JP2015161637A - creep life evaluation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クリープ寿命評価方法に関する。 The present invention relates to a creep life evaluation method.
蒸気タービン等の動翼のように高温高圧下で長時間使用される構造部材は、クリープ損傷によって劣化してしまうおそれがある。そのため、定期点検等で構造部材のクリープ寿命を評価して損傷度の診断し、適切に補修や構造部材の交換を行う必要がある。 A structural member used for a long time under high temperature and pressure, such as a moving blade of a steam turbine or the like, may be deteriorated by creep damage. For this reason, it is necessary to evaluate the creep life of the structural member by periodic inspection or the like to diagnose the degree of damage, and to appropriately repair or replace the structural member.
特許文献１には、クリープ寿命評価方法として、被評価材である構造部材のクリープ寿命を直接評価する方法ではなく、クリープ損傷の非破壊的評価法が確立している材料を犠牲型センサとして被評価材に固着し、犠牲型センサのクリープ損傷度から間接的に被評価材のクリープ寿命の評価を実施する方法が開示されている。
In
ところで、このようなクリープ寿命による構造部材の余寿命評価は、基準となる構造部材の寿命評価線図を用いて行われる。この寿命評価線図は、予め基準となる構造部材から組織変化、機械的損傷変化や硬さ変化等のクリープ評価因子の特性変化と破断時間との関係を破壊試験や非破壊試験等によって測定することで取得される。取得方法としては、例えば、構造部材から作成した複数の試験片にクリープ試験を実施し、破断時間までの時間経過によるクリープ評価因子の特性変化として、試験片ごとに破断時間に至る前に異なる時間でクリープ試験を中断して、試験片の変化の様子を測定する方法が挙げられる。 By the way, the remaining life evaluation of the structural member based on such a creep life is performed using a life evaluation diagram of the reference structural member. This life evaluation diagram is measured in advance by a destructive test, a nondestructive test, etc., from the reference structural member to the relationship between the change in the characteristics of creep evaluation factors such as the structure change, mechanical damage change, and hardness change and the rupture time. It is acquired by that. As an acquisition method, for example, a creep test is performed on a plurality of test pieces created from a structural member, and as a characteristic change of a creep evaluation factor over time until the rupture time, a different time before reaching the rupture time for each test piece. A method of measuring the state of change of the test piece by interrupting the creep test.
しかしながら、このような方法で取得した寿命評価線図は、材料が異なっていたり、材料が同じでも製造ロットが異なっていたりすることで、差異が生じてしまう。そのため、基準となる寿命評価線図を用いても、精度の高い余寿命評価を実施することが難しいという問題がある。 However, the life evaluation diagrams obtained by such a method may be different due to different materials or different manufacturing lots even if the materials are the same. For this reason, there is a problem that it is difficult to carry out a highly accurate remaining life evaluation even if a life evaluation diagram as a reference is used.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、精度の高い余寿命評価を実施可能なクリープ寿命評価方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a creep life evaluation method capable of performing a highly accurate remaining life evaluation.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様におけるクリープ寿命評価方法は第一材料におけるクリープ寿命消費率とクリープ評価因子との関係である第一寿命評価カーブを取得する第一カーブ取得工程と、前記第一材料にクリープ試験を実施して、破断時間に対する第三クリープ域の開始時間の比である第一評価比を取得する第一評価比取得工程と、前記第一材料とは異なる第二材料にクリープ試験を実施して、破断時間に対する第三クリープ域の開始時間の比である第二評価比を取得する第二評価比取得工程と、前記第一評価比と前記第二評価比との比に基づいて前記第一寿命評価カーブを補正することで、前記第二材料におけるクリープ寿命消費率とクリープ評価因子との関係である第二寿命評価カーブを取得する第二カーブ取得工程と、を含む。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The creep life evaluation method according to an aspect of the present invention includes a first curve acquisition step of acquiring a first life evaluation curve which is a relationship between a creep life consumption rate and a creep evaluation factor in the first material, and a creep test on the first material. The first evaluation ratio acquisition step for acquiring the first evaluation ratio, which is the ratio of the start time of the third creep region to the rupture time, and the creep test is performed on the second material different from the first material. A second evaluation ratio acquisition step of acquiring a second evaluation ratio, which is a ratio of the start time of the third creep region to the rupture time, and the ratio of the first evaluation ratio and the second evaluation ratio. A second curve obtaining step of obtaining a second life evaluation curve which is a relationship between a creep life consumption rate and a creep evaluation factor in the second material by correcting the one life evaluation curve.
このようなクリープ寿命評価方法によれば、第一寿命評価カーブを第一評価比及び第二評価比に基づいて補正することで、第二部材の第二寿命評価カーブを高い精度で取得することができる。 According to such a creep life evaluation method, the second life evaluation curve of the second member is obtained with high accuracy by correcting the first life evaluation curve based on the first evaluation ratio and the second evaluation ratio. Can do.
本発明のクリープ寿命評価方法によれば、第一評価比と第二評価比との比に基づいて記第一寿命評価カーブを補正することで、評価対象である第二材料に対して、精度の高い余寿命評価を実施できる。 According to the creep life evaluation method of the present invention, by correcting the first life evaluation curve based on the ratio between the first evaluation ratio and the second evaluation ratio, the accuracy of the second material to be evaluated is improved. High remaining life evaluation can be performed.
以下、本発明に係る本実施形態のクリープ寿命評価方法Ｓ１について図１から図５を参照して説明する。
クリープ寿命評価方法Ｓ１は、第一材料Ａのクリープ寿命消費率とクリープ評価因子との関係を示す第一寿命評価カーブＣ１に補正を行うことにより、第二材料Ｂのクリープ寿命消費率とクリープ評価因子との関係を示す第二寿命評価カーブＣ２を取得して、第二材料Ｂの余寿命評価をする方法である。本実施形態のクリープ寿命評価方法Ｓ１は、図１に示すように、第一材料Ａの第一寿命評価カーブＣ１を取得する第一カーブ取得工程Ｓ１０と、第一材料Ａにクリープ試験を実施して第一評価比Ｒ１を取得する第一評価比取得工程Ｓ２０と、第二材料Ｂにクリープ試験を実施して第二評価比Ｒ２を取得する第二評価比取得工程Ｓ３０と、第一評価比Ｒ１と第二評価比Ｒ２とに基づいて第一寿命評価カーブＣ１を補正することで第二材料Ｂの第二寿命評価カーブＣ２を取得する第二カーブ取得工程Ｓ４０とを含む。
Hereinafter, the creep life evaluation method S1 of the present embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The creep life evaluation method S1 corrects the first life evaluation curve C1 indicating the relationship between the creep life consumption rate of the first material A and the creep evaluation factor, thereby correcting the creep life consumption rate and creep evaluation of the second material B. In this method, a second life evaluation curve C2 indicating the relationship with the factors is acquired, and the remaining life of the second material B is evaluated. As shown in FIG. 1, the creep life evaluation method S1 of the present embodiment performs a creep test on the first material A and a first curve acquisition step S10 for acquiring a first life evaluation curve C1 of the first material A. The first evaluation ratio acquisition step S20 for acquiring the first evaluation ratio R1, the second evaluation ratio acquisition step S30 for performing the creep test on the second material B and acquiring the second evaluation ratio R2, and the first evaluation ratio A second curve obtaining step S40 for obtaining a second life evaluation curve C2 of the second material B by correcting the first life evaluation curve C1 based on R1 and the second evaluation ratio R2.
ここで、第一材料Ａとは、蒸気タービンの動翼等の構造部材に用いられる材料である。具体的には、本実施形態の第一材料Ａは、マルテンサイト系のステンレス鋼である高クロム鋼である。
第二材料Ｂとは、第一材料Ａとは異なり、余寿命評価を実施する評価対象となる構造部材の材料である。本実施形態の第二材料Ｂは、第一材料Ａと同種のマルテンサイト系のステンレス鋼であって、含有している合金の組成比率が異なる高クロム鋼である。
Here, the first material A is a material used for a structural member such as a moving blade of a steam turbine. Specifically, the first material A of the present embodiment is a high chromium steel that is martensitic stainless steel.
Unlike the first material A, the second material B is a material of a structural member that is an evaluation target for performing the remaining life evaluation. The second material B of the present embodiment is a martensitic stainless steel of the same type as the first material A, and is a high chromium steel having a different composition ratio of the contained alloy.
また、クリープ評価因子とは、クリープ損傷に影響を及ぼす因子であり、材料の硬さや組織の状態やボイドの面積率等が挙げられる。本実施形態では、クリープ評価因子としてボイドの面積率を用いる。 The creep evaluation factor is a factor that affects creep damage, and includes the hardness of the material, the state of the structure, the area ratio of voids, and the like. In this embodiment, the void area ratio is used as the creep evaluation factor.
第一カーブ取得工程Ｓ１０では、第一材料Ａにおけるクリープ寿命消費率とクリープ評価因子との関係である第一寿命評価カーブＣ１を取得する。具体的には、本実施形態の第一カーブ取得工程Ｓ１０では、クリープ破断する時間を１００％とした時の第一材料Ａにおけるボイドの面積率の時間経過に伴う変化を第一寿命評価カーブＣ１として取得する。より具体的には、第一カーブ取得工程Ｓ１０では、第一材料Ａを用いて作成した複数のクリープ試験片に対してクリープ試験を実施し、クリープ破断する前に、クリープ試験片ごとに異なる時間でクリープ試験を中断する。その後、各クリープ試験片の断面組織観察を実施し、ボイドの面積率を測定する。クリープ試験を中断した時間の異なるクリープ試験片ごとに測定したボイドの面積率とそのクリープ試験片のクリープ寿命消費率との関係を、図２に示すように、第一寿命評価カーブＣ１として取得する。ここで、クリープ寿命消費率とは、時間経過を表しており、１００％の位置が第一材料Ａで作成したクリープ試験片がクリープ破断した時間に対応している。そして、第一寿命評価カーブＣ１は、時間が経過してクリープ寿命消費率が上昇し、材料に応じた定まる立ち上がり位置Ｘから立ち上がり初め、クリープ損傷によってボイドが発生し始めることを表している。 In the first curve acquisition step S10, a first life evaluation curve C1 that is a relationship between the creep life consumption rate of the first material A and the creep evaluation factor is acquired. Specifically, in the first curve acquisition step S10 of the present embodiment, the change with time of the void area ratio in the first material A when the time for creep rupture is 100% is expressed as the first life evaluation curve C1. Get as. More specifically, in the first curve acquisition step S10, a creep test is performed on a plurality of creep test pieces created using the first material A, and before the creep rupture, a different time for each creep test piece. To stop the creep test. Thereafter, the cross-sectional structure of each creep test piece is observed, and the void area ratio is measured. As shown in FIG. 2, the relationship between the void area ratio measured for each creep test piece having different creep test interruption times and the creep life consumption rate of the creep test piece is obtained as a first life evaluation curve C1. . Here, the creep life consumption rate represents the passage of time, and the position of 100% corresponds to the time when the creep test piece made of the first material A has undergone creep rupture. The first life evaluation curve C1 represents that the creep life consumption rate increases with time, starts rising from the rising position X determined according to the material, and starts to generate voids due to creep damage.
なお、第一寿命評価カーブＣ１は、クリープ評価因子（例えば、ボイドの面積率ｄ）との関数として、
Ｃ１＝ｆ（ｄ）
のように表すことができる。
The first life evaluation curve C1 is a function of creep evaluation factor (for example, void area ratio d),
C1 = f (d)
It can be expressed as
第一評価比取得工程Ｓ２０では、第一カーブ取得工程Ｓ１０でクリープ試験片を作成した材料と同じ第一材料Ａで、クリープ試験片を作成してクリープ試験を実施する。第一評価比取得工程Ｓ２０では、第一材料Ａでクリープ試験を実施してクリープ破断した破断時間Ｔｒ１に対する第三クリープ域の開始時間Ｔ３１の比を第一評価比Ｒ１として取得する。第三クリープ域の開始時間Ｔ３１とは、クリープ変形においてクリープ速度が一定である定常クリープの領域が終了して、クリープ速度が時間経過に伴って大きくなるように変化し始める時間である。具体的には、第一評価比取得工程Ｓ２０では、クリープ試験を実施すると、クリープ試験時間に対するクリープひずみの関係が、図３に示すような曲線として取得できる。ここで、図３では、α点が第一材料Ａにおける第三クリープ域の開始時間Ｔ３１に対応する位置である。そして、クリープ破断するまでの破断時間Ｔｒ１に対するα点までの第三クリープ域の開始時間Ｔ３１の比を第一評価比Ｒ１として取得する。 In the first evaluation ratio acquisition step S20, a creep test piece is created by using the same first material A as the material from which the creep test piece was created in the first curve acquisition step S10, and a creep test is performed. In the first evaluation ratio obtaining step S20, it obtains the ratio of the third creep zone start time T 31 for the rupture time T r1 that creep rupture implemented creep test in the first material A as the first evaluation ratio R1. The third creep zone start time T 31, and terminates the constant creep region is the creep speed is constant in creep deformation, it is time to begin to change as creep rate increases with time. Specifically, in the first evaluation ratio acquisition step S20, when the creep test is performed, the relationship between the creep strain and the creep test time can be acquired as a curve as shown in FIG. Here, in FIG. 3, the α point is a position corresponding to the start time T 31 of the third creep region in the first material A. Then, to obtain the ratio of the starting time T 31 of the third creep zone until α point for rupture time T r1 until creep rupture as the first evaluation ratio R1.
第二評価比取得工程Ｓ３０では、第一材料Ａとは異なる第二材料Ｂで、クリープ試験片を作成してクリープ試験を実施する。第二評価比取得工程Ｓ３０では、第二材料Ｂでクリープ試験を実施してクリープ破断した破断時間Ｔｒ２に対する第三クリープ域の開始時間Ｔ３２の比を第二評価比Ｒ２として取得する。具体的には、第二評価比取得工程Ｓ３０では、クリープ試験を実施すると、クリープ試験時間に対するクリープひずみの関係が、図４に示すような曲線として取得できる。ここで、図４では、β点が第二材料Ｂにおける第三クリープ域の開始時間Ｔ３２に対応する位置である。即ち、第一評価比取得工程Ｓ２０と第二評価比取得工程Ｓ３０では、クリープ試験に使用した材料が第一材料Ａと第二材料Ｂとで異なっているため、第三クリープ域の開始時間Ｔ３が異なっている。そして、クリープ破断するまでの破断時間Ｔｒ２に対するβ点までの時間の比を第二評価比Ｒ２として取得する。 In the second evaluation ratio acquisition step S30, a creep test piece is prepared with a second material B different from the first material A, and a creep test is performed. In the second evaluation ratio obtaining step S30, it obtains the ratio of the second material B in and out the creep test creep rupture the rupture time T r2 third creep zone start time for T 32 as the second evaluation ratio R2. Specifically, in the second evaluation ratio acquisition step S30, when the creep test is performed, the relationship between the creep strain and the creep test time can be acquired as a curve as shown in FIG. Here, in FIG. 4, the β point is a position corresponding to the start time T 32 of the third creep region in the second material B. That is, in the first evaluation ratio acquisition step S20 and the second evaluation ratio acquisition step S30, since the materials used for the creep test are different between the first material A and the second material B, the start time T of the third creep region. 3 is different. Then, the ratio of the time to β point with respect to the rupture time Tr2 until creep rupture is obtained as the second evaluation ratio R2.
第二カーブ取得工程Ｓ４０では、第一評価比Ｒ１と第二評価比Ｒ２との比に基づいて第一寿命評価カーブＣ１を補正することで、評価対象である第二材料Ｂにおけるクリープ寿命消費率とクリープ評価因子との関係である第二寿命評価カーブＣ２を取得する。具体的には、本実施形態の第二カーブ取得工程Ｓ４０では、第一評価比Ｒ１と第二評価比Ｒ２との比に基づいて、第一寿命評価カーブＣ１の立ち上がり位置Ｘを補正して第二寿命評価カーブＣ２を取得する。より具体的には、図５に示すように、第二寿命評価カーブＣ２は、クリープ寿命消費率が１００％の位置は第一寿命評価カーブＣ１から変化させずに、第一寿命評価カーブＣ１の立ち上がり位置Ｘを第一評価比Ｒ１に対する第二評価比Ｒ２の比率だけ移動させた立ち上がり位置Ｙとなる曲線に補正することで取得される。 In the second curve acquisition step S40, the creep life consumption rate in the second material B to be evaluated is corrected by correcting the first life evaluation curve C1 based on the ratio between the first evaluation ratio R1 and the second evaluation ratio R2. And a second life evaluation curve C2 that is a relationship between the creep evaluation factor and the creep evaluation factor. Specifically, in the second curve acquisition step S40 of the present embodiment, the rising position X of the first life evaluation curve C1 is corrected based on the ratio between the first evaluation ratio R1 and the second evaluation ratio R2. A two-life evaluation curve C2 is acquired. More specifically, as shown in FIG. 5, in the second life evaluation curve C2, the position where the creep life consumption rate is 100% is not changed from the first life evaluation curve C1, and the second life evaluation curve C2 It is acquired by correcting the rising position X to a curve that becomes the rising position Y that is moved by the ratio of the second evaluation ratio R2 to the first evaluation ratio R1.
なお、第一寿命評価カーブＣ１の立ち上がり位置Ｘと移動後の立ち上がり位置Ｙとの関係は、
Ｙ＝（Ｒ１／Ｒ２）×Ｘ
として表記できる。
The relationship between the rising position X of the first life evaluation curve C1 and the rising position Y after movement is
Y = (R1 / R2) × X
Can be expressed as
また、第二寿命評価カーブＣ２は、第一寿命評価カーブＣ２と同様に、クリープ評価因子（例えば、ボイドの面積率ｄ）との関数として、
Ｃ２＝ｆ（ｄ）＝１−{（１−Ｙ）／（１−Ｘ）}×（１−ｆ（ｄ））
として、補正される。
Further, the second life evaluation curve C2 is a function of a creep evaluation factor (for example, void area ratio d), similar to the first life evaluation curve C2.
C2 = f (d) = 1-{(1-Y) / (1-X)} × (1-f (d))
As corrected.
次に、本実施形態のクリープ寿命評価方法Ｓ１の作用について説明する。
本実施形態のクリープ寿命評価方法Ｓ１では、評価対象である第二材料Ｂについて評価を開始する前に、第一カーブ取得工程Ｓ１０で、第二材料Ｂとは異なる第一材料Ａで作成された複数のクリープ試験片にクリープ試験を実施する。そして、クリープ破断する前に、クリープ試験片ごとに異なる時間でクリープ試験を中断して、各クリープ試験片の断面組織観察を実施し、ボイドの面積率を測定する。測定したボイドの面積率とクリープ寿命消費率から第一寿命評価カーブＣ１を取得する。
Next, the effect | action of the creep life evaluation method S1 of this embodiment is demonstrated.
In the creep life evaluation method S1 of this embodiment, before starting the evaluation for the second material B to be evaluated, the first material A was made of the first material A different from the second material B in the first curve acquisition step S10. A creep test is performed on a plurality of creep test pieces. Before creep rupture, the creep test is interrupted at different times for each creep test piece, the cross-sectional structure of each creep test piece is observed, and the void area ratio is measured. A first life evaluation curve C1 is obtained from the measured void area ratio and creep life consumption rate.
その後、第一評価比取得工程Ｓ２０で、第一材料Ａで作成されたクリープ試験片を用いて、クリープ破断するまでクリープ試験を実施し、クリープ試験時間に対するクリープひずみの関係を取得する。そして、第一材料Ａで作成したクリープ試験片における破断時間Ｔｒ１に対する第三クリープ域の開始時間Ｔ３１の比を第一評価比Ｒ１として取得する。 After that, in the first evaluation ratio acquisition step S20, a creep test is performed until creep rupture using the creep test piece made of the first material A, and the relationship of the creep strain to the creep test time is acquired. Then, to acquire the start time ratio T 31 of the third creep zone against rupture time T r1 in the creep test pieces created in the first material A as the first evaluation ratio R1.
また、第一評価比Ｒ１を取得した方法と同じように、第二評価比取得工程Ｓ３０で、第二材料Ｂで作成されたクリープ試験片を用いて、クリープ破断するまでクリープ試験を実施し、クリープ試験時間に対するクリープひずみの関係を取得する。そして、第二材料Ｂで作成したクリープ試験片おける破断時間Ｔｒ２に対する第三クリープ域の開始時間Ｔ３２の比を第二評価比Ｒ２として取得する。 Further, in the same way as the method for obtaining the first evaluation ratio R1, in the second evaluation ratio obtaining step S30, a creep test piece made of the second material B is used to perform a creep test until creep rupture, Obtain the relationship of creep strain to creep test time. Then, to obtain the ratio of the third creep zone start time T 32 for the rupture time T r2 which definitive creep test piece that was created by the second material B as a second evaluation ratio R2.
第一評価比Ｒ１と第二評価比Ｒ２とを取得後に、第二カーブ取得工程Ｓ４０で、第一評価比Ｒ１と第二評価比Ｒ２との比に基づいて、クリープ寿命消費率が１００％の位置は第一寿命評価カーブＣ１から変化させずに、第一寿命評価カーブＣ１の立ち上がり位置Ｘを第一評価比Ｒ１に対する第二評価比Ｒ２の比率だけ移動させた立ち上がり位置Ｙとなる曲線に補正して第二寿命評価カーブＣ２を取得する。そして、取得した第二寿命評価カーブＣ２に基づいて、第二材料Ｂの余寿命評価を実施する。 After acquiring the first evaluation ratio R1 and the second evaluation ratio R2, in the second curve acquisition step S40, the creep life consumption rate is 100% based on the ratio of the first evaluation ratio R1 and the second evaluation ratio R2. The position is not changed from the first life evaluation curve C1, and the first life evaluation curve C1 is corrected to a curve that becomes the rise position Y obtained by moving the rise position X of the first life evaluation curve C1 by the ratio of the second evaluation ratio R2 to the first evaluation ratio R1. Then, the second life evaluation curve C2 is obtained. And based on the acquired 2nd life evaluation curve C2, the remaining life evaluation of the 2nd material B is implemented.
上記のようなクリープ寿命評価方法Ｓ１によれば、第一寿命評価カーブＣ１を第一評価比Ｒ１及び第二評価比Ｒ２に基づいて補正することで、第二部材の第二寿命評価カーブＣ２を高い精度で取得することができる。即ち、第一評価比Ｒ１と第二評価比Ｒ２との比を取得するだけで、評価対象とは異なる第一材料Ａの第一寿命評価カーブＣ１から、評価対象である第二材料Ｂの余寿命評価に必要な第二寿命評価カーブＣ２を高い精度で取得することができる。したがって、新たに複数の試験片を作成して試験や観察等を行って第二寿命評価カーブＣ２を求める必要が無くなり、評価対象である第二材料Ｂの第二寿命評価カーブＣ２を容易に取得することができる。これにより、第二材料Ｂに対して精度の高い余寿命評価を実施することができる。 According to the creep life evaluation method S1 as described above, the second life evaluation curve C2 of the second member is corrected by correcting the first life evaluation curve C1 based on the first evaluation ratio R1 and the second evaluation ratio R2. It can be acquired with high accuracy. That is, only by obtaining the ratio between the first evaluation ratio R1 and the second evaluation ratio R2, the remainder of the second material B that is the evaluation object is obtained from the first life evaluation curve C1 of the first material A that is different from the evaluation object. The second life evaluation curve C2 necessary for the life evaluation can be obtained with high accuracy. Therefore, it is not necessary to newly create a plurality of test pieces and perform tests and observations to obtain the second life evaluation curve C2, and easily obtain the second life evaluation curve C2 of the second material B to be evaluated. can do. Thereby, the remaining life evaluation with high accuracy can be performed on the second material B.
以下、実施例によって第一評価比Ｒ１と第二評価比Ｒ２の比と、第一寿命評価カーブＣ１と第二寿命評価カーブＣ２との比に相関関係があることを詳細に説明する。
１２％のＣｒ量を含有したマルテンサイト系の高クロム鋼からなる第一材料Ａと、第一材料Ａとは組成の異なるマルテンサイト系の高クロム鋼からなる第二材料Ｂに対して、６００°、２９４ＭＰａの条件でクリープ試験を実施した結果を図６及び図７に示す。
図６に示すように、第一材料Ａに対するクリープ試験の結果は、本実施形態の第一評価比Ｒ１に該当する破断時間Ｔｒ１に対する第三クリープ域の開始時間Ｔ３１の比が０．４となった。また、図７に示すように、第二材料Ｂに対するクリープ試験の結果は、本実施形態の第二評価比Ｒ２に該当する破断時間Ｔｒ２に対する第三クリープ域の開始時間Ｔ３２の比が０．６となった。
Hereinafter, it will be described in detail that there is a correlation between the ratio between the first evaluation ratio R1 and the second evaluation ratio R2 and the ratio between the first life evaluation curve C1 and the second life evaluation curve C2 according to the examples.
600% for the first material A made of martensitic high chromium steel containing 12% Cr and the second material B made of martensitic high chromium steel having a composition different from that of the first material A ° The results of the creep test conducted at 294 MPa are shown in FIGS.
As shown in FIG. 6, the results of the creep test for the first material A, the ratio of the third creep zone start time T 31 for the rupture time T r1 corresponding to the first evaluation ratio R1 of the present embodiment is 0.4 It became. Further, as shown in FIG. 7, the results of the creep test for the second material B has a ratio of start time T 32 of the third creep zone against rupture time T r2 corresponding to the second evaluation ratio R2 of the present embodiment is 0 .6.
次に、クリープ試験を実施したものと同じ材料からなる第一材料Ａ及び第二材料Ｂから、ボイドの面積率とクリープ寿命消費率との関係を寿命評価線図として取得すると、図８に示すような曲線が得られた。本実施形態の第一寿命評価カーブＣ１に該当する第一材料Ａの寿命評価線図における曲線は、クリープ寿命消費率が４０％の位置から曲線が立ち上がり始め、ボイドが発生し始めていることを示している。また、本実施形態の第二寿命評価カーブＣ２に該当する第二材料Ｂの寿命評価線図における曲線は、クリープ寿命消費率が６０％の位置から曲線が立ち上がり始め、ボイドが発生し始めていることを示している。 Next, when the relationship between the void area ratio and the creep life consumption rate is obtained as a life evaluation diagram from the first material A and the second material B made of the same material as those subjected to the creep test, it is shown in FIG. A curve like this was obtained. The curve in the life evaluation diagram of the first material A corresponding to the first life evaluation curve C1 of the present embodiment shows that the curve starts to rise from the position where the creep life consumption rate is 40% and the void starts to be generated. ing. Further, the curve in the life evaluation diagram of the second material B corresponding to the second life evaluation curve C2 of the present embodiment is that the curve starts to rise from the position where the creep life consumption rate is 60%, and voids are generated. Is shown.
したがって、本実施形態に当てはめれば、第一評価比Ｒ１が０．４、第二評価比Ｒ２が０．６となっているため、第一評価比Ｒ１に対する第二評価比Ｒ２の比率が１．５となっている。これに対して、実際に測定して取得した第一寿命評価カーブＣ１の立ち上がり位置Ｘのクリープ寿命消費率が４０％、第二寿命評価カーブＣ２の立ち上がり位置Ｙのクリープ寿命消費率が６０％となっており、第一寿命評価カーブＣ１の立ち上がり位置Ｘに対する第二寿命評価カーブＣ２の立ち上がり位置Ｙの比率も１．５となっている。即ち、寿命評価線図における曲線の立ち上がり始める位置と、破断時間Ｔｒに対する第三クリープ域の開始時間Ｔ３の比とに相関関係があることが推認される。 Therefore, if applied to the present embodiment, the first evaluation ratio R1 is 0.4 and the second evaluation ratio R2 is 0.6, so the ratio of the second evaluation ratio R2 to the first evaluation ratio R1 is 1. .5. In contrast, the creep life consumption rate at the rising position X of the first life evaluation curve C1 actually measured and acquired is 40%, and the creep life consumption rate at the rising position Y of the second life evaluation curve C2 is 60%. The ratio of the rising position Y of the second life evaluation curve C2 to the rising position X of the first life evaluation curve C1 is also 1.5. That is, the rising start position of the curve in life evaluation diagram, that there is a correlation and the start time T 3 ratio of tertiary creep zone against rupture time Tr is presumed.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the configurations and combinations of the embodiments in the embodiments are examples, and the addition and omission of configurations are within the scope not departing from the gist of the present invention. , Substitutions, and other changes are possible. Further, the present invention is not limited by the embodiments, and is limited only by the scope of the claims.
なお、本実施形態の第一材料Ａ及び第二材料Ｂはマルテンサイト系の高クロム鋼を用いたが、このような高合金鋼に限定されるものではなく、一般的な鋼材であればよく、例えば低合金鋼を用いてもよい。 In addition, although the 1st material A and the 2nd material B of this embodiment used the martensitic high chromium steel, it is not limited to such a high alloy steel, What is necessary is just a general steel material. For example, low alloy steel may be used.
また、本実施形態では、クリープ評価因子としてボイドの面積率を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、クリープ評価因子として、材料の硬さを測定して用いてもよく、組織片を採取して観察することで組織の状態を測定して用いてもよい。 In this embodiment, the void area ratio is used as the creep evaluation factor, but the present invention is not limited to this. For example, as the creep evaluation factor, the hardness of the material may be measured and used, or the tissue state may be measured by collecting and observing the tissue piece.
Ｓ１…クリープ寿命評価方法 Ａ…第一材料 Ｂ…第二材料 Ｓ１０…第一カーブ取得工程 Ｃ１…第一寿命評価カーブ Ｓ２０…第一評価比取得工程 Ｒ１…第一評価比 Ｓ３０…第二評価比取得工程 Ｒ２…第二評価比 Ｔｒ…破断時間 Ｔ３…第三クリープ域の開始時間 Ｓ４０…第二カーブ取得工程 Ｃ２…第二寿命評価カーブ S1 ... Creep life evaluation method A ... First material B ... Second material S10 ... First curve acquisition step C1 ... First life evaluation curve S20 ... First evaluation ratio acquisition step R1 ... First evaluation ratio S30 ... Second evaluation ratio Acquisition process R2 ... second evaluation ratio T r ... fracture time T 3 ... start time of the third creep region S40 ... second curve acquisition process C2 ... second life evaluation curve
Claims (1)
前記第一材料にクリープ試験を実施して、破断時間に対する第三クリープ域の開始時間の比である第一評価比を取得する第一評価比取得工程と、
前記第一材料とは異なる第二材料にクリープ試験を実施して、破断時間に対する第三クリープ域の開始時間の比である第二評価比を取得する第二評価比取得工程と、
前記第一評価比と前記第二評価比との比に基づいて前記第一寿命評価カーブを補正することで、前記第二材料におけるクリープ寿命消費率とクリープ評価因子との関係である第二寿命評価カーブを取得する第二カーブ取得工程と、を含むクリープ寿命評価方法。 A first curve obtaining step for obtaining a first life evaluation curve which is a relationship between a creep life consumption rate and a creep evaluation factor in the first material;
A first evaluation ratio acquisition step of performing a creep test on the first material and acquiring a first evaluation ratio that is a ratio of a start time of a third creep region to a rupture time;
A second evaluation ratio acquisition step of performing a creep test on a second material different from the first material and acquiring a second evaluation ratio that is a ratio of a start time of the third creep region to a rupture time;
By correcting the first life evaluation curve based on the ratio between the first evaluation ratio and the second evaluation ratio, the second life is a relationship between the creep life consumption rate and the creep evaluation factor in the second material. A second curve acquisition step of acquiring an evaluation curve;
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