JP5822856B2 - クリープ損傷評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、高温機器に使用される耐熱鋼管の溶接部のクリープ損傷程度を評価するクリープ損傷評価方法に関する。

陸用ボイラーや蒸気タービン等のプラントの配管は高温・高圧環境で運転されるため、高温強度に優れた材料が用いられる。例えば、クロムを９〜１２％（質量％）程度含有した高クロム鋼からなる耐熱鋼管や類似組織を有するクロムを２〜３％（質量%）程度含有した低合金鋼からなる耐熱鋼管などが用いられている。

長期間に亘る高温での使用によって、耐熱鋼管の熱影響部には、クリープボイドやクラック等のクリープ損傷が生じる。高クロム鋼からなる耐熱鋼管のクリープ損傷は、非破壊的にクリープボイド観察が可能な外表面側から進行するとは限らず、応力分布によっては肉厚内部から進行することが知られており、内部でクリープ損傷が蓄積して配管の取り換えを要する寿命や漏洩に至ることがある。このため、プラントの運用においては、耐熱鋼管の寿命評価を適確に行い、信頼性を向上させることが重要である。したがって、耐熱鋼管の溶接部の健全性を確保するには、クリープ損傷を高精度に且つ早期に検出する必要がある（特許文献１参照）。

そこで、クリープ損傷に伴って生成するクリープボイド個数を計測し、この結果に基づいて残余寿命を評価する方法が用いられている。例えば、レプリカ法により管外表面側のクリープボイド個数を計測してクリープボイド個数密度を算出し、当該クリープボイド個数密度から推定されるクリープ損傷率を算出することで、残余寿命を評価する方法がある。この方法では、耐熱鋼管と同一材料からなる試験片を用いて予めクリープボイド個数密度とクリープ損傷率の関係式（以下、マスターカーブという）を取得しておいて、当該マスターカーブから、図１３に示すように、レプリカ法によって算出したクリープボイド個数密度に対応する外表面側の仮クリープ損傷率を算出する。その後、当該外表面側の仮クリープ損傷率に肉厚内部の損傷率を推定するために予め設定した係数ｋを乗算して、肉厚内部のクリープ損傷率Ｄｃを算出し、当該クリープ損傷率Ｄｃに基づいて残余寿命を評価する手法が考えられる。

また、レプリカ法では、耐熱鋼管の内部のクリープ損傷を検出できないため、内部のクラック等のクリープ損傷を検出して残余寿命を評価することを目的として超音波探傷法が用いられている。

特開２０１２−１０８０５１号公報

しかしながら、上述したレプリカ法により管外表面側のクリープボイド個数を計測して仮クリープ損傷率を算出した後、当該外表面側の仮クリープ損傷率に肉厚内部の損傷率を推定するための係数ｋを乗算してクリープ損傷率Ｄｃを算出して残余寿命を評価する方法では、溶接部の開先形状や扁平等の影響により肉厚内部の応力分布が変化し、肉厚内部の損傷程度が異なるため、一律に係数ｋを乗算して算出されたクリープ損傷率Ｄｃの推定精度が低いという問題点があった。

また、上述した肉厚内部の損傷に対する非破壊的な評価手法である超音波探傷法では、内部のクラックが、例えば１〜３ｍｍ単位の大きさにならないと検出できないため、早期のクリープ損傷を検出することができないという問題点があった。

そこで本発明は、上述したような従来技術の状況の下になされた発明であって、最大応力が作用する深さ位置の残余寿命を精度良く推定可能なクリープ損傷評価方法を提供することを目的としている。

