JP3533517B2 - Life prediction method for high temperature parts - Google Patents

Life prediction method for high temperature parts

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JP3533517B2
JP3533517B2 JP2000015212A JP2000015212A JP3533517B2 JP 3533517 B2 JP3533517 B2 JP 3533517B2 JP 2000015212 A JP2000015212 A JP 2000015212A JP 2000015212 A JP2000015212 A JP 2000015212A JP 3533517 B2 JP3533517 B2 JP 3533517B2
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creep damage
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高温部材の寿命予
測方法に係り、特に、金属材料を含む高温部材、例え
ば、蒸気タービンに使用されるタービンロータ、タービ
ン車室および主要弁ケーシングなどに代表される高温機
器を構成する高温部材の寿命を予測するに好適な高温部
材の寿命予測方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for predicting the life of a high temperature member, and particularly to a high temperature member containing a metal material, for example, a turbine rotor used in a steam turbine, a turbine casing and a main valve casing. The present invention relates to a method for predicting the life of a high temperature member suitable for predicting the life of a high temperature member constituting a high temperature device.

【0002】[0002]

【従来の技術】火力、原子力および化学プラントなどの
高温機器に使用される高温部材は、高温下で外力を受け
ているので、長時間使用中に寿命損傷や材質劣化が生
じ、ある時期(破損する前)に交換する必要がある。
2. Description of the Related Art High-temperature members used in high-temperature equipment such as thermal power, nuclear power, and chemical plants are subjected to external force at high temperatures, and their life may be damaged or their materials may deteriorate during long-term use. Need to be replaced).

【0003】その交換時期決定のためには、長時間使用
した高温機器の寿命損傷程度をなんらかの方法で求める
必要がある。
In order to determine the replacement time, it is necessary to obtain the life damage degree of the high temperature equipment used for a long time by some method.

【0004】従来、高温機器の寿命損傷程度を求めるに
際して、長時間使用された部材から直接試験片を切り出
して破断試験を行なう方法が採用されていた。しかし、
この方法では、寿命損傷程度を非破壊的に測定すること
ができず、1)部品を破断しなければならない、2)手
間がかかるなどの欠点がある。
Conventionally, in order to determine the degree of damage to the life of high-temperature equipment, a method has been employed in which a test piece is directly cut out from a member that has been used for a long time and a breaking test is performed. But,
With this method, the degree of life damage cannot be measured nondestructively, and there are drawbacks such as 1) the parts must be broken, and 2) it takes time.

【0005】一方、近年、大型火力発電プラントは、起
動・停止および負荷変動が頻繁に行なわれるようにな
り、より過酷な運転条件にも耐えられることが必要にな
っている。このような運転が行なわれると、蒸気タービ
ンを構成する高温部材には、高速回転による遠心力ある
いは高圧蒸気による内圧応力の他に、複雑な熱応力が作
用するので、寿命消費が加速される。したがって、単純
な設計上の使用温度、時間および応力による耐用年数よ
り極めて短い期間で寿命になることがある。
On the other hand, in recent years, large-scale thermal power plants have been frequently started and stopped and the load is changed, and it is necessary to endure more severe operating conditions. When such an operation is performed, in addition to centrifugal force due to high-speed rotation or internal pressure stress due to high-pressure steam, complicated thermal stress acts on the high-temperature member constituting the steam turbine, so that life consumption is accelerated. Therefore, the service life may be shorter than the service life due to the simple design use temperature, time and stress.

【0006】また、わが国の火力発電プラントに設置さ
れた高温機器の中には、10万時間以上運転された機器
が半数以上あり、これら高温機器は耐用年数に達しつつ
ある。このため、長時間運転され、耐用年数にさしかか
っている高温機器の余寿命を高精度で求めることが重要
であり、その方法として近年では、非破壊的な手法が開
発されている。
Further, more than half of the high-temperature equipment installed in the thermal power plants of Japan have been operated for 100,000 hours or more, and these high-temperature equipment are reaching the end of their useful lives. Therefore, it is important to accurately determine the remaining life of high-temperature equipment that has been operating for a long time and is approaching the end of its useful life. As a method for that, a nondestructive method has been developed in recent years.

【0007】高温機器の余寿命を非破壊的でかつ簡便な
手法で測定する方法として、例えば、特公平2−545
14号公報に記載されているように、高温で使用された
金属材料部材の硬さを測定し、この測定値と、その使用
温度および時間で無負荷状態で使用された場合の硬さと
の差を求め、この差を基にクリープひずみ損傷率を求
め、クリープひずみ損傷率とクリープ時間損傷率とから
残余寿命を求めるようにしたものが提案されている。
As a method of measuring the remaining life of high temperature equipment by a nondestructive and simple method, for example, Japanese Patent Publication No. 2-545
As described in JP-A-14, the hardness of a metal material member used at a high temperature is measured, and the difference between the measured value and the hardness when used in an unloaded state at the operating temperature and time. Has been proposed, and the creep strain damage ratio is calculated based on this difference, and the residual life is calculated from the creep strain damage ratio and the creep time damage ratio.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
高温で使用した部材の硬さの低下量からクリープ損傷率
を求め、このクリープ損傷率に基づいて残余寿命を予測
するようにしているので、高温機器の残余寿命を非破壊
的な手法で求めることができる。しかし、クリープ損傷
率を求めるにも、高温で使用した部材の初期の硬さを測
定しなければならず、製造時に初期の硬さを測定してい
ないときには、初期の硬さを推定することが余儀なくさ
れる。しかも、タービンロータなどの機器においては、
製造時における各部の硬さにはばらつきがあるため、初
期硬さを推定しても、推定値の精度が低下し、クリープ
損傷率を高精度に算出することが困難となる。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In the prior art,
The creep damage rate is calculated from the decrease in hardness of the member used at high temperature, and the residual life is predicted based on this creep damage rate.Therefore, the residual life of high temperature equipment should be calculated by a non-destructive method. You can However, in order to obtain the creep damage rate, it is necessary to measure the initial hardness of the member used at high temperature, and if the initial hardness is not measured during manufacturing, it is possible to estimate the initial hardness. To be forced. Moreover, in equipment such as turbine rotors,
Since the hardness of each part at the time of manufacturing varies, even if the initial hardness is estimated, the accuracy of the estimated value decreases, and it becomes difficult to calculate the creep damage rate with high accuracy.

【0009】本発明の目的は、高温部材の初期の硬さを
用いることなく、高温部材に対する寿命を高精度に予測
することができる高温部材の寿命予測方法を提供するこ
とにある。
It is an object of the present invention to provide a method for predicting the life of a high temperature member which can predict the life of the high temperature member with high accuracy without using the initial hardness of the high temperature member.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、金属材料を含む高温部材の測定部位のう
ち温度および時間の経過によってクリープ損傷を受ける
評価部の硬さを時間間隔をおいて複数回測定し、前記評
価部に関する各測定値の差を基に前記時間間隔に対応し
た一定時間経過後における前記評価部のクリープ損傷に
よる硬さ低下量を算出し、この算出された硬さ低下量と
前記時間間隔とから前記時間間隔分のクリープ損傷蓄積
量を算出し、前記時間間隔の終期に対応した時間と前記
時間間隔との時間比率および前記算出されたクリープ損
傷蓄積量から前記評価部のクリープ損傷率を算出し、こ
の算出結果に従って前記高温部材に対する寿命を予測す
る高温部材の寿命予測方法を採用したものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for measuring the hardness of an evaluation portion of a measurement site of a high temperature member containing a metallic material, which is subject to creep damage due to temperature and time passage. Measured a plurality of times, to calculate the hardness decrease amount due to creep damage of the evaluation part after a lapse of a certain time corresponding to the time interval based on the difference of each measurement value related to the evaluation part, and this was calculated. The amount of creep damage accumulated for the time interval is calculated from the hardness decrease amount and the time interval, and from the time ratio of the time corresponding to the end of the time interval and the time interval and the calculated creep damage accumulated amount. The creep damage rate of the evaluation unit is calculated, and a life prediction method for a high temperature member is adopted to predict the life of the high temperature member according to the calculation result.

【0011】前記した手段によれば、評価部の硬さを、
時間間隔をおいて複数回測定し、評価部に関する各測定
値の差を基に時間間隔に対応した一定時間経過後におけ
る評価部のクリープ損傷による硬さ低下量を算出し、こ
の算出値を基に時間間隔分のクリープ損傷蓄積量を算出
し、この算出値を基に評価部のクリープ損傷率を算出す
るようにしているため、評価部の初期硬さを用いること
なく、評価部のクリープ損傷率の算出結果にしたがって
高温部材に対する寿命を高精度に予測することができ
る。
According to the above-mentioned means, the hardness of the evaluation part is
Measure multiple times at time intervals, calculate the amount of hardness decrease due to creep damage in the evaluation part after a certain time corresponding to the time interval based on the difference between each measured value for the evaluation part, and use this calculated value as the basis. Since the creep damage accumulation amount for the time interval is calculated and the creep damage rate of the evaluation part is calculated based on this calculated value, the creep damage of the evaluation part is not used without using the initial hardness of the evaluation part. According to the calculation result of the rate, the life of the high temperature member can be predicted with high accuracy.

【0012】前記高温部材の寿命予測方法を採用するに
際しては、評価部の硬さ低下量を算出するとともに、前
記時間間隔に対応して無負荷加熱材の硬さを複数回算出
し、前記無負荷加熱材に関する各算出値の差から前記時
間間隔に対応した一定時間経過後における前記無負荷加
熱材の硬さ低下量を算出し、前記算出された評価部の硬
さ低下量と前記算出された無負荷加熱材の硬さ低下量と
の差を示すクリープ損傷による硬さ低下量と前記時間間
隔とから前記時間間隔分のクリープ損傷蓄積量を算出す
るようにすることもできる。この場合、評価部の硬さ低
下量と無負荷加熱材の硬さ低下量との差を示すクリープ
損傷による硬さ低下量を基に時間間隔分のクリープ損傷
蓄積量を算出しているため、評価部に関する硬さの測定
値の差を基に評価部のクリープ損傷による硬さ低下量を
算出するときよりも、時間間隔分のクリープ損傷蓄積量
に関する算出値の精度を高めることができる。
When the method for predicting the life of the high temperature member is adopted, the hardness decrease amount of the evaluation portion is calculated, and the hardness of the no-load heating material is calculated a plurality of times corresponding to the time interval, Calculate the hardness decrease amount of the no-load heating material after a certain period of time corresponding to the time interval from the difference between the calculated values for the load heating material, and the calculated hardness decrease amount of the evaluation unit and the calculated It is also possible to calculate the amount of creep damage accumulated for the time interval from the amount of decrease in hardness due to creep damage showing the difference from the amount of decrease in hardness of the unloaded heating material and the time interval. In this case, the creep damage accumulation amount for the time interval is calculated based on the hardness decrease amount due to creep damage, which indicates the difference between the hardness decrease amount of the evaluation part and the hardness decrease amount of the unloaded heating material. The accuracy of the calculated value relating to the accumulated amount of creep damage for the time interval can be increased more than when the hardness decrease amount due to creep damage of the evaluation part is calculated based on the difference between the measured hardness values of the evaluation part.

【0013】前記高温部材の寿命予測方法を採用するに
際しては、以下の要素を付加することができる。
When adopting the method of predicting the life of the high temperature member, the following elements can be added.

【0014】(1)前記評価部のクリープ損傷率に関す
る算出値と前記時間間隔の終期に対応した時間とから前
記高温部材に対する寿命として残余寿命を予測する。
(1) A residual life is predicted as a life for the high temperature member from the calculated value relating to the creep damage rate of the evaluation section and the time corresponding to the end of the time interval.

【0015】(2)前記高温部材の測定部位のうち温度
および時間の経過によってクリープ損傷を受けない部位
を基準部として、この基準部の硬さを前記時間間隔に対
応して複数回測定し、各測定値の差を基に前記クリープ
損傷による硬さ低下量を補正する。
(2) The hardness of the reference portion is measured a plurality of times corresponding to the time intervals, with a reference portion being a portion which is not subject to creep damage due to temperature and elapsed time among the measurement portions of the high temperature member. The hardness decrease amount due to the creep damage is corrected based on the difference between the respective measured values.

【0016】また、本発明は、評価部の初期硬さを推定
するに際して、金属材料を含む高温部材の測定部位のう
ち温度および時間の経過によってクリープ損傷を受ける
評価部の硬さを時間間隔をおいて複数回測定し、前記評
価部に関する各測定値の差から前記時間間隔に対応した
一定時間経過後における前記評価部の硬さ低下量を算出
し、この算出値と前記評価部のクリープ損傷率とから前
記評価部の初期硬さを推定する高温部材の寿命予測方法
を採用したものである。
Further, according to the present invention, when estimating the initial hardness of the evaluation part, the hardness of the evaluation part which is subject to creep damage due to temperature and the passage of time is selected from the measurement parts of the high temperature member containing the metal material at time intervals. Measured a plurality of times, calculate the hardness decrease amount of the evaluation part after a certain time corresponding to the time interval from the difference between the respective measured values for the evaluation part, and the calculated value and the creep damage of the evaluation part. The life prediction method of the high temperature member for estimating the initial hardness of the evaluation part from the rate is adopted.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明を適用した測定対象
の正面図である。図1において、タービンロータ10
は、蒸気タービンに使用される高温機器の一要素とし
て、高温初段部12、カップリング部14を備えて構成
されている。タービンロータ10は、高温、例えば、4
50℃以上の雰囲気中で使用される金属材料、例えば、
Cr−Mo−V鋼を含む高温部材で構成されている。こ
のタービンロータ10を測定対象としたとき、タービン
ロータ10各部の測定部位のうち温度および時間の経過
によってクリープ損傷を受ける評価部を高圧初段部12
とし、この評価部に関する寿命の予測方法を以下に説明
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a measurement target to which the present invention is applied. In FIG. 1, a turbine rotor 10
Is provided with a high temperature first stage section 12 and a coupling section 14 as one element of high temperature equipment used in a steam turbine. The turbine rotor 10 has a high temperature, for example, 4
A metal material used in an atmosphere of 50 ° C. or higher, for example,
It is composed of a high-temperature member containing Cr-Mo-V steel. When this turbine rotor 10 is used as a measurement target, an evaluation unit that is subject to creep damage due to temperature and time elapses out of measurement portions of each unit of the turbine rotor 10 is a high pressure first stage unit 12.
Then, a method of predicting the life of this evaluation unit will be described below.

【0018】高圧初段部(評価部)12に関する寿命の
予測を行なうに先立って、タービンロータ材であるCr
−Mo−V鋼のうち未使用材によって無負荷加熱試験と
して、加熱温度450〜600℃の範囲で温度よび時間
を変化させた加熱処理を行ない、加熱後に未使用材のビ
ッカース硬さ(Hvh)を測定した。この硬さの変化
は、高温で長時間加熱中の冶金組織変化の程度を示すも
ので、図2に示すように、縦軸を硬さ(ビッカース硬
さ)とし、横軸を加熱条件パラメータP〔P=T(C+
log t)〕として、実験点をプロットすると、加熱
温度および時間にかかわりなく、加熱条件パラメータP
の値がある値以上になると曲線(無負荷加熱材マスター
カーブ)で表わされる。この曲線から無負荷で長時間加
熱した場合の硬さ(Hvh)を、使用温度および運転時
間を与えることで求めることができる。
Prior to predicting the life of the high-pressure first stage section (evaluation section) 12, the turbine rotor material Cr is used.
As a no-load heating test for unused Mo-V steel, heat treatment was performed with the temperature and time varied in the heating temperature range of 450 to 600 ° C., and the Vickers hardness (Hvh) of the unused material after heating Was measured. This change in hardness indicates the degree of change in the metallurgical structure during heating at high temperature for a long time. As shown in FIG. 2, the vertical axis represents hardness (Vickers hardness) and the horizontal axis represents heating condition parameter P. [P = T (C +
log t)], the experimental points are plotted and the heating condition parameter P is set regardless of the heating temperature and time.
When the value of exceeds a certain value, it is represented by a curve (no-load heating material master curve). From this curve, the hardness (Hvh) when heated for a long time with no load can be obtained by giving the operating temperature and the operating time.

【0019】次に、蒸気タービンを運転した後、高圧初
段部12に関する寿命を予測する方法を図3のフローチ
ャートにしたがって説明する。
Next, a method of predicting the life of the high-pressure first stage section 12 after operating the steam turbine will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0020】まず、蒸気タービンが指定の温度、例え
ば、525℃で運転された後、運転開始から一定時間
(運転時間:t1時間)経過したとき、t1時間におけ
る高圧初段部(評価部)12の硬さ(ビッカース硬さ)
を測定する。このときの硬さがHvc1のときには、使
用温度と運転時間とから、図2に、加熱条件パラメータ
P1に対応した点として、硬さHvc1の値をプロット
することができる。このあと時間t1から時間間隔をお
いた一定時間経過後の時間t2において、高圧初段部1
2の同一部位の硬さを測定する。このときの硬さ(ビッ
カース硬さ)がHvc2のときには、使用温度と運転時
間とから、図2に、加熱条件パラメータP2に対応して
硬さHvc2の点をプロットするこできる(ステップS
1)。
First, when a certain time (operating time: t1 hour) has elapsed from the start of operation after the steam turbine was operated at a specified temperature, for example, 525 ° C., the high pressure first stage section (evaluation section) 12 at t1 hour Hardness (Vickers hardness)
To measure. When the hardness at this time is Hvc1, the value of hardness Hvc1 can be plotted in FIG. 2 as the point corresponding to the heating condition parameter P1 from the operating temperature and the operating time. Thereafter, at a time t2 after a lapse of a certain time with a time interval from the time t1, the high pressure first stage unit 1
The hardness of two identical parts is measured. When the hardness (Vickers hardness) at this time is Hvc2, the point of hardness Hvc2 can be plotted in FIG. 2 corresponding to the heating condition parameter P2 from the operating temperature and the operating time (step S).
1).

【0021】次に、加熱条件パラメータP1およびP2
に対応する無負荷加熱材の硬さ(Hvh1およびHvh
2)を図2の曲線を基に算出する(ステップS2)。
Next, heating condition parameters P1 and P2
Corresponding to the hardness of the no-load heating material (Hvh1 and Hvh
2) is calculated based on the curve of FIG. 2 (step S2).

【0022】次に、時間間隔(t1からt2までの時間
間隔)に対応した一定時間経過後における高圧初段部
(評価部)12の硬さ低下量ΔHx=Hvc1−Hvc
2を算出する(ステップS3)。続いて、時間間隔(時
間t1からt2までの時間間隔)に対応した一定時間経
過後における無負荷加熱材の硬さ低下量a=Hvh1−
Hvh2を算出する(ステップS4)。
Next, the hardness decrease amount ΔHx = Hvc1−Hvc of the high-pressure first-stage part (evaluation part) 12 after a certain time corresponding to the time interval (time interval from t1 to t2).
2 is calculated (step S3). Then, the hardness decrease amount a = Hvh1− of the unloaded heating material after a certain period of time corresponding to the time interval (time interval from time t1 to t2).
Hvh2 is calculated (step S4).

【0023】この後、ステップS3とステップS4で算
出された硬さ低下量を基に、運転時間t1からt2にか
けて蓄積されたクリープ損傷による硬さ低下量ΔH’x
=ΔHx−aを算出する(ステップS5)。
Thereafter, based on the hardness decrease amount calculated in steps S3 and S4, the hardness decrease amount ΔH'x due to the creep damage accumulated from the operating time t1 to t2.
= ΔHx-a is calculated (step S5).

【0024】次に、運転時間t1からt2までの時間間
隔とクリープ損傷による硬さ低下量ΔH’xとから時間
間隔分(時間t1からt2までの時間間隔分)のクリー
プ損傷蓄積量ΔφCLを算出する(ステップS6)。こ
のクリープ損傷蓄積量ΔφCLは、図4に示すように、
クリープ損傷によって低下した硬さ低下量ΔH’xとク
リープ損傷率とが正比例関係にあるため(図4に示す直
線を参照)、クリープ損傷による硬さ低下量ΔH’xか
らΔt時間(運転時間t1からt2までの時間間隔)に
おけるクリープ損傷蓄積量ΔφCLを求めることができ
る。
Next, the creep damage accumulation amount ΔφCL for the time interval (the time interval from the time t1 to t2) is calculated from the time interval from the operation time t1 to t2 and the hardness decrease amount ΔH'x due to the creep damage. Yes (step S6). This creep damage accumulated amount ΔφCL is, as shown in FIG.
Since the hardness decrease amount ΔH′x decreased due to creep damage and the creep damage rate are in direct proportion (see the straight line shown in FIG. 4), the hardness decrease amount ΔH′x due to creep damage is Δt time (operating time t1. To the time t2), the creep damage accumulated amount ΔφCL can be obtained.

【0025】クリープ損傷率φCLは、次の(1)式に
示すように、クリープ損傷蓄積量ΔφCLに関する時間
比率で表わされるため、蒸気タービンの運転開始からの
運転時間t2と測定時の時間間隔(Δt=t2−t1)
との時間比率で求めることができる(ステップS7)。
Since the creep damage rate φCL is expressed by a time ratio related to the creep damage accumulated amount ΔφCL as shown in the following equation (1), the operation time t2 from the start of the operation of the steam turbine and the time interval (at the time of measurement) ( Δt = t2-t1)
Can be obtained by the time ratio (step S7).

【0026】 φCL=ΔφCL×(t2/Δt)……(1) クリープ損傷率φCLが求まった後は、次の(2)式に
したがって残余寿命txを求めることができる。
ΦCL = ΔφCL × (t2 / Δt) (1) After the creep damage rate φCL is obtained, the remaining life tx can be obtained according to the following equation (2).

【0027】tx=t(1/φCL−1)……(2) ただしt:高温部材の運転時間 このように、本実施形態によれば、高圧初段部12の初
期の硬さ、すなわち製造時の硬さが不明であっても、高
圧初段部12の同一部位について硬さを2回測定するだ
けで、高圧初段部12のクリープ損傷率を算出し、この
算出結果にしたがって高圧初段部12に対する寿命を高
精度に予測することができる。
Tx = t (1 / φCL-1) (2) where t: operating time of high temperature member As described above, according to this embodiment, the initial hardness of the high pressure first stage portion 12, that is, at the time of manufacture. Even if the hardness of the high-pressure first-stage portion 12 is unknown, the creep damage rate of the high-pressure first-stage portion 12 can be calculated only by measuring the hardness twice at the same portion of the high-pressure first-stage portion 12, and according to the calculation result, The life can be predicted with high accuracy.

【0028】前記実施形態においては、高圧初段部12
の硬さを2回測定しているため、硬さを測定する時間間
隔が長く、使用する硬さ測定機器が異なることが考えら
れるので、高圧初段部12の硬さを測定するだけでな
く、カップリング部14を基準部として、すなわち温度
および時間の経過によってクリープ損傷を受けない基準
部をカップリング部14に設定し、カップリング部14
の硬さを高圧初段部12と同じ時間間隔で測定し、各測
定値の差を基に硬さ低下量ΔH’xを補正することで、
硬さ測定機器の器差を補正することができるとともに、
測定精度を高めることができる。
In the above embodiment, the high pressure initial stage section 12
Since the hardness is measured twice, the time interval for measuring the hardness is long, and it is possible that the hardness measuring equipment used is different. Therefore, not only the hardness of the high-pressure first-stage section 12 is measured, The coupling portion 14 is set as a reference portion, that is, a reference portion that is not damaged by creep due to temperature and time is set in the coupling portion 14.
Is measured at the same time intervals as the high-pressure first-stage section 12, and the hardness decrease amount ΔH′x is corrected based on the difference between the measured values.
In addition to being able to correct instrumental differences in hardness measuring equipment,
The measurement accuracy can be improved.

【0029】前記実施形態においては、クリープ損傷に
おける硬さ低下量ΔH’xを算出するに際して、高圧初
段部12の硬さ低下量ΔHxから無負荷加熱材の硬さ低
下量aを減算するようにしているので、高圧初段部12
の硬さ低下量ΔHxから直接Δt時間分のクリープ損傷
蓄積量を算出するときよりも精度を高めることができ
る。
In the above embodiment, when the hardness decrease amount ΔH'x due to creep damage is calculated, the hardness decrease amount aH of the no-load heating material is subtracted from the hardness decrease amount ΔHx of the high pressure first stage section 12. Therefore, the high pressure first stage 12
The accuracy can be improved more than when the creep damage accumulation amount for the Δt time is calculated directly from the hardness decrease amount ΔHx.

【0030】なお、無負荷加熱材の硬さ低下量aがわず
かであるときには(無視できる程度の値のとき)、高圧
初段部12の硬さ低下量ΔHxから直接Δt時間分のク
リープ損傷蓄積量を算出することもできる。
When the hardness decrease amount a of the no-load heating material is small (when it is a negligible value), the amount of creep damage accumulated for Δt time is directly calculated from the hardness decrease amount ΔHx of the high-pressure first-stage part 12. Can also be calculated.

【0031】また、前記実施形態においては、高圧初段
部12の硬さを2回測定することについて述べたが、高
圧初段部12の硬さを2回以上測定することもでき、2
回以上測定するときには、測定した時間間隔ごとに前記
実施形態と同様に高圧初段部12の硬さや無負荷加熱材
の硬さを求めることで、高圧初段部12の初期の硬さが
不明であっても高圧初段部12のクリープ損傷率を高精
度に算出することができる。
In the above embodiment, the hardness of the high-pressure first-stage portion 12 is measured twice, but the hardness of the high-pressure first-stage portion 12 can be measured twice or more.
When performing the measurement more than once, the initial hardness of the high-pressure first-stage portion 12 is unknown by determining the hardness of the high-pressure first-stage portion 12 and the hardness of the unloaded heating material at each measured time interval as in the above embodiment. Even so, the creep damage rate of the high-pressure first-stage portion 12 can be calculated with high accuracy.

【0032】また、前記実施形態の寿命予測方法によっ
て高圧初段部12のクリープ損傷率が得られた場合、あ
るいは抵抗測定法によって高圧初段部12のクリープ損
傷率が得られた場合、高圧初段部12の硬さを時間間隔
をおいて複数回測定し、各測定値の差から時間間隔に対
応した一定時間経過後における高圧初段部12の硬さ低
下量を算出し、この算出値と高圧初段部12のクリープ
損傷率とから高圧初段部12の初期硬さを推定すること
もできる。
When the creep damage rate of the high-pressure first-stage section 12 is obtained by the life prediction method of the above-described embodiment, or when the creep damage rate of the high-pressure first-stage section 12 is obtained by the resistance measurement method, the high-pressure first-stage section 12 is obtained. Hardness is measured a plurality of times at time intervals, and the hardness decrease amount of the high-pressure first-stage part 12 after a lapse of a fixed time corresponding to the time interval is calculated from the difference between the measured values, and the calculated value and the high-pressure first-stage part are calculated. It is also possible to estimate the initial hardness of the high-pressure first-stage part 12 from the creep damage rate of 12.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
評価部の硬さを、時間間隔をおいて複数回測定し、評価
部に関する各測定値の差を基に時間間隔に対応した一定
時間経過後における評価部のクリープ損傷による硬さ低
下量を算出し、この算出値を基に時間間隔分のクリープ
損傷蓄積量を算出し、この算出値を基に評価部のクリー
プ損傷率を算出するようにしているため、評価部の初期
硬さを用いることなく、評価部のクリープ損傷率の算出
結果にしたがって高温部材に対する寿命を高精度に予測
することができる。
As described above, according to the present invention,
The hardness of the evaluation part is measured multiple times at time intervals, and the amount of decrease in hardness due to creep damage of the evaluation part after a lapse of a certain time corresponding to the time interval is calculated based on the difference of each measurement value related to the evaluation part. However, since the creep damage accumulation amount for the time interval is calculated based on this calculated value, and the creep damage rate of the evaluation part is calculated based on this calculated value, the initial hardness of the evaluation part should be used. Instead, the life of the high temperature member can be predicted with high accuracy according to the calculation result of the creep damage rate of the evaluation unit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明が適用されたタービンロータの正面図で
ある。
FIG. 1 is a front view of a turbine rotor to which the present invention is applied.

【図2】硬さと加熱条件パラメータとの関係を示す特性
図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between hardness and heating condition parameters.

【図3】本発明に係る寿命予測方法を説明するためのフ
ローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a life prediction method according to the present invention.

【図4】クリープ損傷による硬さ低下量とクリープ損傷
率との関係を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a hardness decrease amount due to creep damage and a creep damage rate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 タービンロータ 12 高圧初段部 14 カップリング部 10 turbine rotor 12 High pressure first stage 14 Coupling part

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−92952(JP,A) 特開 平7−128328(JP,A) 特開 平9−159582(JP,A) 特公 平2−54514(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 19/00 G01N 33/20 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-58-92952 (JP, A) JP-A-7-128328 (JP, A) JP-A-9-159582 (JP, A) JP-B 2-54514 (JP , B2) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01M 19/00 G01N 33/20

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 金属材料を含む高温部材の測定部位のう
ち温度および時間の経過によってクリープ損傷を受ける
評価部の硬さを時間間隔をおいて複数回測定し、前記評
価部に関する各測定値の差を基に前記時間間隔に対応し
た一定時間経過後における前記評価部のクリープ損傷に
よる硬さ低下量を算出し、この算出された硬さ低下量と
前記時間間隔とから前記時間間隔分のクリープ損傷蓄積
量を算出し、前記時間間隔の終期に対応した時間と前記
時間間隔との時間比率および前記算出されたクリープ損
傷蓄積量から前記評価部のクリープ損傷率を算出し、こ
の算出結果に従って前記高温部材に対する寿命を予測す
る高温部材の寿命予測方法。
1. The hardness of an evaluation portion that is subject to creep damage due to temperature and the passage of time in a measurement portion of a high-temperature member containing a metal material is measured a plurality of times at time intervals, and each of the measured values of the evaluation portion is measured. Based on the difference, the hardness decrease amount due to creep damage of the evaluation part after a certain time corresponding to the time interval is calculated, and the creep for the time interval is calculated from the calculated hardness decrease amount and the time interval. The damage accumulation amount is calculated, and the creep damage rate of the evaluation unit is calculated from the time ratio between the time corresponding to the end of the time interval and the time interval and the calculated creep damage accumulation amount. A method for predicting the life of a high temperature member, which predicts the life of the high temperature member.
【請求項2】 金属材料を含む高温部材の測定部位のう
ち温度および時間の経過によってクリープ損傷を受ける
評価部の硬さを時間間隔をおいて複数回測定し、前記評
価部に関する各測定値の差から前記時間間隔に対応した
一定時間経過後における前記評価部の硬さ低下量を算出
し、かつ前記時間間隔に対応して無負荷加熱材の硬さを
複数回算出し、前記無負荷加熱材に関する各算出値の差
から前記時間間隔に対応した一定時間経過後における前
記無負荷加熱材の硬さ低下量を算出し、前記算出された
評価部の硬さ低下量と前記算出された無負荷加熱材の硬
さ低下量との差を示すクリープ損傷による硬さ低下量と
前記時間間隔とから前記時間間隔分のクリープ損傷蓄積
量を算出し、前記時間間隔の終期に対応した時間と前記
時間間隔との時間比率および前記算出されたクリープ損
傷蓄積量とから前記評価部のクリープ損傷率を算出し、
この算出結果に従って前記高温部材に対する寿命を予測
する高温部材の寿命予測方法。
2. The hardness of an evaluation portion of a measurement site of a high temperature member containing a metal material, which is subject to creep damage due to temperature and the passage of time, is measured a plurality of times at time intervals, and each of the measured values of the evaluation portion is measured. Calculate the hardness decrease amount of the evaluation part after a certain time corresponding to the time interval from the difference, and calculate the hardness of the no-load heating material a plurality of times corresponding to the time interval, the no-load heating Calculate the hardness decrease amount of the unloaded heating material after a lapse of a certain time corresponding to the time interval from the difference between the calculated values for the material, the calculated hardness decrease amount of the evaluation unit and the calculated Calculate the amount of creep damage accumulated for the time interval from the amount of decrease in hardness due to creep damage showing the difference between the hardness decrease amount of the load heating material and the time interval, and the time corresponding to the end of the time interval and the Time ratio with time interval Calculate the creep damage rate of the evaluation unit from the rate and the calculated creep damage accumulation amount,
A method for predicting the life of a high temperature member, which predicts the life of the high temperature member according to the calculation result.
【請求項3】 前記評価部のクリープ損傷率に関する算
出値と前記時間間隔の終期に対応した時間とから前記高
温部材に対する寿命として残余寿命を予測することを特
徴とする請求項1または2に記載の高温部材の寿命予測
方法。
3. The residual life as a life for the high temperature member is predicted from the calculated value of the creep damage rate of the evaluation unit and the time corresponding to the end of the time interval. Life Prediction Method for High Temperature Parts.
【請求項4】 前記高温部材の測定部位のうち温度およ
び時間の経過によってクリープ損傷を受けない部位を基
準部として、この基準部の硬さを前記時間間隔に対応し
て複数回測定し、各測定値の差を基に前記クリープ損傷
による硬さ低下量を補正することを特徴とする請求項
1、2または3のうちいずれか1項に記載の高温部材の
寿命予測方法。
4. The hardness of the reference portion is measured a plurality of times corresponding to the time interval, using a portion of the measurement portion of the high temperature member that is not damaged by creep due to temperature and time as a reference portion. The life prediction method for a high temperature member according to claim 1, wherein the hardness decrease amount due to the creep damage is corrected based on the difference between the measured values.
【請求項5】 金属材料を含む高温部材の測定部位のう
ち温度および時間の経過によってクリープ損傷を受ける
評価部の硬さを時間間隔をおいて複数回測定し、前記評
価部に関する各測定値の差から前記時間間隔に対応した
一定時間経過後における前記評価部の硬さ低下量を算出
し、この算出値と前記評価部のクリープ損傷率とから前
記評価部の初期硬さを推定する高温部材の寿命予測方
法。
5. The hardness of an evaluation portion that is subject to creep damage due to temperature and the passage of time among a measurement portion of a high temperature member containing a metal material is measured a plurality of times at time intervals, and the hardness of each measurement value of the evaluation portion is measured. A high temperature member that calculates the hardness decrease amount of the evaluation part after a certain time corresponding to the time interval from the difference, and estimates the initial hardness of the evaluation part from the calculated value and the creep damage rate of the evaluation part. Life prediction method.
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