JP6344741B2 - 使用温度推定方法およびクリープ寿命推定方法 - Google Patents
使用温度推定方法およびクリープ寿命推定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6344741B2 JP6344741B2 JP2015017509A JP2015017509A JP6344741B2 JP 6344741 B2 JP6344741 B2 JP 6344741B2 JP 2015017509 A JP2015017509 A JP 2015017509A JP 2015017509 A JP2015017509 A JP 2015017509A JP 6344741 B2 JP6344741 B2 JP 6344741B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- potential
- analyzed
- precipitate
- estimation method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Description
高温で使用される金属材料は、高温環境下にて長時間使用されると、微視的な組織変化が生じる。例えば、フェライト系材料においては、組織変化として、パーライトまたはベイナイトの分解、炭化物の凝集、およびラベス相の形成が生じる。また例えば、オーステナイト系材料においては、組織変化として、組織変化として炭化物の形成、凝集、または経時変化に伴う粗大化、σ相の形成、および不純物の粒界偏析が生じる。金属材料の使用時間および使用温度によって析出物の種類および析出量が異なる。
本実施形態に係る使用温度推定方法およびクリープ寿命推定方法は、金属材料の電気化学的解析により当該金属材料に生じている組織変化を特定し、当該金属材料の使用温度およびクリープ寿命を特定するものである。
図1に示す種類データは、縦軸を使用温度とし横軸を使用時間とする平面における、オーステナイト系ステンレス鋼における析出物の種類の分布を示すデータである。図1に示す種類データによると、例えば、800℃の環境下で1000時間使用されたオーステナイト系ステンレス鋼には、炭化物M23C6(Mは金属元素)およびその他の析出物Xが析出し、さらにラベス(Laves)相が形成されることが分かる。当該種類データは、金属材料の種類ごとに用意される。
図2において、縦軸は析出物の面積割合を示し、横軸は金属材料の使用時間を示す。析出量データは、金属材料の使用温度毎に、金属材料の使用時間による析出物の面積割合の変化を示す。析出量データは、高温環境下で使用された複数の金属材料を分析することで、使用温度と使用時間と析出物の面積割合とを示す実測データを収集し、重回帰分析などの手法により使用時間と析出物の面積割合との関係を使用温度ごとに求めることで、生成することができる。
また、高温環境下で使用された複数の金属材料を分析し、析出物の種類ごとに使用時間と析出物の面積割合との関係を使用温度ごとに求めることで、種類別析出量データを生成することができる。
図3において、縦軸は電気量を示し、横軸は析出物の面積割合を示す。電気量データは、析出物が析出した金属材料を定電位ステップ法によって電解する場合における、析出物の面積割合に対する全ての析出物を溶解するのに必要な電気量の関係を示す。アノード電位を一定の走査速度(例えば、0.1〜1.0mV/sec)で、析出物が溶解する電位に段階的に上げることで、析出物を溶解させる方法である。電気量データは、高温環境下で使用された複数の金属材料を定電位ステップ法によって電解することで、析出物の面積割合と電気量とを示す実測データを収集し、重回帰分析などの手法により析出物の面積割合と電気量との関係を使用温度ごとに求めることで、生成することができる。
また、高温環境下で使用された複数の金属材料を分析し、析出物の種類ごとに当該析出物の面積割合と定電位電解法により当該析出物を溶解するのに必要な電気量の関係を使用温度ごとに求めることで、種類別析出量データを生成することができる。定電位電解法は、アノード電位を溶解対象の析出物が溶解する電位に設定することで当該析出物を溶解させる方法である。
図4は、一実施形態に係る分析装置の構成を示す断面図である。
分析装置1は、解析対象金属Mを電解溶液に浸して電位を与えることで、析出物を溶解し、溶解に要した電気量を特定する。解析対象金属Mの例としては、火力プラント、化学プラント、ガスタービン、または舶用ボイラなどに用いられる配管が挙げられる。
セル筐体101は、電解溶液を溜めるための容器である。セル筐体101の底面は、解析対象金属Mの解析対象範囲の表面と同じ曲率を有している。セル筐体101は、底面に対して垂直に設けられ、セル筐体101の内部を第一室112と第二室113とに仕切る液絡部111を備える。液絡部111は、電気的接続を確保しつつ、第一室112と第二室113との間の電解溶液の混合を防ぐ仕切り板である。液絡部111は、例えば、ガラス製もしくはセラミックス製の多孔質板、半透膜、またはイオン交換膜によって構成されることができる。第一室112の底面には開口が設けられる。これにより、セル筐体101を解析対象金属Mに接着させて第一室112に電解溶液を満たすことで、解析対象金属Mの一部を電解溶液に浸すことができる。セル筐体101の第二室の底面には開口が設けられない。
参照極103は、セル筐体101の第二室113に満たされた電解溶液に浸される電極である。参照極103としては、例えば銀−塩化銀電極を用いることができる。
制御装置105は、作業者の指示に従ってポテンショスタット104を制御する。また制御装置105は、ポテンショスタット104が測定した電圧および電流を表示する。
図5は、一実施形態に係る使用温度推定方法を示すフローチャートである。
