JP2015127670A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015127670A JP2015127670A JP2013273199A JP2013273199A JP2015127670A JP 2015127670 A JP2015127670 A JP 2015127670A JP 2013273199 A JP2013273199 A JP 2013273199A JP 2013273199 A JP2013273199 A JP 2013273199A JP 2015127670 A JP2015127670 A JP 2015127670A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elbow
- stress
- cross
- evaluation
- flatness
- 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
- 0 *C(CCIC1)C1I Chemical compound *C(CCIC1)C1I 0.000 description 1
- BWOUGSIOJMUVHK-UHFFFAOYSA-N CC1[IH]CCC1 Chemical compound CC1[IH]CCC1 BWOUGSIOJMUVHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
特に、火力プラントや原子力発電設備などでは配管およびエルボは高温(クリープ温度域)かつ高圧下で外力を受けながら長時間にわたって使用されるため、クリープ損傷が進行してボイド(空孔)が発生し、さらに発生したボイドの連結によってき裂が生じ、最終的に破断に至る場合がある。特に、配管およびエルボが溶接により形成されている場合、その溶接部分は母材と比較してクリープ損傷の進行が早いため、クリープボイドは溶接部分の近傍に発生しやすい。
例えば特許文献1には、断面形状、寿命消費率および損傷状態から配管溶接部の寿命を評価する方法が開示されている。また、特許文献2には、配管の溶接近傍部の歪みを計測することで、その歪み情報から余寿命を推定する方法が開示されている。
また、上記特許文献2に開示された発明では、歪みセンサによって測定された歪み情報にて余寿命を推定するため、全てのエルボに対して歪みセンサの設置が必須となり、その作業は煩雑である。
また、上記特許文献1及び2に開示された精密な検査方法は、どのエルボを優先的に検査していくべきか、その基準が定まっていないため、寿命が近いなどの優先すべきエルボの検査が後回しにされる可能性がある。また全てのエルボについて検査を行うことになるため、検査の必要がないエルボに対しても精密な検査を行わなければならない。
半円筒状に曲げ加工され、かつ、長手方向に曲げ加工された母材の端部を長手方向に溶接して形成された、流体を輸送するエルボの応力推定方法であって、複数の前記エルボに対し、前記エルボの評価部位における前記エルボの断面形状を特定し、前記断面形状に基づき前記評価部位の扁平率を前記エルボの溶接部を含む外径と該外径に直交する外径との差分から算出し、前記断面形状に基づき前記評価部位の前記局所扁平度を前記エルボの溶接部中央で周方向に直交する溶接部直交直線と、前記エルボの外周上の2つの隣り合う計測点を通る直線であって前記溶接部直交直線に対して周方向に相対する2つの直線とがそれぞれなす角の差分の絶対値から算出し、前記扁平率および前記局所扁平度に基づき前記評価部位に作用する応力の推定値を算出することを特徴とする応力推定方法を採用する。
また断面形状は、外形計測という簡易な計測方法で算定が可能である。エルボ内部を流れる流体が外部に影響を及ぼさない場合は、外形計測であることから検査のために流体の輸送を停止する必要がない。
また断面形状は、外形計測という簡易な計測方法で算定が可能である。エルボ内部を流れる流体が外部に影響を及ぼさない場合は、外形計測であることから検査のために流体の輸送を停止する必要がない。
また断面形状は、外形計測という簡易な計測方法で算定が可能である。エルボ内部を流れる流体が外部に影響を及ぼさない場合は、外形計測であることから検査のために流体の輸送を停止する必要がない。
図1は、本実施形態にかかるエルボの斜視図を示している。図1(A)が溶接前、図1(B)が溶接後の形状を示している。エルボ1は、図1(A)に示すように、母材10が半円筒状に曲げ加工され、かつ、長手方向に曲げ加工されており、図1(B)に示すように、各母材の端部を溶接金属を用いて長手方向に溶接(溶接部30)して形成されたものである。
エルボ1の評価部位の周方向断面形状(以下、「周方向断面」を「断面」といい、「周方向断面形状」を「断面形状」という)を評価するにあたり、評価部位の外径及び管厚の寸法を計測する。評価対象のエルボ1は、鋼板にプレス加工等によって曲げ加工が施され長手方向に溶接されたものであることから、曲げ加工や溶接の精度を考慮するとエルボ1の断面形状は真円にはならず、扁平する(楕円状になる)場合が多い。このため、評価部位の同一断面において、同一円周上の複数箇所で計測した外径は、計測箇所によってその外径値が異なる。従って、エルボ1の評価部位における溶接部30近傍の断面形状を判定するには、具体的には、評価部位の同一断面の同一円周上において、少なくとも2箇所以上の外径を計測する必要がある。この外径を計測する箇所の外周上の各点を、計測点5とする。
ここで、断面形状を評価する断面は、エルボ1の中央部分にとるものとする。例えばエルボ1の長手方向の曲げ角度が90°の場合は、45°の地点の断面形状を計測する。これは、エルボ1の中央部分の応力が最も高い、すなわち最も寿命が短いためである。
この特定された断面形状から実機形状を再現し、その扁平率と局所扁平度を求める。
[数1]
(φ1−φ2)/φ1×100・・・(1)
また、各計測点5から肉厚を考慮して計測点5A、5B、5C及び5Dに対し、それぞれ内径位置7A、7B、7C及び7Dが設定される。これら各内径位置7を結ぶことで、エルボ1の内径が推測可能である。
以下の説明において、各計測点5及び各内径位置7を区別する場合は、末尾にA〜Dのいずれかを付し、各計測点5及び各内径位置7を区別しない場合は、A〜Dを省略する。
よって、計測点5Aと5Bとを結ぶ直線L1と溶接部30の中央を通り周方向と直交する直線Rとがなす角θ1と、計測点5D及び5Cとを結ぶ直線L2と溶接部30の中央を通り周方向と直交する直線Rとがなす角θ2との差分から、各母材10の溶接部30近傍のずれ、すなわち局所扁平度を求めることができる。
局所扁平度は以下の式(2)で表される。
[数2]
|θ1−θ2|・・・(2)
また、各エルボ1の評価部位における等価一定応力と公称応力の比と、扁平率および局所扁平度の関係を最小二乗法に基づき求める。等価一定応力と公称応力の比と、扁平率および局所扁平度の関係、すなわち等価一定応力の推定値の推定式は以下の式(3)で表される。
[数3]
等価一定応力/公称応力=A×扁平率+B×局所扁平度+1・・・(3)
[数4]
{(P×R)/2t}×{(2Rt−R)/(Rt−R)}・・・(4)
よって、FEMクリープ解析から求めた等価一定応力の解析値、式(4)で求めた公称応力、および断面形状から求めた扁平率および局所扁平度から対象のエルボ1について式(3)の係数A及びBが算出される。さらに、係数A及びBを適用した式(3)に対し、式(1)及び(2)で求めた各計測点5における扁平率および局所扁平度と公称応力を適用することで、対象のエルボ1の等価一定応力の推定値が導出される。
図6において、縦軸はエルボ1の評価部位における等価一定応力の推定値、横軸はエルボ1の評価部位におけるFEMクリープ解析での等価一定応力の解析結果の値を示す。また実線は、FEMクリープ解析での解析結果と等価一定応力の推定値とが等しい場合、すなわち誤差の無い場合を示している。よって、実線に近づくほど推定値が実際の値に近く精度が高いことを示し、実線から離れるほど推定値が実際の値とはかけ離れていることを示す。また各点線は、解析結果と推定値との誤差がそれぞれ5%の範囲を示している。
各エルボ1における、FEMクリープ解析から求めた等価一定応力の解析結果と、式(3)から求められた等価一定応力の推定値とを比較した。比較した結果はグラフ上の各記号で示されている。
図7において、縦軸は応力、横軸はその応力に対してクリープ破断が発生する時間を示す。応力が高いほどクリープ破断までの時間すなわち寿命が短いことから、クリープ破断曲線は右下がりの曲線となる。
図8において、縦軸はエルボ1の評価部位におけるき裂発生寿命の推定値、横軸はエルボ1の評価部位におけるFEMクリープ解析の解析結果を図7のクリープ破断曲線に適用し求めたエルボ1の評価部位におけるき裂発生寿命を示す。
また実線は、FEMクリープ解析での解析結果から求めたき裂発生寿命とき裂発生寿命の推定値とが等しい場合、すなわち誤差の無い場合を示している。よって、実線に近づくほど推定値が実際の値に近く精度が高いことを示し、実線から離れるほど推定値が実際の値とはかけ離れていることを示す。また各点線は、解析結果と推定値との誤差がそれぞれ5%の範囲を示している。
各エルボ1における、FEMクリープ解析の解析結果から求めたき裂発生寿命と、推定式から求められたき裂発生寿命の推定値とを比較した。比較した結果はグラフ上の各記号で示されている。また、図6の各記号と図8の各記号は対応しており、それぞれ同一のエルボ1に対する値を示している。
また断面形状は、外形計測という簡易な計測方法で算定が可能である。エルボ1内部を流れる流体が外部に影響を及ぼさない場合は、外形計測であることから検査のために流体の輸送を停止する必要がない。
10 母材
20 熱影響部
30 溶接部
Claims (5)
- 半円筒状に曲げ加工され、かつ、長手方向に曲げ加工された母材の端部を長手方向に溶接して形成された、流体を輸送するエルボの応力推定方法であって、
複数の前記エルボに対し、
前記エルボの評価部位における前記エルボの断面形状を特定し、
前記断面形状に基づき前記評価部位の扁平率を前記エルボの溶接部を含む外径と該外径に直交する外径との差分から算出し、
前記断面形状に基づき前記評価部位の前記局所扁平度を前記エルボの溶接部中央で周方向に直交する溶接部直交直線と、前記エルボの外周上の2つの隣り合う計測点を通る直線であって前記溶接部直交直線に対して周方向に相対する2つの直線とがそれぞれなす角の差分の絶対値から算出し、
前記扁平率および前記局所扁平度に基づき前記評価部位に作用する応力の推定値を算出することを特徴とする応力推定方法。 - 前記エルボについて算出された前記評価部位に作用する前記応力の前記推定値にもとづき、前記エルボの溶接部の推定寿命を評価することを特徴とする請求項1に記載の応力推定方法。
- 前記エルボの溶接部の推定寿命は、あらかじめ得ておいた前記応力と前記エルボの溶接部の破断までの時間との関係に対し、前記評価部位に作用する前記応力の前記推定値を適用することで得られることを特徴とする請求項1または2に記載の応力推定方法。
- 半円筒状に曲げ加工され、かつ、長手方向に曲げ加工された母材の端部を長手方向に溶接して形成された、流体を輸送するエルボの応力推定システムであって、
エルボの断面形状の特定と、前記断面形状に基づき前記エルボの評価部位の扁平率および局所扁平度の算出を行う算出部と、
算出された前記扁平率および前記局所扁平度に基づき前記評価部位に作用する応力の推定値を算出する推定部と、を備え、
請求項1から3のいずれかに記載の応力推定方法を用いた応力推定システム。 - 半円筒状に曲げ加工され、かつ、長手方向に曲げ加工された母材の端部を長手方向に溶接して形成された、流体を輸送するエルボの応力推定プログラムであって、
複数の前記エルボに対し、
前記エルボの評価部位における前記エルボの断面形状を特定する処理と、
前記断面形状に基づき前記評価部位の扁平率を前記エルボの溶接部を含む外径と該外径に直交する外径との差分から算出する処理と、
前記断面形状に基づき前記評価部位の前記局所扁平度を前記エルボの溶接部中央で周方向に直交する溶接部直交直線と、前記エルボの外周上の2つの隣り合う計測点を通る直線であって前記溶接部直交直線に対して周方向に相対する2つの直線とがそれぞれなす角の差分の絶対値から算出する処理と、
前記扁平率および前記局所扁平度に基づき前記評価部位に作用する応力の推定値を算出する処理と、
をコンピュータに実行させるための応力推定プログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013273199A JP5995833B2 (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013273199A JP5995833B2 (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015127670A true JP2015127670A (ja) | 2015-07-09 |
JP5995833B2 JP5995833B2 (ja) | 2016-09-21 |
Family
ID=53837718
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013273199A Active JP5995833B2 (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5995833B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107704714A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-02-16 | 中车株洲电力机车有限公司 | 有限元仿真应力值和试验应力值的处理方法及系统 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003232719A (ja) * | 2001-12-06 | 2003-08-22 | Babcock Hitachi Kk | 配管のクリープ損傷監視方法と装置 |
JP2008051637A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Jfe Engineering Kk | 固定構造体の曲げ応力測定方法、記録媒体及びコンピュータ |
JP2010236941A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 配管溶接部の寿命評価方法 |
JP2011196935A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | National Institute For Materials Science | 余寿命評価方法 |
JP2012170964A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | 高クロム鋼材の溶接方法および溶接継手 |
JP2013019758A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-01-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属部材の損傷評価方法及び装置 |
-
2013
- 2013-12-27 JP JP2013273199A patent/JP5995833B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003232719A (ja) * | 2001-12-06 | 2003-08-22 | Babcock Hitachi Kk | 配管のクリープ損傷監視方法と装置 |
JP2008051637A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Jfe Engineering Kk | 固定構造体の曲げ応力測定方法、記録媒体及びコンピュータ |
JP2010236941A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 配管溶接部の寿命評価方法 |
JP2011196935A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | National Institute For Materials Science | 余寿命評価方法 |
JP2012170964A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | 高クロム鋼材の溶接方法および溶接継手 |
JP2013019758A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-01-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属部材の損傷評価方法及び装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107704714A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-02-16 | 中车株洲电力机车有限公司 | 有限元仿真应力值和试验应力值的处理方法及系统 |
CN107704714B (zh) * | 2017-11-06 | 2020-11-27 | 中车株洲电力机车有限公司 | 有限元仿真应力值和试验应力值的处理方法及系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5995833B2 (ja) | 2016-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9689727B2 (en) | Ultrasonic flow meter | |
RU2524457C2 (ru) | Устройство сварки двух труб, способ сварки двух труб (варианты), система измерения "выше-ниже" и центратор совмещения двух свариваемых труб | |
CN109307568B (zh) | 焊接残余应力的无损检测方法及采用该方法的探头 | |
US7231314B2 (en) | Method and apparatus for measuring wall thickness, ovality of tubular materials | |
EP2943763B1 (en) | Apparatus and method for determining temperature | |
Ren et al. | A method of pipeline corrosion detection based on hoop‐strain monitoring technology | |
WO2007139389A1 (en) | Acoustic method and system of measuring material loss from a solid structure, uses thereof and a software product | |
JP5276497B2 (ja) | 配管溶接部の寿命評価方法 | |
Nasim et al. | Investigation of residual stress development in spiral welded pipe | |
JP5995833B2 (ja) | 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 | |
JP2014052211A (ja) | 溶接部評価装置および溶接部評価方法 | |
Huang et al. | Numerical investigation of compliance equations used in the R‐curve testing for clamped SE (T) specimens | |
JP4730123B2 (ja) | 非破壊検査治具及び超音波非破壊検査装置 | |
WO2019041159A1 (zh) | 一种基于飞行时间法的流量测量传感器的结构与安装方法 | |
JP4363699B2 (ja) | 浸炭層の検出方法及びその厚さの測定方法 | |
Fernando et al. | Measurement of residual stress shakedown in pressure/tensile armour wires of flexible pipes by neutron diffraction | |
EP3109615B1 (en) | Ductile fracture evaluation method and device | |
JP2014134416A (ja) | 鋳鋼溶接部き裂進展予測手法 | |
CN113108729A (zh) | 一种基于超声波测量管道周长的系统及方法 | |
JP5431905B2 (ja) | ガイド波を用いた非破壊検査方法及び非破壊検査装置 | |
JP4594887B2 (ja) | 内張り損傷検出方法および腐食性流体収容装置 | |
JP5822856B2 (ja) | クリープ損傷評価方法 | |
US20230288236A1 (en) | A system for monitoring flow of fluid through a pipeline | |
Tada et al. | Three-dimensional identification of semi-elliptical surface crack by means of direct-current electrical potential difference method with multiple-probe sensor | |
JP5578773B2 (ja) | 曲管の応力評価方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20151028 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160720 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160726 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160823 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5995833 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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 |