本発明は、上述したような従来技術における課題を解決するために発明されたものであって、本発明のクリープ損傷評価方法は、高温機器に使用される耐熱鋼管の溶接部のクリープ損傷程度を評価するクリープ損傷評価方法において、
前記耐熱鋼管の外表面から内表面（以下、内表面を裏面という）までの深さ方向の応力分布を解析して、最も大きい応力が作用する最大応力深さ位置を算出する最大応力位置解析工程と、
前記耐熱鋼管の外表面から裏面側へ向かって所定厚さずつ削成し、深度の異なる複数の深さ位置のクリープボイド個数を計測して、それぞれのクリープボイド個数密度を算出するクリープボイド算出工程と、
前記クリープボイド算出工程にて算出した結果に基づいて、前記耐熱鋼管の深さ位置とクリープボイド個数密度との関係式を算出する実測結果算出工程と、
前記実測結果算出工程にて算出された関係式より、前記最大応力深さ位置のクリープボイド個数密度を推定する推定工程と、
予め設定されたクリープ損傷率とクリープボイド個数密度との関係式より、前記推定工程にて推定されたクリープボイド個数密度に対応する前記最大応力深さ位置のクリープ損傷率を算出する第１クリープ損傷率算出工程と、を備えることを特徴とする。

本発明のクリープ損傷評価方法によれば、耐熱鋼管の外表面部を削って深度の異なる複数の深さ位置のクリープボイド個数を計測し、クリープボイド個数密度を算出するとともに、これらの算出結果から耐熱鋼管の深さ位置とクリープボイド個数密度との関係式を算出し、その後、予め設定されたクリープ損傷率とクリープボイド個数密度との関係式に基づいて最大応力深さ位置のクリープ損傷率を算出するため、最大応力深さ位置の残余寿命を精度良く推定することができる。
また、実測結果算出工程、推定工程及び第１クリープ損傷率算出工程は、短時間で実施することができる。これにより、クリープボイド個数を実測した後に、短時間でクリープ損傷率を算出するとともに、当該クリープ損傷率から残余寿命を評価することができるため、耐熱鋼管の処置判断期間を短縮することができる。

また、予め設定されたクリープ損傷率とクリープボイド個数密度との前記関係式より、前記クリープボイド算出工程にて算出された各深さ位置のクリープボイド個数密度に対応するクリープ損傷率をそれぞれ算出する第２クリープ損傷率算出工程と、
前記最大応力位置解析と併せて、前記耐熱鋼管の深さ位置とクリープ損傷率の関係式を算出する損傷率解析工程と、
前記損傷率解析工程にて算出された関係式を、前記第２クリープ損傷率算出工程にて算出された各深さ位置のクリープ損傷率に合わせて補正する補正工程と、
前記補正工程にて補正された関係式と前記第２クリープ損傷率算出工程にて算出されたクリープ損傷率との偏差を算出する偏差算出工程と、
前記偏差算出工程にて算出された偏差が、予め設定された所定の範囲内であるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程にて前記偏差が前記所定の範囲内であると判定された場合に、前記補正工程にて補正された前記関係式より前記最大応力深さ位置のクリープ損傷率を算出する第３クリープ損傷率算出工程と、を更に備えていてもよい。

このように、応力分布を解析して耐熱鋼管の深さ位置とクリープ損傷率の関係式を算出するとともに、当該関係式を実測結果に沿って補正し、補正された関係式とクリープボイド損傷率との偏差が所定の範囲内である場合に、最大応力深さ位置のクリープ損傷率を算出するため、残余寿命を更に精度良く推定することができる。

また、前記クリープボイド算出工程において、
前記耐熱鋼管の外表面から裏面側へ向かって前記耐熱鋼管の表面部を前記所定厚さ削って内部を露出させ、露出した面のクリープボイド個数をレプリカ法により計測してもよい。

このように、耐熱鋼管の外表面部を削ることで内部を露出させ、露出した面のクリープボイド個数をレプリカ法により計測することで、クリープボイド個数を正確に計測することができる。

また、前記クリープボイド算出工程において、
前記耐熱鋼管の外表面を削って露出した面のクリープボイド個数を計測する際に、前記耐熱鋼管の厚さが予め設定された最小肉厚値未満となった場合に、前記耐熱鋼管を肉盛溶接して前記耐熱鋼管の厚さを前記最小肉厚値以上としてもよい。

複数の深さ位置のクリープボイド個数を計測する際に、耐熱鋼管の厚さが最小肉厚値未満となった場合でも、肉盛溶接等により肉厚を復旧することで耐熱鋼管の厚さを最小肉厚値以上とすることができる。これにより、耐熱鋼管を再び使用することができる。

