JP2021004787A - Damage risk evaluation method, system maintenance management method and risk evaluation device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、損傷リスク評価方法、システムの保守管理方法およびリスク評価装置に関するものである。 The present disclosure relates to damage risk assessment methods, system maintenance methods and risk assessment devices.
ボイラ等に使用される過熱器および再熱器等の伝熱管は、長期間に亘って高温・高圧環境下で使用される。そのため、伝熱管には、高温強度に優れた耐熱部材が用いられる。耐熱部材は、低合金鋼やステンレス鋼などであり、伝熱管の使用される温度および圧力によって使い分けられている。また伝熱管などでは、使用環境に合わせて途中で材料が変わる領域を設けられるものがあり、その材料が変わる接合部には異材継手が存在する。異材継手部は、火力発電用ボイラの過熱器および再熱器に多数存在する。 Heat transfer tubes such as superheaters and reheaters used for boilers and the like are used in a high temperature and high pressure environment for a long period of time. Therefore, a heat-resistant member having excellent high-temperature strength is used for the heat transfer tube. The heat-resistant member is low alloy steel, stainless steel, or the like, and is used properly according to the temperature and pressure at which the heat transfer tube is used. Further, in some heat transfer tubes and the like, a region where the material changes in the middle is provided according to the usage environment, and a dissimilar material joint exists at the joint where the material changes. A large number of dissimilar joints are present in superheaters and reheaters of boilers for thermal power generation.
伝熱管の異材継手部分では、使用環境により高温・長時間の使用に伴って、熱疲労割れ、クリープ損傷および融合部損傷等の損傷が生じる場合がある。クリープ損傷は高温使用中に、負荷応力と時間で変形が進行するか、金属結晶粒界に空孔(ボイド)が発生して最終的に破断する現象である。 In the dissimilar joint portion of the heat transfer tube, damage such as thermal fatigue cracking, creep damage, and fusion portion damage may occur due to high temperature and long-term use depending on the usage environment. Creep damage is a phenomenon in which deformation progresses due to load stress and time during high-temperature use, or pores (voids) are generated at the metal grain boundaries and eventually rupture.
異材継手部分は、損傷の有無を定期的にまたは稼働状況に応じて検査され、保守管理の一環として検査結果に基づき必要に応じて伝熱管の補修を行ったり、また余寿命を診断している。 Dissimilar joints are inspected for damage on a regular basis or according to operating conditions, and as part of maintenance management, heat transfer tubes are repaired as necessary based on the inspection results, and the remaining life is diagnosed. ..
特許文献1,2には、熱疲労割れを対象とした寿命診断方法が開示されている。特許文献3では、異材継手の溶接部に発生するき裂の進展を評価する方法が開示されている。特許文献4では、クリープ損傷を対象とした寿命決定方法が開示されている。
融合部での余寿命を診断して融合部損傷の予防保全を行うには、融合部での本損傷に影響を及ぼす因子および損傷メカニズムの解明が不可欠である。しかしながら、非特許文献1で述べられているように、異材継手部分に生じる融合部損傷の影響因子およびメカニズムは解明されていない。 In order to diagnose the remaining life at the fusion site and perform preventive maintenance of the fusion site damage, it is indispensable to elucidate the factors affecting the main damage at the fusion site and the damage mechanism. However, as described in Non-Patent Document 1, the influencing factors and mechanisms of fusional damage occurring in dissimilar joints have not been elucidated.
特許文献1〜4に記載の技術は、熱疲労割れおよびクリープ損傷を対象とするものであり、融合部損傷の発生リスクを予測できない。また、特許文献3の方法は、き裂が発生した後の寿命を評価するものであるため、融合部の予防保全に効果を発揮しない。
The techniques described in Patent Documents 1 to 4 are intended for thermal fatigue cracking and creep damage, and the risk of fusion portion damage cannot be predicted. Further, since the method of
発電プラントの熱交換器等では、異材継手部分が多数存在する。融合部損傷の発生リスクが予測できないと全ての異材継手について検査せざるを得ず、非効率である。全数検査には多くの時間を要するため、検査期間によっては全数検査が困難となる。その場合、抜取検査を選択することになるが、優先的に検査を行うべき部位を適切に選定することが難しい。 In heat exchangers and the like of power plants, there are many dissimilar joint parts. If the risk of fusion damage cannot be predicted, all dissimilar joints must be inspected, which is inefficient. Since 100% inspection takes a lot of time, 100% inspection may be difficult depending on the inspection period. In that case, sampling inspection will be selected, but it is difficult to appropriately select the part to be inspected with priority.
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、融合部損傷の発生リスクを評価するための損傷リスク評価方法、融合部損傷を予防保全するためのシステムの保守管理方法およびリスク評価装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of such circumstances, and is a damage risk evaluation method for evaluating the risk of occurrence of fusion part damage, a system maintenance management method for preventive maintenance of fusion part damage, and risks. It is an object of the present invention to provide an evaluation device.
上記課題を解決するために、本開示の損傷リスク評価方法、システムの保守管理方法およびリスク評価装置は以下の手段を採用する。 In order to solve the above problems, the damage risk evaluation method, the system maintenance management method, and the risk evaluation device of the present disclosure employ the following means.
本開示は、異なる金属材料の部材同士が溶接接合された異材継手の溶接部の損傷リスク評価方法であって、熱影響部の組織構成に影響を及ぼす因子を含む説明変数を用いて統計解析を実施し、前記統計解析の結果に基づいて損傷発生のリスクを評価する損傷リスク評価方法を提供する。 The present disclosure is a method for evaluating the risk of damage to a welded portion of a dissimilar joint in which members of different metal materials are welded together, and statistical analysis is performed using explanatory variables including factors that affect the structural composition of the heat-affected zone. Provided is a damage risk evaluation method for evaluating the risk of damage occurrence based on the result of the statistical analysis.
前記異なる金属材料の部材は、内部を流体が流通できる管状部材であってよい。 The member of the different metal material may be a tubular member through which a fluid can flow.
熱影響部の組織構成に影響を及ぼす因子は、少なくとも前記部材の肉厚、前記部材同士の溶接接合の溶接パス数、および/または溶接条件を含むとよい。 Factors that affect the structure of the heat-affected zone may include at least the wall thickness of the members, the number of welding passes for welding joints between the members, and / or welding conditions.
本開示は、異なる金属材料の部材同士が溶接接合された異材継手の溶接部の損傷リスクを評価するリスク評価装置であって、熱影響部の組織構成に影響を及ぼす因子を説明変数とした統計解析を実施する解析部と、前記解析部の解析結果に基づいて前記溶接部の損傷発生リスクを判定する判定部と、を備えたリスク評価装置を提供する。 The present disclosure is a risk evaluation device for evaluating the risk of damage to the welded portion of a dissimilar joint in which members of different metal materials are welded together, and statistics using factors that affect the structural composition of the heat-affected portion as explanatory variables. Provided is a risk evaluation device including an analysis unit for performing analysis and a determination unit for determining the risk of damage to the welded portion based on the analysis result of the analysis unit.
本発明者らは、鋭意検討の結果、異なる金属材料の部材同士が溶接接合された異材継手の溶接部で、融合部損傷の発生に熱影響部の組織構成が関係していることを見出した。本開示では、熱影響部の組織構成に影響を及ぼす因子を説明変数として取り入れることで、精度の高いリスク評価が可能となる。異材継手の仕様(設計条件、使用条件等)毎に、上記因子をインプットして統計解析することで、異材接手が多数の位置に存在する場合であっても優先的に検査すべき位置を絞り込める。これにより検査対象の位置を絞り込み検査対象となる異材継手の数量を低減でき、設備の信頼性を保ちつつ、検査時間と費用を削減することができる。 As a result of diligent studies, the present inventors have found that in the welded portion of a dissimilar joint in which members of different metal materials are welded together, the structural composition of the heat-affected zone is related to the occurrence of damage to the fused portion. .. In this disclosure, by incorporating factors that affect the organizational structure of the heat-affected zone as explanatory variables, highly accurate risk evaluation becomes possible. By inputting the above factors and performing statistical analysis for each specification (design conditions, usage conditions, etc.) of dissimilar joints, even if dissimilar joints are present at many positions, the positions to be inspected preferentially are narrowed down. I can put it in. As a result, the position of the inspection target can be narrowed down and the number of dissimilar joints to be inspected can be reduced, and the inspection time and cost can be reduced while maintaining the reliability of the equipment.
本開示は、異材継手の溶接部が複数存在するシステムの保守管理方法であって、上記のいずれかに記載の損傷リスク評価方法により損傷発生のリスクを評価し、評価結果に基づき検査位置を限定して検査対象を決定するシステムの保守管理方法を提供する。 The present disclosure is a maintenance management method for a system in which a plurality of welded portions of dissimilar joints are present. The risk of damage is evaluated by the damage risk evaluation method described in any of the above, and the inspection position is limited based on the evaluation result. To provide a maintenance management method for the system that determines the inspection target.
上記に記載された損傷リスク評価方法により損傷発生のリスクを評価することで、検査が必要な異材継手部分を効率的に選定できる。また、上記開示のシステムの保守管理方法は、融合部損傷の予防保全に有効である。 By evaluating the risk of damage occurrence by the damage risk evaluation method described above, it is possible to efficiently select the dissimilar joint portion that requires inspection. Further, the system maintenance management method disclosed above is effective for preventive maintenance of damage to the fusion portion.
上記開示の一態様では、決定した前記検査対象の前記溶接部の少なくとも一部を非破壊検査し、前記非破壊検査の結果を、予め設定した取替基準値と比較して、取替要否を判断できる。 In one aspect of the above disclosure, at least a part of the welded portion to be inspected is non-destructively inspected, and the result of the non-destructive inspection is compared with a preset replacement reference value to determine whether or not replacement is necessary. Can be judged.
非破壊検査することにより、余寿命の診断精度を向上して、取替判断の精度が向上する。 Non-destructive inspection improves the accuracy of diagnosis of remaining life and improves the accuracy of replacement judgment.
上記開示の一態様では、前記損傷発生のリスク評価および前記非破壊検査の結果を蓄積し、蓄積により得られたデータベースに基づいて統計的に損傷発生のリスクを評価し、次の検査対象を決定してもよい。 In one aspect of the above disclosure, the results of the damage assessment and the non-destructive inspection are accumulated, the risk of damage is statistically evaluated based on the database obtained by the accumulation, and the next inspection target is determined. You may.
過去の結果を踏まえたリスク評価が可能となるため、評価精度が向上する。 Since risk evaluation based on past results is possible, evaluation accuracy is improved.
本開示によれば、統計解析結果から融合部損傷の発生リスクを評価できる。これにより、予防保全が可能となる。 According to the present disclosure, the risk of fusion site damage can be evaluated from the statistical analysis results. This enables preventive maintenance.
本開示に係る好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 A preferred embodiment according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. It should be noted that the present disclosure is not limited by this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, those which are configured by combining each embodiment are also included.
本開示に係る損傷リスク評価方法、評価装置ならびに保守管理方法は、異なる金属材料の部材同士を溶接接合することにより形成された異材継手における接合部、特に融合部の損傷(融合部損傷)を評価・保守対象とする。本実施形態において、異なる金属材料の部材は例えば管状部材である。管状部材の内部には、蒸気などの流体が流通できる。そのような管状部材は、例えば熱交換器の伝熱管、および、各機器を接続する配管である。 The damage risk evaluation method, evaluation device, and maintenance management method according to the present disclosure evaluate damage to joints, especially fusions (fusion damage) in dissimilar joints formed by welding members of different metal materials. -Target for maintenance. In this embodiment, the members of different metal materials are, for example, tubular members. A fluid such as steam can flow inside the tubular member. Such tubular members are, for example, heat transfer tubes of heat exchangers and pipes connecting various devices.
なお、本開示に係る異なる金属材料の部材は、管状部材に限定するものではなく、構造用部材に適用してもよい。 The members of different metal materials according to the present disclosure are not limited to tubular members, and may be applied to structural members.
まず、損傷リスク評価および保守管理方法の説明に先立ち、評価・保守対象となる異材継手について説明する。 First, prior to the explanation of the damage risk evaluation and the maintenance management method, the dissimilar joints to be evaluated and maintained will be explained.
図1に、本実施形態の一例として、火力発電用ボイラの過熱器の概略図を示す。図1の過熱器1では、蒸気ヘッダ2を介して複数の伝熱管3が並列につなげられている。伝熱管3は、低温部4にある低温管(管状部材)5と高温部6にある高温管(管状部材)7とを備えている。低温部4は、蒸気入口側等の領域である。高温部6は、蒸気流れ後流側や、火炉ふく射を受ける領域などである。なお、火炉ふく射を受ける領域などでは、伝熱管3の外周面温度は内部を流通する蒸気温度と同一にならないので、伝熱管3の内部を流通する蒸気温度は、低温管5を流通する蒸気温度が高温管7を流通する蒸気温度と同等あるいは高くなる部分も存在することがある。
FIG. 1 shows a schematic view of a superheater of a boiler for thermal power generation as an example of the present embodiment. In the superheater 1 of FIG. 1, a plurality of
低温管5と高温管7とは、異なる金属材料からなる。本実施形態では例えば、低温管5は例えば1Cr鋼など低クロム鋼等の低合金鋼製である。高温管7は、例えばニッケル・クロム含有鋼等のステンレス鋼製である。低温管5と高温管7とは溶接接合により継手されている。継手部分を接合部8と呼ぶ。溶接温度は、例えば2000℃程度である。低温管5は低合金鋼に限定されるものではなく、炭素鋼などでもよい。
The
図2に、図1の接合部8の拡大図を示す。接合部8は、低温管5および高温管7の母材と、溶接部9とを含む。溶接部9は、溶接金属10および熱影響部(HAZ)11を含んだ部分の総称である。溶接金属10は、低温管5および高温管7とは異なる材質の金属である。溶接金属10は、例えば、固溶強化型ニッケル基合金等の高ニッケル基合金である。溶接金属10と、低温管5および高温管7の母材との界面では、溶接金属10と該母材とが融合しており、ここを融合部と呼ぶ(不図示)。融合部は、溶接金属10と材質の異なる母材との境界面である異材界面から数μm母材側までの領域である。融合部はHAZ11の一部であり、低温管5での融合部は後述する脱炭層の中に存在する。
FIG. 2 shows an enlarged view of the
HAZ11は、溶接による熱サイクルを受けて形成された母材中の変質部である。図2には示さないが、低合金鋼製の低温管5でのHAZ11は、粗粒域および細粒域を含む(後述の図11、図12を参照)。低温管5の粗粒域は、母相の粒径よりも旧オーステナイト粒径が大きな組織である。細粒域は、母相の粒径よりも旧オーステナイト粒径が小さな組織である。
HAZ11 is an altered portion in the base metal formed by undergoing a thermal cycle by welding. Although not shown in FIG. 2, the
また、図2には示さないが、低合金鋼製の低温管5でのHAZ11内の異材界面近傍には脱炭層(後述の図11、図12を参照)が存在する。脱炭層は、例えば低温管5のHAZ11の管軸方向の幅が20μm程度のフェライト単相領域で、HAZ11の一部である。溶接金属10は、炭化物生成元素であるCr(クロム)の含有量が低温管5の母材よりも高いため、母材側からC(炭素)が溶接金属10まで移動して、溶接金属10中でCr炭化物が形成する。これにより、母材において、Cが移動した部分は、脱炭層が形成される。また、溶接の入熱により、溶接金属10に含まれる原子(Cr等)が、母材側に拡散する。低温管5の母材に拡散したCr等はCと結合する。それにより列状の析出物が生成され、母材中の炭素量は低下することでも、脱炭層が形成される。脱炭層は、低温管5の管厚中央部から管内面にかけて形成されることが多い。融合部は、基本的に脱炭層の中に存在する。
Further, although not shown in FIG. 2, a decarburized layer (see FIGS. 11 and 12 described later) is present in the vicinity of the interface between different materials in HAZ11 in the low alloy steel
〔第1実施形態〕
(保守管理方法)
図3に、本実施形態に係る保守管理方法のフロー図を示す。本実施形態に係る保守管理方法では、まず、融合部損傷のメカニズムに基づく統計的な解析の結果に基づき損傷発生のリスクを評価する。次に、評価結果に基づいて検査対象(位置)を絞り込み、絞り込んだ(位置にある)検査対象について優先的に検査する。
[First Embodiment]
(Maintenance management method)
FIG. 3 shows a flow chart of the maintenance management method according to the present embodiment. In the maintenance management method according to the present embodiment, first, the risk of damage occurrence is evaluated based on the result of statistical analysis based on the mechanism of fusion part damage. Next, the inspection target (position) is narrowed down based on the evaluation result, and the narrowed down (position) inspection target is preferentially inspected.
従来、融合部損傷のメカニズムは不明であった。本発明者らは鋭意検討の結果、損傷メカニズムに影響する因子を見出した。異材継手の低合金鋼製の低温管5の融合部では、溶接時に受ける熱履歴の違いがHAZの組織構成を変化させる。組織構成の違いは、異材界面に作用する応力差に繋がり、最終的には損傷リスクの差を生み出す。このようなメカニズムに基づき統計解析を行うことで、融合部での損傷発生のリスクを評価できる。また、リスク評価の結果を利用して検査対象を絞り込めるため、検査効率を向上させられる。
Conventionally, the mechanism of fusion damage has been unknown. As a result of diligent studies, the present inventors have found factors that influence the damage mechanism. In the fusion portion of the low-alloy steel low-
(リスク評価方法)
図4に、本実施形態に係るリスク評価方法のフロー図を例示する。
(Risk evaluation method)
FIG. 4 illustrates a flow chart of the risk evaluation method according to the present embodiment.
(S1)まず、伝熱管の異材継手の実機データを説明変数としてリスク評価データベースに入力する。 (S1) First, the actual machine data of the dissimilar joint of the heat transfer tube is input to the risk evaluation database as an explanatory variable.
説明変数は、少なくともHAZの組織構成に影響を及ぼす因子(以降、影響因子)を含む。「組織構成に影響を及ぼす」とは、少なくとも粗粒域と細粒域との配置を変化させることを含む。粗粒域と細粒域の配置の変化は、融合部損傷の発生リスクの増減に影響する。この理由については、後で詳しく説明する。粗粒域と細粒域の配置は、溶接時の入熱状況などの熱履歴に影響されて変化する。 The explanatory variables include at least factors that influence the tissue composition of HAZ (hereinafter, influence factors). "Affecting the tissue composition" includes at least changing the arrangement of the coarse grain area and the fine grain area. Changes in the arrangement of coarse and fine granules affect the increase or decrease in the risk of fusion damage. The reason for this will be explained in detail later. The arrangement of the coarse grain area and the fine grain area changes depending on the heat history such as the heat input state at the time of welding.
前述した通り説明変数には少なくとも影響因子を含み、影響因子は、肉厚、溶接パス数、入熱および速度などの溶接条件、等である。ここで修飾語のついていない「肉厚」は、管状部材の公称肉厚を意味する。また、肉厚に関連して例えば、外径/肉厚、(肉厚−必要最小肉厚)/肉厚を影響因子に含めてもよい。「必要最小肉厚」とは伝熱管の仕様(材質、外径、設計温度等)から内圧に必要とされる肉厚である。 As described above, the explanatory variables include at least an influencing factor, and the influencing factors are welding conditions such as wall thickness, number of welding passes, heat input and speed, and the like. Here, "thickness" without a modifier means the nominal wall thickness of the tubular member. Further, in relation to the wall thickness, for example, outer diameter / wall thickness and (wall thickness-minimum required wall thickness) / wall thickness may be included in the influencing factors. The "minimum required wall thickness" is the wall thickness required for the internal pressure from the specifications (material, outer diameter, design temperature, etc.) of the heat transfer tube.
前述した通り、説明変数には少なくとも影響因子を含み、さらに伝熱管の使用条件および実際の損傷事例を含み得る。具体的には、加熱部か/非加熱部か、過去の補修溶接履歴の有無、ボイラの運転開始時期、作用応力、伝熱管の設計温度、伝熱管の材質、使用時間、および過去の検査履歴の有無等を含んでもよい。「作用応力」は、内圧による軸方向応力である。 As mentioned above, the explanatory variables may include at least the influencing factors, as well as the conditions of use of the heat transfer tube and actual damage cases. Specifically, whether it is a heated part or a non-heated part, whether or not there is a past repair welding history, the operation start time of the boiler, the acting stress, the design temperature of the heat transfer tube, the material of the heat transfer tube, the usage time, and the past inspection history. It may include the presence or absence of. The "working stress" is the axial stress due to the internal pressure.
図5に、入力データセットの一例を示す。同図において、tは肉厚、dは外径、tsrは必要最小肉厚(thickness shell requirement)である。肉厚、外径d/肉厚tの比、(肉厚t−必要最小肉厚tsr)/肉厚tの比は、HAZの組織構成の違いに影響する。 FIG. 5 shows an example of an input data set. In the figure, t is the wall thickness, d is the outer diameter, and tsr is the minimum required wall thickness (thickness shell requirement). The wall thickness, the ratio of outer diameter d / wall thickness t, and the ratio of (wall thickness t-minimum required wall thickness tsr) / wall thickness t affect the difference in the structure of HAZ.
内圧による軸方向応力は、ベース応力の大小が損傷率に影響する。加熱部か/非加熱部か(加熱部であるか非加熱部であるか)は、曲げ応力の大小に影響する。加熱部は、蒸気を過熱する装置である過熱器や再熱器のことであり、火炉内に位置する。非加熱部は、ペントハウスやハウジング等と呼ばれる火炉外にある管寄せ管台部のことであり、蒸気を過熱する機能は有していない。 As for the axial stress due to the internal pressure, the magnitude of the base stress affects the damage rate. Whether it is a heated part / a non-heated part (whether it is a heated part or a non-heated part) affects the magnitude of the bending stress. The heating unit is a superheater or reheater that is a device for superheating steam, and is located in a fireplace. The non-heating part is a pipe base part outside the fireplace called a penthouse, a housing, etc., and does not have a function of overheating steam.
本発明者らがボイラ実機の損傷事例を整理した結果によれば、過去に補修溶接を施工した箇所では、融合部損傷が加速される事例が多い。そのため、過去の補修溶接履歴の有無は、損傷の加速因子として考慮される。 According to the results of the present inventors organizing the damage cases of the actual boiler machine, there are many cases where the damage to the fusion part is accelerated at the place where the repair welding is performed in the past. Therefore, the presence or absence of past repair welding history is considered as an accelerating factor for damage.
目的変数は、融合部損傷(ボンド剥離)の有無とする。 The objective variable is the presence or absence of fusion damage (bond peeling).
(S2)次に、少なくとも影響因子を含む説明変数を用いて、融合部損傷のメカニズムに基づく統計解析を実施する。 (S2) Next, a statistical analysis based on the mechanism of fusion damage is performed using explanatory variables including at least influencing factors.
統計解析は、例えばランダムフォレスト、サポートベクターマシン等の機械学習を利用できる。 For statistical analysis, machine learning such as random forest and support vector machine can be used.
(S3)最後に、統計解析の結果に基づいて、融合部における損傷発生のリスクを評価する。 (S3) Finally, the risk of damage at the fusion site is evaluated based on the results of statistical analysis.
発明者らがボイラ実機の損傷事例を、設計温度と内圧による軸方向応力との関係、および、使用時間と外径/肉厚の比の関係にて整理した結果を図6および図7に示す。図6において、横軸は設計温度(℃)、縦軸は内圧による軸方向応力(MPa)である。図7において、横軸は使用時間(hr)、縦軸は外径d/肉厚tの比である。 Figures 6 and 7 show the results of the inventors arranging the damage cases of the actual boiler in terms of the relationship between the design temperature and the axial stress due to the internal pressure, and the relationship between the usage time and the outer diameter / wall thickness ratio. .. In FIG. 6, the horizontal axis represents the design temperature (° C.) and the vertical axis represents the axial stress (MPa) due to the internal pressure. In FIG. 7, the horizontal axis is the usage time (hr), and the vertical axis is the ratio of outer diameter d / wall thickness t.
図6,7によれば、応力,温度,外径,肉厚および使用時間等の一般的な設計条件と融合部損傷との間に明確な相関は見いだせず、単純な線形回帰モデルでは融合部における損傷発生のリスクを評価できなかった。このことから、融合部損傷の発生リスクを評価するためには、少なくとも影響因子を含む説明変数を用いて統計解析することが重要である。 According to FIGS. 6 and 7, no clear correlation was found between general design conditions such as stress, temperature, outer diameter, wall thickness and usage time and fusion damage, and the simple linear regression model shows the fusion. The risk of damage in the area could not be evaluated. Therefore, in order to evaluate the risk of fusion damage, it is important to perform statistical analysis using explanatory variables that include at least influencing factors.
(リスク評価装置)
図8に、上記リスク評価方法を実行するためのリスク評価装置の概略構成のブロック図を示す。リスク評価装置は、コンピュータシステム(計算機システム)である。リスク評価装置は、CPU21、CPU21が実行するプログラム等を記憶するための記憶部22、各プログラム実行時のワーク領域として機能するメインメモリ23、ネットワークに接続するための通信部24、キーボードやマウス等からなる入力部25、およびデータを表示する液晶表示装置等からなる表示部26等を備えている。これら各部は、例えば、バス27を介して接続されている。記憶部22としては、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。
(Risk evaluation device)
FIG. 8 shows a block diagram of a schematic configuration of a risk evaluation device for executing the above risk evaluation method. The risk evaluation device is a computer system (computer system). The risk evaluation device includes a
図9は、リスク評価装置が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。リスク評価装置は、少なくとも影響因子を説明変数として統計解析を実施する解析部28と、解析部による解析結果に基づいて融合部での損傷発生リスクを判定する判定部29とを備えている。図9に示した各部により実現される処理は、CPU21が記憶部22に記憶されている評価プログラムをメインメモリ23に読み出して実行することにより実現されるものである。
FIG. 9 is a functional block diagram showing the functions of the risk evaluation device in an expanded manner. The risk evaluation device includes an
〔第2実施形態〕
本実施形態に係る保守管理方法は、伝熱管等の管状部材の異材継手による接合部の取替要否を判断する工程をさらに備えている点が第1実施形態と異なる。
[Second Embodiment]
The maintenance management method according to the present embodiment is different from the first embodiment in that it further includes a step of determining whether or not the joint portion of a tubular member such as a heat transfer tube needs to be replaced by a different material joint.
図10に、本実施形態に係る保守管理方法のフロー図を示す。
まず、第1実施形態と同様にメカニズムに基づく統計解析結果に基づき損傷発生のリスクを評価し、評価結果に基づいて検査対象を絞り込み、絞り込んだ検査対象について優先的に検査する。
FIG. 10 shows a flow chart of the maintenance management method according to the present embodiment.
First, as in the first embodiment, the risk of damage occurrence is evaluated based on the statistical analysis result based on the mechanism, the inspection target is narrowed down based on the evaluation result, and the narrowed inspection target is preferentially inspected.
検査は超音波探傷検査方法(UT:Ultrasonic Testing)等の非破壊検査法により実施する。UTは、探傷感度およびキズ検出基準値を適正に定めることにより、キズの探傷が可能である。 The inspection is carried out by a non-destructive inspection method such as an ultrasonic flaw detection inspection method (UT: Ultrasonic Testing). The UT can detect scratches by appropriately determining the flaw detection sensitivity and the scratch detection reference value.
次に、非破壊検査の結果を取替基準値と比較して異材継手による接合部の取替要否を判断する。取替基準値は、予備試験等により予め設定しておく。非破壊検査の結果が取替基準値以上の場合に取替を実施し、取替基準値に満たない場合は経年監視する。 Next, the result of the non-destructive inspection is compared with the replacement reference value to determine whether or not the joint portion needs to be replaced by a dissimilar joint. The replacement reference value is set in advance by a preliminary test or the like. If the result of non-destructive inspection is equal to or higher than the replacement standard value, replacement will be carried out, and if it is less than the replacement standard value, it will be monitored over time.
本実施形態に係る保守管理方法によれば、リスク評価により検査対象が絞り込んであるため、管状部材として例えば多数存在する伝熱管群の中から、効率的に検査が必要な伝熱管を選定できる。 According to the maintenance management method according to the present embodiment, since the inspection target is narrowed down by the risk evaluation, it is possible to efficiently select a heat transfer tube that needs to be inspected from, for example, a large number of heat transfer tube groups existing as tubular members.
(変形例)
図11に、図10の保守管理方法の変形例のフロー図を示す。
本変形例は、管状部材として例えば多数存在する伝熱管群の中から、取替不要と判断した伝熱管群について、余寿命を評価する。余寿命は、検査対象(位置)にある伝熱管群からサンプルを抜管し、この抜管材を用いた破壊試験により評価できる。破壊試験は、例えば、クリープ試験による検査などにより実施できる。
(Modification example)
FIG. 11 shows a flow chart of a modified example of the maintenance management method of FIG.
In this modification, the remaining life of a heat transfer tube group determined to be unnecessary to be replaced is evaluated from among a large number of heat transfer tube groups existing as tubular members, for example. The remaining life can be evaluated by extruding a sample from the heat transfer tube group at the inspection target (position) and performing a destructive test using this extubated material. The rupture test can be carried out by, for example, an inspection by a creep test.
非破壊検査では問題がなかった異材継手について、サンプルを取得して余寿命を評価することで、次回の検査実施時期を精度よく設定できる。また、定期検査スケジュールを効果的に計画できる。 For dissimilar joints that had no problem in non-destructive inspection, the next inspection can be set accurately by taking a sample and evaluating the remaining life. In addition, the regular inspection schedule can be effectively planned.
〔第3実施形態〕
本実施形態に係る保守管理方法は、損傷発生のリスク評価および前述の非破壊検査の結果を蓄積し、蓄積により得られるデータベースに基づいて統計的に損傷発生のリスクを評価する点が第1実施形態と異なる。
[Third Embodiment]
The first embodiment of the maintenance management method according to the present embodiment is to accumulate the results of the risk evaluation of damage occurrence and the above-mentioned non-destructive inspection, and statistically evaluate the risk of damage occurrence based on the database obtained by the accumulation. Different from the form.
図12に、本実施形態に係る保守管理方法のフロー図を示す。
まず、第1実施形態と同様に、メカニズムに基づく統計的な解析の結果に基づき損傷発生のリスクを評価し、評価結果に基づいて検査対象を絞り込み、絞り込んだ検査対象について優先的に検査する。検査はUT等の非破壊検査法により実施する。
FIG. 12 shows a flow chart of the maintenance management method according to the present embodiment.
First, as in the first embodiment, the risk of damage occurrence is evaluated based on the result of statistical analysis based on the mechanism, the inspection target is narrowed down based on the evaluation result, and the narrowed inspection target is preferentially inspected. The inspection is carried out by a non-destructive inspection method such as UT.
リスク評価および非破壊検査の結果をリスク評価データベースに反映させ、該データベースを更新する。ここで、次の検査タイミングまでの使用時間も更新するとよい。 The results of risk evaluation and non-destructive inspection are reflected in the risk evaluation database, and the database is updated. Here, it is advisable to update the usage time until the next inspection timing.
次に、更新させたリスク評価データベースに基づいて統計解析を実施し、損傷リスクを再評価する。統計解析はディープラーニング、ランダムフォレスト、サポートベクターマシン等の機械学習を用いてよい。機械学習は、更新させたリスク評価データベースを利用して再評価モデルを構築する。 Next, a statistical analysis is performed based on the updated risk assessment database to reassess the damage risk. For statistical analysis, machine learning such as deep learning, random forest, and support vector machine may be used. Machine learning uses the updated risk assessment database to build a reassessment model.
再評価モデルの結果に基づき、次回の検査対象を絞り込む。 Based on the result of the re-evaluation model, narrow down the next inspection target.
本実施形態によれば、統計データを蓄積し、過去の検査結果を踏まえたリスク評価が可能となるため、より評価精度が向上する。 According to this embodiment, statistical data can be accumulated and risk evaluation can be performed based on past test results, so that the evaluation accuracy is further improved.
(損傷メカニズム)
以下に、融合部損傷のメカニズムについて説明する。
融合部損傷の発生は、HAZの組織構成、作用応力、脱炭層および析出物の存在に影響される。
(Damage mechanism)
The mechanism of fusion damage will be described below.
The occurrence of fusion damage is affected by the microstructural composition of HAZ, acting stress, the presence of decarburized layers and precipitates.
[1]HAZの組織構成および作用応力
図13,14に異材継手における接合部の断面写真をもとにした概念絵を示す。図13は厚肉系異材継手の接合部31、図14は薄肉系異材継手の接合部32の断面である。図13,14において、Aは溶接金属、Bは粗粒域、Cは細粒域、Dは母材(低温部側)、Eは脱炭層、Fは異材界面である。異材継手における溶接接合は、溶接パスは管内面側から管外面側へと工程が重ねられて施工される。本実施形態での厚肉系とは、肉厚が5mm以上であることを意味し、薄肉系とは、肉厚が厚肉系より薄いものであることを意味する。
[1] Structural structure and acting stress of HAZ Figures 13 and 14 show conceptual pictures based on cross-sectional photographs of joints in dissimilar joints. FIG. 13 is a cross section of the
図13,14を比較すると、HAZ11の組織構成に違いがある。図13の厚肉系の接合部31では、異材界面F近傍の管内面側から管厚中央部にかけて細粒域Cが位置している。細粒域Cの管外面側に粗粒域Bがある。一方、図14の薄肉系の接合部32では、細粒域Cと粗粒域Bとは列状に並び、異材界面F側には粗粒域Bが位置している。
Comparing FIGS. 13 and 14, there is a difference in the organizational structure of HAZ11. In the thick-walled
図15に異材継手の融合部(母材:低クロム鋼)におけるTIG溶接施工時の熱履歴イメージを示す。同図において、横軸は時間、縦軸は温度、Ac1は、加熱に際しフェライト+セメンタイトからオーステナイトへの変態が開始する温度、Ac3は加熱に際しフェライト+セメンタイトからオーステナイトへの変態が完了する温度である。低クロム鋼のAc1およびAc3は、例えば742℃と889℃である。 FIG. 15 shows a thermal history image at the time of TIG welding at the fusion portion (base material: low chrome steel) of the dissimilar material joint. In the figure, the horizontal axis is time, the vertical axis is temperature, Ac1 is the temperature at which the transformation from ferrite + cementite to austenite starts during heating, and Ac3 is the temperature at which the transformation from ferrite + cementite to austenite is completed during heating. .. Ac1 and Ac3 of low chromium steel are, for example, 742 ° C and 889 ° C.
HAZの結晶粒径は、一般的に旧オーステナイト粒径に依存する。そのため、図15のような熱履歴となる場合、HAZの結晶粒径は、最後にオーステナイト単相になる際(すなわち最後にAc3を超えた後)の最高到達温度で決まると考えられる。 The grain size of HAZ generally depends on the old austenite grain size. Therefore, in the case of the thermal history as shown in FIG. 15, it is considered that the crystal grain size of HAZ is determined by the maximum temperature reached when the austenite becomes a single phase at the end (that is, after the ac3 is finally exceeded).
図16〜18に融合部の熱履歴と組織変化のイメージ図を示す。図16は厚肉系溶接部の溶接接合の初めの方の溶接パスの工程が施工される前半溶接パス部分(管内面側)、図17は厚肉系溶接部の後の方の溶接パスの工程が施工される後半溶接パス部分(管外面側)、図18は薄肉系の溶接部のイメージ図である。図16〜18において、横軸は時間、縦軸は温度である。図17では、前層の溶接工程による温度上昇は考慮していない。図18では、比較として、薄肉系溶接部における前半溶接パス部分の熱履歴に対して、厚肉系溶接部における前半溶接パス部分の熱履歴(図16と同一)とを重ねて記載している。 Figures 16 to 18 show an image of the thermal history and tissue changes of the fused portion. FIG. 16 shows the first half welding pass portion (on the inner surface side of the pipe) where the process of the welding pass at the beginning of the welding joint of the thick-walled welding portion is performed, and FIG. 17 shows the welding path at the rear of the thick-walled welding portion. The latter half welding path portion (on the outer surface side of the pipe) where the process is performed, FIG. 18 is an image diagram of a thin-walled welded portion. In FIGS. 16-18, the horizontal axis is time and the vertical axis is temperature. In FIG. 17, the temperature rise due to the welding process of the front layer is not taken into consideration. In FIG. 18, for comparison, the heat history of the first half welding pass portion in the thin-walled welded portion is superimposed on the heat history of the first half welding pass portion in the thick-walled welded portion (same as FIG. 16). ..
厚肉系溶接部の異材界面近傍の管内面側は、溶接パスが重なる部分である。図16に示すとおり、厚肉系溶接部の管内面側では、溶接パスが重なるとともに次に施工される溶接パス位置が管外面側へと進むことになり、溶接パスの後に溶接される溶接パスの入熱の影響で、最終的にAc3点を超えた後の温度が低くなる。そのため、管内面側のHAZでは結晶粒径が小さくなり、細粒域が形成されるものと考えられる。図16において、厚肉系溶接部の前半溶接パス部分の組織は、ベイナイト、またはマルテンサイト、あるいはその混合組織である。 The inner surface side of the pipe near the interface between different materials in the thick-walled welded portion is the portion where the welding paths overlap. As shown in FIG. 16, on the inner surface side of the pipe of the thick-walled welded portion, the welding paths overlap and the position of the next welding path to be constructed advances to the outer surface side of the pipe, and the welding path to be welded after the welding pass. Due to the influence of the heat input, the temperature after finally exceeding the Ac3 point becomes low. Therefore, it is considered that the crystal grain size of HAZ on the inner surface side of the tube becomes smaller and a fine grain region is formed. In FIG. 16, the structure of the first half welding path portion of the thick-walled welded portion is bainite, martensite, or a mixed structure thereof.
一方、図17に示すように、管外面側は溶接パスの次に施工される溶接パス位置が管外面側であり、管外面側は最終的にAc3点を超える温度が高いままである。そのため、旧オーステナイト粒が粗大化し、粗粒域が形成されるものと考えられる。図17において、厚肉系溶接部の後半溶接パス部分の組織は、ベイナイト、またはマルテンサイト、あるいはその混合組織である。 On the other hand, as shown in FIG. 17, the position of the welding path to be constructed next to the welding path on the pipe outer surface side is the pipe outer surface side, and the temperature on the pipe outer surface side finally exceeds the Ac3 point remains high. Therefore, it is considered that the old austenite grains are coarsened and a coarse grain region is formed. In FIG. 17, the structure of the latter half welding path portion of the thick-walled welded portion is bainite, martensite, or a mixed structure thereof.
これに対して薄肉系溶接部では、図18に示す通り、肉厚が薄いことで溶接パスの最終層の入熱が管内面まで影響する。それにより、Ac3点を超えた後の温度が厚肉系の内面におけるそれより高い温度になる。そのため、薄肉系溶接部では旧オーステナイト粒径が小さくなり難く、管内面側と管外面側の管厚方向での結晶粒径の差が生じ難くなる。図18において、薄肉系溶接部の組織は、ベイナイト、またはマルテンサイト、あるいはその混合組織である。 On the other hand, in the thin-walled welded portion, as shown in FIG. 18, since the wall thickness is thin, the heat input of the final layer of the welding path affects the inner surface of the pipe. As a result, the temperature after exceeding the Ac3 point becomes higher than that on the inner surface of the thick-walled system. Therefore, in the thin-walled welded portion, the old austenite particle size is unlikely to be small, and the difference in crystal grain size in the pipe thickness direction between the inner surface side and the outer surface side of the pipe is less likely to occur. In FIG. 18, the structure of the thin-walled welded portion is bainite, martensite, or a mixed structure thereof.
また、図18に示す通り、薄肉系溶接部では、伝熱面積が厚肉系溶接部より小さい分、冷却速度が遅く、全体の温度が下がりにくいことも、管内面側と管外面側の管厚方向での結晶粒径の差が生じ難くなることに影響しているものと考えられる。厚肉系溶接部では薄肉系溶接部より伝熱面積が大きくなり管内面側の冷却速度が速いために、結晶粒径が大きな組織となる。 Further, as shown in FIG. 18, in the thin-walled welded portion, the heat transfer area is smaller than that of the thick-walled welded portion, so that the cooling rate is slow and the overall temperature is difficult to decrease. It is considered that this affects the fact that the difference in crystal grain size in the thickness direction is less likely to occur. Since the heat transfer area of the thick-walled welded portion is larger than that of the thin-walled welded portion and the cooling rate on the inner surface side of the pipe is high, the structure has a large crystal grain size.
以上のように、HAZの組織構成(粗粒域と細粒域との配置)は、熱履歴に影響されて変化する。接合部の熱履歴は、伝熱管などの管状部材の肉厚、溶接パスの回数および溶接条件等に依存する。 As described above, the structural composition of HAZ (arrangement of coarse grain area and fine grain area) changes depending on the heat history. The heat history of the joint depends on the wall thickness of the tubular member such as the heat transfer tube, the number of welding passes, the welding conditions, and the like.
伝熱管などの管状部材は使用条件により管の材質や肉厚が異なる。また、同じ材質の管であっても、使用条件が高温、高圧になる場合、管の肉厚が厚くなる。厚肉系の管状部材を溶接により接合する場合、溶接パスの回数が多くなる。一方、薄肉系の管状部材では溶接パスの回数は厚肉系の管状部材よりも少ない。溶接パスの回数が異なると溶接部が受ける熱履歴に差が生じる。 For tubular members such as heat transfer tubes, the material and wall thickness of the tubes differ depending on the conditions of use. Further, even if the pipe is made of the same material, the wall thickness of the pipe becomes thick when the usage conditions are high temperature and high pressure. When joining thick-walled tubular members by welding, the number of welding passes increases. On the other hand, the number of welding passes in the thin-walled tubular member is smaller than that in the thick-walled tubular member. If the number of welding passes is different, the heat history received by the welded portion will be different.
接合部に含まれる各組織(溶接金属A、粗粒域B、細粒域C、母材D)は、それぞれクリープ変形抵抗が異なる。クリープ変形抵抗とは、高温領域での変形し易さである。クリープ変形抵抗が大きいと、ボイラ等の運転中に伝熱管などの管状部材の融合部に生じる軸方向応力も大きくなる。クリープ変形抵抗が小さいと、上記軸方向応力は小さくなる。 Each structure (welded metal A, coarse grain area B, fine grain area C, base material D) contained in the joint has a different creep deformation resistance. Creep deformation resistance is the ease of deformation in a high temperature region. When the creep deformation resistance is large, the axial stress generated in the fusion portion of the tubular member such as the heat transfer tube during the operation of the boiler or the like is also large. When the creep deformation resistance is small, the axial stress is small.
HAZの粗粒域Bと細粒域Cのクリープ変形抵抗は、一般的には粗粒域Bの方が高いと言われている。しかしながら、異材継手のHAZでも同様の傾向を示すか否かは不明であった。本発明者らが低合金鋼として1Cr鋼を使用した異材継手の各組織から微小な試験片を採取し、クリープ特性を調査した結果によれば、細粒域Cのクリープ変形抵抗は、粗粒域Bのそれよりも高いことが確認されている。この確認結果によれば、肉厚系の管状部材では、運転中に軸方向応力が作用すると、細粒域C、すなわち管内面側あるいは管厚中央付近に高い応力が生じる。 It is generally said that the creep deformation resistance of the coarse grain area B and the fine grain area C of HAZ is higher in the coarse grain area B. However, it was unclear whether HAZ of dissimilar material joints showed the same tendency. According to the results of investigating the creep characteristics by collecting minute test pieces from each structure of the dissimilar joint using 1Cr steel as the low alloy steel, the present inventors have found that the creep deformation resistance of the fine grain region C is coarse grain. It has been confirmed that it is higher than that of region B. According to this confirmation result, in a thick tubular member, when an axial stress acts during operation, a high stress is generated in the fine grain region C, that is, on the inner surface side of the pipe or near the center of the pipe thickness.
図19に、組織構成以外の条件を全て揃えた厚肉系溶接部および薄肉系溶接部の異材界面付近の融合部について、有限要素法(FEM:Finite Element Method)解析を行った結果を示す。同図において、横軸は異材界面付近の融合部の軸方向応力、縦軸は肉厚(管内面からの距離)である。 FIG. 19 shows the results of a finite element method (FEM) analysis of the fusion portion near the interface between different materials of the thick-walled welded portion and the thin-walled welded portion in which all the conditions other than the structure structure are satisfied. In the figure, the horizontal axis is the axial stress of the fusion portion near the interface between different materials, and the vertical axis is the wall thickness (distance from the inner surface of the pipe).
図19によれば、厚肉系溶接部の方が、管内面側に作用する軸方向応力が大きくなる。また、FEM解析では、ベースとなる作用応力(内圧による軸方向応力)が高いほど、融合部に作用する軸方向応力が高くなることも分かった。これにより、作用応力の大小も融合部損傷に影響する因子の一つであることが確認された。なお、本発明者らがボイラ実機の損傷事例を整理した結果によれば、管内面側は融合部損傷(ボンド解離)が発生する位置と合致する。 According to FIG. 19, the thick-walled welded portion has a larger axial stress acting on the inner surface side of the pipe. Further, in the FEM analysis, it was also found that the higher the base acting stress (axial stress due to the internal pressure), the higher the axial stress acting on the fusion portion. From this, it was confirmed that the magnitude of the acting stress is also one of the factors that affect the damage to the fusion part. According to the results of the present inventors organizing the damage cases of the actual boiler, the inner surface side of the pipe coincides with the position where the fusion portion damage (bond dissociation) occurs.
図20に、厚肉系の管状部材の接合部に軸方向応力が作用した場合の断面模式図を示す。図21は、図20のY−Y断面の軸方向応力の分布を示す。図21において、横軸は管の軸方向応力、縦軸は肉厚方向位置である。Aは溶接金属、Bは粗粒域、Cは細粒域、Dは母材(低温部側)である。 FIG. 20 shows a schematic cross-sectional view when an axial stress is applied to a joint portion of a thick-walled tubular member. FIG. 21 shows the distribution of axial stress in the YY cross section of FIG. In FIG. 21, the horizontal axis is the axial stress of the pipe, and the vertical axis is the wall thickness direction position. A is a weld metal, B is a coarse grain region, C is a fine grain region, and D is a base metal (low temperature portion side).
異材継手の接合部には内圧によって生じる管の軸方向応力が作用している。実際には内圧による応力に加え、熱応力も作用するが、ここでは内圧による応力のみを考える。 Axial stress of the pipe generated by internal pressure acts on the joint of dissimilar material joints. Actually, in addition to the stress due to internal pressure, thermal stress also acts, but here we consider only the stress due to internal pressure.
図20の組織構成において、高温で軸方向応力が作用すると、クリープ変形によって管の軸方向に伸びる変形が生じる。上記したように、粗粒域は細粒域よりもクリープ変形抵抗が低い。そのため、粗粒域は細粒域よりも大きく変形することになる。細粒域は幅が広く変形が小さい。 In the structure of FIG. 20, when axial stress acts at a high temperature, creep deformation causes deformation that extends in the axial direction of the pipe. As described above, the coarse grain region has a lower creep deformation resistance than the fine grain region. Therefore, the coarse grain area is deformed more than the fine grain area. The fine grain area is wide and the deformation is small.
上記のような場合、図21に示すように、高温で軸方向応力が作用してクリープ変形後は、管外面側と管内面側の伸びの釣り合いをとろうとして管外面側は変形抵抗が低く管外面側に発生する荷重が小さくなり、その分、管内面側は変形抵抗が高く管内面側に発生する荷重が大きくなる。これによって、管内面側の軸方向応力が高くなる。一方、比較として弾性変形時の軸方向応力分布は、破線で示すように管外面側と管内面側で一定となる。 In the above case, as shown in FIG. 21, after creep deformation due to the action of axial stress at high temperature, the deformation resistance is low on the outer surface side of the pipe in an attempt to balance the elongation on the outer surface side of the pipe and the inner surface side of the pipe. The load generated on the outer surface side of the pipe becomes smaller, and the deformation resistance is higher on the inner surface side of the pipe, and the load generated on the inner surface side of the pipe becomes larger accordingly. As a result, the axial stress on the inner surface side of the pipe increases. On the other hand, for comparison, the axial stress distribution during elastic deformation is constant on the outer surface side of the pipe and the inner surface side of the pipe as shown by the broken line.
また、厚肉系の伝熱管などの管状部材は、薄肉系の管状部材に比べて必要最小肉厚tsrまでの肉厚tの尤度(肉厚t−必要最小肉厚tsr)が小さい。そのため、内圧による軸方向応力は相対的に高くなる。 Further, a tubular member such as a thick-walled heat transfer tube has a smaller likelihood of a wall thickness t up to a required minimum wall thickness tsr (wall thickness t-required minimum wall thickness tsr) than a thin-walled tubular member. Therefore, the axial stress due to the internal pressure becomes relatively high.
[2]脱炭層および析出物
図22に、融合部のき裂が発生した溶接部の部分模式図を示す。
溶接部9は、溶接金属10およびHAZ11を含む。HAZ11内の異材界面F側に脱炭層33が存在する。
[2] Decarburized layer and precipitates FIG. 22 shows a partial schematic view of a welded portion in which cracks are generated in the fused portion.
The welded
脱炭層33は、溶接時の入熱により溶接金属10から溶接部9の低温部4の母材へ原子が拡散することにより生じる。融合部は、基本的に脱炭層33内に存在する。脱炭層33は、周囲の組織よりもクリープ変形抵抗が小さい。そのため、クリープ歪が蓄積しやすくなる。
The decarburized
ボイラ等の運転中、伝熱管などの管状部材は高温に曝される。これにより、溶接金属10に含まれる原子(Cr等)が溶接部9の低温部4の母材側に拡散する。その結果、脱炭層33領域内に列状の析出物36が生成される。
During the operation of a boiler or the like, tubular members such as heat transfer tubes are exposed to high temperatures. As a result, atoms (Cr and the like) contained in the
クリープ歪の蓄積は、脱炭層33内に析出した析出物36と母材との界面に原子空孔を集積しやすくする。よって、(クリープ)ボイドは脱炭層内に優先的に生成される。ボイド35の生成が進むとボイド同士が連結し、最終的に微視き裂34となる。微視き裂34が進展すると、破断に至る。
Accumulation of creep strain facilitates the accumulation of atomic vacancies at the interface between the precipitate 36 deposited in the decarburized
1 過熱器
2 蒸気ヘッダ
3 伝熱管
4 低温部
5 低温管
6 高温部
7 高温管
8 接合部
9 溶接部
10 溶接金属
11 熱影響部(HAZ)
21 CPU
22 記憶部
23 メインメモリ
24 通信部
25 入力部
26 表示部
27 バス
28 解析部
29 判定部
31 厚肉系の接合部
32 薄肉系の接合部
33 脱炭層
34 微視き裂
35 ボイド
36 析出物
1
21 CPU
22
Claims (9)
熱影響部の組織構成に影響を及ぼす因子を含む説明変数を用いて統計解析を実施し、前記統計解析の結果に基づいて損傷発生のリスクを評価する損傷リスク評価方法。 This is a method for evaluating the risk of damage to the welded part of a dissimilar joint in which members of different metal materials are welded together.
A damage risk evaluation method in which statistical analysis is performed using explanatory variables including factors that affect the organizational structure of the heat-affected zone, and the risk of damage occurrence is evaluated based on the results of the statistical analysis.
請求項1〜5のいずれかに記載の損傷リスク評価方法により損傷発生のリスクを評価し、
評価結果に基づき検査位置を限定して検査対象を決定するシステムの保守管理方法。 It is a maintenance management method for a system in which there are multiple welds of dissimilar joints.
The risk of damage occurrence is evaluated by the damage risk evaluation method according to any one of claims 1 to 5.
A system maintenance management method that limits the inspection position based on the evaluation results and determines the inspection target.
前記非破壊検査の結果を、予め設定した取替基準値と比較して、取替要否を判断する請求項6に記載のシステムの保守管理方法。 Non-destructive inspection was performed on at least a part of the welded portion to be inspected.
The system maintenance management method according to claim 6, wherein the result of the non-destructive inspection is compared with a preset replacement reference value to determine whether or not replacement is necessary.
蓄積により得られたデータベースに基づいて統計的に損傷発生のリスクを評価し、次の検査対象を決定する請求項6または請求項7に記載のシステムの保守管理方法。 Accumulate the results of the risk assessment of damage occurrence and the non-destructive inspection,
The system maintenance management method according to claim 6 or 7, wherein the risk of damage occurrence is statistically evaluated based on the database obtained by the accumulation, and the next inspection target is determined.
熱影響部の組織構成に影響を及ぼす因子を説明変数とした統計解析を実施する解析部と、
前記解析部の解析結果に基づいて前記溶接部の損傷発生リスクを判定する判定部と、
を備えたリスク評価装置。
It is a risk evaluation device that evaluates the risk of damage to the welded part of a dissimilar joint in which members of different metal materials are welded together.
An analysis unit that performs statistical analysis using factors that affect the organizational structure of the heat-affected zone as explanatory variables,
A determination unit that determines the risk of damage to the welded portion based on the analysis results of the analysis unit, and a determination unit.
A risk assessment device equipped with.
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