の管寄スタッブ管台の修正クリープ損傷比率を算出す
る方法が開示されている。
【０００４】また、特開平７−１９８５８８号公報には
応力と材料定数の相関式からクリープ予測時の条件に対
応する材料定数をそれぞれ求めて、各材料定数毎に温度
依存性に応じて所定の活性化エネルギーを選択し、応力
と温度依存性特性図を作成してクリープ予測の条件に対
応する材料定数を決定し、各材料定数を３次域までのク
リープ曲線の特定の構成方程式に代入してクリープ曲線
を求め、そのクリープ曲線からクリープ変形予測とクリ
ープ寿命予測を行う方法が開示されている。
応力と材料定数の相関式からクリープ予測時の条件に対
応する材料定数をそれぞれ求めて、各材料定数毎に温度
依存性に応じて所定の活性化エネルギーを選択し、応力
と温度依存性特性図を作成してクリープ予測の条件に対
応する材料定数を決定し、各材料定数を３次域までのク
リープ曲線の特定の構成方程式に代入してクリープ曲線
を求め、そのクリープ曲線からクリープ変形予測とクリ
ープ寿命予測を行う方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２１８１９５号公報
【０００６】
【特許文献２】特開平７−１９８５８８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平９−２１８
１９５号公報記載の方法は、まず発生応力を計算しなけ
ればならないという問題点がある。また、上記特開平７
−１９８５８８号公報記載の方法は、複雑な計算式を毎
回解く必要があり、リアルタイムで損傷をモニタリング
しにくいという問題点がある。本発明の課題は、従来行
われている応力解析やクリープ損傷解析に含まれていた
解析上の仮定による誤差をなくし、最大損傷部位である
配管のベンド部のクリープ損傷を正確かつ簡便に評価
し、余寿命を予測することである。
１９５号公報記載の方法は、まず発生応力を計算しなけ
ればならないという問題点がある。また、上記特開平７
−１９８５８８号公報記載の方法は、複雑な計算式を毎
回解く必要があり、リアルタイムで損傷をモニタリング
しにくいという問題点がある。本発明の課題は、従来行
われている応力解析やクリープ損傷解析に含まれていた
解析上の仮定による誤差をなくし、最大損傷部位である
配管のベンド部のクリープ損傷を正確かつ簡便に評価
し、余寿命を予測することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は次の
配管のクリープ損傷監視方法により解決される。すなわ
ち、配管（ボイラでは蒸気配管）のベンド部（最大損傷
部位）の前後部位の変形量を複数点測定し、得られた配
管のベンド部の変形量を用いて配管のベンド部に働く曲
げモーメントを求め、予め求めてある配管のベンド部の
曲げモーメントとクリープ損傷との関係から、前記求め
られた配管のベンド部の曲げモーメントにより、配管の
ベンド部のクリープ損傷を求める配管のクリープ損傷監
視方法である。
配管のクリープ損傷監視方法により解決される。すなわ
ち、配管（ボイラでは蒸気配管）のベンド部（最大損傷
部位）の前後部位の変形量を複数点測定し、得られた配
管のベンド部の変形量を用いて配管のベンド部に働く曲
げモーメントを求め、予め求めてある配管のベンド部の
曲げモーメントとクリープ損傷との関係から、前記求め
られた配管のベンド部の曲げモーメントにより、配管の
ベンド部のクリープ損傷を求める配管のクリープ損傷監
視方法である。
【０００９】上記発明において、前記予め求めてある配
管のベンド部の曲げモーメントとクリープ損傷との関係
は、配管の温度と配管内の圧力（ボイラの伝熱管ではボ
イラ伝熱管の温度と伝熱管内の蒸気圧力）、運転時間及
び補修履歴を含む運転履歴データベースと配管の寸法・
形状、配管のルート、配管のサポートの位置と方法及び
材料物性値を含む配管のデータベースに基づき予め数値
