JP2020003373A - Lifetime prediction method, lifetime prediction device, and lifetime prediction device program - Google Patents

Lifetime prediction method, lifetime prediction device, and lifetime prediction device program Download PDF

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Shun Oinuma
駿 生沼
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歴 高久
齊藤 和宏
Kazuhiro Saito
和宏 齊藤
犬飼 隆夫
Takao Inukai
隆夫 犬飼
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Abstract

To provide a lifetime prediction method, a lifetime prediction device and a lifetime prediction device program capable of more precisely predicting a remaining lifetime of an object component.SOLUTION: A lifetime prediction method includes: a material deterioration data acquisition step 2 of acquiring a deterioration parameter when stress is applied to an object component with respect to lapse time when stress is applied; a component measurement data acquisition step 3 of acquiring the amount of deformation of an object component; an amount-of-damage estimation step 4 of estimating the amount of damage on the basis of the deterioration parameter when stress is applied acquire by the material deterioration data acquisition step and the amount of deformation of an object component acquired by the component measurement data acquisition step; and a remaining lifetime estimation step 5 of estimating a remaining lifetime by calculating a difference between the amount of damage estimated by the amount-of-damage estimation step and a preset amount of damage.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本実施形態は、劣化部品の寿命を予測する寿命予測方法、寿命予測装置および寿命予測装置用プログラムに関する。   The present embodiment relates to a life prediction method, a life prediction device, and a program for a life prediction device for predicting the life of a deteriorated component.

火力発電等に使用される高温発電機器の構造部品は、応力が負荷され高温にて使用される。このため構造部品の材料が劣化しやすく、劣化の状況に応じ、構造部品の補修または交換などの処置が行われる。構造部品の補修や交換時期を決定するために、構造部品の劣化度合いを推定し、致命的損傷に至るまでの余寿命を予測する方法が知られている。   Structural components of high-temperature power generation equipment used for thermal power generation and the like are used at high temperatures under stress. For this reason, the material of the structural component is likely to deteriorate, and measures such as repair or replacement of the structural component are performed according to the state of deterioration. There is known a method of estimating a degree of deterioration of a structural component and estimating a remaining life until a catastrophic damage in order to determine a repair time or a replacement time of the structural component.

特開2001−124763号公報JP 2001-124763 A 特開2014−006048号公報JP 2014-006048 A

構造部品の劣化による火力発電等に使用される高温発電機器の故障は、劣化すると予測される余寿命推定の対象となる構造部品(以下対象部品と総称する)の余寿命を予測し、余寿命の短い対象部品に対し補修または交換等の処置が行われ防止される。   Failure of high-temperature power generation equipment used for thermal power generation or the like due to deterioration of structural parts is based on the estimation of the remaining life of structural parts (hereinafter collectively referred to as target parts) for which the remaining life is estimated to deteriorate. Repair or replacement is performed on the target part having a short length, thereby preventing the part.

従来の余寿命を推定する方法では、対象部品の余寿命を必ずしも高精度で予測できているとは言えない。従来の方法は、対象部品の経年変化を、非応力負荷時の一定の温度における経過時間に対する劣化パラメータによって評価する。一方、実際の対象部品は、非応力負荷時の一定の温度ではなく、応力が負荷された温度変化のある環境にて使用される。   In the conventional method of estimating the remaining life, it cannot be said that the remaining life of the target component can be necessarily predicted with high accuracy. The conventional method evaluates the aging of a target component by a deterioration parameter with respect to an elapsed time at a constant temperature under no stress load. On the other hand, the actual target component is used not in a constant temperature under non-stress load but in an environment in which stress is applied and there is a temperature change.

火力発電等に使用される高温発電機器における対象部品は、応力集中部における局所的応力により変形が生じ、破損または故障する可能性が高い。対象部品が変形すると、機械的性質などの劣化パラメータが変化する。しかしながら従来の余寿命を予測する方法では、応力が負荷されていない非応力負荷時の一定の温度における経過時間に対する劣化パラメータによって劣化を予測していた。このため、対象部品の余寿命の予測が高精度で行われないとの問題点があった。   A target component in a high-temperature power generation device used for thermal power generation or the like has a high possibility of being deformed due to local stress in a stress concentration portion and being damaged or broken. When the target component is deformed, deterioration parameters such as mechanical properties change. However, in the conventional method for estimating the remaining life, the deterioration is predicted by the deterioration parameter with respect to the elapsed time at a constant temperature when no stress is applied and when no stress is applied. For this reason, there has been a problem that the remaining life of the target component is not accurately predicted.

対象部品の余寿命の予測が高精度で行われないことにより、補修または交換等の処置が行われる前に対象部品が破損または故障した場合、火力発電等に使用される高温発電機器等に不測の故障が発生することとなり望ましくない。一方、対象部品の余寿命の予測が高精度で行われないことにより、余寿命が長い対象部品に対し、早期に補修または交換等の処置を行うことは、不経済であるとともに、補修または交換等のために火力発電等に使用される高温発電機器を不必要に停止することとなり望ましくない。   Since the prediction of the remaining life of the target component is not performed with high accuracy, if the target component breaks or breaks down before repair or replacement, etc., it is unpredictable for high temperature power generation equipment used for thermal power generation etc. Failure occurs, which is not desirable. On the other hand, since the remaining life of the target component is not accurately predicted, it is uneconomical to perform repair or replacement of the target component with a long remaining life at an early stage. For this reason, high-temperature power generation equipment used for thermal power generation or the like is unnecessarily stopped, which is not desirable.

本実施形態は、対象部品の余寿命の予測をより高精度で行うことができる寿命予測方法、寿命予測装置および寿命予測装置用プログラムを提供することを目的とする。   An object of the present embodiment is to provide a life prediction method, a life prediction apparatus, and a program for a life prediction apparatus that can predict the remaining life of a target component with higher accuracy.

本実施形態の寿命予測方法は次のような手順を有することを特徴とする。
(1)応力負荷時における経過時間に対する対象部品の応力時劣化パラメータを取得する材料劣化データ取得手順。
(2)前記対象部品の変形量を取得する部品測定データ取得手順。
(3)前記材料劣化データ取得手順により取得された応力時劣化パラメータおよび前記部品測定データ取得手順により取得された前記対象部品の前記変形量に基づき、損傷量を推定する損傷量推定手順。
(4)前記損傷量推定手順により推定された前記損傷量と予め設定された損傷量との差分を算出し余寿命の予測を行う余寿命推定手順。
The life prediction method of the present embodiment is characterized by having the following procedure.
(1) A material deterioration data acquisition procedure for acquiring a stress deterioration parameter of a target component with respect to an elapsed time under a stress load.
(2) A part measurement data acquisition procedure for acquiring the deformation amount of the target part.
(3) A damage amount estimating procedure for estimating a damage amount based on the stress-time deterioration parameter obtained in the material deterioration data obtaining step and the deformation amount of the target part obtained in the part measurement data obtaining step.
(4) A remaining life estimation procedure for calculating a difference between the damage amount estimated by the damage amount estimation procedure and a preset damage amount to predict a remaining life.

また、上記に対応する特徴を有する寿命予測装置、寿命予測装置用プログラムも本実施形態の一態様である。   Further, a life prediction device and a program for the life prediction device having the features corresponding to the above are also aspects of the present embodiment.

第1実施形態にかかる寿命予測装置を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a life prediction device according to a first embodiment. 第1実施形態にかかる寿命予測装置用プログラムのフローを示す図FIG. 4 is a diagram showing a flow of a life prediction device program according to the first embodiment. 第1実施形態にかかる損傷量推定手順に関する動作を説明する図FIG. 6 is a diagram for explaining an operation relating to a damage amount estimation procedure according to the first embodiment. 第1実施形態にかかる第2の劣化データ取得手順による応力時劣化パラメータの取得に関する動作を説明する図FIG. 7 is a diagram for explaining an operation related to acquisition of a stress-time degradation parameter by a second degradation data acquisition procedure according to the first embodiment. 第1実施形態にかかる第1の劣化データ取得手順および第2の劣化データ取得手順による応力時劣化パラメータの取得に関する動作を説明する図FIG. 6 is a diagram for explaining an operation related to acquisition of a stress-time degradation parameter by a first degradation data acquisition procedure and a second degradation data acquisition procedure according to the first embodiment. 第1実施形態にかかる余寿命推定手順による余寿命の予測に関する動作を説明する図FIG. 4 is a diagram for explaining an operation related to prediction of a remaining life by a remaining life estimation procedure according to the first embodiment.

[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図1を参照して本実施形態の一例として、寿命予測装置1について説明する。寿命予測装置1は、コンピュータ等により構成された装置である。寿命予測装置1は、余寿命推定の対象となる対象部品を含む高温発電機器の管理を行う電力管理室等に設置される。
[1. First Embodiment]
[1-1. Constitution]
With reference to FIG. 1, a life prediction device 1 will be described as an example of the present embodiment. The life prediction device 1 is a device configured by a computer or the like. The life prediction device 1 is installed in a power management room or the like that manages a high-temperature power generation device including a target component whose remaining life is to be estimated.

(寿命予測装置1の全体構成)
本寿命予測装置1は、材料劣化データ取得部2、部品測定データ取得部3、損傷量推定部4、余寿命推定部5を有する。寿命予測装置1の各部は、コンピュータ内の演算部または、ソフトウェアモジュールにより構成される。また、寿命予測装置1の各部は、個別のコンピュータ装置やマイクロコンピュータチップまたはハードウェアにより実現されていてもよい。
(Overall configuration of life expectancy prediction device 1)
The present life prediction device 1 includes a material deterioration data acquisition unit 2, a part measurement data acquisition unit 3, a damage amount estimation unit 4, and a remaining life estimation unit 5. Each part of the life expectancy predicting apparatus 1 is configured by an arithmetic unit in a computer or a software module. Further, each unit of the life estimating apparatus 1 may be realized by an individual computer device, a microcomputer chip, or hardware.

寿命予測装置1は、余寿命推定の対象となる対象部品の応力時劣化パラメータを取得し、対象部品の変形量を取得し、対象部品の損傷量を推定し、余寿命の予測を行う。   The life prediction device 1 obtains the stress-time degradation parameter of the target component for which the remaining life is to be estimated, obtains the deformation amount of the target component, estimates the damage amount of the target component, and predicts the remaining life.

(材料劣化データ取得部2)
材料劣化データ取得部2は、第1の劣化データ取得部21、第2の劣化データ取得部22により構成される。第1の劣化データ取得部21、第2の劣化データ取得部22は、コンピュータ内の演算部、ソフトウェアモジュール、個別のコンピュータ装置、マイクロコンピュータチップまたはハードウェアにより構成される。
(Material deterioration data acquisition unit 2)
The material deterioration data acquisition unit 2 includes a first deterioration data acquisition unit 21 and a second deterioration data acquisition unit 22. The first deterioration data acquisition unit 21 and the second deterioration data acquisition unit 22 are configured by an operation unit in a computer, a software module, an individual computer device, a microcomputer chip, or hardware.