本発明によれば、最大応力が作用する深さ位置の残余寿命を精度良く推定可能なクリープ損傷評価方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る耐熱鋼管の溶接部構造を示す図である。 本実施形態に係る耐熱鋼管の溶接部の応力分布図である。 本実施形態に係るクリープボイド個数の計測方法を示す図であり、（Ａ）は耐熱鋼管の表面の計測方法を示し、（Ｂ）は耐熱鋼管の表面部を１ｄ削って露出した面の計測方法を示し、（Ｃ）は耐熱鋼管の表面部を２ｄ削って露出した面の計測方法を示し、（Ｄ）は耐熱鋼管の表面部を３ｄ削って露出した面の計測方法を示す図である。 本実施形態に係る耐熱鋼管の深さ位置とクリープボイド個数密度Ｃｄとの関係を示す図である。 本実施形態に係るクリープ損傷率Ｄｃとクリープボイド個数密度Ｃｄとの関係を示す図である。 本実施形態に係るクリープ損傷評価方法のフローを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る耐熱鋼管の深さ位置とクリープ損傷率Ｄｃとの関係を示す図である。 本実施形態に係る解析結果による耐熱鋼管の深さ位置とクリープ損傷率Ｄｃとの関係を示す図である。 本実施形態に係る多項式回帰曲線の補正方法を説明するための図である。 補正後の多項式回帰曲線よりクリープ損傷率Ｄｃを算出する方法を説明するための図である。 新たな深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄに基づいて補正した多項式回帰曲線を示す図である。 本実施形態に係るクリープ損傷評価方法のフローを示す図である。 従来のクリープ損傷率Ｄｃを算出する方法を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいてより詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限り、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明の第１実施形態に係る耐熱鋼管の溶接部構造を示す図である。
図１に示すように、陸用ボイラー等のプラントの耐熱鋼管１は、周方向に溶接部２を有している。この耐熱鋼管１は溶接金属４で溶接されており、溶接金属４の両側には熱影響部６が存在する。耐熱鋼管１には、クロムを９〜１２％（質量％）程度含有した高クロム鋼が用いられている。また、類似組織を有するクロムを２〜３％（質量％）程度含有した高強度低合金鋼が用いられることもある。

熱影響部６には、長期間に亘る高温での運転によってクリープボイドが発生する。このクリープボイドは長時間の使用によってその数が増加し、隣接するクリープボイド同士が連結されてクラックとなる。そして、クラックは徐々に成長し、最終的には板厚方向に貫通して、内部流体のリークが発生する。このため、プラントの運用においては、耐熱鋼管１の寿命評価を適確に行う必要がある。

そこで、本発明では、残余寿命を精度良く推定可能なクリープ損傷評価方法を提供するものである。

本発明の第１実施形態に係るクリープ損傷評価方法は、まず、耐熱鋼管１の表面１ａから裏面１ｂまでの深さ方向の応力分布を解析して、最大応力が作用する最大応力深さ位置を算出する（最大応力位置解析工程）。
最大応力位置解析工程では、最大応力が作用する深さ位置をＦＥＭ解析にて算出する。このＦＥＭ解析は、溶接部２の開先形状、ビード形状及び扁平を考慮して実施する。
最大応力は、図２に示すように、耐熱鋼管１の表面１ａよりも内側の内部に発生する。

次に、耐熱鋼管１の表面１ａから裏面１ｂ側へ向かって深度の異なる複数の深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄを算出する（クリープボイド算出工程）。
クリープボイド算出工程では、まず、図３（Ａ）に示すように、熱影響部６の表面１ａにレプリカ８を付着させてクリープボイド個数を計測し、クリープボイド個数密度Ｃｄを算出する。

続いて、図３（Ｂ）に示すように、予め設定された所定の深さｄだけ熱影響部６の表面部を削って内部を露出させる。熱影響部６を削る所定の深さｄを本実施形態では１ｍｍとしたが、この値に限定されるものではなく、設計等によって適宜決定することができる。
そして、露出した面（以下、第１深さ位置という）のクリープボイド個数を計測し、クリープボイド個数密度Ｃｄを算出する。

また、図３（Ｃ）に示すように、第１深さ位置から更に所定の深さｄだけ熱影響部６を削って深部を露出させる。
そして、露出した面（以下、第２深さ位置という）のクリープボイド個数を計測し、クリープボイド個数密度Ｃｄを算出する。