解析によって求められている。
管のベンド部の曲げモーメントとクリープ損傷との関係
は、配管の温度と配管内の圧力（ボイラの伝熱管ではボ
イラ伝熱管の温度と伝熱管内の蒸気圧力）、運転時間及
び補修履歴を含む運転履歴データベースと配管の寸法・
形状、配管のルート、配管のサポートの位置と方法及び
材料物性値を含む配管のデータベースに基づき予め数値
解析によって求められている。
【００１０】また、配管の温度とクリープ損傷の補正係
数との相関関係式を予め作成しておき、該クリープ損傷
の補正係数を用いて主配管のクリープ損傷の温度補正値
を求めてクリープ損傷を求めることができる。
数との相関関係式を予め作成しておき、該クリープ損傷
の補正係数を用いて主配管のクリープ損傷の温度補正値
を求めてクリープ損傷を求めることができる。
【００１１】さらに、前記配管のクリープ損傷監視方法
で求めた配管のクリープ損傷に基づき配管の余寿命を求
めることができる。
で求めた配管のクリープ損傷に基づき配管の余寿命を求
めることができる。
【００１２】本発明の上記課題は次の装置によっても解
決される。すなわち、配管のベンド部（曲がり部）の前
後部位の変形量を複数点測定する配管のベンド部の変形
量測定手段と、前記配管のベンド部の変形量測定手段で
得られた配管のベンド部の前後部位の変形量を用いて配
管のベンド部に働く曲げモーメントを求める配管のベン
ド部の曲げモーメント演算手段と、予め求めてある配管
のベンド部の曲げモーメントとクリープ損傷との関係式
に基づき、前記配管のベンド部の変形量測定手段で得ら
れた配管のベンド部の曲げモーメントにより、配管のベ
ンド部のクリープ損傷を求めるクリープ損傷算出手段を
備えた配管のクリープ損傷監視装置である。
決される。すなわち、配管のベンド部（曲がり部）の前
後部位の変形量を複数点測定する配管のベンド部の変形
量測定手段と、前記配管のベンド部の変形量測定手段で
得られた配管のベンド部の前後部位の変形量を用いて配
管のベンド部に働く曲げモーメントを求める配管のベン
ド部の曲げモーメント演算手段と、予め求めてある配管
のベンド部の曲げモーメントとクリープ損傷との関係式
に基づき、前記配管のベンド部の変形量測定手段で得ら
れた配管のベンド部の曲げモーメントにより、配管のベ
ンド部のクリープ損傷を求めるクリープ損傷算出手段を
備えた配管のクリープ損傷監視装置である。
【００１３】前記クリープ損傷算出手段は、配管の温
度、配管内の圧力、運転時間及び補修履歴を含む運転履
歴データベースと配管の寸法・形状、配管のルート、配
管のサポートの位置と方法及び材料物性値を含む配管の
データベースに基づき予め数値解析によって求めてある
配管のベンド部の曲げモーメントとクリープ損傷との関
係式に基づき、前記配管のベンド部の変形量測定手段で
得られた配管のベンド部の曲げモーメントにより、配管
のベンド部のクリープ損傷を求める構成にしても良い。
また、前記クリープ損傷算出手段は、予め作成してあ
る配管の温度とクリープ損傷の補正係数との相関関係式
に基づき得られる配管のクリープ損傷の温度補正値を求
めてクリープ損傷を求める構成にしても良い。
度、配管内の圧力、運転時間及び補修履歴を含む運転履
歴データベースと配管の寸法・形状、配管のルート、配
管のサポートの位置と方法及び材料物性値を含む配管の
データベースに基づき予め数値解析によって求めてある
配管のベンド部の曲げモーメントとクリープ損傷との関
係式に基づき、前記配管のベンド部の変形量測定手段で
得られた配管のベンド部の曲げモーメントにより、配管
のベンド部のクリープ損傷を求める構成にしても良い。
また、前記クリープ損傷算出手段は、予め作成してあ
る配管の温度とクリープ損傷の補正係数との相関関係式
に基づき得られる配管のクリープ損傷の温度補正値を求
めてクリープ損傷を求める構成にしても良い。
【００１４】さらに、前記配管のクリープ損傷監視装置
で求めた配管のクリープ損傷に基づき配管の余寿命を求
める余寿命算出手段を設けることで、配管の余寿命算出
装置とすることができる。
で求めた配管のクリープ損傷に基づき配管の余寿命を求
める余寿命算出手段を設けることで、配管の余寿命算出
装置とすることができる。
【００１５】なお、本発明が適用される配管はボイラの
主配管、ボイラ火炉内の伝熱管、排熱回収ボイラの伝熱
管、熱交換装置の熱媒体配管などである。
主配管、ボイラ火炉内の伝熱管、排熱回収ボイラの伝熱
管、熱交換装置の熱媒体配管などである。
【００１６】
【作用】図１のボイラ火炉内に配置される主蒸気配管の
クリープ損傷監視装置の構成例に示すように、配管のク
リープ損傷監視装置は主配管の変形量を測定する装置４
と、この変形量から配管の曲げモーメントを演算する演
算処理装置５と、主配管の運転情報を納めたデータベー
ス６から構成されている。
クリープ損傷監視装置の構成例に示すように、配管のク
リープ損傷監視装置は主配管の変形量を測定する装置４
と、この変形量から配管の曲げモーメントを演算する演
算処理装置５と、主配管の運転情報を納めたデータベー
ス６から構成されている。
【００１７】まず、配管ベンド部の前後部位の変形量を
変形量測定装置４で配管使用停止時（ボイラ運転停止
時）の位置を基準とした配管使用中（ボイラ運転中）の
変位量が測定される。これら監視の対象とした配管ベン
ド部の前後部位で測定された配管の変位量の差（相対変
位量）から、配管の熱伸び量を除いた起動に伴う実質的
な配管の相対変位量ｕ、ｖは式（１）により配管ベンド
部に働いている曲げモーメントＭに変換される。
変形量測定装置４で配管使用停止時（ボイラ運転停止
時）の位置を基準とした配管使用中（ボイラ運転中）の
変位量が測定される。これら監視の対象とした配管ベン
ド部の前後部位で測定された配管の変位量の差（相対変
位量）から、配管の熱伸び量を除いた起動に伴う実質的
な配管の相対変位量ｕ、ｖは式（１）により配管ベンド
部に働いている曲げモーメントＭに変換される。
【００１８】このようにして求められた配管の曲げモー
メントＭと配管ベンド部の曲げ部の内側に生じる最大ク
リープ損傷φｃとは良い相関があり、通常式（２）のよ
うな指数関数で回帰される。
メントＭと配管ベンド部の曲げ部の内側に生じる最大ク
リープ損傷φｃとは良い相関があり、通常式（２）のよ
うな指数関数で回帰される。
【００１９】この回帰式（２）については、配管の曲げ
モーメントＭを変化させ、配管の温度と配管内の圧力
（ボイラの伝熱管ではボイラ伝熱管の温度と伝熱管内の
蒸気圧力）、運転時間及び補修履歴を含む運転履歴デー
タベースと配管の寸法・形状、配管のルート、配管のサ
ポートの位置と方法及び材料物性値を含む配管のデータ
ベースに基づきＭＡＲＣ、ＮＡＳＴＲＡＮなどの有限要
素法などの数値解析法を用いて予め求めておく必要があ
る。
モーメントＭを変化させ、配管の温度と配管内の圧力
（ボイラの伝熱管ではボイラ伝熱管の温度と伝熱管内の
蒸気圧力）、運転時間及び補修履歴を含む運転履歴デー
タベースと配管の寸法・形状、配管のルート、配管のサ
ポートの位置と方法及び材料物性値を含む配管のデータ
ベースに基づきＭＡＲＣ、ＮＡＳＴＲＡＮなどの有限要
素法などの数値解析法を用いて予め求めておく必要があ
る。
【００２０】一方、配管の曲げモーメントＭが一定の場
合、配管ベンド部の最大のクリープ損傷φｃと時間との
間には式（３）に示すような線形の関係がある。従っ
て、式（２）と式（３）を組み合わせることにより、配
管に働く曲げモーメントＭが分かれば、任意の運転時間
ｔにおける配管のクリープ損傷φｃが計算できる。すな
わち、配管ベンド部の前後部位におけるボイラ起動時の
相対的な変形量が分かれば式（１）〜式（３）を用いて
ベンド部の最大クリープ損傷φｃが計算できる。
合、配管ベンド部の最大のクリープ損傷φｃと時間との
間には式（３）に示すような線形の関係がある。従っ
て、式（２）と式（３）を組み合わせることにより、配
管に働く曲げモーメントＭが分かれば、任意の運転時間
ｔにおける配管のクリープ損傷φｃが計算できる。すな
わち、配管ベンド部の前後部位におけるボイラ起動時の
相対的な変形量が分かれば式（１）〜式（３）を用いて
ベンド部の最大クリープ損傷φｃが計算できる。
【００２１】
Ｍ＝２／（π−２）・ＥＩ／Ｒ2×（ｕ＋ｖ） （１）
ここで、
Ｍ：配管の曲げモーメント
ｕ：Ｘ方向の相対変位量
ｖ：Ｙ方向の相対変位量
Ｒ：配管の曲げ半径
Ｅ：配管のヤング率
Ｉ：配管の断面二次モーメント
φｃ＝Ａ・ｅｘｐ（Ｂ・Ｍ） （２）
ここで、
φｃ：クリープ損傷
Ａ、Ｂ：定数
φｃ＝Ｃ・ｔ （３）
ここで、
Ｃ：定数
ｔ：時間
【００２２】次に配管の余寿命評価について考える。通
常、ボイラの配管に使用されているＣｒ−Ｍｏ鋼におい
ては、上述のクリープ損傷φｃが１に達した場合に、配
管材料が破断すると考えられる。従って、配管のクリー
プ損傷φｃが求まると、該クリープ損傷φｃに対する余
寿命φＲｅは式（４）で表すことができる。 φＲｅ＝１−φｃ （４）
常、ボイラの配管に使用されているＣｒ−Ｍｏ鋼におい
ては、上述のクリープ損傷φｃが１に達した場合に、配
管材料が破断すると考えられる。従って、配管のクリー
プ損傷φｃが求まると、該クリープ損傷φｃに対する余
寿命φＲｅは式（４）で表すことができる。 φＲｅ＝１−φｃ （４）
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面と共に
説明する。図１には、本発明の一実施例であるボイラの
再熱蒸気管を想定したクリープ損傷監視装置のブロック
図を示す。
説明する。図１には、本発明の一実施例であるボイラの
再熱蒸気管を想定したクリープ損傷監視装置のブロック
図を示す。
【００２３】図１のクリープ損傷監視装置は図２に示す
主配管変位量測定装置４の取付け位置７に取付けられ
る。図３に示すボイラの再熱蒸気管ベンド部２を想定し
て、主配管１の材質は９Ｃｒ−１Ｍｏ−Ｎｂ−Ｖ鋼、寸
法はφ６３０．０ｍｍ×ｔ３２．０ｍｍ、主配管曲がり
部の曲げ半径Ｒは４７００ｍｍとして、主配管ベンド部
２のクリープ損傷φｃを有限要素法を用いて解析的に求
めた。
主配管変位量測定装置４の取付け位置７に取付けられ
る。図３に示すボイラの再熱蒸気管ベンド部２を想定し
て、主配管１の材質は９Ｃｒ−１Ｍｏ−Ｎｂ−Ｖ鋼、寸
法はφ６３０．０ｍｍ×ｔ３２．０ｍｍ、主配管曲がり
部の曲げ半径Ｒは４７００ｍｍとして、主配管ベンド部
２のクリープ損傷φｃを有限要素法を用いて解析的に求
めた。
【００２４】まず、主配管１の温度を６００℃、内圧を
５２ｋｇ／ｃｍ２として主配管１の曲げモーメントＭ
と、該曲げモーメントＭを種々に変化させて有限要素法
を用いて解析して得られるクリープ損傷φｃとの関係を
図４に示す。
５２ｋｇ／ｃｍ２として主配管１の曲げモーメントＭ
と、該曲げモーメントＭを種々に変化させて有限要素法
を用いて解析して得られるクリープ損傷φｃとの関係を
図４に示す。
【００２５】図４に示すように、曲げモーメントＭと８
００００時間後の主配管ベンド部２の最大クリープ損傷
とには良い相関関係があり、回帰式は式（５）のような
指数関数の形になる。
００００時間後の主配管ベンド部２の最大クリープ損傷
とには良い相関関係があり、回帰式は式（５）のような
指数関数の形になる。
【００２６】次に、主配管の温度を６００℃、内圧を５
２ｋｇ／ｃｍ２として主配管１に働く曲げモーメントＭ
を４００ｔｏｎ・ｍとした場合における運転時間の経過
に伴うクリープ損傷φｃの増加を図５に示す。この関係
を回帰すると式（６）のようにほぼ線形となる。
２ｋｇ／ｃｍ２として主配管１に働く曲げモーメントＭ
を４００ｔｏｎ・ｍとした場合における運転時間の経過
に伴うクリープ損傷φｃの増加を図５に示す。この関係
を回帰すると式（６）のようにほぼ線形となる。
【００２７】
φｃ＝０．１２５・ｅｘｐ（０．０００８６×Ｍ） （５）
ここで
φｃ：主配管ベンド部の最大クリープ損傷
Ｍ：主配管の曲げモーメント（ｔｏｎ・ｍ）
φｃ＝２．２０×１０-6×ｔ （６）
＝０．１７６×（ｔ／８００００）
φｃ：主配管ベンド部の最大クリープ損傷
ｔ：時間（ｈ）
【００２８】したがって、上述の式（５）に式（６）を
代入して、８万時間後の最大クリープ損傷を時間ｔで比
例配分することにより、任意の主配管１の曲げモーメン
トＭと任意の時間ｔにおける主配管ベンド部２の最大の
クリープ損傷を式（７）を用いて求めることができる。 φｃ＝０.１２５・ｅｘｐ（０.０００８６×Ｍ）×（ｔ／８００００） （７） このように主配管ベンド部２に働く曲げモーメントＭが
分かれば、任意の運転時間中における主配管ベンド部２
のクリープ損傷φｃは式（７）から求めることができ
る。
代入して、８万時間後の最大クリープ損傷を時間ｔで比
例配分することにより、任意の主配管１の曲げモーメン
トＭと任意の時間ｔにおける主配管ベンド部２の最大の
クリープ損傷を式（７）を用いて求めることができる。 φｃ＝０.１２５・ｅｘｐ（０.０００８６×Ｍ）×（ｔ／８００００） （７） このように主配管ベンド部２に働く曲げモーメントＭが
分かれば、任意の運転時間中における主配管ベンド部２
のクリープ損傷φｃは式（７）から求めることができ
る。
【００２９】上記本実施例の解析において、主配管ベン
ド部２の前後部位の相対的な変形量はｕ＝６．５ｍｍ、
ｖ＝６．２ｍｍであった。主配管１のヤング率Ｅは１５
２００ｋｇ／ｍｍ2と仮定しており、断面二次モーメン
トＩは主配管１の寸法形状から２．６９×１０9ｍｍ4と
計算されるので、式（１）を用いて主配管１に働く曲げ
モーメントＭにほぼ等しくなった。この曲げモーメント
Ｍを上述の式（７）に代入すると、主配管ベンド部２の
運転中の最大クリープ損傷φｃは式（８）のようにな
る。 φｃ＝０．１７８・（ｔ／８００００） （８）
ド部２の前後部位の相対的な変形量はｕ＝６．５ｍｍ、
ｖ＝６．２ｍｍであった。主配管１のヤング率Ｅは１５
２００ｋｇ／ｍｍ2と仮定しており、断面二次モーメン
トＩは主配管１の寸法形状から２．６９×１０9ｍｍ4と
計算されるので、式（１）を用いて主配管１に働く曲げ
モーメントＭにほぼ等しくなった。この曲げモーメント
Ｍを上述の式（７）に代入すると、主配管ベンド部２の
運転中の最大クリープ損傷φｃは式（８）のようにな
る。 φｃ＝０．１７８・（ｔ／８００００） （８）
【００３０】次に、実機における主配管ベンド部２のボ
イラ運転停止時の位置を基準とした、運転中の相対変形
量ｕ、ｖの測定方法について考える。変位測定装置４の
具体例を図７に示す。ボイラ起動時における主配管１の
熱伸びによって主配管ベンド部２の前後部位は３次元的
に移動する。固定板１２は地面などに固定することによ
って、支持金具１４に取付けられた差動トランス１５に
よってボイラ運転停止時を基準とした起動時の変形量が
測定できる。従って、主配管ベンド部２の前後部位にあ
る差動トランス１５の信号を比較することによって、主
配管ベンド部２の変形を知ることができる。図７ではＹ
方向の変位量ｖについての変位測定装置４を示してある
が、同様な装置をＸ方向に取付けることによって、Ｘ方
向の変位量ｕについても測定が可能である。
イラ運転停止時の位置を基準とした、運転中の相対変形
量ｕ、ｖの測定方法について考える。変位測定装置４の
具体例を図７に示す。ボイラ起動時における主配管１の
熱伸びによって主配管ベンド部２の前後部位は３次元的
に移動する。固定板１２は地面などに固定することによ
って、支持金具１４に取付けられた差動トランス１５に
よってボイラ運転停止時を基準とした起動時の変形量が
測定できる。従って、主配管ベンド部２の前後部位にあ
る差動トランス１５の信号を比較することによって、主
配管ベンド部２の変形を知ることができる。図７ではＹ
方向の変位量ｖについての変位測定装置４を示してある
が、同様な装置をＸ方向に取付けることによって、Ｘ方
向の変位量ｕについても測定が可能である。
【００３１】最後に主配管１の温度Ｔが変化した場合を
考える。主配管１に働く曲げモーメントＭや配管内圧が
等しい場合、主配管ベンド部２のクリープ損傷φｃは主
配管１の温度Ｔが高いほど大きくなる。曲げモーメント
Ｍを一定とした場合における、主配管１の温度Ｔとクリ
ープ損傷φｃの増加を図６に示す。この図６では５６０
℃におけるクリープ損傷値を基準（＝１．０）として正
規化してあるが、主配管１の温度Ｔとクリープ損傷の増
加とには良い相関関係が見られ、この関係を回帰すると
式（９）が得られる。従って、仮に主配管１の温度Ｔが
通常の（予想された）温度と異なった場合は以下の補正
式（１０）を用いるだけで、簡単にクリープ損傷の補正
が可能である。
考える。主配管１に働く曲げモーメントＭや配管内圧が
等しい場合、主配管ベンド部２のクリープ損傷φｃは主
配管１の温度Ｔが高いほど大きくなる。曲げモーメント
Ｍを一定とした場合における、主配管１の温度Ｔとクリ
ープ損傷φｃの増加を図６に示す。この図６では５６０
℃におけるクリープ損傷値を基準（＝１．０）として正
規化してあるが、主配管１の温度Ｔとクリープ損傷の増
加とには良い相関関係が見られ、この関係を回帰すると
式（９）が得られる。従って、仮に主配管１の温度Ｔが
通常の（予想された）温度と異なった場合は以下の補正
式（１０）を用いるだけで、簡単にクリープ損傷の補正
が可能である。
【００３２】
α＝４.５４９×１０-4×Ｔ2−５.０３２×１０-1×Ｔ＋１.４００×１０2
（９）
φｃ＝α×φｃ’ （１０）
ここで、
φｃ’：予想した主配管温度におけるクリープ損傷
φｃ：実際の主配管温度におけるクリープ損傷
α：クリープ損傷補正係数
Ｔ：主配管の温度（℃）
【００３３】上述した実施例では主配管ベンド部２の変
位量の測定に差動トランス１５を用いているが、変位量
の測定装置４としては差動トランス１５の他にダイヤル
ゲージ式のものや、レーザを用いた光学式のものでもよ
い。また、上述の実施例の配管１のベント部２には最大
応力発生部位３があるが、最大でなくても、応力発生部
位であれば本発明は適用できる。
位量の測定に差動トランス１５を用いているが、変位量
の測定装置４としては差動トランス１５の他にダイヤル
ゲージ式のものや、レーザを用いた光学式のものでもよ
い。また、上述の実施例の配管１のベント部２には最大
応力発生部位３があるが、最大でなくても、応力発生部
位であれば本発明は適用できる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、ボイラ配管の変形量を
複数点測定するだけで配管のクリープ損傷が容易に且つ
正確に算出できるので、ボイラ配管の寿命診断あるいは
余寿命診断に効果がある。
複数点測定するだけで配管のクリープ損傷が容易に且つ
正確に算出できるので、ボイラ配管の寿命診断あるいは
余寿命診断に効果がある。
【図１】 本発明による実施の形態の主配管の余寿命診
断装置のブロック図である。
断装置のブロック図である。
【図２】 本発明による実施の形態の主配管のレイアウ
トの一例（再熱蒸気管）である。
トの一例（再熱蒸気管）である。
【図３】 本発明による実施の形態の主配管のクリープ
損傷を行ったモデルである。
損傷を行ったモデルである。
【図４】 本発明による実施の形態の主配管の曲げモー
メントとクリープ損傷との関係図である。
メントとクリープ損傷との関係図である。
【図５】 本発明による実施の形態の主配管のクリープ
損傷と運転時間との関係図である。
損傷と運転時間との関係図である。
【図６】 本発明による実施の形態の主配管の温度とク
リープ損傷補正係数との関係図である。
リープ損傷補正係数との関係図である。
【図７】 本発明による実施の形態の変位測定装置の一
例を示す図である。
例を示す図である。
１ 主配管 ２ ベンド部
３ 最大損傷発生部位 ４ 変位測定装
置 ５ 演算処理装置 ６ データベー
ス ７ 取付位置 ８ 配管サポー
ト １２ 固定板 １４ 支持金具 １５ 差動トランス
置 ５ 演算処理装置 ６ データベー
ス ７ 取付位置 ８ 配管サポー
ト １２ 固定板 １４ 支持金具 １５ 差動トランス
Claims (8)
- 【請求項１】 配管のベンド部の前後部位の変形量を複
数点測定し、 得られた配管のベンド部の変形量を用いて配管のベンド
部に働く曲げモーメントを求め、 予め求めてある配管のベンド部の曲げモーメントとクリ
ープ損傷との関係から、前記求められた配管のベンド部
の曲げモーメントにより、配管のベンド部のクリープ損
傷を求めることを特徴とする配管のクリープ損傷監視方
法。 - 【請求項２】 予め求めてある配管のベンド部の曲げモ
ーメントとクリープ損傷との関係は、配管の温度、配管
内の圧力、運転時間及び補修履歴を含む運転履歴データ
ベースと配管の寸法・形状、配管のルート、配管のサポ
ートの位置と方法及び材料物性値を含む配管のデータベ
ースに基づき予め数値解析によって求められているをこ
とを特徴とする請求項１記載の配管のクリープ損傷監視
方法。 - 【請求項３】 配管の温度とクリープ損傷の補正係数と
の相関関係式を予め作成しておき、該クリープ損傷の補
正係数を用いて配管のクリープ損傷の温度補正値を求め
てクリープ損傷を求めることを特徴とする請求項１記載
の配管のクリープ損傷監視方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の配管のクリープ損傷監視
方法で求めた配管のクリープ損傷に基づき配管の余寿命
を求めることを特徴とする配管の余寿命算出方法。 - 【請求項５】 配管のベンド部の前後部位の変形量を複
数点測定する配管のベンド部の変形量測定手段と、 前記配管のベンド部の変形量測定手段で得られた配管の
ベンド部の前後部位の変形量を用いて配管のベンド部に
働く曲げモーメントを求める配管のベンド部の曲げモー
メント演算手段と、 予め求めてある配管のベンド部の曲げモーメントとクリ
ープ損傷との関係式にに基づき、前記配管のベンド部の
変形量測定手段で得られた配管のベンド部の曲げモーメ
ントにより、配管のベンド部のクリープ損傷を求めるク
リープ損傷算出手段を備えたことを特徴とする配管のク
リープ損傷監視装置。 - 【請求項６】 クリープ損傷算出手段は、配管の温度、
配管内の圧力、運転時間及び補修履歴を含む運転履歴デ
ータベースと配管の寸法・形状、配管のルート、配管の
サポートの位置と方法及び材料物性値を含む配管のデー
タベースに基づき予め数値解析によって求めてある配管
のベンド部の曲げモーメントとクリープ損傷との関係式
に基づき、前記配管のベンド部の変形量測定手段で得ら
れた配管のベンド部の曲げモーメントにより、配管のベ
ンド部のクリープ損傷を求めることを特徴とする請求項
５記載の配管のクリープ損傷監視装置。 - 【請求項７】 クリープ損傷算出手段は、予め作成して
ある配管の温度とクリープ損傷の補正係数との相関関係
式に基づき得られる配管のクリープ損傷の温度補正値を
求めてクリープ損傷を求めることを特徴とする請求項５
記載の配管のクリープ損傷監視装置。 - 【請求項８】 請求項５記載の配管のクリープ損傷監視
装置で求めた配管のクリープ損傷に基づき配管の余寿命
を求める余寿命算出手段を設けたことを特徴とする配管
の余寿命算出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002354857A JP2003232719A (ja) | 2001-12-06 | 2002-12-06 | 配管のクリープ損傷監視方法と装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001373123 | 2001-12-06 | ||
| JP2001-373123 | 2001-12-06 | ||
| JP2002354857A JP2003232719A (ja) | 2001-12-06 | 2002-12-06 | 配管のクリープ損傷監視方法と装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003232719A true JP2003232719A (ja) | 2003-08-22 |
Family
ID=27790561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002354857A Pending JP2003232719A (ja) | 2001-12-06 | 2002-12-06 | 配管のクリープ損傷監視方法と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003232719A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008064572A (ja) * | 2006-09-06 | 2008-03-21 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 損傷評価方法 |
| KR101145964B1 (ko) | 2012-01-18 | 2012-05-15 | 주식회사백상 | 사용중인 배관의 열변형에 대한 건전성 평가 방법 |
| JP5481699B1 (ja) * | 2013-04-04 | 2014-04-23 | 札幌施設管理株式会社 | 配管評価方法 |
| US8874415B2 (en) | 2012-01-04 | 2014-10-28 | General Electric Company | System and method for forming failure estimates for a heat recovery steam generator |
| JP5640286B2 (ja) * | 2013-12-26 | 2014-12-17 | 札幌施設管理株式会社 | 配管評価方法 |
| JP2015127670A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-09 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 応力推定方法、応力推定システムおよび応力推定プログラム |
| WO2016017841A1 (ko) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | 케이.엘.이.에스 주식회사 | 3차원 변위측정장치에 연계된 배관 수명관리시스템 |
| KR20180033889A (ko) * | 2016-09-26 | 2018-04-04 | 한국전력공사 | 고온 배관의 수명 및 위험도 평가 방법 및 평가 시스템 |
-
2002
- 2002-12-06 JP JP2002354857A patent/JP2003232719A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20180033889A (ko) * | 2016-09-26 | 2018-04-04 | 한국전력공사 | 고온 배관의 수명 및 위험도 평가 방법 및 평가 시스템 |
| KR102581072B1 (ko) | 2016-09-26 | 2023-09-22 | 한국전력공사 | 고온 배관의 수명 및 위험도 평가 방법 |
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