第1の劣化データ取得部21は、対象部品に相当する化学成分、製造要領によって作製されたサンプルの非応力負荷時の劣化パラメータが入力される。第1の劣化データ取得部21は、非応力負荷時の所定の温度における経過時間に対する対象部品の非応力時劣化パラメータを取得し、非応力時劣化パラメータを第2の劣化データ取得部22に出力する。   The first deterioration data acquisition unit 21 receives a chemical component corresponding to the target component and a deterioration parameter of the sample manufactured according to the manufacturing procedure at the time of non-stress load. The first deterioration data obtaining unit 21 obtains a non-stress deterioration parameter of the target component with respect to an elapsed time at a predetermined temperature under a non-stress load, and outputs the non-stress deterioration parameter to the second deterioration data obtaining unit 22. I do.

非応力負荷時のサンプルの劣化パラメータにかかるデータは、対象部品に相当する化学成分、製造要領によって作製されたサンプル(以降、単純時効劣化材という場合がある)を劣化させることにより、作業者により作成される。単純時効劣化材は、所定の温度にて、熱処理炉等の加熱方法を用いて所定の時間保持され加速劣化される。   The data on the deterioration parameters of the sample under non-stress load is provided by the operator by deteriorating the chemical components corresponding to the target parts and the samples (hereinafter sometimes referred to as simple aging deterioration materials) manufactured by the manufacturing procedure. Created. The simple aging deterioration material is held at a predetermined temperature for a predetermined time using a heating method such as a heat treatment furnace, and is acceleratedly degraded.

劣化パラメータは、対象部品が有する物性を数値で表したものである。劣化パラメータとして、結晶粒径、析出物やボイドの大きさ、微細き裂、酸化の発生程度等の金属組織情報、硬さ、ヤング率、引張強度などの機械的性質、線膨張係数、熱伝導率、電気伝導率、比熱、熱拡散率などの物性などのうち少なくとも一つが選択される。   The deterioration parameter is a numerical value representing the physical property of the target component. Degradation parameters include crystal grain size, size of precipitates and voids, microcracks, metallographic information such as the degree of oxidation, mechanical properties such as hardness, Young's modulus, tensile strength, linear expansion coefficient, and thermal conductivity At least one of physical properties such as rate, electric conductivity, specific heat, and thermal diffusivity is selected.

非応力負荷時の所定の温度における経過時間に対する対象部品の非応力時劣化パラメータは、運転温度と運転時間から導出される。非応力時劣化パラメータの運転温度と運転時間からの導出は、Larson−Miller法、Manson−Haferd法、Orr−Sherby−Dorn法のいずれかを用いて行われる。   The non-stress deterioration parameter of the target component with respect to the elapsed time at the predetermined temperature under the non-stress load is derived from the operating temperature and the operating time. Derivation of the non-stress deterioration parameter from the operating temperature and the operating time is performed using any of the Larson-Miller method, the Manson-Haferd method, and the Orr-Sherby-Dorn method.

第1の劣化データ取得部21は、単純時効劣化材の劣化にかかるデータに基づき予測された材料劣化パラメータによる、対象部品の非応力時劣化パラメータを取得する。取得された非応力時劣化パラメータは、第2の劣化データ取得部22に出力される。   The first deterioration data acquisition unit 21 acquires a non-stress deterioration parameter of a target component based on a material deterioration parameter predicted based on data relating to deterioration of the simple aging deterioration material. The acquired non-stress degradation parameter is output to the second degradation data acquisition unit 22.

第2の劣化データ取得部22は、対象部品に相当する化学成分、製造要領によって作製されたサンプルの応力負荷時の劣化パラメータ、および第1の劣化データ取得部21により取得された非応力時劣化パラメータが入力される。第2の劣化データ取得部22は、応力負荷時における経過時間に対する対象部品の応力時劣化パラメータを取得し、応力時劣化パラメータを損傷量推定部4に出力する。   The second deterioration data acquisition unit 22 includes a chemical component corresponding to the target component, a deterioration parameter at the time of stress loading of a sample manufactured according to the manufacturing procedure, and a non-stress deterioration obtained by the first deterioration data acquisition unit 21. The parameters are entered. The second deterioration data obtaining unit 22 obtains the stress deterioration parameter of the target component with respect to the elapsed time when the stress is applied, and outputs the stress deterioration parameter to the damage estimation unit 4.

応力時劣化パラメータは、対象部品に相当する化学成分、製造要領によって作製された応力負荷をかけたサンプル(以降、応力時効劣化材という場合がある)を劣化させることにより、作業者により作成される。応力時効劣化材は、応力負荷をかけ、所定の温度にて、熱処理炉等の加熱方法を用いて所定の時間保持され加速劣化される。   The stress deterioration parameter is created by an operator by deteriorating a chemical component corresponding to the target component and a sample subjected to a stress load (hereinafter, sometimes referred to as a stress aging deterioration material) manufactured according to manufacturing procedures. . The stress-aging deterioration material is subjected to a stress load, held at a predetermined temperature for a predetermined time by using a heating method such as a heat treatment furnace, and acceleratedly degraded.

応力負荷は、圧縮、引張、せん断のうち少なくとも一つの力が、単軸または多軸的に加えられる。応力負荷は、振幅を有した力であってもよいし、一定時間一定に保持された力および一定時間振幅を有した力が繰り返されるものであってもよい。また、応力負荷は、時間とともに減衰する力であってもよい。応力時効劣化材の応力負荷時の劣化にかかるデータは、例えばクリープ破断試験により得られた図4に示すマクロ歪、ビッカース硬度により構成される。   As the stress load, at least one of compression, tension, and shear is applied uniaxially or multiaxially. The stress load may be a force having an amplitude, or a force that is kept constant for a certain time and a force that has an amplitude for a certain time may be repeated. Further, the stress load may be a force that decays with time. The data relating to the deterioration of the stress-aged material at the time of stress loading is composed of, for example, macro strain and Vickers hardness shown in FIG. 4 obtained by a creep rupture test.

応力負荷時の所定の温度における経過時間に対する対象部品の応力時劣化パラメータは、運転温度と運転時間から導出される。応力時劣化パラメータの運転温度と運転時間からの導出は、Larson−Miller法、Manson−Haferd法、Orr−Sherby−Dorn法のいずれかを用いて行われる。   The stress deterioration parameter of the target component with respect to the elapsed time at a predetermined temperature under a stress load is derived from the operating temperature and the operating time. Derivation of the stress deterioration parameter from the operating temperature and the operating time is performed using any of the Larson-Miller method, the Manson-Haferd method, and the Orr-Sherby-Dorn method.

第2の劣化データ取得部22は、第1の劣化データ取得部21により取得された非応力時劣化パラメータに基づき、対象部品の応力時劣化パラメータを取得する。取得された応力時劣化パラメータは、損傷量推定部4に出力される。   The second deterioration data acquisition unit 22 acquires the stress degradation parameter of the target component based on the non-stress degradation parameter acquired by the first degradation data acquisition unit 21. The acquired stress-time degradation parameter is output to the damage amount estimation unit 4.

(部品測定データ取得部3)
部品測定データ取得部3は、第1の測定データ取得部31、第2の測定データ取得部32により構成される。第1の測定データ取得部31、第2の測定データ取得部32は、コンピュータ内の演算部、ソフトウェアモジュール、個別のコンピュータ装置、マイクロコンピュータチップまたはハードウェアにより構成される。
(Part measurement data acquisition unit 3)
The component measurement data acquisition unit 3 includes a first measurement data acquisition unit 31 and a second measurement data acquisition unit 32. The first measurement data acquisition unit 31 and the second measurement data acquisition unit 32 are configured by an operation unit in a computer, a software module, an individual computer device, a microcomputer chip, or hardware.

第1の測定データ取得部31は、余寿命推定の対象となる対象部品の劣化度合いが入力される。第1の測定データ取得部31は、余寿命推定の対象となる対象部品の劣化度合いを取得し、劣化度合いを第2の測定データ取得部32に出力する。   The first measurement data acquisition unit 31 receives an input of the degree of deterioration of the target component whose remaining life is to be estimated. The first measurement data acquisition unit 31 acquires the degree of deterioration of the target component whose remaining life is to be estimated, and outputs the degree of deterioration to the second measurement data acquisition unit 32.

余寿命推定の対象となる対象部品は、高温発電プラント用のタービン、ボイラのいずれかの部品である。余寿命推定の対象となる対象部品は、具体的には高温で運転する部品であるタービンロータ、動静翼、ケーシング、ボルト、バルブ、配管のいずれかである。これらの対象機器、部品について、非破壊的または破壊的手法を用いて測定された劣化パラメータが第1の測定データ取得部31により取得される。   The target component for which the remaining life is to be estimated is any one of a turbine and a boiler for a high-temperature power plant. The target component for which the remaining life is to be estimated is, specifically, one of a turbine rotor, a moving and stationary blade, a casing, a bolt, a valve, and piping, which are components operated at a high temperature. The first measurement data acquisition unit 31 acquires deterioration parameters of these target devices and components measured using a non-destructive or destructive technique.

非破壊的手法として、超音波法、電磁的手法、浸透法、X線回折法、レプリカ法のうち少なくとも一つが用いられる。破壊的手法として、硬さ試験、引張試験、クリープ試験、疲労試験のうち少なくとも一つが用いられる。第1の測定データ取得部31により取得される劣化度合いは、対象部品の応力集中箇所または変形箇所の劣化度合いであることが望ましい。   As the non-destructive method, at least one of an ultrasonic method, an electromagnetic method, a penetration method, an X-ray diffraction method, and a replica method is used. As a destructive technique, at least one of a hardness test, a tensile test, a creep test, and a fatigue test is used. The degree of deterioration obtained by the first measurement data obtaining unit 31 is desirably the degree of deterioration of a stress-concentrated portion or a deformed portion of the target component.

第1の測定データ取得部31は、余寿命推定の対象となる対象部品の劣化度合いを取得する。取得された劣化度合いは、第2の測定データ取得部32に出力される。   The first measurement data acquisition unit 31 acquires the degree of deterioration of the target component for which the remaining life is to be estimated. The acquired degree of deterioration is output to the second measurement data acquisition unit 32.

第2の測定データ取得部32は、第1の測定データ取得部31により取得された劣化度合い、および作業者により測定された対象部品の変形量が入力される。第2の測定データ取得部32は、第1の測定データ取得部31により取得された劣化度合いに基づき、対象部品の変形量を取得し、対象部品の変形量を損傷量推定部4に出力する。   The second measurement data acquisition unit 32 receives the degree of deterioration acquired by the first measurement data acquisition unit 31 and the deformation amount of the target component measured by the operator. The second measurement data acquisition unit 32 acquires the deformation amount of the target component based on the degree of deterioration acquired by the first measurement data acquisition unit 31, and outputs the deformation amount of the target component to the damage estimation unit 4. .

