JP2009139137A - ボイラ用炭素鋼及びMo鋼の黒鉛化損傷診断法 - Google Patents
ボイラ用炭素鋼及びMo鋼の黒鉛化損傷診断法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009139137A JP2009139137A JP2007313511A JP2007313511A JP2009139137A JP 2009139137 A JP2009139137 A JP 2009139137A JP 2007313511 A JP2007313511 A JP 2007313511A JP 2007313511 A JP2007313511 A JP 2007313511A JP 2009139137 A JP2009139137 A JP 2009139137A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- graphitization
- temperature
- steel
- damage
- parameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
【解決手段】炭素鋼及びMo鋼を450℃以上の高温で長時間使用した場合の黒鉛化材料損傷度を、温度と時間をパラメータとした次式によるGパラメータ(G−P)に基づいて評価する。
G−P=T×(C+log(t))(1)、GR=a(G−P)b(2)
(T:絶対温度、C:定数、t:時間、GR:黒鉛化率、a、b:回帰係数)
なお、(G−P)の算出に際して、過熱器又は再熱器管内面の水蒸気酸化スケール厚さから温度又は温度履歴を推定し、管外面からの超音波法測定装置による水蒸気酸化スケール厚さの測定値と運転時間から管メタル温度の推定、推定メタル温度及び運転時間から(G−P)算出、(G−P)値と黒鉛化損傷率(GR)との関係式を用いて黒鉛化損傷度又は余寿命評価を行う。
【選択図】図1
Description
図6は、吊下げ再熱器1の構造例(材料構成の例)を示す。
設計温度が430〜500℃の比較的低温となる部位ではSTBA12(0.5Mo鋼3.2t)2又はSTBA22(1Cr0.5Mo鋼3.2t)3のような0.5Mo鋼が使用されており、480〜600℃の高温となる部位ではSTBA24(2.25Cr1Mo鋼3.2t)4やSTBA24(2.25Cr1Mo鋼4.2t)5等のCrMo鋼が使用されている。また再熱器出口管寄せ7に接続される高温となる部位ではSUS321HTB(18Cr8Ni鋼4.2t)6等のCrNi鋼が使用される。
従って材料寿命を正確に診断して適切な時期に材料を取り替えにくいという課題があった。
1)炭素鋼及びMo鋼を450℃以上の高温で長時間使用した場合の黒鉛化材料損傷度を温度と時間をパラメータにした次式によるGパラメータ(G−P)により評価する。
G−P=T×(C+log(t)) (1)
GR=a(G−P)b (2)
ここで、T:絶対温度、C:定数、t:時間、GR:黒鉛化率、a、b:回帰係数
黒鉛化が生じる温度と時間の関係が下記文献で示されている。
A)ASM Specialty Handbook、 Carbon and Alloy Steel p314-315 (1996)
B)J.R.Foulds et al.: J of Materials Engineering & Performance p484 (2001)
これらのデータは、黒鉛化が生じる温度−時間関係であり、その程度に十分な定量性がなく、数式化されていない。
このため、そのままでは損傷度や余寿命は評価できない。
管のメタル温度と時間の関係を次式で示される黒鉛化パラメータ(G−P)を用いることにより黒鉛化率(GR)を高精度に予測診断できる。
GR=a(G−P)b (2)
ここで、T:管メタル温度(絶対温度K:273+℃)、C:回帰定数で6≦C≦7、t:運転時間(h)、GR:黒鉛化率、a、b:回帰係数
また、黒鉛化パラメータ(G−P)中の時間(t)には、運転時間を代入する。
d=(Kp×t)0.5 (3)
ここで、d:水蒸気酸化スケール厚さ(mm)、Kp:酸化速度定数、t:時間(h)
ここで、A:材料定数、Q:活性化エネルギ、R:ガス定数
すなわち、水蒸気酸化スケール成長における材料定数(A)を求めておけば、任意の温度、時間での水蒸気酸化スケール厚さ(d)が予測できる。別の見方をすれば、水蒸気酸化スケール厚さ(d)と運転時間(t)からメタル温度(T)(履歴)を推定できる。
運転時間が15万時間であれば、メタル温度(履歴)は485℃と推定できる。
パーライト・フェライト(Fe3C)組織中、炭素が100%のときを黒鉛化率100%、炭素が0%のときを黒鉛化率0%とする。
なお、図3中のデータは、直接組織を見たものであり、白抜きの四角は調査事例と上述の文献A)ASM:黒鉛化率1%の3点のデータと文献B)Foulds:その他のデータをプロットしたものである。(図3中の線が2本ある理由もデータのばらつきを考慮したものである。)
図1は、本発明になる炭素鋼及びMo鋼の黒鉛化損傷度診断フローである。
上述の方法により、超音波(UT)法又は断面観察法を用いて管内面の水蒸気酸化スケール厚さを測定する。
450℃の条件では長時間運転しても黒鉛化率(GR)で評価できる損傷度は軽微であるが、485℃では20万時間の運転で黒鉛化率(GR)が50%を越すことが予想される。
安全サイドでの限界黒鉛化率(GR)は10〜20%であることから、こうした条件にある場合は、運転時間10万時間以内での取替えが必要といえる。
2 STBA12(0.5Mo鋼3.2t)
3 STBA22(1Cr0.5Mo鋼3.2t)
4 STBA24(2.25Cr1Mo鋼3.2t)
5 STBA24(2.25Cr1Mo鋼4.2t)
6 SUS321HTB(18Cr8Ni鋼4.2t)
7 再熱器出口管寄せ
Claims (3)
- ボイラ等の高温下で使用される伝熱管用炭素鋼及びMo鋼の材料損傷診断法であって、
当該材料の使用温度をT(K)、プラントの運転時間をt(時間)、材料中の炭化物が分解凝集する黒鉛化の度合いを表す黒鉛化率GR、前記温度Tと運転時間tの関数である黒鉛化パラメータ(G−P)を用いて黒鉛化パラメータ(G−P)及び該黒鉛化パラメータ(G−P)と黒鉛化率(GR)の関係を次式
G−P=T×(C+log(t)) (1)
GR=a(G−P)b (2)
(ここで、C:定数(6≦C≦7)、a、b:回帰係数)
により算定評価することを特徴とするボイラ用炭素鋼及びMo鋼の黒鉛化損傷診断法。 - 前記材料の使用温度T(K)は、伝熱管外面からの超音波法測定装置による水蒸気酸化スケール厚さの測定値と運転時間から伝熱管メタル温度を推定し、その推定メタル温度と運転時間から黒鉛化パラメータ(G−P)を算出し、該黒鉛化パラメータ(G−P)値と黒鉛化率(GR)との関係式を用いて黒鉛化損傷度又は余寿命評価を行うことを特徴とする請求項1のボイラ用炭素鋼及びMo鋼の黒鉛化損傷診断法。
