JP3517229B2 - クリープ余寿命評価方法 - Google Patents
クリープ余寿命評価方法Info
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- JP3517229B2 JP3517229B2 JP2001300858A JP2001300858A JP3517229B2 JP 3517229 B2 JP3517229 B2 JP 3517229B2 JP 2001300858 A JP2001300858 A JP 2001300858A JP 2001300858 A JP2001300858 A JP 2001300858A JP 3517229 B2 JP3517229 B2 JP 3517229B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電プラント
や化学プラントなど高温下で使用されることにより損傷
を受けやすく、点検や保守等の措置が必要となる設備、
例えば、ガスタービン動翼や静翼あるいはボイラ用鋼な
どに使用される材料（被評価材）のクリープ余寿命を評
価する方法に関するものである。
や化学プラントなど高温下で使用されることにより損傷
を受けやすく、点検や保守等の措置が必要となる設備、
例えば、ガスタービン動翼や静翼あるいはボイラ用鋼な
どに使用される材料（被評価材）のクリープ余寿命を評
価する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、エネルギーの有効利用と地球環境
保護の観点から、発電プラント等の効率を高めるため、
ガスタービン等の高温化や大型化が急速に進められてお
り、部材の使用条件はますます過酷さを増している。部
材に加わる損傷要因としては、高温、振動、腐食、摩耗
など様々であるが、火力発電プラントや化学プラント等
の高温・高圧下で長時間使用される機器の材料は、運転
中にクリープ損傷を受け、材質が劣化することが知られ
ている。このような材質劣化は、使用材料のメタル温
度、作用応力および使用時間によって支配されるもので
あり、これらの支配因子を考慮して所定の機器寿命（数
万時間）を持つように設計されている。しかし、近年設
計寿命を超えて運転されているボイラ等も多くあり、ま
た、運転時間が設計寿命以内でも燃焼ガスの偏流等によ
るメタル温度の上昇や材料の偏析等に起因する異常な材
質劣化によって材料が破損する事故も発生している。
保護の観点から、発電プラント等の効率を高めるため、
ガスタービン等の高温化や大型化が急速に進められてお
り、部材の使用条件はますます過酷さを増している。部
材に加わる損傷要因としては、高温、振動、腐食、摩耗
など様々であるが、火力発電プラントや化学プラント等
の高温・高圧下で長時間使用される機器の材料は、運転
中にクリープ損傷を受け、材質が劣化することが知られ
ている。このような材質劣化は、使用材料のメタル温
度、作用応力および使用時間によって支配されるもので
あり、これらの支配因子を考慮して所定の機器寿命（数
万時間）を持つように設計されている。しかし、近年設
計寿命を超えて運転されているボイラ等も多くあり、ま
た、運転時間が設計寿命以内でも燃焼ガスの偏流等によ
るメタル温度の上昇や材料の偏析等に起因する異常な材
質劣化によって材料が破損する事故も発生している。
【０００３】このような事情から、材料のクリープ余寿
命を的確に予測し、部分的な部品の取り替えや補修を計
画的に行うことによって、プラント全体の寿命を延長す
るための技術の開発が重要になってきている。特に、高
温下で長時間使用される機器の材料ではクリープ損傷が
進行し、クリープに対する損傷評価、換言すればクリー
プ余寿命を推定する技術（以下、本明細書で「クリープ
余寿命評価技術」という）が重要である。クリープ余寿
命評価技術は、次の３種に大別することができる。 （１）解析法 使用温度条件、環境などを想定して計算により、被評価
材のクリープ損傷度を評価する方法であって、例えば、
特開２００１−１６６８１９号公報には、「オンライン
計測データ入力手段と、オフライン計測データ入力手段
と、時系列傾向解析手段と、寿命支配因子選択手段と、
寿命評価手段を有し、オンラインデータおよびオフライ
ンデータを用いて異常兆候を監視し、異常兆候から推定
される原因に応じて原動機のクリープ余寿命を評価する
方法」が記載されている。
命を的確に予測し、部分的な部品の取り替えや補修を計
画的に行うことによって、プラント全体の寿命を延長す
るための技術の開発が重要になってきている。特に、高
温下で長時間使用される機器の材料ではクリープ損傷が
進行し、クリープに対する損傷評価、換言すればクリー
プ余寿命を推定する技術（以下、本明細書で「クリープ
余寿命評価技術」という）が重要である。クリープ余寿
命評価技術は、次の３種に大別することができる。 （１）解析法 使用温度条件、環境などを想定して計算により、被評価
材のクリープ損傷度を評価する方法であって、例えば、
特開２００１−１６６８１９号公報には、「オンライン
計測データ入力手段と、オフライン計測データ入力手段
と、時系列傾向解析手段と、寿命支配因子選択手段と、
寿命評価手段を有し、オンラインデータおよびオフライ
ンデータを用いて異常兆候を監視し、異常兆候から推定
される原因に応じて原動機のクリープ余寿命を評価する
方法」が記載されている。
【０００４】しかし、この解析法は、実運転条件におけ
るクリープ損傷を反映することが困難であり、解析モデ
ルの作成、環境条件の設定などに大きな手間がかかり、
極めて煩雑である。 （２）破壊試験法 実際の材料から試験片を切り出してクリープ試験を行う
方法であり、例えば、特開２０００−２９２４１９号公
報には、「評価部位からサンプルを採取してサンプル材
のクリープ破断試験を実施し、サンプル採取時のメタル
温度を基に、酸化減肉による応力上昇と水蒸気酸化スケ
ールによるメタル温度上昇とクリープ変形を考慮して伝
熱管のクリープ余寿命を評価する方法」が記載されてい
る。
るクリープ損傷を反映することが困難であり、解析モデ
ルの作成、環境条件の設定などに大きな手間がかかり、
極めて煩雑である。 （２）破壊試験法 実際の材料から試験片を切り出してクリープ試験を行う
方法であり、例えば、特開２０００−２９２４１９号公
報には、「評価部位からサンプルを採取してサンプル材
のクリープ破断試験を実施し、サンプル採取時のメタル
温度を基に、酸化減肉による応力上昇と水蒸気酸化スケ
ールによるメタル温度上昇とクリープ変形を考慮して伝
熱管のクリープ余寿命を評価する方法」が記載されてい
る。
【０００５】しかし、破壊試験法は結果が得られるまで
に長時間かかり、試験を行うための設備コストがかかる
という欠点がある。 （３）非破壊法 硬さ測定法、電気抵抗法、超音波法など、多くの方法が
あるが、被評価材の結晶組織など、初期状態が分からな
いと精度よく評価できない。また、被評価材の材質が変
わると、評価用の特性データを取り直す必要があり、時
間と費用がかかる。
に長時間かかり、試験を行うための設備コストがかかる
という欠点がある。 （３）非破壊法 硬さ測定法、電気抵抗法、超音波法など、多くの方法が
あるが、被評価材の結晶組織など、初期状態が分からな
いと精度よく評価できない。また、被評価材の材質が変
わると、評価用の特性データを取り直す必要があり、時
間と費用がかかる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の技術の
有するこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、被評価材のクリープ余寿命を、短時間
に、高精度且つ低コストで、被評価材の材質に関係なく
評価することが可能な方法を提供することにある。
有するこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、被評価材のクリープ余寿命を、短時間
に、高精度且つ低コストで、被評価材の材質に関係なく
評価することが可能な方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、直接被評価材のクリープ余寿命を評価する
のではなく、クリープ損傷の非破壊的評価法が確立して
いる材料を犠牲型センサとして被評価材に固着し、犠牲
型センサのクリープ損傷度より間接的に被評価材のクリ
ープ余寿命を評価する方法を採用したことにより、従来
のクリープ余寿命評価方法に見られた欠点は存在せず、
次に述べるような利点がある。 （１）犠牲型センサをその場観察することにより被評価
材のクリープ余寿命の評価が可能である。 （２）同日に複数箇所にある機器材料のクリープ余寿命
の評価が可能である。 （３）犠牲型センサの初期状態（例えば、金属組織）が
既知なので、被評価材の現実の損傷度を反映した高精度
のクリープ余寿命の評価が可能である。 （４）非破壊法で評価するから、作業コストが安価であ
る。 （５）犠牲型センサを利用する間接的な方法であるか
ら、被評価材の材質に関係なく簡単にクリープ余寿命の
評価が可能である。
に本発明は、直接被評価材のクリープ余寿命を評価する
のではなく、クリープ損傷の非破壊的評価法が確立して
いる材料を犠牲型センサとして被評価材に固着し、犠牲
型センサのクリープ損傷度より間接的に被評価材のクリ
ープ余寿命を評価する方法を採用したことにより、従来
のクリープ余寿命評価方法に見られた欠点は存在せず、
次に述べるような利点がある。 （１）犠牲型センサをその場観察することにより被評価
材のクリープ余寿命の評価が可能である。 （２）同日に複数箇所にある機器材料のクリープ余寿命
の評価が可能である。 （３）犠牲型センサの初期状態（例えば、金属組織）が
既知なので、被評価材の現実の損傷度を反映した高精度
のクリープ余寿命の評価が可能である。 （４）非破壊法で評価するから、作業コストが安価であ
る。 （５）犠牲型センサを利用する間接的な方法であるか
ら、被評価材の材質に関係なく簡単にクリープ余寿命の
評価が可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明の要旨は、被評
価材に固着した犠牲型センサを非破壊的評価法で評価す
ることにより犠牲型センサのクリープ損傷度を求め、こ
の犠牲型センサのクリープ損傷度より被評価材のクリー
プ損傷度を得、この評価材のクリープ損傷度より被評価
材のクリープ余寿命を評価する方法にある。
価材に固着した犠牲型センサを非破壊的評価法で評価す
ることにより犠牲型センサのクリープ損傷度を求め、こ
の犠牲型センサのクリープ損傷度より被評価材のクリー
プ損傷度を得、この評価材のクリープ損傷度より被評価
材のクリープ余寿命を評価する方法にある。
【０００９】本発明の目的を達成するためには、犠牲型
センサは被評価材の実使用温度および雰囲気条件に耐え
る材料であるのが好ましい。犠牲型センサが実使用時の
温度および雰囲気に耐えることができず、極く短時間で
破断すれば、精度のよいクリープ余寿命の評価が困難と
なるからである。
センサは被評価材の実使用温度および雰囲気条件に耐え
る材料であるのが好ましい。犠牲型センサが実使用時の
温度および雰囲気に耐えることができず、極く短時間で
破断すれば、精度のよいクリープ余寿命の評価が困難と
なるからである。
【００１０】例えば、被評価材が発電プラントのタービ
ン動翼の場合、現在の火力発電における蒸気条件は、８
３９Ｋ（５６６℃）、２４．１ＭＰａが主流であり、こ
れは水の臨界温度６４７．２５Ｋ（３７４．１℃）と臨
界圧力２２．１ＭＰａを超えているため、超臨界発電と
呼ばれている。この過酷な条件に耐えるために、実際の
タービン動翼には、１２Ｃｒ鋼を中心とし、Ｍｏ、Ｖ、
Ｂ、Ｎなどを添加した高温強度の大きい耐熱合金鋼が使
用されており、犠牲型センサにもその耐熱合金鋼に相当
する強度を有する材料を使用するのが好ましい。また、
被評価材が酸性溶液あるいはアルカリ性溶液またはＣｌ
- イオンを含む液体に曝される雰囲気条件で使用され
る場合、犠牲型センサは被評価材とともに、それらの雰
囲気条件に耐える材料を使用するのが好ましい。例え
ば、被評価材が硝酸（酸化性）および硫酸（非酸化性）
に曝される場合、被評価材には酸化性酸のみならず非酸
化性酸に対しても耐食性を示すオーステナイトステンレ
ス鋼が使用されることが多く、被評価材が海水に曝され
る場合、被評価材には海水などの腐食性の強い環境に耐
える高純度フェライトステンレス鋼が使用されることが
多く、このような場合、犠牲型センサも被評価材と同等
の耐食性能を有する材料を使用するのが好ましい。
ン動翼の場合、現在の火力発電における蒸気条件は、８
３９Ｋ（５６６℃）、２４．１ＭＰａが主流であり、こ
れは水の臨界温度６４７．２５Ｋ（３７４．１℃）と臨
界圧力２２．１ＭＰａを超えているため、超臨界発電と
呼ばれている。この過酷な条件に耐えるために、実際の
タービン動翼には、１２Ｃｒ鋼を中心とし、Ｍｏ、Ｖ、
Ｂ、Ｎなどを添加した高温強度の大きい耐熱合金鋼が使
用されており、犠牲型センサにもその耐熱合金鋼に相当
する強度を有する材料を使用するのが好ましい。また、
被評価材が酸性溶液あるいはアルカリ性溶液またはＣｌ
- イオンを含む液体に曝される雰囲気条件で使用され
る場合、犠牲型センサは被評価材とともに、それらの雰
囲気条件に耐える材料を使用するのが好ましい。例え
ば、被評価材が硝酸（酸化性）および硫酸（非酸化性）
に曝される場合、被評価材には酸化性酸のみならず非酸
化性酸に対しても耐食性を示すオーステナイトステンレ
ス鋼が使用されることが多く、被評価材が海水に曝され
る場合、被評価材には海水などの腐食性の強い環境に耐
える高純度フェライトステンレス鋼が使用されることが
多く、このような場合、犠牲型センサも被評価材と同等
の耐食性能を有する材料を使用するのが好ましい。
【００１１】また、犠牲型センサのクリープ破断寿命は
被評価材のクリープ破断寿命より短いものが好ましい。
犠牲型センサのクリープ破断寿命が被評価材より長けれ
ば、被評価材のクリープ余寿命を評価することができな
いからである。
被評価材のクリープ破断寿命より短いものが好ましい。
犠牲型センサのクリープ破断寿命が被評価材より長けれ
ば、被評価材のクリープ余寿命を評価することができな
いからである。
【００１２】また、犠牲型センサのクリープ損傷により
現れる犠牲型センサの物理的特性の変化は被評価材のク
リープ破断寿命より短時間で起こることが好ましい。犠
牲型センサの物理的特性の変化より被評価材のクリープ
損傷度を推定し、この被評価材のクリープ損傷度より被
評価材のクリープ余寿命を評価することができるからで
ある。
現れる犠牲型センサの物理的特性の変化は被評価材のク
リープ破断寿命より短時間で起こることが好ましい。犠
牲型センサの物理的特性の変化より被評価材のクリープ
損傷度を推定し、この被評価材のクリープ損傷度より被
評価材のクリープ余寿命を評価することができるからで
ある。
【００１３】また、犠牲型センサのクリープ破断におけ
る応力と破断寿命との関係を示すクリープ寿命線図と被
評価材のクリープ破断における応力と破断寿命との関係
を示すクリープ寿命線図とは、時間軸方向に平行移動す
ることにより合致する関係にあることが好ましい。犠牲
型センサのクリープ寿命線図から被評価材のクリープ余
寿命を簡単に精度よく評価することができるからであ
る。
る応力と破断寿命との関係を示すクリープ寿命線図と被
評価材のクリープ破断における応力と破断寿命との関係
を示すクリープ寿命線図とは、時間軸方向に平行移動す
ることにより合致する関係にあることが好ましい。犠牲
型センサのクリープ寿命線図から被評価材のクリープ余
寿命を簡単に精度よく評価することができるからであ
る。
【００１４】犠牲型センサの線膨張係数は、被評価材の
線膨張係数と同じであることが好ましい。犠牲型センサ
が被評価材と同じように変形することで、被評価材の変
形を犠牲型センサが正確に反映して、被評価材のクリー
プ余寿命を高精度で評価することができるからである。
犠牲型センサと被評価材の線膨張係数が同じである場合
の組み合わせとしては、例えば、被評価材がフェライト
系低合金耐熱鋼またはマルテンサイト系低合金耐熱鋼で
ある場合、犠牲型センサとしては、２．２５Ｃｒ−１Ｍ
ｏ鋼または、より低ＣｒのＣｒ−Ｍｏ鋼を使用すること
ができる。また、被評価材がオーステナイト系耐熱合金
鋼である場合、犠牲型センサとしては、ＳＵＳ３２１、
ＳＵＳ３１６などを使用することができる。
線膨張係数と同じであることが好ましい。犠牲型センサ
が被評価材と同じように変形することで、被評価材の変
形を犠牲型センサが正確に反映して、被評価材のクリー
プ余寿命を高精度で評価することができるからである。
犠牲型センサと被評価材の線膨張係数が同じである場合
の組み合わせとしては、例えば、被評価材がフェライト
系低合金耐熱鋼またはマルテンサイト系低合金耐熱鋼で
ある場合、犠牲型センサとしては、２．２５Ｃｒ−１Ｍ
ｏ鋼または、より低ＣｒのＣｒ−Ｍｏ鋼を使用すること
ができる。また、被評価材がオーステナイト系耐熱合金
鋼である場合、犠牲型センサとしては、ＳＵＳ３２１、
ＳＵＳ３１６などを使用することができる。
【００１５】犠牲型センサを被評価材に固着する方法
は、特に限定されるものでなく、クリープ余寿命評価の
ための調査時間中において犠牲型センサを被評価材に固
着できる方法であればよい。例えば、犠牲型センサが薄
膜のものであれば、物理蒸着法により固着することがで
きる。犠牲型センサが数mm以上の厚さである場合、溶接
により固着することもできる。また、犠牲型センサの厚
みがこれらの中間であれば、セラミック接着剤により固
着することができる。なお、溶接による熱歪みは、高温
下に被評価材がさらされることにより徐々に開放される
ので、クリープ余寿命の評価精度に実質的な影響は及ぼ
さないと思われる。
は、特に限定されるものでなく、クリープ余寿命評価の
ための調査時間中において犠牲型センサを被評価材に固
着できる方法であればよい。例えば、犠牲型センサが薄
膜のものであれば、物理蒸着法により固着することがで
きる。犠牲型センサが数mm以上の厚さである場合、溶接
により固着することもできる。また、犠牲型センサの厚
みがこれらの中間であれば、セラミック接着剤により固
着することができる。なお、溶接による熱歪みは、高温
下に被評価材がさらされることにより徐々に開放される
ので、クリープ余寿命の評価精度に実質的な影響は及ぼ
さないと思われる。
【００１６】クリープ損傷度を評価する非破壊的評価法
としては、公知の方法を採用することができる。例え
ば、結晶粒変形法、標準組織対比法、粒界炭化物粒径測
定法、粒内炭化物観察法、ボイド定量分析法（Ａパラメ
ータ法）、硬さ測定法、標点間変形計測法、亀裂長さ測
定法などを採用することができる。
としては、公知の方法を採用することができる。例え
ば、結晶粒変形法、標準組織対比法、粒界炭化物粒径測
定法、粒内炭化物観察法、ボイド定量分析法（Ａパラメ
ータ法）、硬さ測定法、標点間変形計測法、亀裂長さ測
定法などを採用することができる。
【００１７】
【実施例】以下に本発明の実施例を、「発明概念」、
「寿命消費率（クリープ損傷度）の算定」および「クリ
ープ余寿命の評価」の各項目に分けて順次説明する。 １．発明概念 例えば、ガスタービンの動翼が被評価材である場合、図
１（ａ）に示すように、ガスタービンの動翼１に犠牲型
センサ２を物理蒸着またはセラミック接着剤により固着
し、この動翼１をガスタービン（図示せず）に取り付け
てガスタービン動翼のクリープ余寿命を評価することが
できる。すなわち、犠牲型センサ２を動翼１に固着する
前の初期状態おいて犠牲型センサ２は図１（ｂ）に示す
健全な金属組織を有することを確認し、犠牲型センサ２
を動翼１に取り付けて運転することによって図１（ｃ）
に示すように犠牲型センサ２がクリープ損傷（ボイド）
３を受けた場合において、非破壊的評価法により犠牲型
センサ２のクリープ損傷度を求め、犠牲型センサ２のク
リープ損傷度より被評価材である動翼１のクリープ損傷
度を求め、被評価材のクリープ損傷度より被評価材のク
リープ余寿命を評価することができる。以下、具体的な
方法について説明する。 ２．非破壊的評価法による寿命消費率（クリープ損傷
度）の算定 （１）粒界炭化物粒径測定法 ＳＴＰＡ２４製の鋼管に７kg／mm2 以下の応力を負荷
した場合において、鋼管表面のレプリカを採取して、そ
のレプリカを顕微鏡観察することにより、図２（ａ）に
示すように、顕微鏡視野内の結晶粒界４に存在する炭化
物５の粒径を測定し、図２（ｂ）に示すように、粒界炭
化物平均粒径と寿命消費率との関係を得た。寿命消費率
とはクリープ損傷度を表示する無次元の数値で、消費さ
れた寿命（上記応力の下で調査開始してからその時まで
に消費された時間）を破断寿命（上記応力の下で調査開
始してからクリープ破断するまでの時間）で除した数値
である。「寿命消費率＝ゼロ」とは、クリープ損傷が全
くない初期状態をいい、寿命消費率の数値がゼロから増
えるに従ってクリープ損傷度が大きくなったことを示
し、「寿命消費率＝１」において、クリープ破断したこ
とを示す。以下の説明における寿命消費率はこれと同じ
意味である。
「寿命消費率（クリープ損傷度）の算定」および「クリ
ープ余寿命の評価」の各項目に分けて順次説明する。 １．発明概念 例えば、ガスタービンの動翼が被評価材である場合、図
１（ａ）に示すように、ガスタービンの動翼１に犠牲型
センサ２を物理蒸着またはセラミック接着剤により固着
し、この動翼１をガスタービン（図示せず）に取り付け
てガスタービン動翼のクリープ余寿命を評価することが
できる。すなわち、犠牲型センサ２を動翼１に固着する
前の初期状態おいて犠牲型センサ２は図１（ｂ）に示す
健全な金属組織を有することを確認し、犠牲型センサ２
を動翼１に取り付けて運転することによって図１（ｃ）
に示すように犠牲型センサ２がクリープ損傷（ボイド）
３を受けた場合において、非破壊的評価法により犠牲型
センサ２のクリープ損傷度を求め、犠牲型センサ２のク
リープ損傷度より被評価材である動翼１のクリープ損傷
度を求め、被評価材のクリープ損傷度より被評価材のク
リープ余寿命を評価することができる。以下、具体的な
方法について説明する。 ２．非破壊的評価法による寿命消費率（クリープ損傷
度）の算定 （１）粒界炭化物粒径測定法 ＳＴＰＡ２４製の鋼管に７kg／mm2 以下の応力を負荷
した場合において、鋼管表面のレプリカを採取して、そ
のレプリカを顕微鏡観察することにより、図２（ａ）に
示すように、顕微鏡視野内の結晶粒界４に存在する炭化
物５の粒径を測定し、図２（ｂ）に示すように、粒界炭
化物平均粒径と寿命消費率との関係を得た。寿命消費率
とはクリープ損傷度を表示する無次元の数値で、消費さ
れた寿命（上記応力の下で調査開始してからその時まで
に消費された時間）を破断寿命（上記応力の下で調査開
始してからクリープ破断するまでの時間）で除した数値
である。「寿命消費率＝ゼロ」とは、クリープ損傷が全
くない初期状態をいい、寿命消費率の数値がゼロから増
えるに従ってクリープ損傷度が大きくなったことを示
し、「寿命消費率＝１」において、クリープ破断したこ
とを示す。以下の説明における寿命消費率はこれと同じ
意味である。
【００１８】粒界炭化物平均粒径とは、粒界炭化物５の
面積をＡｉとした場合に、図２（ａ）の四角形内に示す
ような式で求められるものであり、図２（ｂ）におい
て、実線、点線は顕微鏡視野内に存在する複数個の粒界
炭化物平均粒径の最小値、最大値を示す。
面積をＡｉとした場合に、図２（ａ）の四角形内に示す
ような式で求められるものであり、図２（ｂ）におい
て、実線、点線は顕微鏡視野内に存在する複数個の粒界
炭化物平均粒径の最小値、最大値を示す。
【００１９】以上のようにして、ＳＴＰＡ２４について
の粒界炭化物平均粒径と寿命消費率との関係を示すマス
ターカーブを得た。 （２）結晶粒変形法 ＳＴＰＡ２４製の鋼管に７kg／mm2 以下の応力を負荷
した場合において、鋼管表面のレプリカを採取して、そ
のレプリカを顕微鏡観察することにより、結晶粒の変形
度と寿命消費率との関係を求めた。すなわち、図３
（ａ）に示すように、結晶粒６の主応力方向の一方の長
さをａi とし、他方の長さをｂi とし、ｂiをａi で除
したものをα（変形度）とした場合に、図３（ｂ）に示
すように、そのαと寿命消費率との関係を得た。図３
（ｂ）において、実線、点線は顕微鏡視野内に存在する
複数個の結晶粒の変形度の最小値、最大値を示す。
の粒界炭化物平均粒径と寿命消費率との関係を示すマス
ターカーブを得た。 （２）結晶粒変形法 ＳＴＰＡ２４製の鋼管に７kg／mm2 以下の応力を負荷
した場合において、鋼管表面のレプリカを採取して、そ
のレプリカを顕微鏡観察することにより、結晶粒の変形
度と寿命消費率との関係を求めた。すなわち、図３
（ａ）に示すように、結晶粒６の主応力方向の一方の長
さをａi とし、他方の長さをｂi とし、ｂiをａi で除
したものをα（変形度）とした場合に、図３（ｂ）に示
すように、そのαと寿命消費率との関係を得た。図３
（ｂ）において、実線、点線は顕微鏡視野内に存在する
複数個の結晶粒の変形度の最小値、最大値を示す。
【００２０】以上のようにして、ＳＴＰＡ２４について
の結晶粒変形度と寿命消費率との関係を示すマスターカ
ーブを得た。 （３）標準組織対比法 ＳＴＰＡ２４製の鋼管に７kg／mm2 以下の応力を負荷
した場合において、鋼管表面のレプリカを採取して、そ
のレプリカを顕微鏡観察することにより、クリープ損傷
度に応じた同鋼管の標準組織を予め求めた。その標準組
織と犠牲型センサの金属組織を対比することにより、犠
牲型センサの寿命消費率を推定することができる。例え
ば、図４（ａ）は、クリープ損傷がない（寿命消費率が
ゼロである）場合の標準組織を示し、図４（ｂ）は、寿
命消費率が０．２の場合の標準組織を示し、図４（ｃ）
は、寿命消費率が０．４の場合の標準組織を示す。図４
（ａ）〜（ｃ）において、境界線は結晶粒界を示す。ク
リープ損傷度がゼロである図４（ａ）では、フェライト
相（白色の部分）とパーライト相（黒い点で表示された
炭化物を有する部分）が形成されており、フェライト相
には炭化物は見られない。しかし、寿命消費率が０．２
の図４（ｂ）では、フェライト相に炭化物（小さい黒い
点で表示したもの）が少し現れており、パーライト相の
炭化物の大きさは寿命消費率がゼロである図４（ａ）よ
りやや小さくなっている。寿命消費率が０．４の図４
（ｃ）では、フェライト相の炭化物の数と大きさは図４
（ｂ）とほとんど変わらないが、パーライト相の炭化物
の大きさは図４（ｂ）よりさらに小さくなっている。
の結晶粒変形度と寿命消費率との関係を示すマスターカ
ーブを得た。 （３）標準組織対比法 ＳＴＰＡ２４製の鋼管に７kg／mm2 以下の応力を負荷
した場合において、鋼管表面のレプリカを採取して、そ
のレプリカを顕微鏡観察することにより、クリープ損傷
度に応じた同鋼管の標準組織を予め求めた。その標準組
織と犠牲型センサの金属組織を対比することにより、犠
牲型センサの寿命消費率を推定することができる。例え
ば、図４（ａ）は、クリープ損傷がない（寿命消費率が
ゼロである）場合の標準組織を示し、図４（ｂ）は、寿
命消費率が０．２の場合の標準組織を示し、図４（ｃ）
は、寿命消費率が０．４の場合の標準組織を示す。図４
（ａ）〜（ｃ）において、境界線は結晶粒界を示す。ク
リープ損傷度がゼロである図４（ａ）では、フェライト
相（白色の部分）とパーライト相（黒い点で表示された
炭化物を有する部分）が形成されており、フェライト相
には炭化物は見られない。しかし、寿命消費率が０．２
の図４（ｂ）では、フェライト相に炭化物（小さい黒い
点で表示したもの）が少し現れており、パーライト相の
炭化物の大きさは寿命消費率がゼロである図４（ａ）よ
りやや小さくなっている。寿命消費率が０．４の図４
（ｃ）では、フェライト相の炭化物の数と大きさは図４
（ｂ）とほとんど変わらないが、パーライト相の炭化物
の大きさは図４（ｂ）よりさらに小さくなっている。
【００２１】なお、図４には示していないが、寿命消費
率の数値がさらに大きくなるとともに、パーライト相の
炭化物の大きさは一層小さくなり、やがてパーライト相
から炭化物は消失してしまう。また、寿命消費率の数値
がさらに大きくなっても、フェライト相の炭化物の数と
大きさはほとんど変わらない。
率の数値がさらに大きくなるとともに、パーライト相の
炭化物の大きさは一層小さくなり、やがてパーライト相
から炭化物は消失してしまう。また、寿命消費率の数値
がさらに大きくなっても、フェライト相の炭化物の数と
大きさはほとんど変わらない。
【００２２】以上のようにして、ＳＴＰＡ２４について
のクリープ損傷度に対応する標準組織と寿命消費率との
関係を得た。 （４）ボイド定量分析法（Ａパラメータ法） ＳＴＰＡ２４製の鋼管に７kg／mm2 以下の応力を負荷
した場合において、鋼管表面のレプリカを採取して、そ
のレプリカを主応力方向に顕微鏡観察することにより、
「結晶粒界にボイド（欠陥）が発生している粒界の数」
を「観察した粒界の総数」で除した数値であるＡパラメ
ータと寿命消費率との関係を得た。例えば、図５（ａ）
に示すように、観察した粒界がＡ〜Ｊの１０個あって、
その中で欠陥が発生している粒界が、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅの
４つであった場合、Ａパラメータは０．４となる。図５
（ｂ）はＡパラメータと上限の寿命消費率との関係を示
す図である。
のクリープ損傷度に対応する標準組織と寿命消費率との
関係を得た。 （４）ボイド定量分析法（Ａパラメータ法） ＳＴＰＡ２４製の鋼管に７kg／mm2 以下の応力を負荷
した場合において、鋼管表面のレプリカを採取して、そ
のレプリカを主応力方向に顕微鏡観察することにより、
「結晶粒界にボイド（欠陥）が発生している粒界の数」
を「観察した粒界の総数」で除した数値であるＡパラメ
ータと寿命消費率との関係を得た。例えば、図５（ａ）
に示すように、観察した粒界がＡ〜Ｊの１０個あって、
その中で欠陥が発生している粒界が、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅの
４つであった場合、Ａパラメータは０．４となる。図５
（ｂ）はＡパラメータと上限の寿命消費率との関係を示
す図である。
【００２３】以上のようにして、ＳＴＰＡ２４について
のＡパラメータと寿命消費率との関係を示すマスターカ
ーブを得た。 （５）硬さ測定法 ＳＴＰＡ２４製の鋼管に４．５kg／mm2 の応力を負荷
した場合において、図６に示すようなマイクロビッカー
ス硬さ（ｍＨＶ）と寿命消費率との関係を得た。図６に
おいて、線９、１０、１１はそれぞれ、ｍＨＶの最大
値、平均値、最小値を示す。
のＡパラメータと寿命消費率との関係を示すマスターカ
ーブを得た。 （５）硬さ測定法 ＳＴＰＡ２４製の鋼管に４．５kg／mm2 の応力を負荷
した場合において、図６に示すようなマイクロビッカー
ス硬さ（ｍＨＶ）と寿命消費率との関係を得た。図６に
おいて、線９、１０、１１はそれぞれ、ｍＨＶの最大
値、平均値、最小値を示す。
【００２４】以上のようにしてＳＴＰＡ２４についての
マイクロビッカース硬さと寿命消費率との関係を示すマ
スターカーブを得た。 （６）粒内炭化物観察法 ある試験材に一定応力を負荷した場合に、試験材表面の
レプリカを採取して、そのレプリカを顕微鏡観察するこ
とにより、寿命消費率に対応する粒内炭化物の析出状況
を求めて比較サンプルを得ておき、犠牲型センサの金属
組織の粒内炭化物の析出状況を上記比較サンプルと比較
することにより、犠牲型センサの寿命消費率を推定する
ことができる。 ３．犠牲型センサの寿命消費率の算定 以上のようにして得られた粒内炭化物平均粒径と寿命消
費率との関係を示すマスターカーブ、結晶粒変形度と寿
命消費率との関係を示すマスターカーブ、Ａパラメータ
と寿命消費率との関係を示すマスターカーブ、マイクロ
ビッカース硬さと寿命消費率との関係を示すマスターカ
ーブに対して、被評価材に固着した犠牲型センサの上記
各特性値（粒内炭化物平均粒径、結晶粒変形度、Ａパラ
メータ、マイクロビッカース硬さ）を挿入することによ
り、あるいは予め求めた寿命消費率に対応する標準組織
または粒内炭化物析出状況と被評価材に固着した犠牲型
センサの金属組織または粒内炭化物析出状況を比較する
ことにより、犠牲型センサの寿命消費率を求めることが
できる。
マイクロビッカース硬さと寿命消費率との関係を示すマ
スターカーブを得た。 （６）粒内炭化物観察法 ある試験材に一定応力を負荷した場合に、試験材表面の
レプリカを採取して、そのレプリカを顕微鏡観察するこ
とにより、寿命消費率に対応する粒内炭化物の析出状況
を求めて比較サンプルを得ておき、犠牲型センサの金属
組織の粒内炭化物の析出状況を上記比較サンプルと比較
することにより、犠牲型センサの寿命消費率を推定する
ことができる。 ３．犠牲型センサの寿命消費率の算定 以上のようにして得られた粒内炭化物平均粒径と寿命消
費率との関係を示すマスターカーブ、結晶粒変形度と寿
命消費率との関係を示すマスターカーブ、Ａパラメータ
と寿命消費率との関係を示すマスターカーブ、マイクロ
ビッカース硬さと寿命消費率との関係を示すマスターカ
ーブに対して、被評価材に固着した犠牲型センサの上記
各特性値（粒内炭化物平均粒径、結晶粒変形度、Ａパラ
メータ、マイクロビッカース硬さ）を挿入することによ
り、あるいは予め求めた寿命消費率に対応する標準組織
または粒内炭化物析出状況と被評価材に固着した犠牲型
センサの金属組織または粒内炭化物析出状況を比較する
ことにより、犠牲型センサの寿命消費率を求めることが
できる。
【００２５】しかし、図２、図３または図６に示すよう
に、ある物理的特性に対応して一義的に寿命消費率を求
めることはできず、特定の物理的特性に対応する寿命消
費率には幅がある。そこで、複数の非破壊的評価法によ
り寿命消費率を算定し、幅をもった寿命消費率が相互に
重複する部分を犠牲型センサの寿命消費率とする方法が
現実的である。例えば、犠牲型センサを被評価材に固着
して一定時間運転した場合において、ある特性値に対応
する犠牲型センサの寿命消費率が０．１〜０．５であ
り、他の特性値に対応する犠牲型センサの寿命消費率が
０．２〜０．７５であり、さらに他の特性値に対応する
犠牲型センサの寿命消費率が０．１２〜０．６である場
合、当該犠牲型センサの寿命消費率は、０．２〜０．５
であると推定することができ、安全側で評価した場合の
寿命消費率は、０．５であると推定することができる。 ４．被評価材の寿命消費率の算定 （１）実在の材料のクリープ寿命線図 図７に、低合金鋼であるＳＴＢＡ２４のクリープ寿命線
図を示し、図８に、ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４Ｈ
ＴＢのクリープ寿命線図を示し、図９に、高Ｃｒ鋼であ
る０．２５Ｃ−２５Ｃｒ−２５Ｎｉ鋼のクリープ寿命線
図を示す。いずれの材料も、各温度に対して時間軸方向
に平行移動すれば、ほぼ合致する関係にある。例えば、
図７において、ＳＴＢＡ２４の５００℃におけるクリー
プ寿命線を時間軸方向に平行移動すれば、５５０℃にお
けるクリープ寿命線に重ね合わせることができ、５５０
℃におけるクリープ寿命線を時間軸方向に平行移動すれ
ば、６００℃におけるクリープ寿命線に重ね合わせるこ
とができる。
に、ある物理的特性に対応して一義的に寿命消費率を求
めることはできず、特定の物理的特性に対応する寿命消
費率には幅がある。そこで、複数の非破壊的評価法によ
り寿命消費率を算定し、幅をもった寿命消費率が相互に
重複する部分を犠牲型センサの寿命消費率とする方法が
現実的である。例えば、犠牲型センサを被評価材に固着
して一定時間運転した場合において、ある特性値に対応
する犠牲型センサの寿命消費率が０．１〜０．５であ
り、他の特性値に対応する犠牲型センサの寿命消費率が
０．２〜０．７５であり、さらに他の特性値に対応する
犠牲型センサの寿命消費率が０．１２〜０．６である場
合、当該犠牲型センサの寿命消費率は、０．２〜０．５
であると推定することができ、安全側で評価した場合の
寿命消費率は、０．５であると推定することができる。 ４．被評価材の寿命消費率の算定 （１）実在の材料のクリープ寿命線図 図７に、低合金鋼であるＳＴＢＡ２４のクリープ寿命線
図を示し、図８に、ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４Ｈ
ＴＢのクリープ寿命線図を示し、図９に、高Ｃｒ鋼であ
る０．２５Ｃ−２５Ｃｒ−２５Ｎｉ鋼のクリープ寿命線
図を示す。いずれの材料も、各温度に対して時間軸方向
に平行移動すれば、ほぼ合致する関係にある。例えば、
図７において、ＳＴＢＡ２４の５００℃におけるクリー
プ寿命線を時間軸方向に平行移動すれば、５５０℃にお
けるクリープ寿命線に重ね合わせることができ、５５０
℃におけるクリープ寿命線を時間軸方向に平行移動すれ
ば、６００℃におけるクリープ寿命線に重ね合わせるこ
とができる。
【００２６】しかも、これらはすべてボイラー用鋼管に
使われる材料であって、図８のＳＵＳ３０４ＨＴＢの６
００℃のクリープ寿命線は、図９の０．２５Ｃ−２５Ｃ
ｒ−２５Ｎｉ鋼の６００℃のクリープ寿命線に対して、
時間軸方向に平行移動すれば、ほぼ合致する関係にあ
る。 （２）犠牲型センサの寿命消費率から実物（被評価材）
の寿命消費率を求める方法 （ａ）犠牲型センサと被評価材のクリープ寿命線が時間
軸方向に平行移動できる関係にある場合 上記したように、同じボイラー用鋼管としての用途に使
用される金属材料のクリープ寿命線は時間軸方向に平行
移動できる関係にあることが多い。本願発明において、
犠牲型センサには被評価材の実使用温度および雰囲気条
件に耐える材料が選定されるので、図７〜９と同様に、
犠牲型センサは被評価材と同じようなクリープ挙動を示
すことが多い。
使われる材料であって、図８のＳＵＳ３０４ＨＴＢの６
００℃のクリープ寿命線は、図９の０．２５Ｃ−２５Ｃ
ｒ−２５Ｎｉ鋼の６００℃のクリープ寿命線に対して、
時間軸方向に平行移動すれば、ほぼ合致する関係にあ
る。 （２）犠牲型センサの寿命消費率から実物（被評価材）
の寿命消費率を求める方法 （ａ）犠牲型センサと被評価材のクリープ寿命線が時間
軸方向に平行移動できる関係にある場合 上記したように、同じボイラー用鋼管としての用途に使
用される金属材料のクリープ寿命線は時間軸方向に平行
移動できる関係にあることが多い。本願発明において、
犠牲型センサには被評価材の実使用温度および雰囲気条
件に耐える材料が選定されるので、図７〜９と同様に、
犠牲型センサは被評価材と同じようなクリープ挙動を示
すことが多い。
【００２７】そこで、図１０に示すように、犠牲型セン
サに使用される材料のクリープ寿命線１２と被評価材の
クリープ寿命線１３が時間軸方向に平行移動できる関係
にある場合、次のようにして、犠牲型センサの寿命消費
率から被評価材の寿命消費率を推定することができる。
図１０の縦軸は応力を示し、横軸は破断寿命（対数表示
の破断時間）を示すので、図１０の応力σ1、σ2、σ
3 に対する犠牲型センサの破断寿命と被評価材の破断
寿命をそれぞれ、ｔs1 とｔT1、ｔs2とｔT2、ｔs 3とｔ
T3 とすれば、以下の関係式が成り立つ。
サに使用される材料のクリープ寿命線１２と被評価材の
クリープ寿命線１３が時間軸方向に平行移動できる関係
にある場合、次のようにして、犠牲型センサの寿命消費
率から被評価材の寿命消費率を推定することができる。
図１０の縦軸は応力を示し、横軸は破断寿命（対数表示
の破断時間）を示すので、図１０の応力σ1、σ2、σ
3 に対する犠牲型センサの破断寿命と被評価材の破断
寿命をそれぞれ、ｔs1 とｔT1、ｔs2とｔT2、ｔs 3とｔ
T3 とすれば、以下の関係式が成り立つ。
【００２８】ｌｏｇｔs1 −ｌｏｇｔT1＝ｌｏｇｔs2−
ｌｏｇｔT2＝ｌｏｇｔs3−ｌｏｇｔT3 すなわち、 ｔs1／ｔT1＝ｔs2／ｔT2＝ｔs3／ｔT3＝定数＝Ｃとな
る。
ｌｏｇｔT2＝ｌｏｇｔs3−ｌｏｇｔT3 すなわち、 ｔs1／ｔT1＝ｔs2／ｔT2＝ｔs3／ｔT3＝定数＝Ｃとな
る。
【００２９】従って、犠牲型センサの寿命消費率φセンサ
と被評価材の寿命消費率φobjeとの比率も常に一定で、
φobje／φセンサ ＝１／Ｃで、両者は図１１に示すよう
に直線関係になり、犠牲型センサの寿命消費率φセンサ
から被評価材の寿命消費率φobjeが容易に求められる。 （ｂ）犠牲型センサと被評価材のクリープ寿命線が時間
軸方向に平行移動できる関係にない場合 図１２に示すように、犠牲型センサに使用される材料の
クリープ寿命線１４と被評価材のクリープ寿命線１５が
時間軸方向に平行移動できる関係にない場合、「犠牲型
センサの寿命消費率＝φセンサ 」 の「被評価材の寿命消
費率＝φobje」に対する比率は応力レベルによって異な
るので、図１１のようにφセンサ からφo bjeを一義的に
求めることはできない。しかしながら、一般には応力レ
ベルは既知の場合が多い。そこで、被評価材で起こり得
る応力の最大値をσmax とし、その応力における犠牲
型センサの破断寿命と被評価材の破断寿命を、それぞれ
ｔ smax、ｔTmaxとし、被評価材で起こり得る応力の最小
値をσmin とし、その応力における犠牲型センサの破
断寿命と被評価材の破断寿命を、それぞれｔsmin、ｔ
Tminとすれば、φobje／φセンサ の値は、ｔTmax／ｔ
smax とｔTmin／ｔsminの間にある。安全側を考慮する
ならば、φobje／φセンサ は、ｔTmax／ｔsmax とｔT min
／ｔsminのいずれか大きい方の値を用いればよい。
と被評価材の寿命消費率φobjeとの比率も常に一定で、
φobje／φセンサ ＝１／Ｃで、両者は図１１に示すよう
に直線関係になり、犠牲型センサの寿命消費率φセンサ
から被評価材の寿命消費率φobjeが容易に求められる。 （ｂ）犠牲型センサと被評価材のクリープ寿命線が時間
軸方向に平行移動できる関係にない場合 図１２に示すように、犠牲型センサに使用される材料の
クリープ寿命線１４と被評価材のクリープ寿命線１５が
時間軸方向に平行移動できる関係にない場合、「犠牲型
センサの寿命消費率＝φセンサ 」 の「被評価材の寿命消
費率＝φobje」に対する比率は応力レベルによって異な
るので、図１１のようにφセンサ からφo bjeを一義的に
求めることはできない。しかしながら、一般には応力レ
ベルは既知の場合が多い。そこで、被評価材で起こり得
る応力の最大値をσmax とし、その応力における犠牲
型センサの破断寿命と被評価材の破断寿命を、それぞれ
ｔ smax、ｔTmaxとし、被評価材で起こり得る応力の最小
値をσmin とし、その応力における犠牲型センサの破
断寿命と被評価材の破断寿命を、それぞれｔsmin、ｔ
Tminとすれば、φobje／φセンサ の値は、ｔTmax／ｔ
smax とｔTmin／ｔsminの間にある。安全側を考慮する
ならば、φobje／φセンサ は、ｔTmax／ｔsmax とｔT min
／ｔsminのいずれか大きい方の値を用いればよい。
【００３０】なお、応力レベルの最大値と最小値を知る
には、例えば、被評価材に歪みセンサを取り付けて、記
録計に記録された一定の稼働期間中の歪み値の推移より
応力の最大値と最小値を求めることができる。 ５．被評価材の寿命消費率からクリープ余寿命を評価す
る方法 被評価材のクリープ余寿命Ｌ（時間）は、被評価材の寿
命消費率をφobjeとし、犠牲型センサを被評価材に固着
して運転した時間をｔとし、被評価材のいままでの総稼
働時間をＴとすれば、Ｌは次の式から求めることができ
る。
には、例えば、被評価材に歪みセンサを取り付けて、記
録計に記録された一定の稼働期間中の歪み値の推移より
応力の最大値と最小値を求めることができる。 ５．被評価材の寿命消費率からクリープ余寿命を評価す
る方法 被評価材のクリープ余寿命Ｌ（時間）は、被評価材の寿
命消費率をφobjeとし、犠牲型センサを被評価材に固着
して運転した時間をｔとし、被評価材のいままでの総稼
働時間をＴとすれば、Ｌは次の式から求めることができ
る。
【００３１】Ｌ＝ｔ／φobje−Ｔ
【００３２】
【発明の効果】本発明は上記のとおり構成されているの
で、次の効果を奏する。 （１）犠牲型センサをその場観察することにより被評価
材のクリープ余寿命の評価が可能である。 （２）同日に複数箇所にある機器材料のクリープ余寿命
の評価が可能である。 （３）犠牲型センサの初期状態（例えば、金属組織）が
既知なので、被評価材の現実の損傷度を反映した高精度
のクリープ余寿命の評価が可能である。 （４）非破壊法で評価するから、作業コストが安価であ
る。 （５）犠牲型センサを利用する間接的な方法であるか
ら、被評価材の材質に関係なく簡単にクリープ余寿命の
評価が可能である。
で、次の効果を奏する。 （１）犠牲型センサをその場観察することにより被評価
材のクリープ余寿命の評価が可能である。 （２）同日に複数箇所にある機器材料のクリープ余寿命
の評価が可能である。 （３）犠牲型センサの初期状態（例えば、金属組織）が
既知なので、被評価材の現実の損傷度を反映した高精度
のクリープ余寿命の評価が可能である。 （４）非破壊法で評価するから、作業コストが安価であ
る。 （５）犠牲型センサを利用する間接的な方法であるか
ら、被評価材の材質に関係なく簡単にクリープ余寿命の
評価が可能である。
【図１】図１（ａ）は犠牲型センサを被評価材に固着し
た状態の一例を示す図、図１（ｂ）は犠牲型センサの初
期の金属組織を示す概念図、図１（ｃ）はクリープ損傷
を受けた犠牲型センサの金属組織を示す概念図である。
た状態の一例を示す図、図１（ｂ）は犠牲型センサの初
期の金属組織を示す概念図、図１（ｃ）はクリープ損傷
を受けた犠牲型センサの金属組織を示す概念図である。
【図２】図２（ａ）（ｂ）は、非破壊的クリープ損傷評
価法の一例である粒界炭化物粒径測定法により寿命消費
率を求める方法を説明する図である。
価法の一例である粒界炭化物粒径測定法により寿命消費
率を求める方法を説明する図である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）は、非破壊的クリープ損傷評
価法の一例である結晶粒変形法により寿命消費率を求め
る方法を説明する図である。
価法の一例である結晶粒変形法により寿命消費率を求め
る方法を説明する図である。
【図４】図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、非破壊的クリープ
損傷評価法の一例である標準組織対比法により寿命消費
率を求める方法を説明する図である。
損傷評価法の一例である標準組織対比法により寿命消費
率を求める方法を説明する図である。
【図５】図５（ａ）（ｂ）は、非破壊的クリープ損傷評
価法の一例であるＡパラメータ法により寿命消費率を求
める方法を説明する図である。
価法の一例であるＡパラメータ法により寿命消費率を求
める方法を説明する図である。
【図６】非破壊的クリープ損傷評価法の一例である硬さ
測定法により寿命消費率を求める方法を説明する図であ
る。
測定法により寿命消費率を求める方法を説明する図であ
る。
【図７】ＳＴＢＡ２４のクリープ寿命線図である。
【図８】ＳＵＳ３０４ＨＴＢのクリープ寿命線図であ
る。
る。
【図９】０．２５Ｃ−２５Ｃｒ−２５Ｎｉ鋼のクリープ
寿命線図である。
寿命線図である。
【図１０】２種類の合金鋼のクリープ寿命線が時間軸方
向に平行移動可能な場合を示す図である。
向に平行移動可能な場合を示す図である。
【図１１】犠牲型センサと被評価材の寿命消費率が直線
関係にある場合を示す図である。
関係にある場合を示す図である。
【図１２】２種類の合金鋼のクリープ寿命線が時間軸方
向に平行移動できない場合を示す図である。
向に平行移動できない場合を示す図である。
１…ガスタービン動翼
２…犠牲型センサ
３…クリープ損傷
４…結晶粒界
５…炭化物
６…結晶粒
７…ボイド欠陥
８…成長したボイド欠陥
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−257677（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−304240（ＪＰ，Ａ)
特開2001−201432（ＪＰ，Ａ)
特開2000−180326（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01M 19/00
F01D 25/00
G01N 17/00
Claims (3)
- 【請求項１】被評価材に固着した犠牲型センサを非破壊
的評価法で評価することにより犠牲型センサのクリープ
損傷度を求め、この犠牲型センサのクリープ損傷度より
被評価材のクリープ損傷度を得、この被評価材のクリー
プ損傷度より被評価材のクリープ余寿命を評価する方法
において、犠牲型センサのクリープ破断における応力と
破断寿命との関係を示すクリープ寿命線図と被評価材の
クリープ破断における応力と破断寿命との関係を示すク
リープ寿命線図とが時間軸方向に平行移動することによ
り合致する関係にある場合であって、犠牲型センサにお
いて非破壊的評価法によりクリープ損傷度の範囲（φセ
ンサ min 〜φセンサ max ）を求め、上記クリープ寿命線図
において同じ応力における被評価材の破断寿命を犠牲型
センサの破断寿命で除した数値を定数値Ｋとして、被評
価材のクリープ損傷度の範囲（φ objemin 〜φ objemax ）
＝犠牲型センサのクリープ損傷度の範囲（φセンサ min
〜φセンサ max ）×Ｋで求め、被評価材のクリープ余寿
命Ｌは、被評価材のクリープ損傷度の範囲（φ objemin
〜φ objemax ）と、犠牲型センサを被評価材に固着して
運転した時間ｔと、被評価材の総稼働時間Ｔとに基づい
て次式より求められることを特徴とするクリープ余寿命
評価方法。Ｌ＝ｔ／（φ objemin 〜φ objemax ）−Ｔ - 【請求項２】被評価材に固着した犠牲型センサを非破壊
的評価法で評価することにより犠牲型センサのクリープ
損傷度を求め、この犠牲型センサのクリープ損傷度より
被評価材のクリープ損傷度を得、この被評価材のクリー
プ損傷度より被評価材のクリープ余寿命を評価する方法
において、犠牲型センサのクリープ破断における応力と
破断寿命との関係を示すクリープ寿命線図と被評価材の
クリープ破断における応力と破断寿命との関係を示すク
リープ寿命線図とが時間軸方向に平行移動しても合致す
る関係にない場合であって、犠牲型センサにおいて非破
壊的評価法によりクリープ損傷度の範囲（φセンサ min
〜φセンサ max ）を求め、一定の稼働期間中に被評価材
が受ける応力の最大値、最小値をそれぞれσ max 、σ min
とし、上記クリープ寿命線図においてσ max における
被評価材の破断寿命と犠牲型センサの破断寿命をそれぞ
れｔ Tmax 、ｔ smax とし、上記クリープ寿命線図におい
てσ min における被評価材の破断寿命と犠牲型センサの
破断寿命をそれぞれｔ Tmin 、ｔ smin とし、被評価材の
クリープ損傷度の範囲（φ objemin 〜φ objemax ）を犠牲
型センサのクリープ損傷度の範囲（φセンサ min 〜φセ
ンサ max ）で除した数値はｔ Tmax ／ｔ smax とｔ Tmin ／ｔ
smin のいずれか一方の数値を最大値、他方を最小値とす
る範囲にあって、上記範囲から選択した数値に犠牲型セ
ンサのクリープ損傷度の範囲（φセンサ min 〜φセンサ m
ax ）を乗ずることによって被評価材のクリープ損傷度の
範囲（φ objemin 〜φ objemax ）を求め、被評価材のクリ
ープ余寿命Ｌは、被評価材のクリープ損傷度の範囲（φ
objemin 〜φ objemax ）と、犠牲型センサを被評価材に固
着して運転した時間ｔと、被評価材の総稼働時間Ｔとに
基づいて次式より求められることを特徴とするクリープ
余寿命評価方法。Ｌ＝ｔ／（φ objemin 〜φ objemax ）−Ｔ - 【請求項３】 犠牲型センサの線膨張係数は、被評価材の
線膨張係数と同じであることを特徴とする請求項１また
は２記載のクリープ余寿命評価方法。
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