JP2013019758A - Damage evaluation method and device for metal member - Google Patents

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Takumi Tokiyoshi
巧 時吉
Yasuharu Chuma
康晴 中馬
Takuya Fukabori
拓也 深堀
Hiroyuki Oyama
博之 大山
Hiroshi Shiibashi
啓 椎橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve early detection of creep damage of a metal member formed of high Cr steel to ensure a time required for maintenance management.SOLUTION: A plurality of measurement projections 10 are formed across a weld zone W on the external surface of a steam piping P of a thermal power plant boiler. A creep damage evaluation device 12 comprises: a storage part 16 for storing a correlation map 14 which is created based on past measured values and indicates a correlation relation between strain of a welding heat affected zone HAZ and a lifetime consumption rate; a creep strain measurement part 18 to which a measured value of an interval 2L between the measurement projections 10 and which calculates creep strain of the external surface of the steam piping P; a first estimation part 20 which calculates creep strain of internal and external surfaces and the board thickness inside of the welding heat affected zone HAZ from the creep strain between the intervals 2L by using a finite element method (FEM); and a second estimation part 22 which estimates lifetime consumption rates of the internal and external surfaces and the board thickness inside of the welding heat affected zone HAZ from the creep strain and the correlation map 14.

Description

本発明は、例えば、火力発電プラント用ボイラの蒸気配管の溶接部等に発生するクリープ損傷を評価し、クリープ破断に至るまでの余寿命を推定するのに好適なクリープ損傷の評価方法及び評価装置に関する。   The present invention is, for example, a creep damage evaluation method and an evaluation apparatus suitable for evaluating creep damage occurring in, for example, a welded portion of a steam pipe of a boiler for a thermal power plant and estimating the remaining life until creep rupture. About.

火力発電プラント用ボイラの蒸気配管には、優れた高温特性をもち、高温高圧下で長時間使用できるフェライト系高Cr耐熱鋼が使用されている。かかる高温高圧下で使用される配管では、クリープ現象に起因した破断が問題となる。そこで、クリープ破断に対する保守管理が必要となる。クリープ損傷の進行速度は、特に溶接箇所の溶接熱影響部において大きくなる。クリープ破断は、溶接熱影響部等で発生したクリープボイド(空孔)が成長及び合体を繰り返し、微視き裂に成長し、その後、巨視き裂が進展して配管の肉厚を貫通し、破断に至るものである。   Ferritic high Cr heat resistant steel that has excellent high temperature characteristics and can be used for a long time under high temperature and high pressure is used for steam piping of boilers for thermal power plants. In piping used under such high temperature and pressure, breakage due to creep phenomenon becomes a problem. Therefore, maintenance management for creep rupture is required. The progress rate of creep damage increases particularly in the weld heat affected zone of the welded part. Creep rupture is that creep voids (holes) generated in the weld heat affected zone etc. repeat growth and coalescence, grow into microcracks, and then macrocracks progress to penetrate the pipe wall thickness, It leads to breakage.

図12は、2Cr鋼からなるボイラの蒸気配管の溶接部Wに発生したき裂cを示している。図12に示すように、溶接金属wと蒸気配管の母材m間に形成される溶接熱影響部HAZにき裂cが発生し、破断に到っている。また、蒸気配管の表面より内部でクリープボイド数が多く発生し、き裂cの起点となる傾向がある。   FIG. 12 shows a crack c generated at a weld W of a steam pipe of a boiler made of 2Cr steel. As shown in FIG. 12, a crack c is generated in the weld heat affected zone HAZ formed between the weld metal w and the base material m of the steam pipe, and the fracture is reached. In addition, the number of creep voids is increased inside the surface of the steam pipe and tends to be the starting point of the crack c.

金属部材表面のクリープボイドの有無を検出する方法として、レプリカ法がある。レプリカ法は、検査対象面を鏡面に研磨し、該鏡面をエッチングにより選択除去し、エッチング面にレプリカ用プラスチック膜を押貼し、エッチング面の凹凸をプラスチック膜に転写する。次に、走査型電子顕微鏡を用いてクリープボイドの有無及びその分布状況を観察する。   As a method for detecting the presence or absence of creep voids on the surface of a metal member, there is a replica method. In the replica method, the surface to be inspected is polished to a mirror surface, the mirror surface is selectively removed by etching, a plastic film for replica is pressed onto the etched surface, and the unevenness of the etched surface is transferred to the plastic film. Next, the presence or absence of creep voids and their distribution are observed using a scanning electron microscope.

また、金属部材の成分分析からクリープ損傷の進行速度の影響を判定する方法もある。この方法は、金属部材表面の酸化被膜を除去した後、露出した金属部材を研削して切粉を採取する。この切粉を用いて成分分析を行い、不純物量からクリープ脆化指数(CEF)を求め、クリープ脆化指数とクリープ損傷の進行速度との相関から、今後の保守管理要領に反映するものである。   There is also a method for determining the influence of the creep damage progress rate from component analysis of a metal member. In this method, after removing the oxide film on the surface of the metal member, the exposed metal member is ground to collect chips. Component analysis is performed using this chip, the creep embrittlement index (CEF) is determined from the amount of impurities, and the correlation between the creep embrittlement index and the progress rate of creep damage is reflected in future maintenance management procedures. .

金属部材内部の傷を検出する方法として、超音波を用いた非破壊検査方法がある。この方法は、金属部材の内部に超音波を発信し、欠陥で反射する反射波を検出することで、欠陥を検出するものである。超音波を用いた方法として、複数の振動素子から意図する方向に走る単一波面を形成するように複数の超音波を発信し、欠陥で反射する反射波を検出することで、欠陥の「位置」の測定精度が高いフェーズドアレイ法がある。また、金属部材の表面に超音波を発信する振動素子と、金属部材内部の傷からの反射波を受信素子とを備え、金属部材表面で反射する反射波と欠陥で反射する反射波との時間差から、欠陥の「深さ」を精度良く検出できるTOFD法等の方法がある。   There is a nondestructive inspection method using ultrasonic waves as a method for detecting scratches inside the metal member. This method detects a defect by transmitting an ultrasonic wave inside a metal member and detecting a reflected wave reflected by the defect. As a method using ultrasonic waves, a plurality of ultrasonic waves are transmitted from a plurality of vibration elements so as to form a single wavefront running in an intended direction, and a reflected wave reflected by the defect is detected, thereby detecting the position of the defect. There is a phased array method with high measurement accuracy. In addition, a time difference between a reflected wave reflected from the surface of the metal member and a reflected wave reflected from the defect is provided with a vibration element that transmits ultrasonic waves to the surface of the metal member and a receiving element that reflects the reflected wave from the scratch inside the metal member Therefore, there is a method such as a TOFD method that can accurately detect the “depth” of the defect.

特許文献1には、超音波探傷法では、金属部材内部の傷が経年変化により生じたクリープ損傷によるものか、製造時に既に生じていたものかを判定できないために、金属部材の余寿命を予測できないという課題を解決する手段が開示されている。この手段は、超音波探傷法と、金属部材表面のクリープボイドの分布状態を観察するレプリカ法や成分分析法等とを併用することで、クリープ損傷による傷かどうかを判定するものである。   In Patent Document 1, since the ultrasonic flaw detection method cannot determine whether the scratch inside the metal member is caused by creep damage caused by secular change or has already occurred at the time of manufacture, the remaining life of the metal member is predicted. Means for solving the problem of being impossible is disclosed. This means determines whether or not the damage is caused by creep damage by using an ultrasonic flaw detection method in combination with a replica method or a component analysis method for observing the distribution of creep voids on the surface of a metal member.

特許文献2には、ボイラ配管のベンド部のクリープ損傷を評価し、該ベンド部の余寿命を正確かつ簡便に予測可能なクリープ損傷評価方法が開示されている。この方法は、ボイラ運転前後のベンド部の変形量を測定し、この変形量の差から運転後にベンド部に働く曲げモーメントを算出し、予め求めてあるベンド部の曲げモーメントとクリープ損傷との相関関係から、該ベンド部のクリープ損傷を予測するものである。   Patent Document 2 discloses a creep damage evaluation method that can evaluate the creep damage of the bend portion of the boiler pipe and accurately and simply predict the remaining life of the bend portion. This method measures the amount of deformation of the bend before and after boiler operation, calculates the bending moment acting on the bend after operation from the difference in the amount of deformation, and correlates the bending moment of the bend and the creep damage that has been obtained in advance. From the relationship, the creep damage of the bend portion is predicted.

特開2001−153865号公報JP 2001-153865 A 特開2003−232719号公報JP 2003-232719 A

ボイラの蒸気配管に適用される高Cr鋼のうち、9〜12Cr鋼は、2Cr鋼と比べて高いクリープ破断強度をもつ。しかし、9〜12Cr鋼は、2Cr鋼と比べ、クリープ損傷を受けたときの組織変化が少なく、寿命末期にならないと、金属部材内部でき裂伸展が見られず、かつ外表面にクリープボイドが生じない。そのため、特許文献1に開示された超音波による評価方法では、寿命末期にならないと、金属部材内部のクリープ損傷を見つけることができない。また、金属部材表面でも、レプリカ法や成分分析法を用いた場合、寿命末期にならないと、クリープボイドを検出できない。   Among high Cr steels applied to boiler steam piping, 9-12Cr steel has a higher creep rupture strength than 2Cr steel. However, compared with 2Cr steel, 9-12Cr steel has less structural change when subjected to creep damage. If it is not at the end of its life, crack extension is not observed inside the metal member, and creep voids are generated on the outer surface. Absent. For this reason, the ultrasonic evaluation method disclosed in Patent Document 1 cannot find the creep damage inside the metal member unless it reaches the end of its life. Even on the metal member surface, when the replica method or the component analysis method is used, the creep void cannot be detected unless the end of life is reached.

例えば、クリープ破断までの時間を100%とするクリープ寿命消費率で言えば、2Cr鋼では、クリープ寿命消費率が60%程度で、密集したクリープボイドや微視き裂を検出可能であるが、9〜12Cr鋼では、クリープ寿命消費率が80%程度にならないと、密集したクリープボイドや微視き裂を検出できない。そのため、クリープ損傷の検出からクリープ破断までの時間が短く、保守管理に十分な時間を確保できず、十分な保守管理ができないという問題がある。   For example, in terms of the creep life consumption rate when the time to creep rupture is 100%, in 2Cr steel, the creep life consumption rate is about 60%, and dense creep voids and microcracks can be detected. With 9-12Cr steel, dense creep voids and microcracks cannot be detected unless the creep life consumption rate is about 80%. For this reason, there is a problem that the time from detection of creep damage to creep rupture is short, sufficient time for maintenance management cannot be secured, and sufficient maintenance management cannot be performed.

特許文献2に開示された評価方法は、曲げモーメントを顕著に受ける金属部材だけに適用可能であり、適用範囲が限定される。   The evaluation method disclosed in Patent Document 2 can be applied only to a metal member that significantly receives a bending moment, and its application range is limited.

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、9〜12Cr鋼等の高Cr鋼においても、クリープ損傷の早期検出を可能にし、保守管理に十分な時間を確保できるクリープ損傷評価方法を実現することを目的とする。   In view of the problems of the prior art, the present invention realizes a creep damage evaluation method that enables early detection of creep damage and secures sufficient time for maintenance management even in high Cr steel such as 9-12Cr steel. With the goal.

かかる目的を達成するため、本発明の金属部材の損傷評価方法は、過去の計測値から、金属部材のクリープ歪とクリープ損傷による寿命消費率との相関関係を示す相関マップを予め作成しておくマップ作成工程と、金属部材の表面に発生する変位を計測し、該変位から金属部材の表面に発生するクリープ歪を算出するクリープ歪計測工程と、該クリープ歪計測工程で計測したクリープ歪から、解析的手法により金属部材内部のクリープ歪を推定する第1推定工程と、歪計測工程で計測した金属部材表面のクリープ歪及び第1推定工程で推定した金属部材内部のクリープ歪から、相関マップに基づいて金属部材のクリープ損傷による寿命消費率を推定する第2推定工程と、からなるものである。   In order to achieve such an object, the damage evaluation method for a metal member according to the present invention prepares in advance a correlation map indicating the correlation between the creep strain of the metal member and the life consumption rate due to creep damage from the past measurement values. From the map creation step, the displacement generated on the surface of the metal member, the creep strain measurement step of calculating the creep strain generated on the surface of the metal member from the displacement, and the creep strain measured in the creep strain measurement step, From the first estimation step for estimating the creep strain inside the metal member by an analytical method, the creep strain on the surface of the metal member measured in the strain measurement step, and the creep strain inside the metal member estimated in the first estimation step, to a correlation map And a second estimation step for estimating a life consumption rate due to creep damage of the metal member.