更に、図３（Ｄ）に示すように、第２深さ位置から所定の深さｄだけ熱影響部６を削って深部を露出させる。
露出した面（以下、第３深さ位置という）のクリープボイド個数を計測し、クリープボイド個数密度Ｃｄを算出する。

上述したように、耐熱鋼管１の表面部を１ｍｍ削って露出した面のクリープボイド個数を計測する作業を複数回実施して（図３（Ｂ）〜（Ｄ）参照）、第１〜第３深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄを算出する。本実施形態では、３箇所の深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄを算出したが、この数に限定されるものではない。

クリープボイド算出工程において、耐熱鋼管１の表面部を削って、複数の深さ位置のクリープボイドを計測する際に、耐熱鋼管１の厚さが設計等により設定された最小肉厚値未満となった場合には、削った部分を肉盛溶接して耐熱鋼管１の厚さを最小肉厚値以上に修復する。
なお、耐熱鋼管１の表面部を削っても最小肉厚値以上の厚さを確保できる場合には、削った部分を肉盛溶接しなくてもよい。

次に、クリープボイド算出工程にて算出した各深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄに基づいて、耐熱鋼管１の深さ位置とクリープボイド個数密度Ｃｄとの関係式を算出する（実測結果算出工程）。

図４は、本実施形態にかかる耐熱鋼管１の深さ位置とクリープボイド個数密度Ｃｄとの関係を示す図である。
図４に示すように、クリープボイド算出工程にて算出した各深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄ（図中の点部）に基づいて、カーブフィッティングを行う。例えば、回帰分析にて多項式曲線の関係式（図中の実線部分）を算出する。

続いて、実測結果算出工程にて算出された関係式より、最大応力深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄを推定する（推定工程）。
推定工程では、実測結果算出工程にて算出された関係式を用いて、最大応力位置解析工程で算出した最大応力深さ位置に対応するクリープボイド個数密度Ｃｄを推定する。

次に、推定工程にて推定されたクリープボイド個数密度Ｃｄに対応するクリープ損傷率Ｄｃを算出する（第１クリープ損傷率算出工程）。

第１クリープ損傷率算出工程では、図５に示すように、予め設定されたクリープ損傷率Ｄｃとクリープボイド個数密度Ｃｄとの関係式（以下、予め設定されたクリープ損傷率Ｄｃとクリープボイド個数密度Ｃｄとの関係式をマスターカーブという）より、推定工程にて推定されたクリープボイド個数密度Ｃｄに対応するクリープ損傷率Ｄｃを算出する。
マスターカーブは、高クロム鋼の試験片を配管と同様の条件下において予め予備試験によって算出されたものを用いる。

次に、本実施形態に係るクリープ損傷評価方法をフロー図を用いて説明する。

図６は、本実施形態に係るクリープ損傷評価方法のフローを示す図である。
図６に示すように、まず、耐熱鋼管１のＦＥＭ解析によって最大応力が作用する最大応力深さ位置を算出する最大応力位置解析工程を実施する（ステップＳ１）。
耐熱鋼管１の表面１ａから裏面１ｂまでの深さ方向の応力分布を解析して（図２参照）、最大応力が作用する最大応力深さ位置を算出する。

次に、深度の異なる複数の深さ位置のクリープボイド個数を計測してクリープボイド密度を算出するクリープボイド算出工程を実施する（ステップＳ３）。
まず、熱影響部６の表面１ａのクリープボイド個数を計測し（図３（Ａ）参照）、その後、表面部を所定の深さｄ（例えば、１ｍｍ）だけ削って第１深さ位置のクリープボイド個数を計測する（図３（Ｂ）参照）。このように、表面部を所定の深さｄだけ削って露出した面のクリープボイド個数を計測する作業を複数回実施する（図３（Ｂ）〜（Ｄ）参照）。
続いて、計測した各深さ位置のクリープボイド個数に基づいて、クリープボイド個数密度Ｃｄをそれぞれ算出する。

次に、耐熱鋼管１の深さ位置とクリープボイド個数密度Ｃｄとの関係式を算出する実測結果算出工程を実施する（ステップＳ５）。
ステップＳ３で算出したクリープボイド個数密度Ｃｄと耐熱鋼管１の各深さ位置との関係に基づいてカーブフィッティングを行って、多項式曲線の関係式を算出する（図４参照）。

次に、ステップＳ５で算出された関係式より、最大応力深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄを推定する推定工程を実施する（ステップＳ７）。
推定工程では、最大応力深さ位置に対応するクリープボイド個数密度Ｃｄを算出する。

次に、ステップＳ７で算出されたクリープボイド個数密度Ｃｄに基づいてクリープ損傷率Ｄｃを算出する第１クリープ損傷率算出工程を実施する（ステップＳ９）。
マスターカーブ（図５参照）より、ステップＳ７で算出されたクリープボイド個数密度Ｃｄに対応するクリープ損傷率Ｄｃを算出する。そして、このクリープ損傷率Ｄｃに基づいて残余寿命を評価する。

上述したクリープ損傷評価方法によれば、深度の異なる第１〜第３深さ位置のクリープボイド個数を計測してクリープボイド個数密度Ｃｄを算出するとともに、これらの算出結果から耐熱鋼管１の深さ位置とクリープボイド個数密度Ｃｄとの関係式を算出し、その後、マスターカーブに基づいて最大応力深さ位置のクリープ損傷率Ｄｃを算出するため、最大応力深さ位置の残余寿命を精度良く推定することができる。

また、実測結果算出工程、推定工程及び第１クリープ損傷率算出工程は、短時間で実施することができる。これにより、クリープボイド個数を実測した後に、短時間でクリープ損傷率Ｄｃを算出し、当該クリープ損傷率Ｄｃに基づいて残余寿命を評価することができるため、耐熱鋼管１のメンテナンスにかかる期間を短縮することができる。

また、耐熱鋼管１の表面部を削って露出した面のクリープボイド個数をレプリカ法により計測することで、耐熱鋼管１内部のクリープボイド個数を正確に計測することができる。

さらに、第１〜第３深さ位置のクリープボイド個数を計測する際に、耐熱鋼管１の厚さが最小肉厚値未満となった場合でも、肉盛溶接することで耐熱鋼管１の厚さを最小肉厚値以上とすることができる。これにより、耐熱鋼管１を再び使用することができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述した第１実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。

図７は、本発明の第２実施形態に係る耐熱鋼管１の深さ位置とクリープ損傷率Ｄｃとの関係を示す図である。
図７に示すように、本実施形態に係るクリープ損傷評価方法は、上述したクリープボイド算出工程にて算出された各深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄに対応するクリープ損傷率Ｄｃを上記マスターカーブ（図５参照）から、それぞれ算出する（第２クリープ損傷率算出工程）。

第２クリープ損傷率算出工程では、クリープボイド算出工程にて算出された表面１ａ及び第１〜第３深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄに対応するクリープ損傷率Ｄｃを算出する。

図８は、本実施形態に係る解析結果による耐熱鋼管１の深さ位置とクリープ損傷率Ｄｃとの関係を示す図である。
図８に示すように、耐熱鋼管１の表面１ａから裏面１ｂまでの深さ方向の応力分布を解析して、耐熱鋼管１の深さ位置とクリープ損傷率Ｄｃの関係式を算出する（損傷率解析工程）。

損傷率解析工程では、設計図面等に基づいて耐熱鋼管１の深さ位置とクリープ損傷率Ｄｃの関係式（以下、損傷率解析工程にて算出された耐熱鋼管１の深さ位置とクリープ損傷率Ｄｃの関係式を多項式回帰曲線という）をＦＥＭ解析にて算出する。このＦＥＭ解析は、溶接部２の開先形状、ビード形状及び扁平を考慮して実施される。
多項式回帰曲線の表面１ａから最大応力深さ位置まで（図８中の右上がり曲線部分）は、次の（１）式で示すことができる。
Ｄｃ＝ｆ（ｔ）・・・（１）式
ここで、Ｄｃ：クリープ損傷率、ｔ：耐熱鋼管１の深さである。

図９は、本実施形態に係る多項式回帰曲線の補正方法を説明するための図である。
図９に示すように、損傷率解析工程にて算出された（１）式を、第２クリープ損傷率算出工程にて算出された各深さ位置におけるクリープ損傷率Ｄｃに合わせて補正する（補正工程）。
補正工程では、例えば、（１）式に補正値αを加えて次の（２）式とする。
Ｄｃ＝ｆ（ｔ）＋α・・・（２）式

次に、第２クリープ損傷率算出工程にて算出されたクリープ損傷率Ｄｃと（２）式との偏差を算出する（偏差算出工程）。

続いて、偏差算出工程にて算出された偏差が、予め設定された所定の範囲内であるか否かを判定する（判定工程）。
判定工程では、（２）式を中心に上側及び下側にそれぞれ標準偏差に基づく上限曲線及び下限曲線を設定する。上限曲線及び下限曲線は、それぞれ（２）式からのずれが＋１０％、−１０％となる位置に設けられる。
そして、偏差算出工程にて算出された偏差が、±１０％以内の範囲内であるか否かを判定する。

判定工程にて偏差が所定の範囲内であると判定された場合に、図１０に示すように、（２）式より最大応力深さ位置のクリープ損傷率Ｄｃを算出する（第３クリープ損傷率算出工程）。

一方、判定工程にて偏差が所定の範囲外である判定された場合は、第１実施形態で説明したクリープボイド算出工程を再び実施して、新たな深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄを算出する。
具体的には、新たな深さ位置（例えば、表面１ａからの深さが４ｄ、５ｄ、６ｄの第４〜第６深さ位置）のクリープボイド個数を計測するために、更に耐熱鋼管１の表面部を削る。そして、クリープボイド個数を計測して、第４〜第６深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄを算出する。

続いて、再び第２クリープ損傷率算出工程から判定工程までを実施する。
具体的には、第２クリープ第４〜第６深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄに対応するクリープ損傷率Ｄｃを上記マスターカーブ（図５参照）から、それぞれ算出する。続いて、表面１ａ、第１〜第６深さ位置までのクリープ損傷率Ｄｃに基づいて、再び損傷率解析工程、補正工程（図１１参照）及び判定工程を実施する。

次に、本実施形態に係るクリープ損傷評価方法をフロー図を用いて説明する。

図１２は、本発明のクリープ損傷評価方法のフローを示す図である。
図１２に示すように、まず、第１実施形態と同様にステップＳ１（最大応力位置解析工程）を実施する。

次に、耐熱鋼管１の表面１ａから裏面１ｂまでの応力分布を解析して、耐熱鋼管１の深さ位置とクリープ損傷率Ｄｃの関係式を算出する損傷率解析工程を実施する（ステップＳ２）。
損傷率解析工程では、設計図面等に基づいてＦＥＭ解析を行い、多項式回帰曲線を算出する（図８参照）。特に、多項式回帰曲線の表面１ａから最大応力深さ位置までを上記（１）式で示す。

次に、第１実施形態と同様に、ステップＳ３からステップＳ９までを実施する。

続いて、ステップＳ３にて算出された第１〜第３深さ位置及び表面１ａのクリープボイド個数密度Ｃｄに対応するクリープ損傷率Ｄｃをマスターカーブ（図５参照）から算出する第２クリープ損傷率算出工程を実施する（ステップＳ１１）。
第２クリープ損傷率算出工程では、ステップＳ３にて算出された表面１ａ及び第１〜第３深さ位置のクリープボイド個数密度Ｃｄに対応するクリープ損傷率Ｄｃをそれぞれ算出する（図７参照）。

次に、ステップＳ２にて算出された上記（１）式を、ステップＳ１１にて算出された各深さ位置におけるクリープ損傷率Ｄｃに合わせて補正する補正工程を実施する（ステップＳ１３）。
補正工程では、上記（１）式に、例えば補正値αを加えて上記（２）式とする（図９参照）。

次に、ステップＳ１１にて算出されたクリープ損傷率Ｄｃと上記（２）式との偏差を算出する偏差算出工程を実施する（ステップＳ１５）。

続いて、ステップＳ１５にて算出された偏差が、予め設定された所定の範囲内であるか否かを判定する判定工程を実施する（ステップＳ１７）。

判定工程にて偏差が所定の範囲内であると判定された場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）に、上記（２）式より最大応力深さ位置のクリープ損傷率Ｄｃを算出する（図１０参照）第３クリープ損傷率算出工程を実施する（ステップＳ１９）。

一方、判定工程にて偏差が所定の範囲外である判定された場合（ステップＳ１７：ＮＯ）は、再び、ステップＳ３を実施する。

上述したクリープ損傷評価方法によれば、応力分布を解析して、耐熱鋼管１の深さ位置とクリープ損傷率Ｄｃの関係を示す上記（１）式を算出し、上記（１）式を補正して上記（２）式とし、この上記（２）式とクリープボイド損傷率Ｄｃとの偏差が所定の範囲内である場合に、最大応力深さ位置のクリープ損傷率Ｄｃを算出するため、残余寿命を更に精度良く推定することができる。
なお、本実施形態においても、第１実施形態で示した効果を得ることができる。

１ 耐熱鋼管
１ａ 表面
１ｂ 裏面
２ 溶接部
４ 溶接金属
６ 熱影響部
８ レプリカ

Claims (4)

1. 高温機器に使用される耐熱鋼管の溶接部のクリープ損傷程度を評価するクリープ損傷評価方法において、
   前記耐熱鋼管の表面から裏面までの深さ方向の応力分布を解析して、最も大きい応力が作用する最大応力深さ位置を算出する最大応力位置解析工程と、
   前記耐熱鋼管の表面から裏面側へ向かって所定厚さずつ削成し、深度の異なる複数の深さ位置のクリープボイド個数を計測して、それぞれのクリープボイド個数密度を算出するクリープボイド算出工程と、
   前記クリープボイド算出工程にて算出した結果に基づいて、前記耐熱鋼管の深さ位置とクリープボイド個数密度との関係式を算出する実測結果算出工程と、
   前記実測結果算出工程にて算出された関係式より、前記最大応力深さ位置のクリープボイド個数密度を推定する推定工程と、
   予め設定されたクリープ損傷率とクリープボイド個数密度との関係式より、前記推定工程にて推定されたクリープボイド個数密度に対応する前記最大応力深さ位置のクリープ損傷率を算出する第１クリープ損傷率算出工程と、を備えることを特徴とするクリープ損傷評価方法。
2. 予め設定されたクリープ損傷率とクリープボイド個数密度との前記関係式より、前記クリープボイド算出工程にて算出された各深さ位置のクリープボイド個数密度に対応するクリープ損傷率をそれぞれ算出する第２クリープ損傷率算出工程と、
   前記最大応力位置解析と併せて、前記耐熱鋼管の深さ位置とクリープ損傷率の関係式を算出する損傷率解析工程と、
   前記損傷率解析工程にて算出された関係式を、前記第２クリープ損傷率算出工程にて算出された各深さ位置のクリープ損傷率に合わせて補正する補正工程と、
   前記補正工程にて補正された関係式と前記第２クリープ損傷率算出工程にて算出されたクリープ損傷率との偏差を算出する偏差算出工程と、
   前記偏差算出工程にて算出された偏差が、予め設定された所定の範囲内であるか否かを判定する判定工程と、
   前記判定工程にて前記偏差が前記所定の範囲内であると判定された場合に、前記補正工程にて補正された前記関係式より前記最大応力深さ位置のクリープ損傷率を算出する第３クリープ損傷率算出工程と、を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のクリープ損傷評価方法。
3. 前記クリープボイド算出工程において、
   前記耐熱鋼管の表面から裏面側へ向かって前記耐熱鋼管の表面部を前記所定厚さ削って内部を露出させ、露出した面のクリープボイド個数をレプリカ法により計測することを特徴とする請求項１に記載のクリープ損傷評価方法。
4. 前記クリープボイド算出工程において、
   前記耐熱鋼管の表面を削って露出した面のクリープボイド個数を計測する際に、前記耐熱鋼管の厚さが予め設定された最小肉厚値未満となった場合に、前記耐熱鋼管を肉盛溶接して前記耐熱鋼管の厚さを前記最小肉厚値以上とすることを特徴とする請求項３に記載のクリープ損傷評価方法。

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