- 溶接部や付着金物の形状により、水蒸気酸化スケール厚さから求めた温度に対して伝熱分を考慮して加算することを特徴とする請求項1又は2記載のボイラ用炭素鋼及びMo鋼の黒鉛化損傷診断法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007313511A JP4831624B2 (ja) | 2007-12-04 | 2007-12-04 | ボイラ用炭素鋼及びMo鋼の黒鉛化損傷診断法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007313511A JP4831624B2 (ja) | 2007-12-04 | 2007-12-04 | ボイラ用炭素鋼及びMo鋼の黒鉛化損傷診断法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009139137A true JP2009139137A (ja) | 2009-06-25 |
JP4831624B2 JP4831624B2 (ja) | 2011-12-07 |
Family
ID=40869901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007313511A Active JP4831624B2 (ja) | 2007-12-04 | 2007-12-04 | ボイラ用炭素鋼及びMo鋼の黒鉛化損傷診断法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4831624B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8538276B2 (en) | 2009-09-02 | 2013-09-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method and apparatus for visible light communication with image processing |
JP2021110039A (ja) * | 2019-12-30 | 2021-08-02 | 武▲漢▼大学 | 超臨界高温蒸気におけるマルテンサイト耐熱鋼の酸化膜の厚さの計算方法 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55101859A (en) * | 1979-01-31 | 1980-08-04 | Toshiba Corp | Method of measuring deteriorating degree of ferrite refractory steel component |
JPS63274862A (ja) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 耐熱鋼の余寿命評価方法 |
JPS6453155A (en) * | 1979-01-31 | 1989-03-01 | Toshiba Corp | Measuring method for deterioration degree of ferrite-based heat-resisting steel component |
JPH0627088A (ja) * | 1992-07-06 | 1994-02-04 | Babcock Hitachi Kk | フェライト系耐熱鋼の余寿命診断装置 |
JPH06324032A (ja) * | 1993-05-17 | 1994-11-25 | Tohoku Electric Power Co Inc | クロム−モリブデン鋼のクリープ損傷計測法 |
JPH08110006A (ja) * | 1994-10-07 | 1996-04-30 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ボイラ伝熱管の寿命診断方法 |
JPH08278287A (ja) * | 1995-04-05 | 1996-10-22 | Babcock Hitachi Kk | 鋼材熱履歴診断方法及び診断装置 |
JPH09257788A (ja) * | 1996-03-25 | 1997-10-03 | Japan Steel Works Ltd:The | CrMoV鋼材におけるクリープ損傷の非破壊的判定方法 |
JP2001108669A (ja) * | 1999-10-05 | 2001-04-20 | Chubu Electric Power Co Inc | 伝熱管の余寿命評価装置 |
JP2001305067A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-10-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 材料の寿命評価方法 |
JP2003090506A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-28 | Babcock Hitachi Kk | ボイラ伝熱管異材継手溶接部の損傷診断法と装置 |
JP2007064675A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Babcock Hitachi Kk | 積層酸化減肉によるギガ領域の損傷診断法 |
-
2007
- 2007-12-04 JP JP2007313511A patent/JP4831624B2/ja active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55101859A (en) * | 1979-01-31 | 1980-08-04 | Toshiba Corp | Method of measuring deteriorating degree of ferrite refractory steel component |
JPS6453155A (en) * | 1979-01-31 | 1989-03-01 | Toshiba Corp | Measuring method for deterioration degree of ferrite-based heat-resisting steel component |
JPS63274862A (ja) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 耐熱鋼の余寿命評価方法 |
JPH0627088A (ja) * | 1992-07-06 | 1994-02-04 | Babcock Hitachi Kk | フェライト系耐熱鋼の余寿命診断装置 |
JPH06324032A (ja) * | 1993-05-17 | 1994-11-25 | Tohoku Electric Power Co Inc | クロム−モリブデン鋼のクリープ損傷計測法 |
JPH08110006A (ja) * | 1994-10-07 | 1996-04-30 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ボイラ伝熱管の寿命診断方法 |
JPH08278287A (ja) * | 1995-04-05 | 1996-10-22 | Babcock Hitachi Kk | 鋼材熱履歴診断方法及び診断装置 |
JPH09257788A (ja) * | 1996-03-25 | 1997-10-03 | Japan Steel Works Ltd:The | CrMoV鋼材におけるクリープ損傷の非破壊的判定方法 |
JP2001108669A (ja) * | 1999-10-05 | 2001-04-20 | Chubu Electric Power Co Inc | 伝熱管の余寿命評価装置 |
JP2001305067A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-10-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 材料の寿命評価方法 |
JP2003090506A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-28 | Babcock Hitachi Kk | ボイラ伝熱管異材継手溶接部の損傷診断法と装置 |
JP2007064675A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-15 | Babcock Hitachi Kk | 積層酸化減肉によるギガ領域の損傷診断法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8538276B2 (en) | 2009-09-02 | 2013-09-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method and apparatus for visible light communication with image processing |
JP2021110039A (ja) * | 2019-12-30 | 2021-08-02 | 武▲漢▼大学 | 超臨界高温蒸気におけるマルテンサイト耐熱鋼の酸化膜の厚さの計算方法 |
JP7161656B2 (ja) | 2019-12-30 | 2022-10-27 | 武▲漢▼大学 | 超臨界高温蒸気におけるマルテンサイト耐熱鋼の酸化膜の厚さの計算方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4831624B2 (ja) | 2011-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Furtado et al. | High temperature degradation in power plants and refineries | |
Vakhguelt et al. | Combination non-destructive test (NDT) method for early damage detection and condition assessment of boiler tubes | |
Pal et al. | Failure analysis of boiler economizer tubes at power house | |
Kapayeva et al. | Remaining life assessment for boiler tubes affected by combined effect of wall thinning and overheating | |
JP4865344B2 (ja) | ボイラ伝熱管の熱疲労亀裂損傷診断法 | |
JP2013185764A (ja) | ボイラ水壁管の過熱損傷診断方法およびその装置 | |
JP5592685B2 (ja) | ヘマタイトスケールの付着診断方法 | |
JP4831624B2 (ja) | ボイラ用炭素鋼及びMo鋼の黒鉛化損傷診断法 | |
Saha et al. | Failure investigation of a final super heater tube in a 140 MW thermal power plant | |
Saha | Boiler tube failures: Some case studies | |
JP4737512B2 (ja) | フェライト系耐熱鋼のクリープ損傷推定方法 | |
JP2003106947A (ja) | クリープ余寿命評価方法 | |
JP4968734B2 (ja) | オーステナイト鋼の使用温度推定方法 | |
Salman et al. | Determination of correlation functions of the oxide scale growth and the temperature increase | |
JP6469386B2 (ja) | 部材の使用温度の推定方法および部材の使用温度の推定装置 | |
JP6582753B2 (ja) | 耐熱鋼材の寿命予測方法 | |
JP3892629B2 (ja) | ボイラ水壁管の過熱損傷診断方法 | |
JP2013228119A (ja) | ボイラ伝熱管の亀裂損傷の診断方法および診断装置 | |
JP5900888B2 (ja) | Ni基合金の使用温度推定方法及び寿命評価方法 | |
JP4767184B2 (ja) | ボイラー管および付属配管の健全性評価方法 | |
JP2005134115A (ja) | 機器の低サイクル疲労損傷起こりやすさ診断法とリスク評価法 | |
Tahami et al. | Effect of sediment thickness on the remaining creep lifetime of 9Cr1Mo refinery furnace tubes | |
Akbar et al. | High-temperature failure of steel boiler tube secondary superheater in a power plant | |
Ang | Development of iterative analytical procedure for boiler tube analysis in matlab | |
Otsuka | Fracture behavior of steam-grown oxide scales formed on 2–12% Cr steels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100406 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110907 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110914 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110914 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4831624 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140930 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |