JP4155409B2 - トレーサー水素による材料劣化性状評価方法および評価装置 - Google Patents
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Description
本課題の解決目標は、[1]「測定好適条件の解明」および[2]「昇温脱離水素とそれに対応した各種材料組織との関係解明」である。
本課題の解決目標は、非破壊で実プラント構造部材に対して直接水素放出プロファイル計測が可能な新しい装置の開発である。装置使用方法および条件等を考慮すると、本装置に具備すべき機構は、[1]「被検面の一定領域を制御された条件にて昇温させるための昇温加熱機構」と、[2]「放出される水素を捕集するためのセル機構」、および[3]「材料に取り付け固定するための、取り付け保持機構」から構成されるものである。それら機構を提供するために、本発明にて考案・開発された技術を次に示す。
(1)多岐にわたる組織因子の劣化性状を単一の測定手法にて評価可能であり、材料劣化・損傷の評価に要する労力と時間を大幅に削減させることが可能である。
(2)材料の劣化・損傷性状に関する情報が含まれる水素放出プロファイルを、レプリカ等を介するのではなく被検査体である金属材料より直接的に取得する手法であるため、材料劣化評価精度の向上を果たすことも可能となる。
(3)大型の被評価材に対しても非破壊的な材料劣化性状を評価することが可能となる。
(4)供用中の実機プラント機器に対しても損傷(サンプリング)の影響を与えることなく、非破壊的な材料劣化性状を評価することが可能となる。
(5)初期の材料劣化を高感度に評価することができることから、劣化機器の早期発見が可能となり、プラント機器損傷のリスクを低減させることができる。
(6)現在、国民の関心が高く社会的ニーズとして捉えられている、「プラントの安全性と健全性」の向上に大きく資することが可能であるとともに、プラントユーザー側からの高い要望である、「信頼性と経済性のバランスに優れた保守メンテナンス」に対し、その解決法を提供することが可能となる。
はじめに、水素昇温脱離分析法による材料劣化性状評価の形態について説明する。
水素分析装置40は、図12に示すように、送気管22から送られるガスを分析するためのガスクロマトグラフ41を備え、タイマ42による一定時間毎の測定が可能になっている。ガスクロマトグラフ41の測定結果は、本発明の情報分析手段に相当する解析手段43に出力されるように構成されている。解析手段43は、例えばCPUとこれを動作させるプログラムとによって構成することができる。解析手段43には、HDDやフラッシュメモリなどからなる、データの記憶保持が可能な記憶装置44と解析結果を表示するCRTなどの表示手段45が接続されている。記憶装置44には、標準試料の昇温脱離水素の放出データや由来組織因子の変化に対応する水素量ピーク値変化や水素量ピーク値変化に対応する劣化度評価データなどを記憶しておくことができる。
2 材料
2a チャージ面(試料電極)
10 水素チャージ装置
12 セル容器
13 対極
14 導線
15 電解液
16 充填材
20 キャリアガス供給源
21 送気管
22 送気管
30 昇温加熱機構付き水素捕集セル
32 内層セル
33 外層セル
34 透明天板
35 排気管
36 楕円面ミラー
37 赤外線ランプ
38 補助集光ミラー
39 磁石
39−1 熱電対
40 水素分析装置
41 ガスクロマトグラフ
42 タイマ
43 解析手段
44 記憶装置
Claims (7)
- 被検査体である高Crフェライト系耐熱鋼に能動的に添加されることにより材料内に捕捉または固溶されている水素を昇温により材料外部へ放出させ、その昇温脱離水素より得られる情報に基づいて当該材料内のクリープ損傷について評価することを特徴とするトレーサー水素による材料劣化性状評価方法。
- 前記昇温脱離水素に関する情報から、高Crフェライト系耐熱鋼に固溶しているモリブデン(Mo)、タングステン(W)に由来した昇温脱離水素の情報を分離して前記評価を行うことを特徴とする請求項1記載のトレーサー水素による材料劣化性状評価方法。
- 前記昇温脱離水素の放出プロファイルにおけるピーク高さの低下に伴い、高Crフェライト系耐熱鋼のクリープ寿命消費率が増加すると判定することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のトレーサー水素による材料劣化性状評価方法。
- 前記昇温脱離水素の放出水素量の低下に伴い、高Crフェライト系耐熱鋼のクリープ寿命消費率が増加すると判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のトレーサー水素による材料劣化性状評価方法。
- 前記材料が実プラントにおける構成部位である高Crフェライト系耐熱鋼であり、該構成部位の任意領域に能動的に添加されることにより材料内に捕捉または固溶されている水素を昇温により材料外部へ放出させ、その放出水素により非破壊的に前記評価を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のトレーサー水素による材料劣化性状評価方法。
- 実プラントにおける任意の構成部位である高Crフェライト系耐熱鋼に水素を捕捉または固溶させるための水素の能動的な添加が可能であるとともに、捕捉または固溶している水素を加熱昇温により材料外部へ脱離・放出させる手段と、前記脱離・放出水素を捕集するための捕集手段と、前記昇温脱離水素に関する情報を取得する水素情報取得手段および前記昇温脱離水素に関する情報に基づいて該材料内のクリープ損傷について評価する情報解析手段とを備えることを特徴とするトレーサー水素による材料劣化性状評価装置。
- 前記水素捕集手段は、実プラントにおける任意の構成部位である前記材料の測定面を露出させて該材料を覆う内層セルと該内層セルを覆う外層セルを有し、前記外層セル内を真空可能とし外部環境に存在する水素が前記内層セル際に混入を防ぐことができるとともに圧力差により実プラント構成部位表面に対して装置を固定することを補助できる特徴を有するとともに、前記内層セルにキャリアガス供給源に一端が接続されたキャリアガス供給管と前記水素情報取得手段に一端が接続された捕集水素供給管とが気密に接続されており、さらに外層セル外部に前記材料の一定領域の測定面に対して加熱昇温に用いるエネルギーを集中させ,一定の面積もしくは体積を均一な条件で連続的または段階的に制御しながら加熱昇温することができることが可能な加熱手段が配置され、前記外層セルと内層セルの少なくとも一部は、前記加熱手段による加熱昇温エネルギーが前記測定面に向けて通過可能とされていることを特徴とする請求項6記載のトレーサー水素による材料劣化性状評価装置。
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