第2の測定データ取得部32は、第1の測定データ取得部31により取得された劣化度合いに基づき、対象部品の応力集中箇所または変形箇所の変形量を取得する。応力集中部または変形箇所は、部品の致命的損傷を生じる箇所となる場合が多いからである。応力集中部は、例えばタービンではロータ中心孔、ホイール、ケーシング、バルブ、配管等の曲率部、ロータ、動静翼の植込み部、ボルトのネジ底などである。   The second measurement data acquisition unit 32 acquires a deformation amount of a stress concentration portion or a deformation portion of the target component based on the degree of deterioration acquired by the first measurement data acquisition unit 31. This is because the stress concentrated portion or the deformed portion often becomes a portion that causes fatal damage to the component. The stress concentration portion is, for example, a rotor center hole, a curvature portion of a wheel, a casing, a valve, piping, or the like in a turbine, a rotor, an implanted portion of a moving and stationary blade, a screw bottom of a bolt, and the like.

変形量とは、負荷された応力により発生する材料中の歪の量であり負荷された応力の形態によって異なる。変形量には、圧縮歪、引張歪、せん断歪などがある。試験片による測定の場合、変形量には前記に加え、伸び、絞りも含まれる。変形量は、非破壊の実機により測定される。または、変形量は実機を模したモデルを用い解析的に推定することにより算出されてもよい。非破壊で計測する方法として、歪ゲージ貼付法、格子法、画像相関法等がある。解析的に推定する方法として、有限要素法を用いた弾塑性解析等がある。   The amount of deformation is the amount of strain in the material caused by the applied stress, and varies depending on the type of the applied stress. The deformation amount includes a compression strain, a tensile strain, a shear strain, and the like. In the case of measurement using a test piece, the amount of deformation includes elongation and drawing in addition to the above. The amount of deformation is measured by a non-destructive actual machine. Alternatively, the deformation amount may be calculated by analytically estimating using a model imitating an actual machine. Non-destructive measurement methods include a strain gauge attachment method, a grid method, and an image correlation method. As a method of analytically estimating, there is an elastic-plastic analysis using a finite element method.

第2の測定データ取得部32は、第1の測定データ取得部31により取得された劣化度合いに基づき、対象部品の変形量を取得する。取得された対象部品の変形量は、損傷量推定部4に出力される。   The second measurement data acquisition unit 32 acquires a deformation amount of the target component based on the degree of deterioration acquired by the first measurement data acquisition unit 31. The acquired deformation amount of the target component is output to the damage amount estimation unit 4.

(損傷量推定部4)
損傷量推定部4は、コンピュータ内の演算部、ソフトウェアモジュール、個別のコンピュータ装置、マイクロコンピュータチップまたはハードウェアにより構成される。
(Damage amount estimation unit 4)
The damage amount estimating unit 4 is configured by an arithmetic unit, a software module, an individual computer device, a microcomputer chip, or hardware in a computer.

損傷量推定部4は、材料劣化データ取得部2により取得された応力時劣化パラメータ、および部品測定データ取得部3により取得された対象部品の変形量に基づき、損傷量を推定し、損傷量を余寿命推定部5に出力する。   The damage amount estimating unit 4 estimates the damage amount based on the stress-time deterioration parameter obtained by the material deterioration data obtaining unit 2 and the deformation amount of the target component obtained by the component measurement data obtaining unit 3, and calculates the damage amount. It outputs to the remaining life estimation unit 5.

損傷量推定部4は、部品測定データ取得部3により取得された対象部品の変形量に基づき、材料劣化データ取得部2により取得された応力時劣化パラメータの補正を図3に示すように行い、評価箇所の損傷量を推定する。   The damage amount estimating unit 4 corrects the stress degradation parameter acquired by the material degradation data acquiring unit 2 based on the deformation amount of the target component acquired by the component measurement data acquiring unit 3 as shown in FIG. Estimate the amount of damage at the evaluation point.

損傷量推定部4は、第1の劣化データ取得部21により取得された非応力時劣化パラメータと、第2の劣化データ取得部22により取得された応力時劣化パラメータの関係性を把握する。非応力時劣化パラメータと応力時劣化パラメータの関係性は、劣化パラメータ、温度−時間パラメータ、および変形量を用いて単純な数式で記述できることが望ましい。   The damage amount estimating unit 4 grasps the relationship between the non-stress deterioration parameter obtained by the first deterioration data obtaining unit 21 and the stress deterioration parameter obtained by the second deterioration data obtaining unit 22. It is desirable that the relationship between the non-stress deterioration parameter and the stress deterioration parameter can be described by a simple mathematical expression using the deterioration parameter, the temperature-time parameter, and the deformation amount.

損傷量推定部4は、第1の測定データ取得部31により取得された対象部品の劣化度合いから導かれる温度対時間のパラメータである損傷量を算出する。さらに、損傷量推定部4は、第2の測定データ取得部32により取得された対象部品の変形量を用いて、変形量によって補正すべき損傷量を算出する。   The damage amount estimating unit 4 calculates a damage amount which is a parameter of temperature versus time derived from the degree of deterioration of the target component acquired by the first measurement data acquiring unit 31. Further, the damage amount estimating unit 4 uses the deformation amount of the target component acquired by the second measurement data acquiring unit 32 to calculate a damage amount to be corrected based on the deformation amount.

損傷量推定部4は、材料劣化データ取得部2により取得された応力時劣化パラメータおよび部品測定データ取得部3により取得された対象部品の変形量に基づき、損傷量を推定する。推定された損傷量は余寿命推定部5に出力される。   The damage amount estimating unit 4 estimates the damage amount based on the stress deterioration parameter acquired by the material deterioration data acquiring unit 2 and the deformation amount of the target component acquired by the component measurement data acquiring unit 3. The estimated damage amount is output to the remaining life estimation unit 5.

(余寿命推定部5)
余寿命推定部5は、コンピュータ内の演算部、ソフトウェアモジュール、個別のコンピュータ装置、マイクロコンピュータチップまたはハードウェアにより構成される。
(Remaining life estimation unit 5)
The remaining life estimating unit 5 is configured by an arithmetic unit in a computer, a software module, an individual computer device, a microcomputer chip, or hardware.

余寿命推定部5は、損傷量推定部4により推定された損傷量と予め設定された損傷量との差分を算出し余寿命の予測を行い、出力する。   The remaining life estimating unit 5 calculates the difference between the damage amount estimated by the damage amount estimating unit 4 and a preset damage amount, predicts the remaining life, and outputs the result.

余寿命推定部5は、損傷量推定部4により推定された損傷量と、予め設定された対象部品の致命的損傷量の差分を算出する。致命的損傷量とは、対象部品を補修または交換しなければならない致命的損傷、例えば塑性変形、き裂発生、破断などに至るまでの時間等のパラメータである。例えば致命的損傷量は、クリープ損傷の場合における1%クリープ歪に到達するまでの時間または破断時間等である。   The remaining life estimating unit 5 calculates a difference between the damage amount estimated by the damage amount estimating unit 4 and a predetermined fatal damage amount of the target component. The fatal damage amount is a parameter such as a time until a fatal damage that requires repair or replacement of the target component, for example, plastic deformation, crack initiation, breakage, and the like. For example, the amount of fatal damage is a time to reach 1% creep strain or a rupture time in the case of creep damage.

致命的損傷量は、予め行われた実験によるデータまたは実験データによる推定により決定される。算出される対象部品の余寿命は、致命的損傷量と、損傷量推定部4により推定された損傷量の差分である。   The amount of fatal damage is determined based on data obtained by an experiment performed in advance or estimation based on experimental data. The calculated remaining life of the target component is the difference between the fatal damage amount and the damage amount estimated by the damage amount estimation unit 4.

余寿命推定部5は、損傷量推定部4により推定された損傷量と予め設定された致命的損傷量の差分を算出し余寿命の予測を行う。予測された余寿命は、寿命予測装置1から出力される。   The remaining life estimating unit 5 calculates a difference between the damage amount estimated by the damage amount estimating unit 4 and a preset fatal damage amount, and predicts a remaining life. The predicted remaining life is output from the life prediction device 1.

以上が、寿命予測装置1の構成である。   The above is the configuration of the life estimation device 1.

[1−2.作用]
次に、図1〜6に基づき本実施形態の寿命予測方法の手順、寿命予測装置1の動作および寿命予測装置用プログラムの動作の概要を説明する。図2に示す手順により劣化部品の寿命を予測する寿命予測方法は実行される。また、図2に示すステップにて寿命予測装置用プログラムは動作を行う。
[1-2. Action]
Next, an outline of the procedure of the life prediction method of the present embodiment, the operation of the life prediction apparatus 1, and the operation of the program for the life prediction apparatus will be described with reference to FIGS. A life prediction method for predicting the life of a deteriorated component is performed by the procedure shown in FIG. The program for the life expectancy prediction device operates in the steps shown in FIG.

作業者は、本実施形態の寿命予測方法により、余寿命推定の対象となる対象部品の応力時劣化パラメータを取得し、対象部品の変形量を取得し、対象部品の損傷量を推定し、劣化部品の寿命の予測を行う。劣化部品の寿命の予測は、寿命予測装置1を用いて行われる。寿命予測装置1は、図2に示すステップにて動作し劣化部品の寿命の予測を行う。以下に、劣化部品の寿命の予測の一例として、タービンロータ用Ni基耐熱合金の、応力集中が想定される植込み部の、クリープ損傷によって破断に至るまでの余寿命を推定する場合について説明する。   By using the life prediction method of the present embodiment, the worker obtains the stress deterioration parameter of the target component for which the remaining life is to be estimated, obtains the deformation amount of the target component, estimates the damage amount of the target component, and Estimate component life. The life of the deteriorated component is predicted by using the life predicting device 1. The life prediction device 1 operates in the steps shown in FIG. 2 and predicts the life of a deteriorated component. Hereinafter, as an example of the prediction of the life of the deteriorated component, a case will be described in which the remaining life of the implanted portion of the Ni-base heat-resistant alloy for a turbine rotor where stress concentration is assumed until the fracture due to creep damage is estimated.

(ステップS01:第1の劣化データ取得手順:非応力時劣化パラメータを取得する)
最初に、作業者は、寿命予測装置1の材料劣化データ取得部2の第1の劣化データ取得部21を用い、非応力時劣化パラメータを取得する。
(Step S01: First Deterioration Data Acquisition Procedure: Obtain Non-Stress Deterioration Parameter)
First, the worker acquires the non-stress degradation parameter using the first degradation data acquisition unit 21 of the material degradation data acquisition unit 2 of the life prediction device 1.

作業者は、実機の対象部品に相当する化学成分、製造要領によって作製したNi基合金のブロックを用いて、熱処理炉によって加熱時効を行う。所定の温度および時間保持後の単純時効劣化材の硬さを、ビッカース硬度計によって測定する。温度−時間パラメータは、保持した所定の温度および時間について、Larson−Miller法を用いて算出される。このようにして得られるビッカース硬度と温度−時間パラメータのデータは、複数条件にて作成される。   The worker performs heat aging with a heat treatment furnace using a chemical component corresponding to a target component of the actual machine and a Ni-based alloy block manufactured according to manufacturing procedures. The hardness of the simple aging deterioration material after holding at a predetermined temperature and for a predetermined time is measured by a Vickers hardness meter. The temperature-time parameter is calculated using the Larson-Miller method for the held predetermined temperature and time. The data of the Vickers hardness and the temperature-time parameter thus obtained are created under a plurality of conditions.

このように作成されたデータは、非応力負荷時の劣化パラメータとして作業者により第1の劣化データ取得部21に入力される。第1の劣化データ取得部21に、対象部品に相当する化学成分、製造要領によって作製されたサンプルの、非応力負荷時の所定の温度における経過時間に対する対象部品の劣化にかかるデータである非応力負荷時の劣化パラメータが入力される。第1の劣化データ取得部21は、非応力時劣化パラメータを取得し、第2の劣化データ取得部22に出力する。   The data thus created is input to the first deterioration data acquisition unit 21 by a worker as a deterioration parameter at the time of non-stress load. The first deterioration data acquisition unit 21 stores, in the non-stress, which is data relating to the deterioration of the target component with respect to the elapsed time at a predetermined temperature under a non-stress load, of the chemical component corresponding to the target component and the sample manufactured by the manufacturing procedure. A degradation parameter under load is input. The first deterioration data obtaining unit 21 obtains the non-stress deterioration parameter and outputs it to the second deterioration data obtaining unit 22.

非応力時劣化パラメータは、第1の劣化データ取得部21から通信回線を介し、電文にて出力される。非応力時劣化パラメータは、一時的に外部の記憶装置に記憶され、この外部の記憶装置が接続されることにより、第2の劣化データ取得部22に入力されるようにしてもよい。   The non-stress deterioration parameter is output by a telegram from the first deterioration data acquisition unit 21 via a communication line. The non-stress deterioration parameter may be temporarily stored in an external storage device, and may be input to the second deterioration data acquisition unit 22 by connecting the external storage device.

非応力負荷時のサンプルの劣化にかかるデータは、対象部品に相当する化学成分、製造要領によって作製された単純時効劣化材を劣化させることにより、作業者により作成される。単純時効劣化材は、所定の温度にて、熱処理炉等の加熱方法を用いて所定の時間保持され加速劣化される。   Data relating to the deterioration of the sample under non-stress load is created by an operator by deteriorating the chemical component corresponding to the target component and the simple aging deterioration material manufactured according to the manufacturing procedure. The simple aging deterioration material is held at a predetermined temperature for a predetermined time using a heating method such as a heat treatment furnace, and is acceleratedly degraded.

劣化パラメータは、対象部品が有する物性を数値で表したものである。劣化パラメータとして、結晶粒径、析出物やボイドの大きさ、微細き裂、酸化の発生程度等の金属組織情報、硬さ、ヤング率、引張強度などの機械的性質、線膨張係数、熱伝導率、電気伝導率、比熱、熱拡散率などの物性などのうち少なくとも一つが用いられるようにしてもよい。   The deterioration parameter is a numerical value representing the physical property of the target component. Degradation parameters include crystal grain size, size of precipitates and voids, microcracks, metallographic information such as the degree of oxidation, mechanical properties such as hardness, Young's modulus, tensile strength, linear expansion coefficient, and thermal conductivity At least one of physical properties such as the rate, electric conductivity, specific heat, and thermal diffusivity may be used.

非応力負荷時の所定の温度における経過時間に対する対象部品の非応力時劣化パラメータは、運転温度と運転時間から導出される。非応力時劣化パラメータの運転温度と運転時間からの導出は、Larson−Miller法、Manson−Haferd法、Orr−Sherby−Dorn法のいずれかが用いられるようにしてもよい。   The non-stress deterioration parameter of the target component with respect to the elapsed time at the predetermined temperature under the non-stress load is derived from the operating temperature and the operating time. The derivation of the non-stress deterioration parameter from the operating temperature and the operating time may be performed using any of the Larson-Miller method, the Manson-Haferd method, and the Orr-Sherby-Dorn method.

第1の劣化データ取得部21は、単純時効劣化材の劣化にかかるデータに基づく、対象部品の非応力時劣化パラメータを取得する。取得された非応力時劣化パラメータは、第2の劣化データ取得部22に出力される。   The first deterioration data obtaining unit 21 obtains a non-stress deterioration parameter of the target component based on data relating to deterioration of the simple aging deterioration material. The acquired non-stress degradation parameter is output to the second degradation data acquisition unit 22.

(ステップS02:第2の劣化データ取得手順:応力時劣化パラメータを取得する)
次に、作業者は、寿命予測装置1の材料劣化データ取得部2の第2の劣化データ取得部22を用い、応力時劣化パラメータを取得する。第2の劣化データ取得部22には、対象部品に相当する化学成分、製造要領によって作製されたサンプルの応力負荷時の劣化パラメータ、および第1の劣化データ取得部21により取得された非応力時劣化パラメータが入力される。
(Step S02: second deterioration data obtaining procedure: obtaining stress deterioration parameter)
Next, the worker acquires the stress-time degradation parameter using the second degradation data acquisition unit 22 of the material degradation data acquisition unit 2 of the life prediction device 1. The second deterioration data acquisition unit 22 includes a chemical component corresponding to the target component, a deterioration parameter of the sample manufactured according to the manufacturing procedure when a stress is applied, and a non-stress state obtained by the first deterioration data acquisition unit 21. Deterioration parameters are input.

作業者は、実機の対象部品に相当する化学成分、製造要領によって作製したNi基合金をクリープ試験片形状に複数本加工し、一定の単軸応力下で保持するクリープ破断試験を実施する。所定の温度および時間保持後に、破断した試験片について、標点間内の複数位置における断面積を計測し、各断面の絞り値からマクロ歪を求める。さらにマクロ歪を求めた標点間内の複数位置の硬さを、ビッカース硬度計によって測定する。ビッカース硬度とマクロ歪の測定データは、複数条件にて作成される。   An operator performs a creep rupture test in which a plurality of Ni-base alloys prepared according to the manufacturing procedure and chemical components corresponding to the target parts of the actual machine are processed into creep test piece shapes and held under a constant uniaxial stress. After holding at a predetermined temperature and for a predetermined time, the cross-sectional area at a plurality of positions within the reference point is measured for the fractured test piece, and macro strain is obtained from the aperture value of each cross section. Further, the hardness at a plurality of positions between the gauge points where the macro distortion is obtained is measured by a Vickers hardness meter. Measurement data of Vickers hardness and macro strain are created under a plurality of conditions.

作成されたデータは、応力時劣化パラメータである応力負荷時の劣化にかかるデータとして、作業者により第2の劣化データ取得部22に入力される。第2の劣化データ取得部22に、対象部品に相当する化学成分、製造要領によって作製されたサンプルの応力時劣化パラメータが入力される。また、第2の劣化データ取得部22に、第1の劣化データ取得部21により取得された非応力時劣化パラメータが入力される。第2の劣化データ取得部22は、応力負荷時における経過時間に対する対象部品の応力時劣化パラメータを取得し、応力時劣化パラメータを損傷量推定部4に出力する。   The created data is input to the second deterioration data acquisition unit 22 by the operator as data relating to the deterioration under stress, which is the stress deterioration parameter. The chemical component corresponding to the target component and the stress degradation parameter of the sample manufactured by the manufacturing procedure are input to the second deterioration data acquisition unit 22. Further, the non-stress degradation parameter acquired by the first degradation data acquisition unit 21 is input to the second degradation data acquisition unit 22. The second deterioration data obtaining unit 22 obtains the stress deterioration parameter of the target component with respect to the elapsed time when the stress is applied, and outputs the stress deterioration parameter to the damage estimation unit 4.

応力時劣化パラメータは、第2の劣化データ取得部22から通信回線を介し、電文にて出力される。応力時劣化パラメータは、一時的に外部の記憶装置に記憶され、この外部の記憶装置が接続されることにより、損傷量推定部4に入力されるようにしてもよい。   The stress deterioration parameter is output by a telegram from the second deterioration data acquisition unit 22 via a communication line. The stress-time degradation parameter may be temporarily stored in an external storage device, and may be input to the damage amount estimation unit 4 by connecting the external storage device.

応力負荷時のサンプルの劣化にかかるデータは、対象部品に相当する化学成分、製造要領によって作製された応力負荷をかけたサンプル応力時効劣化材を劣化させることにより、作業者により作成される。応力時効劣化材は、応力負荷をかけ、所定の温度にて、熱処理炉等の加熱方法を用いて所定の時間保持され加速劣化される。   The data relating to the deterioration of the sample under the stress load is created by the operator by deteriorating the chemical component corresponding to the target part and the sample stress aging material subjected to the stress load manufactured according to the manufacturing procedure. The stress-aging deterioration material is subjected to a stress load, held at a predetermined temperature for a predetermined time by using a heating method such as a heat treatment furnace, and acceleratedly degraded.

応力負荷は、圧縮、引張、せん断のうち少なくとも一つの力が、単軸または多軸的に加えられるようにしてもよい。応力負荷は、振幅を有した力であってもよいし、一定時間一定に保持された力および一定時間振幅を有した力が繰り返されるものであってもよい。また、応力負荷は、時間とともに減衰する力であってもよい。   The stress load may be such that at least one of compression, tension and shear is applied uniaxially or multiaxially. The stress load may be a force having an amplitude, or a force that is kept constant for a certain time and a force that has an amplitude for a certain time may be repeated. Further, the stress load may be a force that decays with time.

応力負荷時の劣化にかかるデータは、例えば図4に示すように、温度、圧力を変動させた場合のマクロ歪、ビッカース硬度の関係を示すものである。応力負荷時の劣化にかかるデータは、例えば応力時効劣化材のクリープ破断試験により得られる。図4に示す応力負荷時の劣化にかかるデータは、ビッカース硬さとマクロ歪の相関を示し、本実施形態におけるNi基耐熱合金の硬さとマクロ歪が、線形関係にあることを示す。応力負荷時の劣化にかかるデータは、圧縮歪、引張歪、せん断とビッカース硬度の関係を示すものであってもよい。   The data relating to the deterioration under the stress load indicates the relationship between the macro strain and the Vickers hardness when the temperature and the pressure are varied, for example, as shown in FIG. Data relating to deterioration under stress is obtained, for example, by a creep rupture test of a stress-aged material. The data relating to the deterioration under the stress load shown in FIG. 4 shows the correlation between the Vickers hardness and the macro strain, and shows that the hardness and the macro strain of the Ni-based heat-resistant alloy in the present embodiment are in a linear relationship. The data relating to the deterioration under the stress load may indicate the relationship between the compressive strain, the tensile strain, the shear and the Vickers hardness.

応力負荷時の所定の温度における経過時間に対する対象部品の応力時劣化パラメータは、運転温度と運転時間から導出される。応力時劣化パラメータの運転温度と運転時間からの導出は、Larson−Miller法、Manson−Haferd法、Orr−Sherby−Dorn法のいずれかを用いて行われるようにしてもよい。応力時効劣化材の応力負荷時の劣化にかかるデータである応力時劣化パラメータは、例えば図5に示すマクロ歪、Larson−Miller法に基づいて構成される。図4は、ステップS01とステップS02において取得した、ビッカース硬さと温度−時間パラメータの相関と、それに及ぼすマクロ歪の影響を示す。   The stress deterioration parameter of the target component with respect to the elapsed time at a predetermined temperature under a stress load is derived from the operating temperature and the operating time. Derivation of the stress deterioration parameter from the operating temperature and the operating time may be performed using any of the Larson-Miller method, the Manson-Haferd method, and the Orr-Sherby-Dorn method. The stress deterioration parameter, which is data relating to the deterioration of the stress aging material during stress loading, is configured based on, for example, the macro strain and the Larson-Miller method shown in FIG. FIG. 4 shows the correlation between the Vickers hardness and the temperature-time parameter obtained in step S01 and step S02, and the effect of macro distortion on it.

第2の劣化データ取得部22は、第1の劣化データ取得部21により取得された非応力時劣化パラメータに基づき、対象部品の応力時劣化パラメータを取得する。取得された応力時劣化パラメータは、損傷量推定部4に出力される。   The second deterioration data acquisition unit 22 acquires the stress degradation parameter of the target component based on the non-stress degradation parameter acquired by the first degradation data acquisition unit 21. The acquired stress-time degradation parameter is output to the damage amount estimation unit 4.

(ステップS03:第1の測定データ取得手順:対象部品の劣化度合いを取得する)
次に、作業者は、寿命予測装置1の部品測定データ取得部3の第1の測定データ取得部31を用い、対象部品の劣化度合いを取得する。第1の測定データ取得部31には、余寿命推定の対象となる対象部品の劣化度合いが入力される。
(Step S03: First measurement data acquisition procedure: Acquire the degree of deterioration of the target component)
Next, the worker acquires the degree of deterioration of the target component by using the first measurement data acquisition unit 31 of the component measurement data acquisition unit 3 of the life estimation device 1. The degree of deterioration of the target component whose remaining life is to be estimated is input to the first measurement data acquisition unit 31.

作業者は、評価対象とする対象部品である実機のタービンロータの、植込み部近傍の硬さを、エコーチップ硬度計等の測定機器により測定する。この際、硬さを測定する箇所は、評価対象箇所とする応力集中部あるいは変形箇所であることが望ましい。評価対象箇所の硬さを直接測定できない場合は、評価対象箇所の近傍で、同じ温度条件に晒された箇所であることが望ましい。測定された硬さが、劣化度合いとされる。   The operator measures the hardness of the turbine rotor of the actual machine, which is the target component to be evaluated, in the vicinity of the implanted portion using a measuring device such as an echo tip hardness meter. At this time, it is desirable that the portion where the hardness is measured is a stress concentration portion or a deformed portion to be evaluated. When the hardness of the evaluation target location cannot be directly measured, it is desirable that the location be exposed to the same temperature condition in the vicinity of the evaluation target location. The measured hardness is regarded as the degree of deterioration.

第1の測定データ取得部31は、余寿命推定の対象となる対象部品の劣化度合いを取得し、劣化度合いを第2の測定データ取得部32に出力する。   The first measurement data acquisition unit 31 acquires the degree of deterioration of the target component whose remaining life is to be estimated, and outputs the degree of deterioration to the second measurement data acquisition unit 32.

対象部品の劣化度合いは、第1の測定データ取得部31から通信回線を介し、電文にて出力される。対象部品の劣化度合いは、一時的に外部の記憶装置に記憶され、この外部の記憶装置が接続されることにより、第2の測定データ取得部32に入力されるようにしてもよい。   The degree of deterioration of the target component is output by a telegram from the first measurement data acquisition unit 31 via a communication line. The degree of deterioration of the target component may be temporarily stored in an external storage device, and may be input to the second measurement data acquisition unit 32 by connecting the external storage device.

余寿命推定の対象となる対象部品は、高温発電プラント用のタービン、ボイラの部品である高温で運転する部品であるタービンロータ、動静翼、ケーシング、ボルト、バルブ、配管のいずれかであってもよい。これらの対象機器、部品について、非破壊的または破壊的手法を用いて測定された劣化パラメータが第1の測定データ取得部31により取得される。   The target component for which the remaining life is to be estimated is any one of a turbine for a high-temperature power plant, a turbine rotor that is a component operating at a high temperature that is a component of a boiler, a moving and stationary blade, a casing, a bolt, a valve, and piping. Good. The first measurement data acquisition unit 31 acquires deterioration parameters of these target devices and components measured using a non-destructive or destructive technique.

非破壊的手法として、超音波法、電磁的手法、浸透法、X線回折法、レプリカ法のうち少なくとも一つが用いられるようにしてもよい。破壊的手法として、硬さ試験、引張試験、クリープ試験、疲労試験のうち少なくとも一つが用いられるようにしてもよい。第1の測定データ取得部31により取得される劣化度合いは、対象部品の応力集中箇所または変形箇所の劣化度合いであることが望ましい。   As the non-destructive method, at least one of an ultrasonic method, an electromagnetic method, a penetration method, an X-ray diffraction method, and a replica method may be used. As a destructive technique, at least one of a hardness test, a tensile test, a creep test, and a fatigue test may be used. The degree of deterioration obtained by the first measurement data obtaining unit 31 is desirably the degree of deterioration of a stress-concentrated portion or a deformed portion of the target component.

第1の測定データ取得部31は、余寿命推定の対象となる対象部品の劣化度合いを取得する。取得された劣化度合いは、第2の測定データ取得部32に出力される。   The first measurement data acquisition unit 31 acquires the degree of deterioration of the target component for which the remaining life is to be estimated. The acquired degree of deterioration is output to the second measurement data acquisition unit 32.

(ステップS04:第2の測定データ取得手順:対象部品の変形量を取得する)
次に、作業者は、寿命予測装置1の部品測定データ取得部3の第2の測定データ取得部32を用い、対象部品の変形量を取得する。第2の測定データ取得部32は、作業者により測定された対象部品の変形量が入力される。
(Step S04: second measurement data acquisition procedure: acquisition of the deformation amount of the target part)
Next, the worker acquires the deformation amount of the target component by using the second measurement data acquisition unit 32 of the component measurement data acquisition unit 3 of the life prediction device 1. The second measurement data acquisition unit 32 receives the deformation amount of the target component measured by the worker.

第2の測定データ取得部32は、第1の測定データ取得部31により取得された劣化度合い、および作業者により測定された対象部品の変形量が入力される。第2の測定データ取得部32は、第1の測定データ取得部31により取得された劣化度合いに基づき、対象部品の変形量を取得する。作業者は、評価対象とする植込み部の応力集中部の引張方向へのマクロ歪を、有限要素法を用いた弾塑性解析により算出する。   The second measurement data acquisition unit 32 receives the degree of deterioration acquired by the first measurement data acquisition unit 31 and the deformation amount of the target component measured by the operator. The second measurement data acquisition unit 32 acquires a deformation amount of the target component based on the degree of deterioration acquired by the first measurement data acquisition unit 31. The operator calculates the macro strain in the tensile direction of the stress concentration portion of the implanted portion to be evaluated by elasto-plastic analysis using the finite element method.

対象部品の変形量は、第2の測定データ取得部32から通信回線を介し、電文にて出力される。対象部品の変形量は、一時的に外部の記憶装置に記憶され、この外部の記憶装置が接続されることにより、損傷量推定部4に入力されるようにしてもよい。   The amount of deformation of the target component is output by a telegram from the second measurement data acquisition unit 32 via a communication line. The deformation amount of the target component may be temporarily stored in an external storage device, and may be input to the damage estimation unit 4 by connecting the external storage device.

第2の測定データ取得部32は、第1の測定データ取得部31により取得された劣化度合いに基づき、対象部品の応力集中箇所または変形箇所の変形量を取得する。変形量は、対象部品の応力集中箇所または変形箇所について作業者により測定される。応力集中部または変形箇所は、部品の致命的損傷を生じる箇所となる場合が多いからである。応力集中部は、例えばタービンではロータ中心孔、ホイール、ケーシング、バルブ、配管等の曲率部、ロータ、動静翼の植込み部、ボルトのネジ底などである。   The second measurement data acquisition unit 32 acquires a deformation amount of a stress concentration portion or a deformation portion of the target component based on the degree of deterioration acquired by the first measurement data acquisition unit 31. The amount of deformation is measured by a worker at a stress concentrated portion or a deformed portion of the target component. This is because the stress concentrated portion or the deformed portion often becomes a portion that causes fatal damage to the component. The stress concentration portion is, for example, a rotor center hole, a curvature portion of a wheel, a casing, a valve, piping, or the like in a turbine, a rotor, an implanted portion of a moving and stationary blade, a screw bottom of a bolt, and the like.

変形量とは、負荷された応力により発生する材料中の歪の量であり負荷された応力の形態によって異なる。変形量には、圧縮歪、引張歪、せん断歪などがある。試験片による測定の場合、変形量には前記に加え、伸び、絞りも含まれる。変形量は、非破壊の実機により測定される。または、変形量は実機を模したモデルを用い解析的に推定することにより算出されてもよい。非破壊で計測する方法として、歪ゲージ貼付法、格子法、画像相関法等が用いられるようにしてもよい。解析的に推定する方法として、有限要素法を用いた弾塑性解析等が用いられるようにしてもよい。   The amount of deformation is the amount of strain in the material caused by the applied stress, and varies depending on the type of the applied stress. The deformation amount includes a compression strain, a tensile strain, a shear strain, and the like. In the case of measurement using a test piece, the amount of deformation includes elongation and drawing in addition to the above. The amount of deformation is measured by a non-destructive actual machine. Alternatively, the deformation amount may be calculated by analytically estimating using a model imitating an actual machine. As a non-destructive measurement method, a strain gauge attachment method, a grid method, an image correlation method, or the like may be used. Elasto-plastic analysis using the finite element method or the like may be used as a method of analytically estimating.

第2の測定データ取得部32は、第1の測定データ取得部31により取得された劣化度合いに基づき、対象部品の変形量を取得する。取得された対象部品の変形量は、損傷量推定部4に出力される。   The second measurement data acquisition unit 32 acquires a deformation amount of the target component based on the degree of deterioration acquired by the first measurement data acquisition unit 31. The acquired deformation amount of the target component is output to the damage amount estimation unit 4.

(ステップS05:損傷量推定手順:損傷量を推定する)
次に、作業者は、寿命予測装置1の損傷量推定部4を用い、損傷量を推定する。
(Step S05: Damage Estimation Procedure: Estimate Damage)
Next, the worker estimates the amount of damage using the damage amount estimating unit 4 of the life prediction device 1.

損傷量推定部4は、材料劣化データ取得部2により取得された応力時劣化パラメータおよび部品測定データ取得部3により取得された対象部品の変形量に基づき、損傷量を推定する。   The damage amount estimating unit 4 estimates the damage amount based on the stress deterioration parameter acquired by the material deterioration data acquiring unit 2 and the deformation amount of the target component acquired by the component measurement data acquiring unit 3.

損傷量推定部4は、ステップS04により出力された対象部品の変形量である有限要素法によって取得したマクロ歪に基づいて、ステップS02により出力された対象部品の応力時劣化パラメータにかかるマスターカーブの補正を行う。さらに、補正したマスターカーブに、ステップS03にて取得した硬さをあてはめ、マクロ歪を考慮した時間対温度パラメータ、すなわち損傷量を推定する。   The damage amount estimating unit 4 calculates the master curve of the stress-time degradation parameter of the target component output in step S02 based on the macro distortion obtained by the finite element method, which is the deformation amount of the target component output in step S04. Make corrections. Further, the hardness acquired in step S03 is applied to the corrected master curve, and a time-temperature parameter in consideration of macro distortion, that is, a damage amount is estimated.

損傷量推定部4は、部品測定データ取得部3により取得された対象部品の変形量に基づき、図3に示すように材料劣化データ取得部2により取得された応力時劣化パラメータの補正を行い、評価箇所の損傷量を推定する。   The damage amount estimating unit 4 corrects the stress degradation parameter acquired by the material degradation data acquiring unit 2 based on the deformation amount of the target component acquired by the component measurement data acquiring unit 3 as shown in FIG. Estimate the amount of damage at the evaluation point.

損傷量推定部4は、第1の劣化データ取得部21により取得された非応力時劣化パラメータと、第2の劣化データ取得部22により取得された応力時劣化パラメータの関係性を把握する。非応力時劣化パラメータと応力時劣化パラメータの関係性は、劣化パラメータ、温度−時間パラメータ、および変形量を用いて単純な数式で記述できることが望ましい。   The damage amount estimating unit 4 grasps the relationship between the non-stress deterioration parameter obtained by the first deterioration data obtaining unit 21 and the stress deterioration parameter obtained by the second deterioration data obtaining unit 22. It is desirable that the relationship between the non-stress deterioration parameter and the stress deterioration parameter can be described by a simple mathematical expression using the deterioration parameter, the temperature-time parameter, and the deformation amount.

損傷量推定部4は、第1の測定データ取得部31により取得された対象部品の劣化度合いから導かれる温度対時間のパラメータである損傷量を算出する。さらに、損傷量推定部4は、第2の測定データ取得部32により取得された対象部品の変形量を用いて、変形量によって補正すべき損傷量を算出する。   The damage amount estimating unit 4 calculates a damage amount which is a parameter of temperature versus time derived from the degree of deterioration of the target component acquired by the first measurement data acquiring unit 31. Further, the damage amount estimating unit 4 uses the deformation amount of the target component acquired by the second measurement data acquiring unit 32 to calculate a damage amount to be corrected based on the deformation amount.

損傷量推定部4は、材料劣化データ取得部2により取得された応力時劣化パラメータおよび部品測定データ取得部3により取得された対象部品の変形量に基づき、損傷量を推定する。推定された損傷量は余寿命推定部5に出力される。   The damage amount estimating unit 4 estimates the damage amount based on the stress deterioration parameter acquired by the material deterioration data acquiring unit 2 and the deformation amount of the target component acquired by the component measurement data acquiring unit 3. The estimated damage amount is output to the remaining life estimation unit 5.

推定された損傷量は、損傷量推定部4から通信回線を介し、電文にて出力される。推定された損傷量は、一時的に外部の記憶装置に記憶され、この外部の記憶装置が接続されることにより、余寿命推定部5に入力されるようにしてもよい。   The estimated damage amount is output as a message from the damage amount estimation unit 4 via a communication line. The estimated damage amount may be temporarily stored in an external storage device, and may be input to the remaining life estimation unit 5 by connecting the external storage device.

(ステップS06:余寿命推定手順:余寿命の予測を行う)
次に、作業者は、寿命予測装置1の余寿命推定部5を用い、余寿命の予測を行う。
(Step S06: remaining life estimation procedure: prediction of remaining life is performed)
Next, the worker uses the remaining life estimation unit 5 of the life prediction device 1 to predict the remaining life.

余寿命推定部5は、損傷量推定部4により推定された損傷量と予め設定された損傷量との差分を算出し余寿命の予測を行う。図6に示すように、対象部品であるNi基合金について、複数条件にて実施されたクリープ破断試験により作成された推定破断曲線が、作業者により予め準備されている。余寿命推定部5は、将来の実機の運転条件に応じて推定される致命的損傷量と、ステップS05により出力された植込み部の損傷量の差分を求め、余寿命を推定する。   The remaining life estimating unit 5 calculates the difference between the damage amount estimated by the damage amount estimating unit 4 and a preset damage amount, and predicts the remaining life. As shown in FIG. 6, an operator has previously prepared an estimated breaking curve created by a creep rupture test performed under a plurality of conditions with respect to a target Ni-based alloy. The remaining life estimating unit 5 obtains the difference between the amount of fatal damage estimated according to the operating conditions of the actual machine in the future and the amount of damage to the implanted part output in step S05, and estimates the remaining life.

余寿命推定部5は、損傷量推定部4により推定された損傷量と、予め設定された対象部品の致命的損傷量の差分を算出する。致命的損傷量とは、対象部品を補修または交換しなければならない致命的損傷、例えば塑性変形、き裂発生、破断などに至るまでの時間等のパラメータである。例えば致命的損傷量は、クリープ損傷の場合における1%クリープ歪に到達するまでの時間または破断時間等である。   The remaining life estimating unit 5 calculates a difference between the damage amount estimated by the damage amount estimating unit 4 and a predetermined fatal damage amount of the target component. The fatal damage amount is a parameter such as a time until a fatal damage that requires repair or replacement of the target component, for example, plastic deformation, crack initiation, breakage, and the like. For example, the amount of fatal damage is a time to reach 1% creep strain or a rupture time in the case of creep damage.

致命的損傷量は、予め行われた実験によるデータまたは実験データによる推定により決定される。算出される対象部品の余寿命は、致命的損傷量と、損傷量推定部4により推定された損傷量の差分である。   The amount of fatal damage is determined based on data obtained by an experiment performed in advance or estimation based on experimental data. The calculated remaining life of the target component is the difference between the fatal damage amount and the damage amount estimated by the damage amount estimation unit 4.

余寿命推定部5は、損傷量推定部4により推定された損傷量と予め設定された致命的損傷量の差分を算出し余寿命の予測を行う。予測された余寿命は、寿命予測装置1から出力される。   The remaining life estimating unit 5 calculates a difference between the damage amount estimated by the damage amount estimating unit 4 and a preset fatal damage amount, and predicts a remaining life. The predicted remaining life is output from the life prediction device 1.

予測された余寿命は、寿命予測装置1の余寿命推定部5から通信回線を介し、電文にて出力される。予測された余寿命は、外部の記憶装置に記憶され出力されるようにしてもよい。   The predicted remaining life is output by a message from the remaining life estimation unit 5 of the life prediction device 1 via a communication line. The predicted remaining life may be stored in an external storage device and output.

作業者は、寿命予測装置1から出力された劣化予測の対象となる対象部品の余寿命に基づき、対象部品の補修または交換等の処置を行う。以上が、寿命予測方法の手順である。また、上記は、寿命予測装置1の動作および寿命予測装置用プログラムの動作である。   The worker performs repair or replacement of the target component based on the remaining life of the target component whose deterioration is to be predicted output from the life prediction device 1. The above is the procedure of the life estimation method. The above is the operation of the life estimation device 1 and the operation of the life estimation device program.

[1−3.効果]
(1)本実施形態によれば、寿命予測方法は、応力負荷時における経過時間に対する対象部品の応力時劣化パラメータを取得する材料劣化データ取得手順と、対象部品の変形量を取得する部品測定データ取得手順と、材料劣化データ取得手順により取得された応力時劣化パラメータおよび部品測定データ取得手順により取得された対象部品の変形量に基づき、損傷量を推定する損傷量推定手順と、損傷量推定手順により推定された損傷量と予め設定された損傷量との差分を算出し余寿命の予測を行う余寿命推定手順とを有するので、対象部品の余寿命の予測をより高精度で行うことができる寿命予測方法を提供することができる。
[1-3. effect]
(1) According to the present embodiment, the life prediction method includes a material deterioration data obtaining procedure for obtaining a stress deterioration parameter of a target component with respect to an elapsed time under a stress load, and component measurement data for obtaining a deformation amount of the target component. An acquisition procedure, a damage estimation procedure for estimating a damage quantity based on a stress degradation parameter acquired by the material degradation data acquisition procedure and a deformation quantity of the target component acquired by the component measurement data acquisition procedure, and a damage estimation procedure. And a remaining life estimation procedure for calculating the difference between the estimated damage amount and the preset damage amount and predicting the remaining life, it is possible to more accurately predict the remaining life of the target component. A life prediction method can be provided.

また寿命予測装置および寿命予測装置用プログラムは上記に対応する各部および各ステップを有するので、対象部品の余寿命の予測をより高精度で行うことができる寿命予測装置および寿命予測装置用プログラムを提供することができる。   Further, since the life prediction device and the program for the life prediction device have the respective parts and steps corresponding to the above, a life prediction device and a program for the life prediction device capable of more accurately predicting the remaining life of the target component are provided. can do.

本実施形態の寿命予測方法によれば、応力を負荷された評価対象箇所の余寿命を、単純時効劣化材のみによって評価した場合より、精度よく推定することができる。さらに、本実施形態の寿命予測方法によれば、実機の設計または運用上の制約により、直接的に評価対象箇所の劣化パラメータを取得できない場合であっても、より精度よく寿命を推定することができる。   According to the life prediction method of the present embodiment, the remaining life of the evaluation target portion to which a stress is applied can be more accurately estimated than when the simple aging deterioration material alone is used. Further, according to the life expectancy prediction method of the present embodiment, the life can be more accurately estimated even when the deterioration parameter of the evaluation target portion cannot be directly obtained due to the restriction on the design or operation of the actual device. it can.

(2)本実施形態によれば、材料劣化データ取得手順は、非応力負荷時の所定の温度における経過時間に対する対象部品の非応力時劣化パラメータを取得する第1の劣化データ取得手順と、第1の劣化データ取得手順により取得された非応力時劣化パラメータに基づき、応力負荷時における経過時間に対する対象部品の応力時劣化パラメータを取得する第2の劣化データ取得手順とを有するので、対象部品に応力を負荷した時の応力時劣化パラメータを用い、余寿命の予測を行うことができる。このため、対象部品の余寿命の予測をより高精度で行うことができる寿命予測方法、寿命予測装置および寿命予測装置用プログラムを提供することができる。 (2) According to the present embodiment, the material deterioration data obtaining procedure includes a first deterioration data obtaining procedure for obtaining a non-stress deterioration parameter of the target component with respect to an elapsed time at a predetermined temperature under a non-stress load; And a second deterioration data acquisition procedure for acquiring a stress degradation parameter of the target component with respect to an elapsed time under a stress load based on the non-stress degradation parameter acquired in the first degradation data acquisition procedure. The remaining life can be predicted by using the stress deterioration parameter when a stress is applied. Therefore, it is possible to provide a life prediction method, a life prediction device, and a program for a life prediction device, which can predict the remaining life of the target component with higher accuracy.

(3)本実施形態によれば、第1の劣化データ取得手順は、対象部品の材料サンプルの硬度に基づき非応力時劣化パラメータを取得するので、対象部品のクリープ損傷に対する余寿命を、より精度よく予測することができる。 (3) According to the present embodiment, since the first deterioration data obtaining procedure obtains the non-stress deterioration parameter based on the hardness of the material sample of the target part, the remaining life of the target part against creep damage can be more accurately determined. Can be predicted well.

(4)本実施形態によれば、第2の劣化データ取得手順は、対象部品の材料サンプルのマクロ歪と、第1の劣化データ取得手順により取得された非応力時劣化パラメータに基づき、対象部品のマクロ歪と硬度の相関関係を示す応力時劣化パラメータを取得するので、応力が負荷された対象部品の余寿命を、より精度よく予測することができる。 (4) According to the present embodiment, the second deterioration data obtaining procedure is based on the macro strain of the material sample of the target part and the non-stress deterioration parameter obtained by the first deterioration data obtaining procedure. Since the deterioration parameter at the time of stress indicating the correlation between the macro strain and the hardness is obtained, the remaining life of the target component to which the stress is applied can be more accurately predicted.

(5)本実施形態によれば、部品測定データ取得手順は、対象部品の劣化度合いを取得する第1の測定データ取得手順と、第1の測定データ取得手順により取得された劣化度合いに基づき対象部品の変形量を取得する第2の測定データ取得手順とを有するので、実機の対象部品の劣化度合いおよび変形量に基づき、対象部品の余寿命を、より精度よく予測することができる。 (5) According to the present embodiment, the part measurement data acquisition procedure is based on the first measurement data acquisition procedure for acquiring the degree of deterioration of the target part and the degree of deterioration based on the degree of deterioration acquired by the first measurement data acquisition procedure. Since the method includes the second measurement data acquisition procedure for acquiring the deformation amount of the component, the remaining life of the target component can be more accurately predicted based on the degree of deterioration and the deformation amount of the target component of the actual machine.

(6)本実施形態によれば、第2の測定データ取得手順は、対象部品の応力集中箇所または変形箇所の変形量を取得するので、対象部品における、より劣化が進行しやすい部分の変形量に基づき、余寿命を予測することができる。その結果、対象部品の余寿命を、より精度よく予測することができる。 (6) According to the present embodiment, the second measurement data obtaining procedure obtains the deformation amount of the stress-concentrated portion or the deformed portion of the target component. Therefore, the deformation amount of the portion of the target component that is more likely to deteriorate is improved. , The remaining life can be predicted. As a result, the remaining life of the target component can be more accurately predicted.

(7)本実施形態によれば、余寿命推定手順により予測される余寿命は、クリープ損傷、低サイクル疲労損傷、高サイクル疲労損傷、リラクゼーション、酸化腐食による損傷のうち少なくとも一つであるので、多岐にわたる損傷に基づき、余寿命を予測することができる。その結果、対象部品の余寿命を、より精度よく予測することができる。 (7) According to this embodiment, the remaining life predicted by the remaining life estimation procedure is at least one of creep damage, low cycle fatigue damage, high cycle fatigue damage, relaxation, and damage due to oxidative corrosion. Based on a wide variety of damages, the remaining life can be predicted. As a result, the remaining life of the target component can be more accurately predicted.

(8)本実施形態によれば、材料劣化データ取得手順により取得される応力時劣化パラメータは、対象部品の金属組織情報、機械的性質または物性のうち少なくとも一つであるので、多面的に余寿命を予測することができる。その結果、対象部品の余寿命を、より精度よく予測することができる。 (8) According to the present embodiment, the stress deterioration parameter acquired by the material deterioration data acquisition procedure is at least one of the metal structure information, the mechanical property, or the physical property of the target component. Life expectancy can be predicted. As a result, the remaining life of the target component can be more accurately predicted.

(9)本実施形態によれば、対象部品の材質は、低合金フェライト系耐熱鋼、高Crフェライト系耐熱鋼、オーステナイト系耐熱鋼、Ni耐熱合金またはCo基耐熱合金のいずれかであるので、高温で使用される発電プラント用装置の対象部品の余寿命を、より精度よく予測することができる。 (9) According to the present embodiment, the material of the target component is one of a low-alloy ferritic heat-resistant steel, a high-Cr ferritic heat-resistant steel, an austenitic heat-resistant steel, a Ni heat-resistant alloy, and a Co-based heat-resistant alloy. The remaining life of the target component of the power plant equipment used at a high temperature can be more accurately predicted.

(10)本実施形態によれば、対象部品は、高温発電プラント用のタービン、ボイラのいずれかの部品であるので、高温で使用される発電プラント用装置の対象部品の余寿命を、より精度よく予測することができる。 (10) According to the present embodiment, since the target component is any one of a turbine and a boiler for a high-temperature power plant, the remaining life of the target component of the power plant device used at a high temperature can be determined more accurately. Can be predicted well.

(11)本実施形態によれば、対象部品は、タービンロータ、動静翼、ケーシング、ボルト、バルブ、配管のいずれかであるので、高温で使用される発電プラント用装置の対象部品の余寿命を、より精度よく予測することができる。 (11) According to the present embodiment, since the target component is any one of the turbine rotor, the moving and stationary blades, the casing, the bolt, the valve, and the pipe, the remaining life of the target component of the power plant equipment used at a high temperature is reduced. , Can be more accurately predicted.

[他の実施形態]
変形例を含めた実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。以下は、その一例である。
[Other embodiments]
Although the embodiments including the modifications have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents. The following is an example.

(1)上記実施形態では、非応力時劣化パラメータを取得する手順であるステップS01および応力時劣化パラメータを取得する手順であるステップS02を実行した後に、対象部品の劣化度合いを取得する手順であるステップS03および対象部品の変形量を取得する手順であるステップS04を実行するものとした。しかしながら、ステップS01〜ステップS04の実行の順序は、これに限られない。例えばステップS03およびステップS04を先に実行し、その後に、ステップS01およびステップS02を実行するようにしてもよい。 (1) In the above embodiment, after executing step S01 as a procedure for acquiring a non-stress degradation parameter and step S02 as a procedure for acquiring a stress degradation parameter, a procedure for acquiring the degree of degradation of a target component. Step S03 and step S04, which is a procedure for acquiring the deformation amount of the target component, are executed. However, the order of execution of steps S01 to S04 is not limited to this. For example, step S03 and step S04 may be executed first, and then step S01 and step S02 may be executed.

(2)上記実施形態では、第1の劣化データ取得部21は、対象部品の非応力時劣化パラメータが入力されるものとした。しかしながら、第1の劣化データ取得部21は、通信部を有し、データベース等に記憶された非応力時劣化パラメータを、インターネット等の通信回線を介し通信により取得するものであってもよい。 (2) In the above embodiment, the first deterioration data acquisition unit 21 receives the non-stress deterioration parameter of the target component. However, the first deterioration data acquisition unit 21 may have a communication unit and acquire the non-stress deterioration parameter stored in a database or the like by communication via a communication line such as the Internet.

(3)上記実施形態では、第2の劣化データ取得部22は、対象部品の応力時劣化パラメータが入力されるものとした。しかしながら、第2の劣化データ取得部22は、通信部を有し、データベース等に記憶された応力時劣化パラメータを、インターネット等の通信回線を介し通信により取得するものであってもよい。 (3) In the above embodiment, the second deterioration data acquisition unit 22 receives the stress deterioration parameter of the target component. However, the second deterioration data acquisition unit 22 may include a communication unit and acquire the stress-time deterioration parameter stored in the database or the like by communication via a communication line such as the Internet.

(4)上記実施形態では、第1の測定データ取得部31は、対象部品の劣化度合いが入力されるものとした。しかしながら、第1の測定データ取得部31は、通信部を有し、データベース等に記憶された対象部品の劣化度合いを、インターネット等の通信回線を介し通信により取得するものであってもよい。また、第1の測定データ取得部31は、測定部を有し、対象部品の劣化度合いを測定するものであってもよい。 (4) In the above embodiment, the first measurement data acquisition unit 31 receives the degree of deterioration of the target component. However, the first measurement data acquisition unit 31 may include a communication unit and acquire the degree of deterioration of the target component stored in a database or the like by communication via a communication line such as the Internet. Further, the first measurement data acquisition unit 31 may have a measurement unit and measure the degree of deterioration of the target component.

(5)上記実施形態では、第2の測定データ取得部32は、対象部品の変形量が入力されるものとした。しかしながら、第2の測定データ取得部32は、通信部を有し、データベース等に記憶された対象部品の変形量を、インターネット等の通信回線を介し通信により取得するものであってもよい。また、第2の測定データ取得部32は、測定部を有し、対象部品の変形量を測定するものであってもよい。 (5) In the above embodiment, the second measurement data acquisition unit 32 receives the deformation amount of the target component. However, the second measurement data acquisition unit 32 may include a communication unit, and acquire the deformation amount of the target component stored in a database or the like by communication via a communication line such as the Internet. Further, the second measurement data acquisition unit 32 may include a measurement unit and measure the amount of deformation of the target component.

(6)対象部品の材質は、高温発電機器用の構造部品として用いられる低合金フェライト系耐熱鋼、高Crフェライト系耐熱鋼、オーステナイト系耐熱鋼、Ni耐熱合金(Ni基超合金)、Co基耐熱合金(Co基超合金)などであってもよい。上記実施形態による寿命予測方法に適している材質は、劣化パラメータに対する変形量の影響が顕著である材質である。例えば、Ni耐熱合金は、変形に応じて加工硬化し、硬さなどの劣化パラメータが変形量に線形比例して増加するため、上記実施形態による寿命予測方法に適している。 (6) The materials of the target parts are low-alloy ferritic heat-resistant steel, high-Cr ferritic heat-resistant steel, austenitic heat-resistant steel, Ni heat-resistant alloy (Ni-base superalloy), and Co-base, which are used as structural parts for high-temperature power generation equipment. A heat-resistant alloy (Co-based superalloy) may be used. The material suitable for the life prediction method according to the above-described embodiment is a material in which the influence of the deformation amount on the deterioration parameter is remarkable. For example, a Ni heat-resistant alloy is work-hardened in accordance with deformation, and a deterioration parameter such as hardness increases linearly in proportion to the deformation amount, and thus is suitable for the life prediction method according to the above embodiment.

(7)余寿命推定手順により予測される余寿命は、クリープ損傷、低サイクル疲労損傷、高サイクル疲労損傷、リラクゼーション、酸化腐食による損傷、またはこれらの損傷の重畳であってもよい。上記実施形態による寿命予測方法に適している損傷形態は、変形量を定量化しやすい損傷形態である。例えば、実施例で示したクリープ損傷は、定引張応力下での単軸の変形であり、破断試験などの評価方法も確立されており、上記実施形態による寿命予測方法に適している。 (7) The remaining life predicted by the remaining life estimation procedure may be creep damage, low cycle fatigue damage, high cycle fatigue damage, relaxation, damage due to oxidative corrosion, or a superposition of these damages. The damage mode suitable for the life prediction method according to the above embodiment is a damage mode in which the amount of deformation is easily quantified. For example, the creep damage shown in the examples is uniaxial deformation under constant tensile stress, and an evaluation method such as a fracture test has been established, and is suitable for the life prediction method according to the above embodiment.

1・・・寿命予測装置
2・・・材料劣化データ取得部
3・・・部品測定データ取得部
4・・・損傷量推定部
5・・・余寿命推定部
21・・・第1の劣化データ取得部
22・・・第2の劣化データ取得部
31・・・第1の測定データ取得部
32・・・第2の測定データ取得部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Life prediction apparatus 2 ... Material deterioration data acquisition part 3 ... Parts measurement data acquisition part 4 ... Damage amount estimation part 5 ... Remaining life estimation part 21 ... First deterioration data Acquisition unit 22 Second deterioration data acquisition unit 31 First measurement data acquisition unit 32 Second measurement data acquisition unit

Claims (13)

劣化予測の対象となる対象部品の余寿命を予測する方法であって、
応力負荷時における経過時間に対する前記対象部品の応力時劣化パラメータを取得する材料劣化データ取得手順と、
前記対象部品の変形量を取得する部品測定データ取得手順と、
前記材料劣化データ取得手順により取得された応力時劣化パラメータおよび前記部品測定データ取得手順により取得された前記対象部品の前記変形量に基づき、損傷量を推定する損傷量推定手順と、
前記損傷量推定手順により推定された前記損傷量と予め設定された損傷量との差分を算出し余寿命の予測を行う余寿命推定手順と、
を有する寿命予測方法。
A method for predicting the remaining life of a target component for which deterioration is to be predicted,
Material degradation data acquisition procedure for acquiring the stress degradation parameter of the target component with respect to the elapsed time at the time of stress loading,
Component measurement data acquisition procedure for acquiring the deformation amount of the target component,
A damage amount estimation step of estimating a damage amount based on the stress deterioration parameter acquired by the material deterioration data acquisition step and the deformation amount of the target part acquired by the part measurement data acquisition step,
A remaining life estimation procedure for calculating a difference between the damage amount estimated by the damage amount estimation procedure and a preset damage amount and predicting a remaining life,
Life prediction method having
前記材料劣化データ取得手順は、
非応力負荷時の所定の温度における経過時間に対する前記対象部品の非応力時劣化パラメータを取得する第1の劣化データ取得手順と、
前記第1の劣化データ取得手順により取得された前記非応力時劣化パラメータに基づき、応力負荷時における経過時間に対する前記対象部品の応力時劣化パラメータを取得する第2の劣化データ取得手順と、
を有する請求項1に記載の寿命予測方法。
The material deterioration data acquisition procedure includes:
A first deterioration data obtaining procedure for obtaining a non-stress deterioration parameter of the target component with respect to an elapsed time at a predetermined temperature under a non-stress load;
Based on the non-stress deterioration parameter obtained by the first deterioration data obtaining procedure, a second deterioration data obtaining procedure of obtaining a stress deterioration parameter of the target component with respect to an elapsed time under a stress load;
The life prediction method according to claim 1, comprising:
前記第1の劣化データ取得手順は、対象部品の材料サンプルの硬度に基づき非応力時劣化パラメータを取得する、
請求項2に記載の寿命予測方法。
The first deterioration data obtaining procedure obtains a non-stress deterioration parameter based on the hardness of a material sample of a target part.
The life prediction method according to claim 2.
前記第2の劣化データ取得手順は、対象部品の材料サンプルのマクロ歪と、前記第1の劣化データ取得手順により取得された前記非応力時劣化パラメータに基づき、前記対象部品のマクロ歪と硬度の相関関係を示す応力時劣化パラメータを取得する、
請求項3に記載の寿命予測方法。
The second deterioration data obtaining procedure is based on the macro strain of the material sample of the target part and the non-stress deterioration parameter obtained by the first deterioration data obtaining procedure. Acquire a stress degradation parameter indicating a correlation,
The life prediction method according to claim 3.
前記部品測定データ取得手順は、
前記対象部品の劣化度合いを取得する第1の測定データ取得手順と、
前記第1の測定データ取得手順により取得された前記劣化度合いに基づき前記対象部品の変形量を取得する第2の測定データ取得手順と、
を有する請求項1に記載の寿命予測方法。
The part measurement data acquisition procedure includes:
A first measurement data acquisition procedure for acquiring the degree of deterioration of the target component;
A second measurement data acquisition procedure for acquiring a deformation amount of the target component based on the degree of deterioration acquired in the first measurement data acquisition procedure;
The life prediction method according to claim 1, comprising:
前記第2の測定データ取得手順は、前記対象部品の応力集中箇所または変形箇所の変形量を取得する、
請求項5に記載の寿命予測方法。
The second measurement data acquisition procedure acquires a deformation amount of a stress concentration location or a deformation location of the target component,
A life prediction method according to claim 5.
前記余寿命推定手順により予測される余寿命は、クリープ損傷、低サイクル疲労損傷、高サイクル疲労損傷、リラクゼーション、酸化腐食による損傷のうち少なくとも一つである
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の寿命予測方法。
The remaining life predicted by the remaining life estimation procedure is at least one of creep damage, low cycle fatigue damage, high cycle fatigue damage, relaxation, and damage due to oxidative corrosion. Life expectancy method described.
前記材料劣化データ取得手順により取得される前記応力時劣化パラメータは、前記対象部品の金属組織情報、機械的性質または物性のうち少なくとも一つである、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の寿命予測方法。
The stress deterioration parameter obtained by the material deterioration data obtaining step is at least one of metallographic information, mechanical property, or physical property of the target part,
The life prediction method according to any one of claims 1 to 7.
前記対象部品の材質は、低合金フェライト系耐熱鋼、高Crフェライト系耐熱鋼、オーステナイト系耐熱鋼、Ni耐熱合金またはCo基耐熱合金のいずれかである、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の寿命予測方法。
The material of the target part is a low-alloy ferritic heat-resistant steel, a high Cr ferritic heat-resistant steel, an austenitic heat-resistant steel, a Ni heat-resistant alloy or a Co-based heat-resistant alloy.
The life prediction method according to any one of claims 1 to 8.
前記対象部品は、高温発電プラント用のタービン、ボイラのいずれかの部品である、
請求項1乃至9のいずれか1項に記載の寿命予測方法。
The target component is a component of a turbine for a high-temperature power plant or a boiler,
The life prediction method according to any one of claims 1 to 9.
前記対象部品は、タービンロータ、動静翼、ケーシング、ボルト、バルブ、配管のいずれかである、
請求項10に記載の寿命予測方法。
The target component is any of a turbine rotor, a moving vane, a casing, a bolt, a valve, and piping.
The life prediction method according to claim 10.
劣化予測の対象となる対象部品の余寿命を予測する装置であって、
非応力負荷時の所定の温度における経過時間に対する前記対象部品の非応力時劣化パラメータを取得する第1の劣化データ取得部と、
前記第1の劣化データ取得部により取得された前記非応力時劣化パラメータに基づき、応力負荷時における経過時間に対する前記対象部品の応力時劣化パラメータを取得する第2の劣化データ取得部と、
前記対象部品の劣化度合いを取得する第1の測定データ取得部と、
前記第1の測定データ取得部により取得された劣化度合いに基づき、前記対象部品の変形量を取得する第2の測定データ取得部と、
前記第2の劣化データ取得部により取得された応力時劣化パラメータおよび前記第2の測定データ取得部により取得された前記対象部品の前記変形量に基づき、損傷量を推定する損傷量推定部と、
前記損傷量推定部により推定された前記損傷量と予め設定された損傷量との差分を算出し余寿命の予測を行う余寿命推定部と、
を有する寿命予測装置。
An apparatus for estimating the remaining life of a target component to be subject to deterioration prediction,
A first deterioration data obtaining unit for obtaining a non-stress deterioration parameter of the target component with respect to an elapsed time at a predetermined temperature during non-stress load;
A second degradation data acquisition unit that acquires a stress degradation parameter of the target component with respect to an elapsed time under a stress load, based on the non-stress degradation parameter acquired by the first degradation data acquisition unit;
A first measurement data acquisition unit for acquiring a degree of deterioration of the target component;
A second measurement data acquisition unit that acquires a deformation amount of the target component based on the degree of deterioration acquired by the first measurement data acquisition unit;
A damage amount estimating unit that estimates a damage amount based on the stress-time deterioration parameter obtained by the second deterioration data obtaining unit and the deformation amount of the target component obtained by the second measurement data obtaining unit;
A remaining life estimating unit that calculates a difference between the damage amount estimated by the damage amount estimating unit and a preset damage amount and predicts a remaining life,
Life prediction device having
劣化予測の対象となる対象部品の余寿命を予測する装置用プログラムであって、
非応力負荷時の所定の温度における経過時間に対する前記対象部品の非応力時劣化パラメータを取得する第1の劣化データ取得ステップと、
前記第1の劣化データ取得ステップにより取得された前記非応力時劣化パラメータに基づき、応力負荷時における経過時間に対する前記対象部品の応力時劣化パラメータを取得する第2の劣化データ取得ステップと、
前記対象部品の劣化度合いを取得する第1の測定データ取得ステップと、
前記第1の測定データ取得ステップにより取得された劣化度合いに基づき、前記対象部品の変形量を取得する第2の測定データ取得ステップと、
前記第2の劣化データ取得ステップにより取得された応力時劣化パラメータおよび前記第2の測定データ取得ステップより取得された前記対象部品の前記変形量に基づき、損傷量を推定する損傷量推定ステップと、
前記損傷量推定ステップにより推定された前記損傷量と予め設定された損傷量との差分を算出し余寿命の予測を行う余寿命推定ステップと、
を有する寿命予測装置用プログラム。

An apparatus program for estimating a remaining life of a target component to be subjected to deterioration prediction,
A first deterioration data obtaining step of obtaining a non-stress deterioration parameter of the target component with respect to an elapsed time at a predetermined temperature under a non-stress load;
Based on the non-stress deterioration parameter obtained in the first deterioration data obtaining step, a second deterioration data obtaining step of obtaining a stress deterioration parameter of the target component with respect to an elapsed time under a stress load;
A first measurement data acquisition step of acquiring the degree of deterioration of the target component;
A second measurement data acquisition step of acquiring a deformation amount of the target component based on the degree of deterioration acquired in the first measurement data acquisition step;
A damage amount estimating step of estimating a damage amount based on the stress-time deterioration parameter obtained in the second deterioration data obtaining step and the deformation amount of the target component obtained in the second measurement data obtaining step;
A remaining life estimation step of calculating a difference between the damage amount estimated by the damage amount estimation step and a preset damage amount and predicting a remaining life,
Program for a life prediction device having

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