本発明方法では、金属部材の表面に発生したクリープ歪から、例えば有限要素法(FEM)等の解析的手法を用いて、金属部材内部のクリープ歪を推定する。そして、金属部材の表面及び内部のクリープ歪から、相関マップに基づいて、金属部材の表面及び内部のクリープ寿命消費率を推定する。このように、金属部材に発生するクリープ歪に基づいて、クリープ損傷を推定しているので、9〜12Cr鋼においても、早期にクリープ損傷度を把握できる。これによって、金属部材の保守管理に十分な時間を確保できるので、保守管理が容易になる。   In the method of the present invention, the creep strain inside the metal member is estimated from the creep strain generated on the surface of the metal member by using an analytical method such as a finite element method (FEM). Based on the correlation map, the creep life consumption rate on the surface and inside of the metal member is estimated from the creep strain on the surface and inside of the metal member. Thus, since creep damage is estimated based on the creep distortion which generate | occur | produces in a metal member, even in 9-12Cr steel, a creep damage degree can be grasped | ascertained early. As a result, a sufficient time for maintenance management of the metal member can be secured, so that maintenance management becomes easy.

本発明方法において、クリープ歪計測工程が、金属部材の表面に予め2個以上の計測用突起を形成しておき、クリープ歪発生前後に計測した計測用突起間の距離から計測用突起間のクリープ歪を算出するものであるとよい。このように、予め計測用突起を設けておくことで、金属部材表面のクリープ歪を計測するのが容易になる。計測用突起は、クリープ損傷の進行速度が速く、クリープ損傷度を特に監視すべき領域に配置するとよい。   In the method according to the present invention, the creep strain measurement step includes forming two or more measurement projections on the surface of the metal member in advance, and measuring the creep between the measurement projections from the distance between the measurement projections measured before and after the occurrence of creep strain. It is good to calculate distortion. Thus, it becomes easy to measure the creep strain on the surface of the metal member by providing the measurement projections in advance. The measurement protrusions may be arranged in a region where the creep damage progress rate is high and the degree of creep damage is particularly to be monitored.

本発明方法において、金属部材に引張り荷重が付加されるとき、クリープ歪計測工程が、金属部材の表面に発生した凹部の深さを計測し、この計測値を金属部材の表面に発生するクリープ歪の指標とするとよい。金属部材が引張り荷重を受けるとき、特にクリープ損傷の進行速度が大きい領域、例えば溶接熱影響部等で金属部材の表面に凹部が発生する。そこで、この凹部の深さを金属部材の表面に発生する変位として捉え、これからクリープ歪を算出することで、この領域のクリープ寿命消費率を簡便に求めることができる。   In the method of the present invention, when a tensile load is applied to the metal member, the creep strain measurement step measures the depth of the recess generated on the surface of the metal member, and the creep strain generated on the surface of the metal member. It is good to use as an index. When the metal member is subjected to a tensile load, a concave portion is generated on the surface of the metal member, particularly in a region where the progress rate of creep damage is large, such as a weld heat affected zone. Therefore, the depth of the concave portion is regarded as a displacement generated on the surface of the metal member, and the creep strain is calculated from this, whereby the creep life consumption rate in this region can be easily obtained.

また、計測用突起を形成するクリープ歪算出方法と、金属部材表面の凹部の深さを検出するクリープ歪算出方法とを併用することで、さらに正確なクリープ寿命消費率を推定できる。   Further, a more accurate creep life consumption rate can be estimated by using the creep strain calculation method for forming the measurement protrusion and the creep strain calculation method for detecting the depth of the recess on the metal member surface.

さらに、前記クリープ損傷評価方法に加えて、金属部材表面の組織検査を行い、この組織検査の結果に基づき金属部材表面のクリープ損傷の有無を判定し、この判定結果と前記クリープ損傷評価方法で推定した寿命消費率とから、金属部材の寿命消費率を総合的に推定するとよい。これによって、金属部材のクリープ寿命消費率をさらに正確に推定できる。   Furthermore, in addition to the creep damage evaluation method, a structure inspection of the surface of the metal member is performed, and based on the result of the structure inspection, the presence or absence of creep damage on the surface of the metal member is determined. The lifetime consumption rate of the metal member may be estimated comprehensively from the calculated lifetime consumption rate. Thereby, the creep life consumption rate of the metal member can be estimated more accurately.

前記本発明方法の実施に直接使用可能な本発明の金属部材の損傷評価装置は、過去の計測値に基づいて作成され、金属部材のクリープ歪とクリープ損傷による寿命消費率との相関関係を示す相関マップ及び該相関マップを記憶する記憶手段と、金属部材の表面に発生する変位が入力され、該変位から金属部材の表面に発生するクリープ歪を算出するクリープ歪計測手段と、クリープ歪計測手段で計測されたクリープ歪から、解析的手法により金属部材内部のクリープ歪を推定する第1推定手段と、クリープ歪計測手段で計測された金属部材表面のクリープ歪及び第1推定手段で推定した金属部材内部のクリープ歪から、相関マップに基づいて金属部材のクリープ損傷による寿命消費率を推定する第2推定手段と、からなるものである。   The metal member damage evaluation apparatus of the present invention that can be directly used for the implementation of the method of the present invention is created based on past measurement values, and shows the correlation between the creep strain of the metal member and the lifetime consumption rate due to creep damage. A correlation map, a storage means for storing the correlation map, a creep strain measuring means for inputting a displacement generated on the surface of the metal member and calculating a creep strain generated on the surface of the metal member from the displacement; and a creep strain measuring means The first estimation means for estimating the creep strain inside the metal member by an analytical method from the creep strain measured in step 1, the creep strain on the surface of the metal member measured by the creep strain measurement means, and the metal estimated by the first estimation means And second estimation means for estimating a life consumption rate due to creep damage of the metal member based on the correlation map from the creep strain inside the member.

本発明装置では、金属部材の表面に発生したクリープ歪を算出し、該クリープ歪から、例えば有限要素法(FEM)等の解析的手法を用いて、金属部材内部のクリープ歪を推定する。そして、金属部材の表面及び内部のクリープ歪から、相関マップに基づいて、金属部材の表面及び内部のクリープ寿命消費率を推定する。このように、金属部材に発生するクリープ歪に基づいて、クリープ損傷を推定しているので、9〜12Cr鋼においても、早期にクリープ損傷度を把握できる。これによって、金属部材の保守管理が容易になる。   In the apparatus of the present invention, the creep strain generated on the surface of the metal member is calculated, and the creep strain inside the metal member is estimated from the creep strain using an analytical method such as a finite element method (FEM). Based on the correlation map, the creep life consumption rate on the surface and inside of the metal member is estimated from the creep strain on the surface and inside of the metal member. Thus, since creep damage is estimated based on the creep distortion which generate | occur | produces in a metal member, even in 9-12Cr steel, a creep damage degree can be grasped | ascertained early. This facilitates maintenance management of the metal member.

本発明装置において、金属部材の表面に予め形成された2個以上の計測用突起を備え、歪計測手段に歪発生前後に計測された計測用突起間の距離が入力され、該歪計測手段で計測用突起間のクリープ歪を算出するものであるとよい。このように、金属部材の表面に計測用突起を形成することで、金属部材表面のクリープ歪を計測するのが容易になる。計測用突起は、クリープ損傷の進行速度が速く、クリープ損傷度を特に監視すべき領域に配置するとよい。   In the apparatus of the present invention, two or more measurement protrusions formed in advance on the surface of the metal member are provided, and the distance between the measurement protrusions measured before and after the occurrence of the strain is input to the strain measurement means. It is preferable to calculate the creep strain between the measurement protrusions. Thus, it becomes easy to measure the creep strain on the surface of the metal member by forming the measurement protrusion on the surface of the metal member. The measurement protrusions may be arranged in a region where the creep damage progress rate is high and the degree of creep damage is particularly to be monitored.

本発明装置において、計測用突起が金属部材の溶接線の両側に配置され、溶接線の熱影響部のクリープ損傷による寿命消費率を推定するようにするとよい。溶接部のクリープ損傷の進行速度は、金属部材の母材及び溶接金属は同等であるが、溶接熱影響部のクリープ損傷の進行速度はこれらの領域より大きい。そこで、特に、溶接熱影響部のクリープ寿命消費率を推定することで、金属部材のクリープ破断時期を正確に推定できる。   In the device of the present invention, the measurement protrusions may be arranged on both sides of the weld line of the metal member, and the life consumption rate due to creep damage of the heat affected zone of the weld line may be estimated. The progress rate of creep damage in the weld zone is the same for the base metal of the metal member and the weld metal, but the progress rate of creep damage in the weld heat affected zone is larger than these regions. Therefore, in particular, the creep rupture time of the metal member can be accurately estimated by estimating the creep life consumption rate of the weld heat affected zone.

本発明方法によれば、過去の計測値から、金属部材のクリープ歪とクリープ損傷による寿命消費率との相関関係を示す相関マップを予め作成しておくマップ作成工程と、金属部材の表面に発生する変位を計測し、該変位から金属部材の表面に発生するクリープ歪を算出するクリープ歪計測工程と、該クリープ歪計測工程で計測したクリープ歪から、解析的手法により金属部材内部のクリープ歪を推定する第1推定工程と、クリープ歪計測工程で計測した金属部材表面のクリープ歪及び第1推定工程で推定した金属部材内部のクリープ歪から、相関マップに基づいて金属部材のクリープ損傷による寿命消費率を推定する第2推定工程と、からなり、金属部材に発生するクリープ歪に基づいて、クリープ損傷を推定しているので、9〜12Cr鋼においても、早期にクリープ損傷度を把握できる。これによって、金属部材の保守管理のための十分な時間的余裕を得ることができる。   According to the method of the present invention, a map creation step for creating in advance a correlation map showing a correlation between a creep distortion of a metal member and a life consumption rate due to creep damage from a past measurement value is generated on the surface of the metal member. The creep strain inside the metal member is analyzed by an analytical method from the creep strain measurement step for calculating the creep strain generated on the surface of the metal member from the displacement and the creep strain measured in the creep strain measurement step. Lifetime consumption due to creep damage of metal member based on correlation map from first estimation step to be estimated, creep strain of metal member surface measured in creep strain measurement step and creep strain in metal member estimated in first estimation step A second estimation step for estimating the rate, and creep damage is estimated based on the creep strain generated in the metal member. Oite also, it can grasp the creep damage degree at an early stage. As a result, a sufficient time margin for maintenance management of the metal member can be obtained.

本発明装置によれば、過去の計測値に基づいて作成され、金属部材のクリープ歪とクリープ損傷による寿命消費率との相関関係を示す相関マップ及び該相関マップを記憶する記憶手段と、金属部材の表面に発生する変位が入力され、該変位から金属部材の表面に発生するクリープ歪を算出するクリープ歪計測手段と、クリープ歪計測手段で計測されたクリープ歪から、解析的手法により金属部材内部のクリープ歪を推定する第1推定手段と、クリープ歪計測手段で計測された金属部材表面のクリープ歪及び第1推定手段で推定した金属部材内部のクリープ歪から、相関マップに基づいて金属部材のクリープ損傷による寿命消費率を推定する第2推定手段と、からなるので、前記本発明方法と同様の作用効果を得ることができる。   According to the apparatus of the present invention, a correlation map that is created based on past measurement values and indicates a correlation between the creep strain of the metal member and the life consumption rate due to creep damage, a storage unit that stores the correlation map, and the metal member The creep strain measuring means for calculating the creep strain generated on the surface of the metal member from the displacement generated by the displacement generated on the surface of the metal member, and the creep strain measured by the creep strain measuring means from the inside of the metal member by an analytical method The first estimation means for estimating the creep strain of the metal member, the creep strain on the surface of the metal member measured by the creep strain measurement means, and the creep strain inside the metal member estimated by the first estimation means, based on the correlation map, Since it comprises the second estimating means for estimating the lifetime consumption rate due to creep damage, the same effect as the method of the present invention can be obtained.

本発明の第1実施形態に係り、寿命予測対象となる蒸気配管の斜視図である。It is a perspective view of the steam piping which concerns on 1st Embodiment of this invention and becomes lifetime prediction object. 前記蒸気配管に形成された計測用突起の拡大図である。It is an enlarged view of the processus | protrusion for measurement formed in the said steam piping. 前記蒸気配管の溶接部の断面図である。It is sectional drawing of the welding part of the said steam piping. 本発明の第1実施形態に係るクリープ損傷評価装置のブロック線図である。It is a block diagram of the creep damage evaluation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 前記第1実施形態に係り、(A)は溶接熱影響部のクリープ歪を示す線図であり、(B)は溶接熱影響部のクリープ歪から寿命消費率を予測する線図である。In the first embodiment, (A) is a diagram showing the creep strain of the weld heat affected zone, and (B) is a diagram for predicting the life consumption rate from the creep strain of the weld heat affected zone. 第1実施形態で実際に計測用突起間のクリープ歪から予測した溶接熱影響部のクリープ歪を示す線図である。It is a diagram which shows the creep distortion of the welding heat affected zone estimated from the creep distortion between projections for measurement in the first embodiment. 第1実施形態で実際に溶接熱影響部のクリープ歪から予測した寿命消費率を示す線図である。It is a diagram which shows the lifetime consumption rate actually estimated from the creep distortion of the welding heat affected zone in 1st Embodiment. 第1実施形態で、本発明及び他の手法を併用して蒸気配管の寿命消費率を総合的に予測した線図である。In 1st Embodiment, it is the diagram which estimated the lifetime consumption rate of steam piping comprehensively using this invention and the other method together. 本発明の第2実施形態に係る蒸気配管の断面図である。It is sectional drawing of the steam piping which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 前記第2実施形態に係り、(A)は溶接熱影響部のクリープ歪を示す線図であり、(B)は溶接熱影響部のクリープ歪から寿命消費率を予測する線図である。In relation to the second embodiment, (A) is a diagram showing the creep strain of the weld heat affected zone, and (B) is a diagram for predicting the life consumption rate from the creep strain of the weld heat affected zone. 第2実施形態で、実際に予測した溶接熱影響部のくぼみ量から予測した寿命消費率を示す線図である。It is a diagram which shows the lifetime consumption rate estimated from the hollow amount of the welding heat affected zone actually estimated in 2nd Embodiment. 蒸気配管の溶接部に発生したき裂と、蒸気配管に発生したクリープボイド面密度を示す線図である。It is a diagram which shows the crack which generate | occur | produced in the welding part of steam piping, and the creep void surface density which generate | occur | produced in steam piping.

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.

(実施形態1)
本発明を火力発電所用ボイラの、9〜12Cr鋼からなる蒸気配管に適用した第1実施形態を図1〜図8に基づいて説明する。図1はクリープ損傷を評価しその余寿命を予測する蒸気配管Pを示す。蒸気配管Pは、例えば、ボイラと蒸気タービン間に配設され、高圧蒸気Sをボイラから蒸気タービンに供給する、直径が400〜700mmの大口径管である。蒸気配管Pは、管の周方向に溶接部Wが存在する。溶接部Wに形成される溶接熱影響部が最もクリープ損傷の進行速度が大きいため、本実施形態では溶接部Wの周辺の溶接熱影響部のクリープ損傷を評価する。そのため、蒸気配管Pの外周面に、溶接部Wを挟んで計測用突起10が形成されている。
(Embodiment 1)
1st Embodiment which applied this invention to the steam piping which consists of 9-12Cr steel of the boiler for thermal power plants is described based on FIGS. FIG. 1 shows a steam pipe P that evaluates creep damage and predicts its remaining life. The steam pipe P is, for example, a large-diameter pipe having a diameter of 400 to 700 mm that is disposed between the boiler and the steam turbine and supplies the high-pressure steam S from the boiler to the steam turbine. The steam pipe P has a weld W in the circumferential direction of the pipe. Since the welding heat affected zone formed in the welded portion W has the highest creep damage progression rate, this embodiment evaluates the creep damage of the weld heat affected zone around the welded portion W. Therefore, the measurement projection 10 is formed on the outer peripheral surface of the steam pipe P with the weld W interposed therebetween.

蒸気配管Pには、蒸気配管Pの内部を流れる高圧蒸気Sによって半径方向、周方向、及び軸方向の応力が発生する。また、蒸気配管Pには、蒸気配管Pの自重及び配管系の熱伸びによって、又は支持部材等外部から付加される荷重によって、曲げモーメントによる軸方向応力が発生する。計測用突起10は、これらの荷重が最も大きくなると予想される箇所、及び該箇所と90°の位相差を有する蒸気配管Pの外表面に予め形成されている。計測用突起10は、溶接部Wを挟み、溶接部Wから等間隔Lに配置され、かつ周方向に4箇所、90°間隔で配置されている。   In the steam pipe P, stress in the radial direction, the circumferential direction, and the axial direction is generated by the high-pressure steam S flowing inside the steam pipe P. In addition, axial stress due to a bending moment is generated in the steam pipe P due to the weight of the steam pipe P and the thermal elongation of the piping system, or due to a load applied from the outside such as a support member. The measurement projection 10 is formed in advance on a portion where these loads are expected to be greatest and on the outer surface of the steam pipe P having a phase difference of 90 ° with the portion. The measurement projections 10 are arranged at equal intervals L from the welded portion W with the welded portion W interposed therebetween, and are arranged at 90 ° intervals at four locations in the circumferential direction.

図2に示すように、計測用突起10の形状は、円筒形、又は下部が円筒形をなし、上部が截頭円錐形をなしている。火力発電所の運転開始前又は定期点検時に、オペレータが、マイクロメータ等を用いて、溶接部Wを挟んで相対する計測用突起間の間隔2Lを計測する。また、運転開始後、定期点検以外でも定期的に間隔2Lを計測する。   As shown in FIG. 2, the shape of the measurement protrusion 10 is a cylindrical shape, or the lower portion has a cylindrical shape and the upper portion has a frustoconical shape. Before starting the operation of the thermal power plant or during periodic inspection, the operator measures the distance 2L between the measurement projections facing each other with the weld W interposed therebetween using a micrometer or the like. In addition, after the start of operation, the interval 2L is periodically measured in addition to the periodic inspection.

図3は、蒸気配管Pの溶接部Wの拡大断面図である。蒸気配管Pの母材mと溶接金属wとの間に、溶接熱影響部HAZが形成される。溶接熱影響部HAZは、溶接金属w側に形成される粗粒域rと、母材m側に形成される細粒域fとからなる。通常、細粒域f中の線ABに沿ってクリープボイドが発生し、それがき裂cに伸展し、破断に至る。図3に示すように、線AB上では、蒸気配管Pの表面より内部のほうが大きいクリープ歪が発生する。そのため、表面より内部のほうがクリープ損傷度が大きくなる。   FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the welded portion W of the steam pipe P. A weld heat affected zone HAZ is formed between the base material m of the steam pipe P and the weld metal w. The welding heat affected zone HAZ includes a coarse grain region r formed on the weld metal w side and a fine grain region f formed on the base material m side. Usually, creep voids are generated along the line AB in the fine-grained region f, which extends to the crack c and leads to fracture. As shown in FIG. 3, a creep strain that is larger in the interior than the surface of the steam pipe P occurs on the line AB. For this reason, the degree of creep damage is greater on the inside than on the surface.

図4に、本実施形態に係るクリープ損傷評価装置12を示す。過去の計測値に基づいて、蒸気配管Pの溶接熱影響部HAZのクリープ歪と寿命消費率との相関関係を示す相関マップ14が予め作成されている。相関マップ14は記憶部16に記憶されている。また、記憶部16には、ボイラの運転開始前又は定期点検時に計測された間隔2Lの計測値が記憶されている。相関マップ14の一例を図5(B)に示す。クリープ歪計測部18には、ボイラの運転開始後定期的に計測される間隔2Lの計測値が入力される。クリープ歪計測部18では、記憶部16からボイラの運転開始前又は定期点検時に計測された間隔2Lの計測値が送られ、運転中の間隔2Lのクリープ歪を算出する。   FIG. 4 shows a creep damage evaluation apparatus 12 according to this embodiment. Based on the past measurement values, a correlation map 14 indicating the correlation between the creep strain of the welding heat affected zone HAZ of the steam pipe P and the lifetime consumption rate is created in advance. The correlation map 14 is stored in the storage unit 16. In addition, the storage unit 16 stores a measurement value of the interval 2L measured before the start of boiler operation or during periodic inspection. An example of the correlation map 14 is shown in FIG. The creep strain measurement unit 18 receives a measurement value of an interval 2L that is periodically measured after the boiler operation is started. In the creep strain measuring unit 18, the measured value of the interval 2L measured before the start of operation of the boiler or at the periodic inspection is sent from the storage unit 16, and the creep strain of the interval 2L during operation is calculated.

第1推定部20では、有限要素法(FEM)を用い、間隔2L間のクリープ歪から溶接熱影響部HAZの内外表面及び板厚内部のクリープ歪を算出する。こうして求めた溶接熱影響部HAZの外表面及び板厚内部のクリープ歪と間隔2L間のクリープ歪をグラフ化したものの一例を図5(A)に示す。第2推定部22には、第1推定部20で求めた溶接熱影響部HAZの内外表面及び板厚内部の歪が入力されると共に、記憶部16から相関マップ14が入力される。第2推定部22では、これらの入力値から、溶接熱影響部HAZの内外表面及び板厚内部の寿命消費率を推定する。こうして、求めた寿命消費率は表示部24に表示される。 The first estimation unit 20 uses the finite element method (FEM) to calculate the creep strain on the inner and outer surfaces of the welding heat affected zone HAZ and the inside of the plate thickness from the creep strain during the interval 2L. FIG. 5 (A) shows an example of a graph showing the creep strain between the outer surface and the plate thickness inside the weld heat affected zone HAZ thus obtained and the creep strain between the intervals 2L. The second estimator 22 receives the internal and external surfaces of the welding heat affected zone HAZ and the strain inside the plate thickness obtained by the first estimator 20 and the correlation map 14 from the storage unit 16. In the 2nd estimation part 22, the lifetime consumption rate of the inner and outer surfaces of the welding heat affected zone HAZ and the plate thickness is estimated from these input values. Thus, the obtained lifetime consumption rate is displayed on the display unit 24.

ボイラ用蒸気配管の溶接製エルボ(材質:改良9Cr鋼、外径/肉厚:φ568.8mm×t30mm、曲げ部の曲率半径:R840mm、蒸気温度:650℃、蒸気圧:7.5MPa)について、第1実施形態の手法で求めた実験結果を図6及び図7に示す。図6は、第1推定部20で求めた間隔2L間のクリープ歪と、溶接熱影響部HAZの板厚内部及び外表面のクリープ歪との関係を示し、図7は、溶接熱影響部HAZのクリープ歪と、溶接熱影響部HAZの寿命消費率との関係を示す線図である。   About welded elbow of boiler steam piping (material: modified 9Cr steel, outer diameter / wall thickness: φ568.8 mm × t30 mm, curvature radius of bending portion: R840 mm, steam temperature: 650 ° C., steam pressure: 7.5 MPa) Experimental results obtained by the method of the first embodiment are shown in FIGS. FIG. 6 shows the relationship between the creep strain between the intervals 2L obtained by the first estimation unit 20 and the creep strains in the plate thickness inside and outside of the weld heat affected zone HAZ, and FIG. 7 shows the weld heat affected zone HAZ. It is a diagram which shows the relationship between the creep distortion of and the lifetime consumption rate of the welding heat affected zone HAZ.

第1実施形態では、本発明方法により蒸気配管Pの寿命消費率を推定したほかに、従来のレプリカ法及び超音波探傷法(TOFD法)を併用している。図8に示すように、定期的にレプリカ法によって、蒸気配管Pの外表面のクリープボイドの分布状態を観察し、蒸気配管外表面のクリープ損傷度を判定し、蒸気配管外表面の寿命消費率を予測した。また、ボイラの運転開始前又は定期点検時及びその後定期的に、TOFD法によって蒸気配管Pの板厚内部のクリープ損傷度を判定し、板厚内部の寿命消費率を予測した。これらの手法により寿命予測した結果を図8の線図に示す。   In the first embodiment, in addition to estimating the lifetime consumption rate of the steam pipe P by the method of the present invention, the conventional replica method and ultrasonic flaw detection method (TOFD method) are used in combination. As shown in FIG. 8, the distribution of creep voids on the outer surface of the steam pipe P is periodically observed by the replica method, the degree of creep damage on the outer surface of the steam pipe is determined, and the lifetime consumption rate of the outer surface of the steam pipe Predicted. In addition, the creep damage degree inside the plate thickness of the steam pipe P was determined by the TOFD method before starting the operation of the boiler or at the regular inspection and periodically thereafter, and the lifetime consumption rate inside the plate thickness was predicted. The results of life prediction by these methods are shown in the diagram of FIG.

前述のように、金属部材のクリープ損傷は、表面より内部で速く進行する。図8に示すように、蒸気配管Pの板厚内部のクリープ損傷度を判定可能な本発明方法及びTOFD法では、蒸気配管Pの表面のクリープ損傷度を判定可能なレプリカ法と比べて、判定された余寿命は短くなる傾向にある。   As described above, creep damage of the metal member proceeds faster inside than the surface. As shown in FIG. 8, the method of the present invention and the TOFD method that can determine the creep damage degree inside the thickness of the steam pipe P are determined in comparison with the replica method that can determine the creep damage degree of the surface of the steam pipe P. The remaining lifetime tends to be shortened.

本実施形態によれば、蒸気配管Pの外表面の歪を計測し、この計測値から蒸気配管Pの寿命消費率を推定するので、クリープ損傷による組織変化が少ない9〜12Cr鋼からなる蒸気配管Pでも、ボイラの運転開始の初期から、蒸気配管Pの余寿命を正確に推定できる。また、板厚内部のクリープ損傷も推定できるので、表面のみの観測しかできないレプリカ法等と比べて、正確に寿命消費率を判定できる。そのため、保守管理の時間を十分確保できるので、適切な保守管理を実施できる。   According to the present embodiment, the strain on the outer surface of the steam pipe P is measured, and the life consumption rate of the steam pipe P is estimated from the measured value. Therefore, the steam pipe made of 9-12Cr steel with less structural change due to creep damage. Even with P, the remaining life of the steam pipe P can be accurately estimated from the initial stage of the boiler operation. Moreover, since creep damage inside the plate thickness can also be estimated, the lifetime consumption rate can be determined more accurately than in the replica method or the like in which only the surface can be observed. Therefore, sufficient maintenance management time can be secured, and appropriate maintenance management can be performed.

一方、TOFD法等の超音波探傷法は、図8に示すように、クリープ損傷が進行した末期からしかクリープ損傷度を判定できないので、保守管理に時間的余裕がなく、適切な保守管理ができないという問題がある。   On the other hand, as shown in FIG. 8, the ultrasonic flaw detection method such as the TOFD method can determine the degree of creep damage only from the last stage where creep damage has progressed, so there is no time for maintenance management and appropriate maintenance management cannot be performed. There is a problem.

(実施形態2)
本発明方法及び本発明装置を、第1実施形態と同様の火力発電所用ボイラの、9〜12Cr鋼からなる蒸気配管に適用した第2実施形態を図9〜図11に基づいて説明する。本実施形態のクリープ損傷評価装置は、第1実施形態のクリープ損傷評価装置12と同一である。蒸気配管Pには、内部を流れる高圧蒸気Sにより引張り荷重Fが働く。蒸気配管Pのクリープ損傷の進行速度は、母材m及び溶接金属wはほぼ同等であり、溶接熱影響部HAZはこれらより大きい。そのため、運転時間が長くなるにつれて、溶接熱影響部HAZの変形が大きくなり、寿命後半では溶接熱影響部HAZにくぼみδが発生する。
(Embodiment 2)
2nd Embodiment which applied this invention method and this invention apparatus to the steam piping which consists of 9-12Cr steel of the boiler for thermal power plants similar to 1st Embodiment is described based on FIGS. The creep damage evaluation apparatus of the present embodiment is the same as the creep damage evaluation apparatus 12 of the first embodiment. A tensile load F acts on the steam pipe P due to the high-pressure steam S flowing inside. The creep damage progression rate of the steam pipe P is substantially the same for the base material m and the weld metal w, and the weld heat affected zone HAZ is larger than these. Therefore, as the operation time becomes longer, the deformation of the welding heat affected zone HAZ becomes larger, and the dent δ is generated in the welding heat affected zone HAZ in the latter half of the life.

オペレータがこのくぼみδを計測し、計測値を歪計測部18に入力する。くぼみδの計測方法には、例えば、粘土による型取りしたものをマイクロメータ等によって計測するか、あるいはレーザ顕微鏡による計測方法がある。クリープ歪計測部18では、くぼみδのくぼみ量の計測値から、溶接熱影響部HAZの内外表面のクリープ歪(くぼみ量/蒸気配管Pの板厚t)を算出する。第1推定部20では、有限要素法(FEM)を用い、クリープ歪計測部18で算出したクリープ歪から溶接熱影響部HAZの内外表面及び板厚内部のクリープ歪を算出する。溶接熱影響部HAZのくぼみδと、溶接熱影響部HAZの外表面及び板厚内部のクリープ歪との関係をグラフ化したものの一例を図10(A)に示す。   The operator measures the indent δ and inputs the measured value to the strain measuring unit 18. As a method for measuring the indentation δ, for example, there is a measurement method using a micrometer or the like measured with a clay mold, or a measurement method using a laser microscope. The creep strain measuring unit 18 calculates the creep strain (indentation amount / thickness t of the steam pipe P) of the inner and outer surfaces of the welding heat affected zone HAZ from the measured value of the indentation amount of the indentation δ. The first estimation unit 20 calculates the creep strain inside and outside the weld heat affected zone HAZ and the inside of the plate thickness from the creep strain calculated by the creep strain measurement unit 18 using a finite element method (FEM). FIG. 10A shows an example of a graph showing the relationship between the indentation δ of the welding heat affected zone HAZ and the creep strain inside the outer surface of the welding heat affected zone HAZ and the plate thickness.

第2推定部22には、第1推定部20で求めた溶接熱影響部HAZの内外表面及び板厚内部のクリープ歪が入力されると共に、記憶部16から、過去の計測値に基づいて作成された、蒸気配管Pの溶接熱影響部HAZのクリープ歪と寿命消費率との相関関係を示す相関マップ14が予め入力されている。図10(B)に相関マップ14の一例を示す。第2推定部22では、これらの入力値から、溶接熱影響部HAZの内外表面及び板厚内部の寿命消費率を推定する。こうして、求めた寿命消費率は表示部24に表示される。   The second estimation unit 22 receives the creep strain inside and outside the weld heat-affected zone HAZ obtained by the first estimation unit 20 and the creep thickness inside the plate thickness, and creates from the storage unit 16 based on the past measurement values. The correlation map 14 indicating the correlation between the creep strain of the weld heat affected zone HAZ of the steam pipe P and the life consumption rate is input in advance. FIG. 10B shows an example of the correlation map 14. In the 2nd estimation part 22, the lifetime consumption rate of the inner and outer surfaces of the welding heat affected zone HAZ and the plate thickness is estimated from these input values. Thus, the obtained lifetime consumption rate is displayed on the display unit 24.

ボイラ用蒸気配管の前記溶接製エルボについて、第2実施形態の手法で求めた実験結果を図11に示す。図11は、実験で得られた溶接熱影響部HAZのくぼみ量と寿命消費率との関係を示す。この寿命消費率は、第2実施形態の前記手法で予測されたものである。   FIG. 11 shows the experimental results obtained by the method of the second embodiment for the welded elbow of the steam pipe for boiler. FIG. 11 shows the relationship between the indentation amount of the welding heat affected zone HAZ and the lifetime consumption rate obtained in the experiment. This lifetime consumption rate is predicted by the method of the second embodiment.

本実施形態によれば、蒸気配管Pの溶接熱影響部HAZの外表面のくぼみ量を計測し、この計測値から蒸気配管Pの寿命消費率を推定するので、クリープ損傷による組織変化が少ない9〜12Cr鋼からなる蒸気配管Pでも、ボイラの運転開始の初期から、蒸気配管Pの余寿命を正確に推定できる。そのため、保守管理の時間を十分確保できるので、適切な保守管理を実施できる。   According to the present embodiment, the amount of indentation on the outer surface of the weld heat affected zone HAZ of the steam pipe P is measured, and the life consumption rate of the steam pipe P is estimated from this measured value, so that there is little structural change due to creep damage. Even with the steam pipe P made of ˜12Cr steel, the remaining life of the steam pipe P can be accurately estimated from the initial stage of the operation start of the boiler. Therefore, sufficient maintenance management time can be secured, and appropriate maintenance management can be performed.

なお、本発明は、2Cr鋼等の比較的Cr含有量が少ないCr鋼からなる金属部材のクリープ損傷評価にも適用できる。   In addition, this invention is applicable also to the creep damage evaluation of the metal member which consists of Cr steel with comparatively little Cr content, such as 2Cr steel.

本発明によれば、9〜12Cr鋼等の高Cr鋼からなる金属部材のクリープ損傷の早期検出を可能とし、保守管理に十分な時間を確保できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the early detection of the creep damage of the metal member which consists of high Cr steels, such as 9-12Cr steel, is attained, and sufficient time for maintenance management can be ensured.

10 計測用突起
12 クリープ損傷評価装置
14 相関マップ
16 記憶部
18 歪計測部
20 第1推定部
22 第2推定部
24 表示部
F 引張り荷重
HAZ 溶接熱影響部
P 蒸気配管
S 高圧蒸気
W 溶接部
c き裂
f 細粒域
m 母材
r 粗粒域
t 板厚
w 溶接金属
δ くぼみ
ε クリープ歪
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Measurement protrusion 12 Creep damage evaluation apparatus 14 Correlation map 16 Memory | storage part 18 Strain measurement part 20 1st estimation part 22 2nd estimation part 24 Display part F Tensile load HAZ Welding heat influence part P Steam piping S High pressure steam W Welding part c Crack f Fine grain region m Base material r Coarse grain region t Plate thickness w Weld metal δ Depression ε Creep strain

Claims (8)

過去の計測値から、金属部材のクリープ歪とクリープ損傷による寿命消費率との相関関係を示す相関マップを予め作成しておくマップ作成工程と、
金属部材の表面に発生する変位を計測し、該変位から金属部材の表面に発生したクリープ歪を算出するクリープ歪計測工程と、
該クリープ歪計測工程で計測したクリープ歪から、解析的手法により金属部材内部のクリープ歪を推定する第1推定工程と、
前記クリープ歪計測工程で計測した金属部材表面のクリープ歪及び前記第1推定工程で推定した金属部材内部のクリープ歪から、前記相関マップに基づいて金属部材のクリープ損傷による寿命消費率を推定する第2推定工程と、からなることを特徴とする金属部材の損傷評価方法。
From a past measurement value, a map creation step of creating a correlation map indicating the correlation between the creep strain of the metal member and the lifetime consumption rate due to creep damage;
A creep strain measuring step of measuring a displacement generated on the surface of the metal member and calculating a creep strain generated on the surface of the metal member from the displacement;
A first estimation step of estimating a creep strain inside the metal member by an analytical method from the creep strain measured in the creep strain measurement step;
A life consumption rate due to creep damage of the metal member is estimated based on the correlation map from the creep strain of the metal member surface measured in the creep strain measurement step and the creep strain inside the metal member estimated in the first estimation step. 2. A method for evaluating damage of a metal member, comprising: an estimation step.
前記クリープ歪計測工程が、金属部材の表面に予め2個以上の計測用突起を形成しておき、クリープ歪発生前後に計測した計測用突起間の距離から計測用突起間のクリープ歪を算出するものであることを特徴とする請求項1に記載の金属部材の損傷評価方法。   In the creep strain measurement step, two or more measurement projections are formed in advance on the surface of the metal member, and the creep strain between the measurement projections is calculated from the distance between the measurement projections measured before and after the occurrence of the creep strain. The damage evaluation method for a metal member according to claim 1, wherein the damage evaluation method is used. 前記金属部材に引張り荷重が付加されるとき、前記クリープ歪計測工程が、金属部材の表面に発生した凹部の深さを計測し、この計測値を金属部材の表面に発生するクリープ歪の指標とすることを特徴とする請求項1に記載の金属部材の損傷評価方法。   When a tensile load is applied to the metal member, the creep strain measurement step measures the depth of the recess generated on the surface of the metal member, and this measured value is an index of creep strain generated on the surface of the metal member. The damage evaluation method for a metal member according to claim 1. 請求項2及び請求項3に記載の金属部材の損傷評価方法を併用することを特徴とする金属部材の損傷評価方法。   A damage evaluation method for a metal member, wherein the damage evaluation method for a metal member according to claim 2 and claim 3 is used in combination. 請求項1に記載の金属部材の損傷評価方法に加えて、金属部材表面の組織検査を行い、この組織検査の結果に基づき金属部材表面のクリープ損傷の有無を判定し、この判定結果と請求項1に記載の損傷評価方法で推定した寿命消費率とから、金属部材の寿命消費率を推定することを特徴とする金属部材の損傷評価方法。   In addition to the metal member damage evaluation method according to claim 1, a structure inspection of the surface of the metal member is performed, and the presence or absence of creep damage on the surface of the metal member is determined based on a result of the structure inspection. A damage evaluation method for a metal member, wherein the life consumption rate of the metal member is estimated from the life consumption rate estimated by the damage evaluation method according to 1. 過去の計測値に基づいて作成され、金属部材のクリープ歪とクリープ損傷による寿命消費率との相関関係を示す相関マップ及び該相関マップを記憶する記憶手段と、
金属部材の表面に発生する変位が入力され、該変位から金属部材の表面に発生するクリープ歪を算出するクリープ歪計測手段と、
該クリープ歪計測手段で計測されたクリープ歪から、解析的手法により金属部材内部のクリープ歪を推定する第1推定手段と、
前記クリープ歪計測手段で計測された金属部材表面のクリープ歪及び前記第1推定手段で推定した金属部材内部のクリープ歪から、前記相関マップに基づいて金属部材のクリープ損傷による寿命消費率を推定する第2推定手段と、からなることを特徴とする金属部材の損傷評価装置。
A correlation map created on the basis of past measurement values and showing a correlation between the creep strain of the metal member and the life consumption rate due to creep damage, and storage means for storing the correlation map;
A creep strain measuring means for inputting a displacement generated on the surface of the metal member and calculating a creep strain generated on the surface of the metal member from the displacement;
First estimation means for estimating the creep strain inside the metal member by an analytical method from the creep strain measured by the creep strain measurement means;
From the creep strain on the surface of the metal member measured by the creep strain measuring means and the creep strain inside the metal member estimated by the first estimating means, the lifetime consumption rate due to creep damage of the metal member is estimated based on the correlation map. A metal member damage evaluation apparatus comprising: a second estimation unit.
金属部材の表面に予め形成された2個以上の計測用突起を備え、前記歪計測手段に歪発生前後に計測された計測用突起間の距離が入力され、該歪計測手段で計測用突起間のクリープ歪を算出するものであることを特徴とする請求項6に記載の金属部材の損傷評価装置。   Provided with two or more measurement protrusions formed in advance on the surface of the metal member, and the distance between the measurement protrusions measured before and after the occurrence of the strain is input to the strain measurement means, and between the measurement protrusions by the strain measurement means 7. The damage evaluation apparatus for a metal member according to claim 6, wherein the creep strain is calculated. 前記計測用突起が金属部材の溶接線の両側に配置され、該溶接線の熱影響部のクリープ損傷による寿命消費率を推定するようにしたことを特徴とする請求項6又は7に記載の金属部材の損傷評価装置。   The metal according to claim 6 or 7, wherein the measurement protrusions are arranged on both sides of the weld line of the metal member, and the life consumption rate due to creep damage of the heat affected zone of the weld line is estimated. Member damage evaluation device.
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