まず、作業者は、高温環境下に曝された解析対象金属Mにおける評価対象範囲の表面を、研磨し、および洗浄する(ステップS1)。次に、作業者は、解析対象金属Mにセル筐体101を設置する(ステップS2)。具体的には、作業者は、解析対象金属Mの表面に、セル筐体101の底面を当接させ、解析対象金属Mとセル筐体101との隙間にシール材を充填する。次に、作業者は、セル筐体101の第一室112および第二室113に電解溶液を充填する(ステップS3)。これにより、作業者は、解析対象金属Mのサンプルを採取することなく、解析対象金属Mが使用される現地において解析対象金属Mを電解溶液に充填することができる。電解溶液としては、例えばKOH溶液、Na2MoO4溶液、またはH2SO4溶液などを用いることができる。次に、作業者は、第一室112に対極102を浸し、第二室113に参照極103を浸す(ステップS4)。次に、作業者は、解析対象金属M、対極102および参照極103を、導線でポテンショスタット104に接続する(ステップS5)。
制御装置105は、図6に示すように、解析対象金属Mの電位と解析対象金属Mに流れた電流の電流値との関係を示すグラフを表示する。このとき、作業者は、制御装置105に表示されたグラフから、電流の極大値(ピーク)が生じる電位を特定する(ステップS8)。次に、作業者は、予め用意していた、析出物の種類と当該析出物が溶解する電位との関係を示すピークデータを参照し、特定した電位に基づいて、解析対象金属Mに生じた析出物の種類を特定する(ステップS9)。例えば、図6に示すグラフが得られた場合、作業者は、ピークデータを参照して電位V1、V2およびV3に対応する析出物を特定する。
具体的には、制御装置105は、解析対象金属Mの電位を所定の走査速度(例えば、0.1〜0.5mV/sec)で走査し、図7に示すように、生じ得るすべての析出物に対応する各電位において電流密度が一定値に漸近するまで当該電位を保持するようにポテンショスタット104を制御する。電流密度が一定値に漸近することは、電流密度の変化速度が所定値以下になることと等価である。各電位は、例えばピークデータに記録された全ての電位であっても良いし、ピークデータに記録された電位のうち、ステップS10で特定した析出物に関連付けられたものであっても良い。これにより、ポテンショスタット104は、析出物を電解する。
そして、制御装置105は、ポテンショスタット104から解析対象金属Mに流れる電流の電流値を取得し、析出物の溶解に要した時間の間における電流値を積算することで、析出物の溶解に要した電気量を特定し、当該電気量を表示する(ステップS13)。
具体的には、制御装置105は、解析対象金属Mの電位を、電流密度が漸近するまで、ステップS9で特定した電位に保持するようにポテンショスタット104を制御する。当該電位は、ステップS9で特定した各電位で合っても良いし、特定した電位のうちの1つであっても良い。これにより、ポテンショスタット104は、ステップS9で特定された析出物を電解する。
そして、制御装置105は、ポテンショスタット104から解析対象金属Mに流れる電流の電流値を取得し、析出物の溶解に要した時間の間における電流値を積算することで、析出物の溶解に要した電気量を特定し、当該電気量を表示する(ステップS17)。
また、本実施形態によれば、析出物の溶解に要する電気量に基づいて使用温度およびクリープ寿命を推定する。これにより、作業者は、精度よく使用温度およびクリープ寿命を推定することができる。
上述した実施形態では、電流のピークが生じる電位の特定、析出物の種類の特定、電解の方式の決定、使用温度の推定、およびクリープ寿命の推定を、作業者が行うが、これに限られない。例えば、他の実施形態では、これらの処理の一部または全部を制御装置105が行っても良い。この場合、制御装置105は、予め種類データ、析出量データ、種類別析出量データ、電気量データ、種類別電気量データ、ピークデータ、およびクリープデータを、コンピュータが参照可能な形式で(例えば、データベースとして)記憶しておく必要がある。
この場合、作業者は、ステップS9または10による析出物の特定を行わなくても良い。
101 セル筐体
111 液絡部
112 第一室
113 第二室
102 対極
103 参照極
104 ポテンショスタット
105 制御装置
M 解析対象金属
Claims (7)
- 一定の電位を有する対極と共に電解溶液に浸された解析対象金属の電位を、析出物が溶解する所定の電位で、前記電解溶液の電流密度の変化速度が所定値以下になる時刻まで保持する電位保持ステップと、
前記電位保持ステップで前記解析対象金属に掛かった電気量を特定する電気量特定ステップと、
析出物の溶解に要する電気量と金属の使用時間と金属の使用温度と金属の歪みに関する物理量との関係を示す関係情報、特定した前記電気量、前記解析対象金属が高温環境下で使用された使用時間、および前記解析対象金属の歪みに関する物理量に基づいて、前記解析対象金属の使用温度を推定する使用温度推定ステップと
を有する使用温度推定方法。 - 前記解析対象金属の電位を変化させたときに、電流値のピークが生じる電位を特定するピーク特定ステップをさらに備え、
前記電位保持ステップでは、前記解析対象金属の電位を、前記ピーク特定ステップで特定した電位で保持する
請求項1に記載の使用温度推定方法。 - 前記ピーク特定ステップで特定した電位に基づいて前記解析対象金属の析出物を特定するステップをさらに有する
請求項2に記載の使用温度推定方法。 - 底部に開口を有するセル筐体を前記解析対象金属上に取り付け、前記セル筐体と前記解析対象金属とに囲まれた空間に前記電解溶液を溜め、前記電解溶液に前記対極を浸すセル作成ステップをさらに有する請求項1から請求項3の何れか1項に記載の使用温度推定方法。
- 特定した複数の前記電位ごとに、前記電解溶液の電流密度の変化速度が所定値以下になるまで、当該電位で前記解析対象金属の電位を保持する測定ステップを有し、
前記電気量特定ステップでは、前記測定ステップにおける測定の間の電流値を時間積分することで前記電気量を特定する
請求項2に記載の使用温度推定方法。 - 前記電気量特定ステップでは、特定した少なくとも1つの前記電位についての前記電気量を特定し、
前記使用温度推定ステップでは、ピークが生じる電位ごとの前記関係情報のうち、特定した前記電位に関連付けられた前記関係情報を用いて前記解析対象金属の使用温度を推定する
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の使用温度推定方法。 - 請求項1から請求項6の何れか1項に記載の使用温度推定方法で推定した解析対象金属の使用温度と、前記解析対象金属の使用時間と、前記解析対象金属の析出物量と、前記解析対象金属の作用応力とに基づいて、前記金属のクリープ寿命を推定するクリープ寿命推定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015017509A JP6344741B2 (ja) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | 使用温度推定方法およびクリープ寿命推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015017509A JP6344741B2 (ja) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | 使用温度推定方法およびクリープ寿命推定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016142591A JP2016142591A (ja) | 2016-08-08 |
JP6344741B2 true JP6344741B2 (ja) | 2018-06-20 |
Family
ID=56570207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015017509A Active JP6344741B2 (ja) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | 使用温度推定方法およびクリープ寿命推定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6344741B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6963745B2 (ja) * | 2017-09-14 | 2021-11-10 | 富士電機株式会社 | 高Cr鋼のラーベス相検出方法 |
KR102549712B1 (ko) * | 2021-08-06 | 2023-06-29 | 부산대학교 산학협력단 | 금속의 부식 속도 측정 방법 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1434199A (en) * | 1972-10-19 | 1976-05-05 | Wilkinson Sword Ltd | Selective electrolytic dissolution of predetermined metals |
JP2622745B2 (ja) * | 1989-03-15 | 1997-06-18 | 株式会社日立製作所 | 局部腐食反応解析方法及び装置 |
JP3092950B2 (ja) * | 1991-01-08 | 2000-09-25 | 沖電気工業株式会社 | ガス放電型表示パネルの製造方法 |
JPH07128274A (ja) * | 1993-11-04 | 1995-05-19 | Toshiba Corp | 金属材料の劣化検出方法 |
JP3441181B2 (ja) * | 1994-09-20 | 2003-08-25 | 株式会社東芝 | 超耐熱合金鋼の劣化検出方法 |
JP3486315B2 (ja) * | 1997-02-17 | 2004-01-13 | 三菱重工業株式会社 | 焼戻しマルテンサイト鋼の高温損傷評価方法 |
JP3824011B2 (ja) * | 2000-12-05 | 2006-09-20 | Jfeスチール株式会社 | めっき層中合金相の定量方法 |
JP5412540B2 (ja) * | 2012-03-09 | 2014-02-12 | 三菱重工業株式会社 | 耐熱鋼の劣化評価方法およびタービンの劣化評価方法 |
JP6131539B2 (ja) * | 2012-07-13 | 2017-05-24 | 富士電機株式会社 | 機械部品の劣化評価方法 |
JP2014142304A (ja) * | 2013-01-25 | 2014-08-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | オーステナイト系ステンレス鋼の寿命評価方法 |
-
2015
- 2015-01-30 JP JP2015017509A patent/JP6344741B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016142591A (ja) | 2016-08-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6163433B2 (ja) | すきま腐食試験方法およびすきま腐食試験装置 | |
CA1166187A (en) | Method for determining current efficiency in galvanic baths | |
Berradja | Electrochemical techniques for corrosion and tribocorrosion monitoring: methods for the assessment of corrosion rates | |
US20190204210A1 (en) | Electrochemical Detection of Corrosion and Corrosion Rates of Metal in Molten Salts at High Temperatures | |
CN103323387A (zh) | 一种原位加载的电化学腐蚀模拟装置 | |
Williams et al. | Concentration measurements in molten chloride salts using electrochemical methods | |
JP6344741B2 (ja) | 使用温度推定方法およびクリープ寿命推定方法 | |
Kelleher et al. | Observed redox potential range of Li2BeF4 using a dynamic reference electrode | |
Abbas et al. | No more conventional reference electrode: Transition time for determining chloride ion concentration | |
Tan | Sensing electrode inhomogeneity and electrochemical heterogeneity using an electrochemically integrated multielectrode array | |
Rappleye et al. | Electroanalytical measurements of binary-analyte mixtures in molten LiCl-KCl eutectic: Uranium (III)-and Magnesium (II)-Chloride | |
Wang et al. | In situ corrosion monitoring of the T91 alloy in a molten chloride salt using a miniaturized electrochemical probe for high-throughput applications | |
Kramer et al. | Atmospheric corrosion measurements to improve understanding of galvanic corrosion of aircraft | |
CN109490398A (zh) | 搪瓷钢鳞爆性能双电解实验检测装置及检测方法 | |
Chan et al. | Corrosion electrochemistry of chromium in molten FLiNaK salt at 600° C | |
JP6289269B2 (ja) | すきま腐食試験方法 | |
McMillion et al. | General corrosion of alloy 22: Experimental determination of model parameters from electrochemical impedance spectroscopy data | |
Bouali et al. | Evaporation of electrolyte during SVET measurements: the scale of the problem and the solutions | |
Hinds et al. | Measurement of pH in concentrated brines | |
Hall et al. | Review of pH and reference electrodes for monitoring corrosion in HPHT extreme environments | |
CA2421181A1 (en) | Method of measuring copper ion concentration in industrial electrolytes | |
Lito et al. | Meeting the requirements of the silver/silver chloride reference electrode | |
Biegler et al. | The standard hydrogen electrode. A misrepresented concept | |
Bosch et al. | Introduction to different electrochemical corrosion monitoring techniques | |
El-Hallag et al. | Data analysis and evaluation of the electrochemical parameters for the et process via convolutive voltammetry and digital simulation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20170215 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171025 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171121 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180118 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180206 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180405 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180406 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180424 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180515 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6344741 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |