JP6976894B2 - Material life evaluation method, evaluation device, and evaluation program - Google Patents

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Description

本発明は、材料寿命の評価方法、評価装置、及び評価プログラムに関する。さらに詳述すると、本発明は、例えば火力発電プラントの主蒸気管や高温再熱蒸気管としての改良9Cr−1Mo鋼配管の溶接部でのクリープ寿命の評価に用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to a material life evaluation method, an evaluation device, and an evaluation program. More specifically, the present invention relates to a technique suitable for use in evaluating the creep life of a welded portion of an improved 9Cr-1Mo steel pipe, for example, as a main steam pipe of a thermal power plant or a high temperature reheat steam pipe.

600℃級火力発電プラントに関しては、主蒸気管や高温再熱蒸気管における改良9Cr−1Mo鋼溶接部でのクリープ寿命の評価は重要な検討課題である。改良9Cr−1Mo鋼をはじめとして、高温構造材料のクリープ寿命には、同一の試験条件下(言い換えると、同一の負荷条件下)であっても大きな差異(「ヒート間差」と呼ばれる)が存在する(Cr鋼のヒート間差に関する検討例として非特許文献1が挙げられる)。 For 600 ° C class thermal power plants, evaluation of creep life in improved 9Cr-1Mo steel welds in main steam pipes and high temperature reheat steam pipes is an important issue to be examined. There is a large difference (called "heat difference") in the creep life of high temperature structural materials, including the improved 9Cr-1Mo steel, even under the same test conditions (in other words, under the same load conditions). (Non-Patent Document 1 is mentioned as an example of study on the difference between heats of Cr steel).

阿部冨士雄「12%Cr鋼のクリープ寿命のヒート間差と長時間強度劣化挙動」,材料とプロセス(CD−ROM),Vol.21 No.2,一般社団法人日本鉄鋼協会,2008年Fujio Abe, "Difference between heats in creep life of 12% Cr steel and long-term strength deterioration behavior", Materials and Processes (CD-ROM), Vol. 21 No. 2, The Iron and Steel Institute of Japan, 2008

設計段階では、各構造物で実際に使用される材料のヒートは不明であるため、材料のヒート間差は許容引張応力の設定における安全係数の一部として考慮されている。一方、余寿命評価の段階では、評価の対象とする構造物に実際に使用されている材料のヒートは既知であることから、原理的には材料のヒート間差の考慮は可能であると考えられる。しかしながら、この点に着目した余寿命評価技術に関する検討は殆ど行われていない。高温構造物の余寿命を高い精度で推定するには、各構造物固有の材料特性を考慮することができるクリープ寿命の評価手法を構築する必要がある。 At the design stage, the heat of the material actually used in each structure is unknown, so the difference between the heats of the material is taken into account as part of the safety factor in setting the allowable tensile stress. On the other hand, at the stage of evaluating the remaining life, the heat of the material actually used for the structure to be evaluated is known, so it is considered possible to consider the difference between the heats of the material in principle. Be done. However, little study has been made on the remaining life evaluation technique focusing on this point. In order to estimate the remaining life of high-temperature structures with high accuracy, it is necessary to establish a creep life evaluation method that can take into account the material properties unique to each structure.

そこで、本発明は、材料各々に固有の材料特性/クリープ特性(別言すると、ヒート間差)を考慮した上でクリープ寿命を評価することができる材料寿命の評価方法、評価装置、及び評価プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention relates to a material life evaluation method, an evaluation device, and an evaluation program capable of evaluating creep life in consideration of material properties / creep characteristics (in other words, heat difference) peculiar to each material. The purpose is to provide.

発明者が系統的な試験・評価を実施した結果、配管における溶接継手のクリープ破断特性は母材のクリープ破断特性に依存するという知見が得られた。 As a result of systematic tests and evaluations by the inventor, it was found that the creep rupture characteristics of welded joints in pipes depend on the creep rupture characteristics of the base metal.

具体的には、改良9Cr−1Mo鋼配管に係る複数の長時間使用材に関するクリープ試験の結果と実機運用中の履歴とに基づき母材と溶接継手とについて「初期クリープ寿命」を推定した結果、図7に示す例のように、母材のクリープ特性と溶接継手のクリープ特性との間には相関があり、母材が高強度の材料ほど溶接継手も高強度の傾向を示すという知見が得られた。ここで、材料の「初期クリープ寿命」は、各長時間使用材が実機運用中に供された条件(具体的には、温度,周方向応力)におけるクリープ破断時間(即ち、前記実機運用条件に対応する「余クリープ寿命」)が算出され、算出された「余クリープ寿命」が実機での運転時間に加算された値である(屋口正次ほか「10万時間超の領域における改良9Cr−1Mo鋼溶接継手のクリープ強度の推定」,高温強度・破壊力学合同シンポジウム 第55回高温強度シンポジウム 第18回破壊力学シンポジウム 講演論文集,118,119−123頁,2017年)。 Specifically, as a result of estimating the "initial creep life" of the base metal and the welded joint based on the results of creep tests on multiple long-term use materials related to the improved 9Cr-1Mo steel piping and the history of actual machine operation, As shown in the example shown in FIG. 7, there is a correlation between the creep characteristics of the base metal and the creep characteristics of the welded joint, and it was found that the higher the strength of the base metal, the higher the strength of the welded joint. Was done. Here, the "initial creep life" of the material is defined as the creep rupture time (that is, the above-mentioned actual machine operating conditions) under the conditions (specifically, temperature, circumferential stress) that each material used for a long time is applied during the actual machine operation. The corresponding "remaining creep life") is calculated, and the calculated "remaining creep life" is the value added to the operating time of the actual machine (Masatsugu Yaguchi et al. "Improved 9Cr- in the region over 100,000 hours". 1Mo Steel Welded Joint Creep Strength Estimate ”, High Temperature Strength / Fracture Mechanics Joint Symposium 55th High Temperature Strength Symposium 18th Fracture Mechanics Symposium Proceedings, 118, 119-123, 2017).

なお、図7において、横軸は各母材の650 ℃,60 MPa に対して推定された「初期クリープ寿命」を同条件に対する「2015年データ検討会母材(板材)平均特性」(K.Kimuraほか「Re−evaluation of Long−term Creep Strength of Base Metal of ASME Grade 91 Type Steel」,Proc.PVP2016,Vancouver,Canada,PVP2016−63355,2016年)に基づく値で除した値であり、縦軸は各溶接継手の実機運用条件(具体的には、温度,周方向応力)に対して推定された「初期クリープ寿命」を「2015年データ検討会溶接継手平均特性」(M.Yaguchiほか「Re−evaluation of Long−term Creep Strength of Welded Joint of ASME Grade 91 Type Steel」,Proc.PVP2016,Vancouver,Canada,PVP2016−63316,2016年)に基づく値で除した値である。 In FIG. 7, the horizontal axis indicates the “initial creep life” estimated for each base material at 650 ° C. and 60 MPa, and the “2015 data study group base material (plate material) average characteristics” (K. Kimura et al. "Re-evolution of Long-term Creep Strength of Base Metal of ASME Grade 91 Type Steel", Proc. PVP20166, Vancouver, Vancover, Canada, PVP2016 "Initial creep life" estimated for the actual operating conditions (specifically, temperature, circumferential stress) of each welded joint is "2015 Data Study Group Welded Joint Average Characteristics" (M. Yaguchi et al. "Re" -Evolution of Long-term Creep Strength of Welded Joint of ASME Grade 91 Type Steel ", Proc. PVP20166, Vancouver, Canda, PVP2016-63316, 2016).

このことから、溶接継手の初期クリープ特性と母材の初期クリープ特性との間には正の相関関係が認められ、即ち溶接継手の初期クリープ特性は母材に依存しており、母材の初期クリープ特性が高いほど溶接継手の初期クリープ特性も高いことが知見された。つまり、各配管の溶接部のクリープ特性/ヒート間差は当該の配管の母材部のクリープ特性/ヒート間差に依存し、したがって各配管の母材部のクリープ特性/ヒート間差を評価することによって当該の配管の溶接部のクリープ特性/ヒート間差を推定し得ることが知見された。 From this, a positive correlation is found between the initial creep characteristics of the welded joint and the initial creep characteristics of the base metal, that is, the initial creep characteristics of the welded joint depend on the base metal, and the initial creep characteristics of the base metal It was found that the higher the creep characteristic, the higher the initial creep characteristic of the welded joint. That is, the creep characteristic / heat difference of the welded portion of each pipe depends on the creep characteristic / heat difference of the base material portion of the pipe, and therefore the creep characteristic / heat difference of the base material portion of each pipe is evaluated. It was found that the creep characteristics / heat difference between the welded parts of the pipe can be estimated.

本発明の材料寿命の評価方法は、上記の発明者独自の知見に基づくものであり、クロム鋼の母材部から採取されたサンプルについてバナジウム系析出物の数密度と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記サンプルのバナジウム系析出物の数密度に対応する析出物反映係数が算定されると共にクロム鋼の母材部から採取された試験片についてスモールパンチクリープ試験の結果と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記試験片のスモールパンチクリープ試験の結果に対応する長期挙動反映係数が算定され、析出物反映係数の値と長期挙動反映係数の値とに基づいて母材部特性係数が特定され、母材部の標準クリープ試験の結果と溶接部の標準クリープ試験の結果との対応に基づいて母材部特性係数の値に対応する溶接部特性係数の値が特定され、当該溶接部特性係数の値が用いられてクロム鋼の溶接部の破断時間が算定されるようにしている。 The method for evaluating the material life of the present invention is based on the above-mentioned original knowledge of the inventor, and corresponds to the number density of vanadium-based precipitates and the result of the standard creep test for the sample collected from the base material of chrome steel. Based on this, the precipitate reflection coefficient corresponding to the number density of vanadium-based precipitates in the sample is calculated, and the correspondence between the results of the small punch creep test and the results of the standard creep test for the test piece collected from the base metal portion of the chrome steel is obtained. The long-term behavior reflection coefficient corresponding to the result of the small punch creep test of the test piece is calculated based on the above, and the base metal part characteristic coefficient is specified based on the value of the precipitate reflection coefficient and the value of the long-term behavior reflection coefficient. Based on the correspondence between the result of the standard creep test of the base metal part and the result of the standard creep test of the welded part, the value of the welded part characteristic coefficient corresponding to the value of the base metal part characteristic coefficient is specified, and the welded part characteristic coefficient is specified. The value of is used to calculate the break time of the welded part of chrome steel.

また、材料寿命の評価装置は、クロム鋼の母材部から採取されたサンプルについてバナジウム系析出物の数密度と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記サンプルのバナジウム系析出物の数密度に対応する析出物反映係数を算定する手段と、クロム鋼の母材部から採取された試験片についてスモールパンチクリープ試験の結果と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記試験片のスモールパンチクリープ試験の結果に対応する長期挙動反映係数を算定する手段と、析出物反映係数の値と長期挙動反映係数の値とに基づいて母材部特性係数を特定する手段と、母材部の標準クリープ試験の結果と溶接部の標準クリープ試験の結果との対応に基づいて母材部特性係数の値に対応する溶接部特性係数の値を特定すると共に当該溶接部特性係数の値を用いてクロム鋼の溶接部の破断時間を算定する手段とを有するようにしている。 In addition, the material life evaluation device is a precipitation corresponding to the number density of vanadium-based precipitates of the sample based on the correspondence between the number density of vanadium-based precipitates and the result of the standard creep test for the sample collected from the base metal portion of the chrome steel. The result of the small punch creep test of the test piece based on the correspondence between the result of the small punch creep test and the result of the standard creep test for the test piece collected from the base material part of the chrome steel and the means for calculating the object reflection coefficient. A means for calculating the long-term behavior reflection coefficient corresponding to the above, a means for specifying the base metal part characteristic coefficient based on the value of the precipitate reflection coefficient and the value of the long-term behavior reflection coefficient, and the result of the standard creep test of the base material part. And the value of the welded part characteristic coefficient corresponding to the value of the base metal part characteristic coefficient is specified based on the correspondence with the result of the standard creep test of the welded part, and the value of the welded part characteristic coefficient is used to specify the value of the welded part of chrome steel. It has a means to calculate the breaking time of the steel.

また、材料寿命の評価プログラムは、クロム鋼の母材部から採取されたサンプルについてバナジウム系析出物の数密度と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記サンプルのバナジウム系析出物の数密度に対応する析出物反映係数を算定する処理と、クロム鋼の母材部から採取された試験片についてスモールパンチクリープ試験の結果と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記試験片のスモールパンチクリープ試験の結果に対応する長期挙動反映係数を算定する処理と、析出物反映係数の値と長期挙動反映係数の値とに基づいて母材部特性係数を特定する処理と、母材部の標準クリープ試験の結果と溶接部の標準クリープ試験の結果との対応に基づいて母材部特性係数の値に対応する溶接部特性係数の値を特定すると共に当該溶接部特性係数の値を用いてクロム鋼の溶接部の破断時間を算定する処理とをコンピュータに行わせるようにしている。 In addition, the material life evaluation program is based on the correspondence between the number density of vanadium-based precipitates and the result of the standard creep test for the sample collected from the base metal part of the chrome steel, and the precipitation corresponding to the number density of vanadium-based precipitates of the sample. The result of the small punch creep test of the test piece based on the process of calculating the object reflection coefficient and the correspondence between the result of the small punch creep test and the result of the standard creep test for the test piece collected from the base material of the chrome steel. The process of calculating the long-term behavior reflection coefficient corresponding to the above, the process of specifying the base metal part characteristic coefficient based on the value of the precipitate reflection coefficient and the value of the long-term behavior reflection coefficient, and the result of the standard creep test of the base material part. And the value of the welded part characteristic coefficient corresponding to the value of the base metal part characteristic coefficient is specified based on the correspondence with the result of the standard creep test of the welded part, and the value of the welded part characteristic coefficient is used to specify the value of the welded part of chrome steel. The process of calculating the break time of the steel is performed by the computer.

したがって、これらの材料寿命の評価方法,材料寿命の評価装置,材料寿命の評価プログラムによると、クロム鋼の母材部から採取された試料が用いられて母材部のクリープ特性が評価されて当該評価結果に基づいて当該のクロム鋼の溶接部のクリープ寿命(別言すると、クリープ破断特性)が評価される。したがって、材料・部材各々に固有のクリープ破断特性(別言すると、ヒート間差)が当該の材料・部材の溶接部の寿命評価において考慮されることにより、各材料・部材の溶接部が有する固有のクリープ破断特性が反映された寿命評価が行われる。 Therefore, according to these material life evaluation methods, material life evaluation devices, and material life evaluation programs, the creep characteristics of the base material are evaluated using samples collected from the base material of chrome steel. Based on the evaluation result, the creep life (in other words, creep rupture characteristics) of the welded portion of the chrome steel is evaluated. Therefore, the creep rupture characteristics (in other words, the difference between heats) peculiar to each material / member are taken into consideration in the life evaluation of the welded part of the material / member, so that the welded part of each material / member has the peculiarity. The life is evaluated to reflect the creep rupture characteristics of.

また、本発明の材料寿命の評価方法,材料寿命の評価装置,材料寿命の評価プログラムは、前記クロム鋼が改良9Cr−1Mo鋼であるようにしても良い。この場合には、改良9Cr−1Mo鋼の溶接部の寿命評価において上述の作用が奏される。 Further, in the material life evaluation method, the material life evaluation device, and the material life evaluation program of the present invention, the chromium steel may be an improved 9Cr-1Mo steel. In this case, the above-mentioned action is exhibited in the life evaluation of the welded portion of the improved 9Cr-1Mo steel.

本発明の材料寿命の評価方法,材料寿命の評価装置,材料寿命の評価プログラムによれば、材料・部材各々に固有のクリープ破断特性(別言すると、ヒート間差)を当該の材料・部材の溶接部の寿命評価において考慮するようにしているので、各材料・部材の溶接部が有する固有のクリープ破断特性を反映させた寿命評価を行うことができ、材料・部材毎の実質に即した寿命評価を行って寿命評価の推定精度の向上を図ることが可能になり、延いては寿命評価の信頼性の向上を図ることが可能になる。特に、従来の余寿命評価では全ての配管に対して一律に99%信頼下限特性が用いられているために保守的な結果を与える傾向があるのに対し、本発明では各材料・部材の実際の強度に即した材料特性が用いられるために一層合理的な評価結果を与えることが可能になる。 According to the material life evaluation method, the material life evaluation device, and the material life evaluation program of the present invention, the creep rupture characteristics (in other words, the difference between heats) peculiar to each material / member are determined for the material / member. Since it is taken into consideration in the life evaluation of the welded part, it is possible to perform the life evaluation that reflects the creep rupture characteristics of the welded part of each material / member, and the life of each material / member is in line with the substance. It is possible to improve the estimation accuracy of the life evaluation by performing the evaluation, and it is possible to improve the reliability of the life evaluation. In particular, in the conventional evaluation of remaining life, 99% reliability lower limit characteristics are uniformly used for all pipes, which tends to give conservative results, whereas in the present invention, each material / member is actually used. Since the material properties corresponding to the strength of the above are used, it becomes possible to give more rational evaluation results.

本発明の材料寿命の評価方法,材料寿命の評価装置,材料寿命の評価プログラムは、改良9Cr−1Mo鋼を対象として適用されるようにした場合には、改良9Cr−1Mo鋼の溶接部の寿命評価において上述の作用効果を奏することが可能になる。 When the material life evaluation method, the material life evaluation device, and the material life evaluation program of the present invention are applied to the improved 9Cr-1Mo steel, the life of the welded portion of the improved 9Cr-1Mo steel is applied. In the evaluation, it becomes possible to exert the above-mentioned action and effect.

本発明に係る材料寿命の評価方法の実施形態の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of embodiment of the material life evaluation method which concerns on this invention. 実施形態の材料寿命の評価方法を材料寿命の評価プログラムを用いて実施する場合の当該プログラムによって実現される材料寿命の評価装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the material life evaluation apparatus realized by the program when the material life evaluation method of an embodiment is carried out using a material life evaluation program. 析出物の数密度と配管の母材部の規格化した寿命との間の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the number density of the precipitate, and the normalized life of the base metal part of a pipe. スモールパンチクリープ試験において用いられる装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the apparatus used in a small punch creep test. 破断時間と応力との間の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between breaking time and stress. 試料採取の位置を説明する配管の母材部の配管軸心方向直交断面図である。It is a cross-sectional view orthogonal to the pipe axis direction of the base material part of the pipe explaining the position of sampling. 配管の母材のクリープ特性と溶接継手のクリープ特性との間の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the creep property of a base material of a pipe, and the creep property of a welded joint.

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。以下の説明において、所定の記号や語句が単位であることを明確にするため、単位として用いられる記号や語句を〔 〕で括る場合がある。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings. In the following explanation, in order to clarify that a predetermined symbol or phrase is a unit, the symbol or phrase used as a unit may be enclosed in [].

図1乃至図6に、本発明に係る材料寿命の評価方法,材料寿命の評価装置,材料寿命の評価プログラムが実機における改良9Cr−1Mo鋼(尚、種類の記号として「火SCMV28」とも表記される)配管の溶接部/溶接継手のクリープ寿命の評価に適用される場合の実施形態の一例を示す。 In FIGS. 1 to 6, the material life evaluation method, the material life evaluation device, and the material life evaluation program according to the present invention are described as improved 9Cr-1Mo steel in an actual machine (note that it is also referred to as “fire SCMV28” as a kind symbol. An example of an embodiment when applied to the evaluation of the creep life of a welded portion / welded joint of a pipe is shown.

本実施形態の材料寿命の評価方法は、クロム鋼の母材部から採取されたサンプルについてバナジウム系析出物の数密度と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記サンプルのバナジウム系析出物の数密度に対応する析出物反映係数が算定される(S1,S2,S3)と共にクロム鋼の母材部から採取された試験片についてスモールパンチクリープ試験の結果と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記試験片のスモールパンチクリープ試験の結果に対応する長期挙動反映係数が算定され(S1,S4,S5)、析出物反映係数の値と長期挙動反映係数の値とに基づいて母材部特性係数が特定され(S6)、母材部の標準クリープ試験の結果と溶接部の標準クリープ試験の結果との対応に基づいて母材部特性係数の値に対応する溶接部特性係数の値が特定されると共に当該溶接部特性係数の値が用いられてクロム鋼の溶接部の破断時間が算定される(S7)ようにしている(図1参照)。 The method for evaluating the material life of the present embodiment corresponds to the number density of vanadium-based precipitates in the sample collected from the base metal portion of the chrome steel based on the correspondence between the number density of vanadium-based precipitates and the result of the standard creep test. (S1, S2, S3) and the test pieces collected from the base material of chrome steel are tested based on the correspondence between the results of the small punch creep test and the results of the standard creep test. The long-term behavior reflection coefficient corresponding to the result of the small punch creep test of one piece is calculated (S1, S4, S5), and the base metal part characteristic coefficient is specified based on the value of the precipitate reflection coefficient and the value of the long-term behavior reflection coefficient. (S6), the value of the welded portion characteristic coefficient corresponding to the value of the base metal portion characteristic coefficient is specified based on the correspondence between the result of the standard creep test of the base metal portion and the result of the standard creep test of the welded portion. The value of the welded portion characteristic coefficient is used to calculate the breaking time of the welded portion of chrome steel (S7) (see FIG. 1).

上記材料寿命の評価方法は、本発明に係る材料寿命の評価装置によって実施され得る。本実施形態の材料寿命の評価装置は、クロム鋼の母材部から採取されたサンプルについてバナジウム系析出物の数密度と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記サンプルのバナジウム系析出物の数密度に対応する析出物反映係数を算定する手段と、クロム鋼の母材部から採取された試験片についてスモールパンチクリープ試験の結果と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記試験片のスモールパンチクリープ試験の結果に対応する長期挙動反映係数を算定する手段と、析出物反映係数の値と長期挙動反映係数の値とに基づいて母材部特性係数を特定する手段と、母材部の標準クリープ試験の結果と溶接部の標準クリープ試験の結果との対応に基づいて母材部特性係数の値に対応する溶接部特性係数の値を特定すると共に当該溶接部特性係数の値を用いてクロム鋼の溶接部の破断時間を算定する手段とを有する。 The material life evaluation method may be carried out by the material life evaluation device according to the present invention. The material life evaluation device of the present embodiment corresponds to the number density of vanadium-based precipitates of the sample collected from the base metal portion of the chrome steel based on the correspondence between the number density of vanadium-based precipitates and the result of the standard creep test. Small punch creep test of the test piece based on the correspondence between the result of the small punch creep test and the result of the standard creep test for the test piece collected from the base metal part of the chrome steel and the means for calculating the precipitate reflection coefficient. A means for calculating the long-term behavior reflection coefficient corresponding to the result of The value of the welded part characteristic coefficient corresponding to the value of the base metal part characteristic coefficient is specified based on the correspondence between the result of It has a means for calculating the breaking time of the welded portion.

上記材料寿命の評価方法及び材料寿命の評価装置は、材料寿命の評価プログラムがコンピュータ上で実行されることによっても実施・実現され得る。ここでは、材料寿命の評価プログラムがコンピュータ上で実行されることによって材料寿命の評価方法が実施されると共に材料寿命の評価装置が実現される場合を説明する。 The material life evaluation method and the material life evaluation device can also be implemented and realized by executing the material life evaluation program on a computer. Here, a case where the material life evaluation method is implemented and the material life evaluation device is realized by executing the material life evaluation program on a computer will be described.

本実施形態の材料寿命の評価プログラム17を実行するためのコンピュータ10(本実施形態では、材料寿命の評価装置10でもある)の全体構成を図2に示す。 FIG. 2 shows the overall configuration of the computer 10 (also the material life evaluation device 10 in the present embodiment) for executing the material life evaluation program 17 of the present embodiment.

このコンピュータ10(材料寿命の評価装置10)は制御部11,記憶部12,入力部13,表示部14,及びメモリ15を備え、これらが相互にバス等の信号回線によって接続されている。 The computer 10 (material life evaluation device 10) includes a control unit 11, a storage unit 12, an input unit 13, a display unit 14, and a memory 15, which are connected to each other by a signal line such as a bus.

制御部11は、記憶部12に記憶されている材料寿命の評価プログラム17に従ってコンピュータ10全体の制御並びに材料寿命の評価に係る演算を行うものであり、例えばCPU(中央演算処理装置)である。 The control unit 11 controls the entire computer 10 and performs calculations related to the evaluation of the material life according to the material life evaluation program 17 stored in the storage unit 12, and is, for example, a CPU (Central Processing Unit).

記憶部12は、少なくともデータやプログラムを記憶可能な装置であり、例えばハードディスクである。 The storage unit 12 is a device capable of storing at least data and programs, and is, for example, a hard disk.

入力部13は、少なくとも作業者の命令や種々の情報を制御部11に与えるためのインターフェイス(即ち、情報入力の仕組み)であり、例えばキーボードやマウスである。なお、例えばキーボードとマウスとの両方のように複数種類のインターフェイスを入力部13として有するようにしても良い。 The input unit 13 is an interface (that is, an information input mechanism) for giving at least a worker's command and various information to the control unit 11, and is, for example, a keyboard or a mouse. It should be noted that a plurality of types of interfaces such as both a keyboard and a mouse may be provided as the input unit 13.

表示部14は、制御部11の制御によって文字や図形或いは画像等の描画・表示を行うものであり、例えばディスプレイである。 The display unit 14 draws and displays characters, figures, images, and the like under the control of the control unit 11, and is, for example, a display.

メモリ15は、制御部11が種々の制御や演算を実行する際の作業領域であるメモリ空間となるものであり、例えばRAM(Random Access Memory の略)である。 The memory 15 is a memory space that is a work area when the control unit 11 executes various controls and operations, and is, for example, a RAM (abbreviation of Random Access Memory).

また、コンピュータ10に、必要に応じ、当該コンピュータ10との間でデータや制御指令等の信号の送受信(即ち、出入力)が可能であるように、バスや広域ネットワーク回線等の信号回線により、データサーバ20が接続されるようにしても良い。また、コンピュータ10は、必要に応じ、インターネットなどのネットワークを介してクラウドサーバ(図示していない)にアクセス可能であるようにしても良い。 Further, a signal line such as a bus or a wide area network line is used so that the computer 10 can send and receive signals such as data and control commands (that is, input / output) to and from the computer 10 as needed. The data server 20 may be connected. Further, the computer 10 may be able to access a cloud server (not shown) via a network such as the Internet, if necessary.

そして、コンピュータ10(以下、「材料寿命の評価装置10」と表記する)の制御部11には、材料寿命の評価プログラム17が実行されることにより、クロム鋼の母材部から採取されたサンプルについてバナジウム系析出物の数密度と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記サンプルのバナジウム系析出物の数密度に対応する析出物反映係数を算定する処理を行う析出物反映部11aと、クロム鋼の母材部から採取された試験片についてスモールパンチクリープ試験の結果と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記試験片のスモールパンチクリープ試験の結果に対応する長期挙動反映係数を算定する処理を行う長期挙動反映部11bと、析出物反映係数の値と長期挙動反映係数の値とに基づいて母材部特性係数を特定する処理を行う特性評価部11cと、母材部の標準クリープ試験の結果と溶接部の標準クリープ試験の結果との対応に基づいて母材部特性係数の値に対応する溶接部特性係数の値を特定すると共に当該溶接部特性係数の値を用いてクロム鋼の溶接部の破断時間を算定する処理を行う寿命算定部11dとが構成される。 Then, the control unit 11 of the computer 10 (hereinafter referred to as "material life evaluation device 10") is executed with the material life evaluation program 17, and the sample collected from the base material portion of the chrome steel is executed. The precipitate reflection unit 11a that performs the process of calculating the precipitate reflection coefficient corresponding to the number density of the vanadium-based precipitate of the sample based on the correspondence between the number density of the vanadium-based precipitate and the result of the standard creep test, and the mother of the chrome steel. A process is performed to calculate the long-term behavior reflection coefficient corresponding to the result of the small punch creep test of the test piece based on the correspondence between the result of the small punch creep test and the result of the standard creep test for the test piece collected from the material part. Results of standard creep test of long-term behavior reflection unit 11b, characteristic evaluation unit 11c that performs processing to specify the characteristic coefficient of the base metal part based on the value of the precipitation reflection coefficient and the value of the long-term behavior reflection coefficient, and the standard creep test of the base material part. And the value of the welded part characteristic coefficient corresponding to the value of the base metal part characteristic coefficient is specified based on the correspondence with the result of the standard creep test of the welded part, and the value of the welded part characteristic coefficient is used to specify the value of the welded part of chrome steel. It is configured with a life calculation unit 11d that performs a process of calculating the breaking time of the steel.

本発明に係る手順は、データベースが整備された上で、大きくは、母材部関連の処理(S1乃至S6)と溶接部関連の処理(S7)とからなる。 The procedure according to the present invention largely includes processing related to the base metal portion (S1 to S6) and processing related to the welded portion (S7) after the database is prepared.

材料寿命の評価方法の実施に際しては、微視組織のデータベース,クリープ試験のデータベース,及びクリープ破断特性のデータベースが整備され準備される(便宜的に「S0」とする)。 When implementing the material life evaluation method, a database of microstructures, a database of creep tests, and a database of creep rupture characteristics are prepared and prepared (referred to as "S0" for convenience).

《微視組織のデータベース》
微視組織のデータベースには、改良9Cr−1Mo鋼に関する微視組織と長時間クリープ特性(別言すると、クリープ破断特性)との間の関係に関するデータが蓄積される。
<< Database of microscopic tissue >>
The microstructure database stores data on the relationship between the microstructure and long-term creep properties (in other words, creep rupture properties) for the improved 9Cr-1Mo steel.

具体的には、例えば600℃級火力発電プラントで長時間(具体的には例えば、5〜15万時間程度;以下における「長時間」も同様)使用された状態の様々な、改良9Cr−1Mo鋼配管の母材が分析用試料として用いられて微視組織の観察・分析が行われると共にクリープ試験が行われ、同一の母材部から採取された二つの分析用試料に係る微視組織の観察・分析の結果として得られる析出物の数密度とクリープ試験の結果として得られるクリープ特性との組み合わせデータが蓄積されてデータベースが構成される。 Specifically, various improved 9Cr-1Mo in a state of being used for a long time (specifically, for example, about 50,000 to 150,000 hours; the same applies to the "long time" in the following) in a 600 ° C. class thermal power plant, for example. The base metal of the steel pipe is used as the sample for analysis, and the microscopic structure is observed and analyzed, and the creep test is performed. A database is constructed by accumulating combination data of the number density of precipitates obtained as a result of observation and analysis and the creep characteristics obtained as a result of a creep test.

微視組織の観察・分析としては、具体的には例えば透過型電子顕微鏡(「TEM」とも呼ばれる)が用いられて析出物の数密度の計測が行われる。 Specifically, for observation and analysis of the microscopic tissue, for example, a transmission electron microscope (also referred to as “TEM”) is used to measure the number density of the precipitate.

ここで、対象とする材料は旧オーステナイト粒界,パケット境界/ブロック境界,及びラスなどの階層構造を成しており、場所によって微視組織の状態は顕著に異なる。このため、観察場所が分析結果に及ぼす影響を減らすため、各析出物に応じて所定の観察面積を対象とした上で、微細な析出物の分析漏れがないように高分解能(具体的には例えば、4 nm 程度)にて、析出物の数密度の計測が行われることが好ましい。 Here, the target material has a hierarchical structure such as an old austenite grain boundary, a packet boundary / block boundary, and a lath, and the state of the microstructure differs significantly depending on the location. Therefore, in order to reduce the influence of the observation location on the analysis results, a predetermined observation area is targeted according to each precipitate, and high resolution (specifically, high resolution (specifically,) so that there is no omission of analysis of fine precipitates). For example, it is preferable to measure the number density of the precipitate at (about 4 nm).

クリープ試験としては、日本工業規格 JIS Z2271「金属材料のクリープ及びクリープ破断試験方法」に則して、標準試験片が用いられてクリープ試験が行われる。なお、本発明の説明では、標準試験片が用いられて行われるクリープ試験のことを「標準クリープ試験」とも呼ぶ。 As the creep test, a creep test is performed using a standard test piece in accordance with Japanese Industrial Standards JIS Z2271 "Creep and creep rupture test method for metal materials". In the description of the present invention, the creep test performed by using the standard test piece is also referred to as "standard creep test".

析出物の数密度と改良9Cr−1Mo鋼配管の母材部の初期クリープ寿命との間の関係の一例を図3に示す。なお、材料の「初期クリープ寿命」は、上記の図7に関連して説明した内容と同様である(屋口正次ほか「10万時間超の領域における改良9Cr−1Mo鋼溶接継手のクリープ強度の推定」(前掲))。 FIG. 3 shows an example of the relationship between the number density of precipitates and the initial creep life of the base material of the improved 9Cr-1Mo steel pipe. The "initial creep life" of the material is the same as that described in relation to FIG. 7 above (Masatsugu Yaguchi et al., "Creep strength of the improved 9Cr-1Mo steel welded joint in the region exceeding 100,000 hours". Estimate "(supra)).

図3から、クロム(Cr)系析出物(主に、M236:但し、M=Cr,Fe)やモリブデン(Mo)系析出物(主に、ラーベス相)の数密度と母材部の初期クリープ寿命との間には相関は見られない一方で、バナジウム(V)系析出物(主に、MX:但し、M=V,Nb、また、X=C,N;特に、バナジウムナイトライド(VN))の数密度と母材部の初期クリープ寿命との間には正の相関が認められることが確認される。 From FIG. 3, the number densities of chromium (Cr) -based precipitates (mainly M 23 C 6 : however, M = Cr, Fe) and molybdenum (Mo) -based precipitates (mainly Rabes phase) and the base material portion. Vanadium (V) -based precipitates (mainly MX: but M = V, Nb, and X = C, N; especially vanadium knights; while no correlation was found with the initial creep lifetime of It is confirmed that a positive correlation is observed between the number density of the ride (VN)) and the initial creep life of the base metal.

図3に示す結果から、改良9Cr−1Mo鋼配管各々の母材部のバナジウム系析出物の数密度を計測することにより、各材料・部材が有する固有のクリープ破断特性(別言すると、ヒート間差)を反映したクリープ寿命を評価し得ることが確認される。 From the results shown in FIG. 3, by measuring the number density of vanadium-based precipitates in the base material of each of the improved 9Cr-1Mo steel pipes, the unique creep rupture characteristics of each material / member (in other words, the difference between heats). It is confirmed that the creep life reflecting the above can be evaluated.

本実施形態では、分析用試料としての改良9Cr−1Mo鋼配管(特に、使用材)の母材毎のバナジウム系析出物の数密度〔μm-2〕と標準クリープ試験の結果(具体的には、試験温度,試験応力,破断時間など)との組み合わせデータが複数蓄積されたデータファイルが微視組織のデータベース21としてデータサーバ20に格納される。 In this embodiment, the number density [μm -2 ] of vanadium-based precipitates for each base material of the improved 9Cr-1Mo steel pipe (particularly the material used) as a sample for analysis and the result of the standard creep test (specifically, the test). A data file in which a plurality of combined data such as temperature, test stress, breaking time, etc. are accumulated is stored in the data server 20 as a database 21 of the microstructure.

また、上記の分析用試料のそれぞれの実機での運用条件(具体的には、稼働温度〔℃〕,稼働応力〔MPa〕など)や使用時間〔時間〕の情報が、上記の組み合わせデータのそれぞれと関連付けられて整備される。 In addition, information on the operating conditions (specifically, operating temperature [° C], operating stress [MPa], etc.) and usage time [time] of each of the above analysis samples in the actual machine is information on each of the above combination data. It is maintained in association with.

《クリープ試験のデータベース》
クリープ試験のデータベースには、改良9Cr−1Mo鋼に関する短時間領域に於けるクリープ試験の結果と長時間領域に於けるクリープ特性(別言すると、クリープ破断特性)との間の関係に関するデータが蓄積される。
《Creep test database》
The creep test database stores data on the relationship between the results of the creep test in the short time domain and the creep properties (in other words, creep rupture properties) in the long time domain for the improved 9Cr-1Mo steel. Will be done.

具体的には、例えば600℃級火力発電プラントで長時間使用された状態の複数の、改良9Cr−1Mo鋼配管の母材が分析用試料として用いられてスモールパンチによるクリープ試験が行われると共に標準試験片によるクリープ試験(即ち、標準クリープ試験)が行われ、同一の母材部から採取された二つの分析用試料に係る二種類のクリープ試験の結果として得られるクリープ特性の組み合わせデータが蓄積されてデータベースが構成される。 Specifically, for example, a plurality of improved 9Cr-1Mo steel pipe base materials that have been used for a long time in a 600 ° C class thermal power plant are used as analysis samples, and a creep test is performed by a small punch and standard. A creep test with a test piece (ie, a standard creep test) is performed, and combined data of creep characteristics obtained as a result of two types of creep tests for two analytical samples taken from the same base material are accumulated. The database is configured.

スモールパンチ(SP)によるクリープ試験としては、例えば、図4に示す装置が用いられると共に下記の仕様の試験片(「SP試験片」と表記する)が用いられて下記の試験条件に則してクリープ試験が行われる。
<SP試験片の仕様>
直径:8 mm
板厚:0.5 mm ±0.005 mm
研磨:湿式アルミナ鏡面研磨仕上げ
<クリープ試験の条件>
温度:650 ℃
荷重:190,230,300 N
雰囲気:高純度アルゴン(Ar)ガス(99.99%),150 ml/分
As the creep test by the small punch (SP), for example, the apparatus shown in FIG. 4 is used, and a test piece having the following specifications (referred to as “SP test piece”) is used in accordance with the following test conditions. A creep test is performed.
<Specifications of SP test piece>
Diameter: 8 mm
Plate thickness: 0.5 mm ± 0.005 mm
Polishing: Wet alumina mirror polishing finish <Creep test conditions>
Temperature: 650 ° C
Load: 190,230,300 N
Atmosphere: High-purity argon (Ar) gas (99.99%), 150 ml / min

標準試験片によるクリープ試験としては、日本工業規格 JIS Z2271「金属材料のクリープ及びクリープ破断試験方法」に則して、標準試験片が用いられてクリープ試験(即ち、標準クリープ試験)が行われる。 As the creep test using the standard test piece, a creep test (that is, a standard creep test) is performed using the standard test piece in accordance with Japanese Industrial Standards JIS Z2271 "Creep and creep rupture test method for metal materials".

同一の母材部から採取された二つの分析用試料に係るスモールパンチによるクリープ試験(具体的には例えば、上記の仕様や条件に従う試験)の結果と標準試験片によるクリープ試験(具体的には、JIS Z2271 に従う試験)の結果との間の関係の一例を図5に示す。図中の白抜きのプロットが標準試験片によるクリープ試験の結果であり、黒塗りのプロットがスモールパンチによるクリープ試験の結果である。 The results of a creep test using a small punch (specifically, for example, a test according to the above specifications and conditions) and a creep test using a standard test piece (specifically, a test according to the above specifications and conditions) for two analytical samples collected from the same base material. , JIS Z2271 (test according to JIS Z2271), an example of the relationship with the result is shown in FIG. The white plots in the figure are the results of the creep test using the standard test piece, and the black plots are the results of the creep test using the small punch.

図5に示す結果から、スモールパンチによるクリープ試験の結果と標準試験片によるクリープ試験の結果とでヒート間差の順序は同一であり、したがって、比較的短時間で実施され得るスモールパンチによるクリープ試験によって標準試験片の長時間領域に於けるヒート間差の順序が良好に再現され得ることが確認でき、延いては、短時間の試験の結果から長時間領域に於けるクリープ特性を評価し得ることが確認される。 From the results shown in FIG. 5, the order of the heat difference is the same between the result of the creep test by the small punch and the result of the creep test by the standard test piece, and therefore the creep test by the small punch can be performed in a relatively short time. It can be confirmed that the order of the difference between heats in the long-term region of the standard test piece can be reproduced well, and the creep characteristics in the long-term region can be evaluated from the results of the short-term test. Is confirmed.

本実施形態では、分析用試料としての改良9Cr−1Mo鋼配管(特に、使用材)の母材毎のスモールパンチによるクリープ試験の結果(具体的には、試験温度,試験応力,破断時間など)と標準試験片によるクリープ試験の結果(具体的には、試験温度,試験応力,破断時間など)との組み合わせデータが複数蓄積されたデータファイルがクリープ試験のデータベース22としてデータサーバ20に格納される。 In this embodiment, the result of a creep test by a small punch for each base material of the improved 9Cr-1Mo steel pipe (particularly, the material used) as a sample for analysis (specifically, test temperature, test stress, rupture time, etc.). A data file in which a plurality of combination data of the creep test result (specifically, test temperature, test stress, rupture time, etc.) and the result of the creep test using the standard test piece are accumulated is stored in the data server 20 as the creep test database 22. ..

また、上記の分析用試料のそれぞれの実機での運用条件(具体的には、稼働温度〔℃〕,稼働応力〔MPa〕など)や使用時間〔時間〕の情報が、上記の組み合わせデータのそれぞれと関連付けられて整備される。 In addition, information on the operating conditions (specifically, operating temperature [° C], operating stress [MPa], etc.) and usage time [time] of each of the above analysis samples in the actual machine is information on each of the above combination data. It is maintained in association with.

《クリープ破断特性のデータベース》
クリープ破断特性のデータベースには、改良9Cr−1Mo鋼に関する母材部の標準クリープ試験の結果と溶接部の標準クリープ試験の結果との間の関係に関するデータが蓄積される。
<< Database of creep rupture characteristics >>
The database of creep rupture properties stores data on the relationship between the results of the standard creep test of the base metal and the results of the standard creep test of the weld for the improved 9Cr-1Mo steel.

具体的には、例えば600℃級火力発電プラントで長時間使用された状態の複数の、改良9Cr−1Mo鋼配管の母材及び溶接継手が分析用試料として用いられてクリープ試験が行われ、同一の配管の母材部と溶接継手部とのそれぞれから採取された二つの分析用試料に係る二つのクリープ試験の結果として得られるクリープ特性の組み合わせデータが蓄積されてデータベースが構成される。 Specifically, for example, a creep test is performed using a plurality of base materials and welded joints of improved 9Cr-1Mo steel pipes that have been used for a long time in a 600 ° C class thermal power plant as analysis samples, and the same. A database is constructed by accumulating combination data of creep characteristics obtained as a result of two creep tests relating to two analytical samples collected from each of the base metal part and the welded joint part of the pipe.

クリープ試験としては、日本工業規格 JIS Z2271「金属材料のクリープ及びクリープ破断試験方法」に則して、標準試験片が用いられてクリープ試験(即ち、標準クリープ試験)が行われる。 As the creep test, a creep test (that is, a standard creep test) is performed using a standard test piece in accordance with Japanese Industrial Standards JIS Z2271 "Creep and creep rupture test method for metal materials".

本実施形態では、分析用試料としての改良9Cr−1Mo鋼配管(特に、使用材)毎の、母材部の標準クリープ試験の結果(具体的には、試験温度,試験応力,破断時間など)と溶接継手部の標準クリープ試験の結果(具体的には、試験温度,試験応力,破断時間など)との組み合わせデータが複数蓄積されたデータファイルがクリープ破断特性のデータベース23としてデータサーバ20に格納される。 In this embodiment, the result of the standard creep test of the base metal portion for each improved 9Cr-1Mo steel pipe (particularly, the material used) as a sample for analysis (specifically, test temperature, test stress, rupture time, etc.). A data file containing a plurality of combination data of the standard creep test results (specifically, test temperature, test stress, rupture time, etc.) of the welded joint is stored in the data server 20 as the creep rupture characteristic database 23. Will be done.

また、上記の分析用試料のそれぞれの実機での運用条件(具体的には、稼働温度〔℃〕,稼働応力〔MPa〕など)や使用時間〔時間〕の情報が、上記の組み合わせデータのそれぞれと関連付けられて整備される。 In addition, information on the operating conditions (specifically, operating temperature [° C], operating stress [MPa], etc.) and usage time [time] of each of the above analysis samples in the actual machine is information on each of the above combination data. It is maintained in association with.

本発明において利用される上述の三つのデータベースは、既存のデータが利用・収集されて整備されるようにしても良く、或いは、データが新規に取得されて整備されるようにしても良く、さらに言えば、既存のデータと新規のデータとが組み合わされて整備されるようにしても良い。また、上述の三つのデータベースは、一旦整備された後は固定的なものとして扱われるようにしても良く、或いは、一旦整備された後に随時にデータが新たに追加されるなどして適時更新されるようにしても良い。 In the above-mentioned three databases used in the present invention, existing data may be used / collected and maintained, or data may be newly acquired and maintained, and further. Speaking of which, existing data and new data may be combined and maintained. In addition, the above three databases may be treated as fixed once they are maintained, or they may be updated in a timely manner by adding new data as needed after they are maintained. You may do so.

そして、材料寿命の評価方法が実施される際の母材部関連の処理に係る手順として、まず、実機配管の母材部からの試料の採取が行われる(S1)。 Then, as a procedure related to the processing related to the base material portion when the material life evaluation method is implemented, first, a sample is collected from the base material portion of the actual machine piping (S1).

具体的には、例えば、実機配管の母材の外表面近傍位置(図6)から試料が採取される。本発明において実機配管の母材から採取される試料は、試料が採取された後の配管の強度や健全性に影響を与えることが無く、したがって試料採取後の配管の使用・運用に影響を与えることが無い程度に小さく、微小サンプルとも言い得る程度の大きさのものが用いられる。 Specifically, for example, a sample is taken from a position near the outer surface of the base material of the actual machine piping (FIG. 6). In the present invention, the sample collected from the base material of the actual machine piping does not affect the strength and soundness of the piping after the sample is collected, and therefore affects the use and operation of the piping after sampling. A sample that is small enough to never occur and has a size that can be called a minute sample is used.

ここで、配管でクリープ損傷が進行すると一般に肉厚方向で損傷分布が生じるものの、改良9Cr−1Mo鋼配管をはじめとする実機の大径管(具体的には例えば、直径が400〜1000 mm 程度の配管)の場合は、材料及び運用が通常の範囲内である限り、溶接部でクリープ損傷が進行することはあっても、母材部ではクリープ損傷は殆ど進行しないと考えられる。したがって、配管の母材の場合は、肉厚方向でクリープ特性は概ね均一であり、外表面近傍から採取された試料について分析・試験が為されることにより、配管全体のクリープ特性を評価することが可能であると考えられる。ただし、配管の外表面直下では脱炭などによってクリープ特性が他の場所とは異なっていると考えられる。 Here, if creep damage progresses in the piping, damage distribution generally occurs in the wall thickness direction, but large-diameter pipes of actual machines such as improved 9Cr-1Mo steel pipes (specifically, the diameter is about 400 to 1000 mm). In the case of (Piping), as long as the material and operation are within the normal range, it is considered that creep damage may progress in the welded part, but creep damage hardly progresses in the base metal part. Therefore, in the case of the base material of the pipe, the creep characteristics are generally uniform in the wall thickness direction, and the creep characteristics of the entire pipe should be evaluated by analyzing and testing the sample collected from the vicinity of the outer surface. Is considered possible. However, it is considered that the creep characteristics are different from other places due to decarburization etc. just below the outer surface of the pipe.

上記に関連し、600℃級火力発電プラントで長時間使用された様々な、改良9Cr−1Mo鋼配管(特に、大径管)の母材から採取された試料を対象として発明者が組織観察,化学成分,硬さ測定,ボイド観察,及び標準クリープ試験を肉厚方向について実施した結果として、表面から約0.2 mm の範囲では変質層が生じている一方でそれよりも内部では配管の母材のクリープ特性は概ね一定であるという知見が得られた。 In relation to the above, the inventor observed the structure of samples collected from the base material of various improved 9Cr-1Mo steel pipes (particularly large diameter pipes) that were used for a long time in 600 ° C class thermal power plants. As a result of conducting chemical composition, hardness measurement, void observation, and standard creep test in the wall thickness direction, an altered layer is formed within a range of about 0.2 mm from the surface, but inside it, the mother of the pipe is formed. It was found that the creep characteristics of the material are almost constant.

以上のことから、例えば火力発電プラントの主蒸気管や高温再熱蒸気管(特に、大径管)については配管の母材の外表面から約1 mm の領域を除いた部分から採取された試料が用いられて微視組織の分析(下述のS2の処理)及びスモールパンチクリープ試験(下述のS4の処理)が行われることが好ましく、これによって配管の母材のクリープ特性を適切に評価することが可能である。 From the above, for example, for the main steam pipes and high-temperature reheat steam pipes (particularly large-diameter pipes) of thermal power plants, samples taken from the part excluding the area of about 1 mm from the outer surface of the base material of the pipes. It is preferable that microscopic structure analysis (treatment of S2 described below) and small punch creep test (treatment of S4 described below) are performed using the above, thereby appropriately evaluating the creep characteristics of the base metal of the pipe. It is possible to do.

S1の処理では、実機配管の母材部から、S2の処理における微視組織分析用のサンプルとして例えば直径が3 mm で厚さが0.15 mm の円板形の試料が採取されると共に、S4の処理におけるスモールパンチクリープ試験用の試験片(即ち、SP試験片)として例えば直径が8 mm で厚さが0.5 mm の円板形の試料が採取される。 In the treatment of S1, a disk-shaped sample having a diameter of 3 mm and a thickness of 0.15 mm is collected from the base material of the actual machine piping as a sample for microstructure analysis in the treatment of S2. As a test piece (that is, SP test piece) for the small punch creep test in the treatment of S4, for example, a disk-shaped sample having a diameter of 8 mm and a thickness of 0.5 mm is collected.

材料寿命の評価方法のS1の処理では、さらに、材料寿命の評価プログラム17が実行される際の手順として、言い換えると、材料寿命の評価装置10における処理として、試料が採取された配管の母材についての、実機における稼働温度の値Tu〔℃〕及び稼働応力の値σu〔MPa〕並びに前記稼働温度及び稼働応力で使用された時間の値tu〔時間〕が入力部13を介して入力され、当該入力された値がメモリ15に記憶される。 In the processing of S1 of the material life evaluation method, further, as a procedure when the material life evaluation program 17 is executed, in other words, as a processing in the material life evaluation device 10, the base material of the pipe from which the sample is taken is taken. The value Tu [° C.] of the operating temperature and the value σu [MPa] of the operating stress in the actual machine and the value tu [hour] of the time used for the operating temperature and the operating stress are input via the input unit 13. The input value is stored in the memory 15.

次に、S1の処理において採取されたサンプルの微視組織の分析が行われる(S2)。 Next, the microstructure of the sample collected in the treatment of S1 is analyzed (S2).

S2の処理では、S1の処理において採取された微視組織分析用のサンプルの微視組織の分析が行われてバナジウム系析出物の数密度〔μm-2〕が計測される。 In the treatment of S2, the microstructure of the sample for microstructure analysis collected in the treatment of S1 is analyzed, and the number density [μm- 2 ] of the vanadium-based precipitate is measured.

具体的には、例えば透過型電子顕微鏡(TEM)が用いられて微視組織の分析が行われ、サンプルのバナジウム系析出物の数密度〔μm-2〕が計測される。 Specifically, for example, a transmission electron microscope (TEM) is used to analyze the microscopic tissue, and the number density [μm- 2 ] of the vanadium-based precipitate of the sample is measured.

本実施形態では、S1の処理において採取された微視組織分析用のサンプルについてのバナジウム系析出物の数密度の値ρu〔μm-2〕が入力部13を介して入力され、当該入力された値がメモリ15に記憶される。 In the present embodiment, the value of the number density of vanadium-based precipitates ρu [μm -2 ] for the sample for microstructure analysis collected in the treatment of S1 is input via the input unit 13, and the input value is input. It is stored in the memory 15.

続いて、S2の処理における微視組織の分析の結果に基づいてクリープ特性の評価が行われる(S3)。 Subsequently, the creep characteristics are evaluated based on the result of the analysis of the microstructure in the treatment of S2 (S3).

S3の処理では、S2の処理によって判明した性質を備える母材サンプルの長時間領域に於けるクリープ特性(別言すると、クリープ破断特性)が、微視組織のデータベース21が参照されることによって推定される。 In the treatment of S3, the creep characteristics (in other words, creep rupture characteristics) in the long-term region of the base material sample having the properties found by the treatment of S2 are estimated by referring to the database 21 of the microstructure. Will be done.

具体的には、はじめに、評価のための準備として、微視組織のデータベース21に蓄積されたデータに係る分析用試料(具体的には、長時間使用された改良9Cr−1Mo鋼配管の母材)毎の初期クリープ寿命の推定が行われる(S3−1)。 Specifically, first, as a preparation for evaluation, an analysis sample related to the data accumulated in the microstructure database 21 (specifically, the base material of the improved 9Cr-1Mo steel pipe used for a long time). ) The initial creep life is estimated for each (S3-1).

分析用試料の初期クリープ寿命は、例えば、以下の手順(「手順A」と呼ぶ)によって推定される(屋口正次ほか「10万時間超の領域における改良9Cr−1Mo鋼溶接継手のクリープ強度の推定」,高温強度・破壊力学合同シンポジウム 第55回高温強度シンポジウム 第18回破壊力学シンポジウム 講演論文集,118,119−123頁,2017年)。 The initial creep life of the sample for analysis is estimated by, for example, the following procedure (referred to as "Procedure A") (Masatsugu Yaguchi et al. "Creep strength of improved 9Cr-1Mo steel welded joint in the region over 100,000 hours". ,, Joint Symposium on High Temperature Intensity and Fracture Mechanics, 55th Symposium on High Temperature Intensity, 18th Symposium on Fracture Mechanics, Proceedings, 118, pp. 119-123, 2017).

〈手順A−1〉
各分析用試料に関する標準クリープ試験のデータを対象としてラーソンミラーパラメータ法による回帰が行われ、回帰式における係数・定数が決定される。
<Procedure A-1>
Regression is performed by the Larson Miller parameter method for the data of the standard creep test for each analytical sample, and the coefficients and constants in the regression equation are determined.

〈手順A−2〉
決定された回帰係数・定数が用いられて各分析用試料が実機運用中に供された条件(具体的には、温度,周方向応力)におけるクリープ破断時間(即ち、前記実機運用条件に対応する「余クリープ寿命」)が算定される。なお、周方向応力は、配管の寸法及び実機運用中の稼働応力に基づき、直管やエルボといった配管形状に対応する平均径式が用いられて算出される。また、実機での稼働温度や稼働応力は、分析用試料毎の組み合わせデータのそれぞれと関連付けられた情報として既知である。
<Procedure A-2>
The creep rupture time (that is, the above-mentioned actual machine operating conditions) under the conditions (specifically, temperature, circumferential stress) in which each analytical sample is subjected to the actual machine operation using the determined regression coefficient / constant corresponds to the actual machine operating conditions. "Remaining creep life") is calculated. The circumferential stress is calculated by using an average diameter formula corresponding to a pipe shape such as a straight pipe or an elbow, based on the dimensions of the pipe and the operating stress during actual operation. In addition, the operating temperature and operating stress in the actual machine are known as information associated with each of the combination data for each analysis sample.

〈手順A−3〉
算定された「余クリープ寿命」が実機での使用時間に加算された値が、前記実機運用条件における各分析用試料の「初期クリープ寿命」とされる。なお、実機での使用時間は、分析用試料毎の組み合わせデータのそれぞれと関連付けられた情報として既知である。
<Procedure A-3>
The value obtained by adding the calculated "remaining creep life" to the usage time of the actual machine is defined as the "initial creep life" of each analytical sample under the operating conditions of the actual machine. The usage time in the actual machine is known as information associated with each of the combination data for each analysis sample.

なお、上述の推定方法では、ロビンソン則及び線形損傷則が成立することを前提条件としている。上述の推定方法によると、実機で蓄積された損傷の分だけ、標準クリープ試験に要する時間が短縮される。 In the above estimation method, it is a precondition that the Robinson's rule and the linear damage rule are satisfied. According to the above estimation method, the time required for the standard creep test is shortened by the amount of damage accumulated in the actual machine.

ここで、実機運用中に供された応力レベルで標準クリープ試験が実施されていない場合に、実機運用中に供された応力条件を回帰対象とすると過度な応力外挿によって不適切な回帰になってしまう場合がある。このような場合には、回帰の精度を確保するため、下記の手順(「手順B」と呼ぶ)により、実機運用中に供された条件における初期クリープ寿命が推定されるようにしても良い(屋口正次ほか「10万時間超の領域における改良9Cr−1Mo鋼溶接継手のクリープ強度の推定」(前掲))。 Here, if the standard creep test is not performed at the stress level applied during actual machine operation and the stress conditions applied during actual machine operation are targeted for regression, excessive stress extrapolation results in inappropriate regression. It may end up. In such a case, in order to ensure the accuracy of the regression, the initial creep life under the conditions provided during the actual operation may be estimated by the following procedure (referred to as "procedure B") (referred to as "procedure B"). Masatsugu Yaguchi et al. "Estimation of creep strength of improved 9Cr-1Mo steel welded joints in the region over 100,000 hours" (supra).

〈手順B−1〉
各分析用試料について、温度To〔℃〕,応力σo〔MPa〕に対応する余クリープ寿命が特定される(尚、具体的には例えば、温度To=650〔℃〕,応力σo=60〔MPa〕などが考えられる)。具体的には、分析用試料毎に、応力σoでの実験データが有るものについては実験値が用いられ、応力σoでの実験データが無いものについてはラーソンミラーパラメータ法による回帰にて応力σoに対応する余クリープ寿命が算定される。
<Procedure B-1>
For each analytical sample, the residual creep life corresponding to the temperature To [° C.] and the stress σo [MPa] is specified (specifically, for example, the temperature To = 650 [° C.] and the stress σo = 60 [MPa]. ] Etc.). Specifically, for each sample for analysis, the experimental value is used for those with experimental data at stress σo, and for those without experimental data at stress σo, the stress is converted to stress σo by regression by the Larson Miller parameter method. The corresponding residual creep life is calculated.

〈手順B−2〉
線形損傷則が成り立つと仮定すると以下の数式1が成り立つ。
(数1) tx/X+ty/Y = 1
ここに、
X:実機での稼働温度,稼働応力における当該分析用試料の初期の寿命,
Y:温度To〔℃〕,応力σo〔MPa〕における当該分析用試料の初期の寿命,
tx:当該分析用試料に係る実機での使用時間,
ty:温度To〔℃〕,応力σo〔MPa〕に対応する当該分析用試料の余寿命
をそれぞれ表す。
<Procedure B-2>
Assuming that the linear damage rule holds, the following equation 1 holds.
(Number 1) tx / X + ty / Y = 1
Here,
X: Operating temperature in the actual machine, initial life of the sample for analysis under operating stress,
Y: Initial life of the sample for analysis at temperature To [° C], stress σo [MPa],
tx: Usage time of the sample for analysis on the actual machine,
ty: Represents the remaining life of the analytical sample corresponding to the temperature To [° C] and the stress σo [MPa], respectively.

数式1について、実機での使用時間txは分析用試料毎の組み合わせデータのそれぞれと関連付けられた情報として既知であり、また、余寿命tyは上記〈手順B−1〉における処理の結果として既知である。 Regarding Equation 1, the usage time tx in the actual machine is known as information associated with each of the combination data for each analysis sample, and the remaining life ty is known as a result of the processing in the above <Procedure B-1>. be.

〈手順B−3〉
X,Yの値として新材の母材部に関する平均的な特性に依るクリープ寿命が用いられて、数式1におけるX:Yの比k(即ち、k=X/Y)が算出される。なお、実機での稼働温度や稼働応力は、分析用試料毎の組み合わせデータのそれぞれと関連付けられた情報として既知である。
<Procedure B-3>
The creep life due to the average characteristics of the base material portion of the new material is used as the values of X and Y, and the ratio k of X: Y in Equation 1 (that is, k = X / Y) is calculated. The operating temperature and operating stress in the actual machine are known as information associated with each of the combination data for each analysis sample.

新材の母材部に関する平均的な特性に依るクリープ寿命としては、具体的には例えば「2015年データ検討会母材(板材)平均特性」(K.Kimuraほか「Re−evaluation of Long−term Creep Strength of Base Metal of ASME Grade 91 Type Steel」,Proc.PVP2016,Vancouver,Canada,PVP2016−63355,2016年)に基づく値が用いられ得る。 The creep life depending on the average characteristics of the base metal part of the new material is, specifically, for example, "2015 Data Study Group Base Metal (Plate) Average Characteristics" (K. Kimura et al. "Re-evaluation of Long-term". Values based on Creep Strength of Base Metal of ASME Grade 91 Type Steel, Proc. PVP20166, Vancouver, Canada, PVP2016-63355, 2016) can be used.

〈手順B−4〉
X=kYが数式1に代入されることにより、温度To〔℃〕,応力σo〔MPa〕における当該分析用試料の初期クリープ寿命であるYが算定される。
<Procedure B-4>
By substituting X = kY into Equation 1, Y, which is the initial creep life of the sample for analysis at a temperature To [° C.] and a stress σo [MPa], is calculated.

上記の〈手順B−1〉乃至〈手順B−4〉により、実機使用中の影響が考慮された上で当該の分析用試料が初期に有していたクリープ寿命が算出される。 According to the above <Procedure B-1> to <Procedure B-4>, the creep life initially possessed by the analysis sample is calculated in consideration of the influence during use of the actual machine.

本実施形態では、制御部11の析出物反映部11aにより、データサーバ20の微視組織のデータベース21から分析用試料としての母材部毎のバナジウム系析出物の数密度と標準クリープ試験の結果との組み合わせデータが読み込まれ、上述の手順Aまたは手順Bによって分析用試料毎の初期クリープ寿命が推定される。 In the present embodiment, the precipitate reflecting unit 11a of the control unit 11 determines the number density of vanadium-based precipitates for each base material as an analysis sample from the database 21 of the microstructure of the data server 20 and the result of the standard creep test. The combination data is read and the initial creep lifetime for each analytical sample is estimated by the above procedure A or B.

この際、必要に応じ、材料のクリープ特性/クリープ寿命を評価する際に適切な温度範囲(別言すると、温度区分)が考慮されるなどした上で、S1の処理においてメモリ15に記憶された実機における稼働温度の値Tu〔℃〕が参照されて、微視組織のデータベース21に蓄積されている組み合わせデータのうち前記実機における稼働温度の値Tu〔℃〕に対応する組み合わせデータのみが利用されるようにしても良い。 At this time, if necessary, an appropriate temperature range (in other words, a temperature division) is taken into consideration when evaluating the creep characteristics / creep life of the material, and then stored in the memory 15 in the processing of S1. The operating temperature value Tu [° C.] in the actual machine is referred to, and only the combination data corresponding to the operating temperature value Tu [° C.] in the actual machine is used among the combination data stored in the database 21 of the microstructure. You may do so.

そして、析出物反映部11aにより、微視組織のデータベース21に蓄積されたデータに係る分析用試料毎の、バナジウム系析出物の数密度,温度,応力,並びに前記温度及び応力における初期クリープ寿命(推定値)の組み合わせデータがメモリ15に記憶させられる。 Then, the number density, temperature, stress of the vanadium-based precipitate, and the initial creep life (estimated value) at the temperature and stress for each analysis sample related to the data accumulated in the microstructure database 21 by the precipitate reflection unit 11a. ) Is stored in the memory 15.

続いて、評価のための準備として更に、バナジウム系析出物の数密度とクリープ特性(ここでは具体的には、析出物反映係数)との間の相関関係の計算が行われる(S3−2)。 Subsequently, as a preparation for evaluation, the correlation between the number density of vanadium-based precipitates and the creep characteristics (specifically, the precipitate reflection coefficient in this case) is calculated (S3-2).

具体的には、析出物反映部11aにより、S3−1の処理においてメモリ15に記憶されたバナジウム系析出物の数密度と初期クリープ寿命(推定値)との組み合わせデータが読み込まれる。 Specifically, the precipitate reflecting unit 11a reads the combination data of the number density of vanadium-based precipitates stored in the memory 15 and the initial creep lifetime (estimated value) in the processing of S3-1.

この際、必要に応じ、材料のクリープ特性/クリープ寿命を評価する際に適切な応力範囲(別言すると、応力区分)が考慮されるなどした上で、S1の処理においてメモリ15に記憶された実機における稼働応力の値σu〔MPa〕が参照されて、メモリ15に記憶されている組み合わせデータのうち前記実機における稼働応力の値σu〔MPa〕に対応する組み合わせデータのみが利用されるようにしても良い。 At this time, if necessary, an appropriate stress range (in other words, stress classification) is taken into consideration when evaluating the creep characteristics / creep life of the material, and then stored in the memory 15 in the processing of S1. The working stress value σu [MPa] in the actual machine is referred to, and only the combination data corresponding to the working stress value σu [MPa] in the actual machine is used among the combination data stored in the memory 15. Is also good.

続いて、析出物反映部11aにより、メモリ15から読み込まれた初期クリープ寿命(推定値)が新材の母材部に関するクリープ寿命の基本値で除されて析出物反映係数Kが算出され、これにより、バナジウム系析出物の数密度と析出物反映係数Kとの組み合わせデータが生成される。 Subsequently, the precipitate reflection unit 11a calculates the precipitate reflection coefficient K by dividing the initial creep life (estimated value) read from the memory 15 by the basic value of the creep life for the base material portion of the new material. As a result, combination data of the number density of vanadium-based precipitates and the precipitate reflection coefficient K is generated.

新材の母材部に関するクリープ寿命の基本値としては、バナジウム系析出物の多寡を考慮することなく平均的な特性に依る母材部に関するクリープ寿命が用いられる。新材の母材部に関するクリープ寿命の基本値としては、具体的には例えば「2015年データ検討会母材(板材)平均特性」(前掲)に基づく値が用いられ得る。 As the basic value of the creep life of the base material of the new material, the creep life of the base material based on the average characteristics is used without considering the amount of vanadium-based precipitates. As the basic value of the creep life of the base material portion of the new material, for example, a value based on "2015 Data Study Group Base Material (Plate) Average Characteristics" (supra) can be used.

さらに、析出物反映部11aにより、上記によって生成された組み合わせデータが用いられてバナジウム系析出物の数密度と析出物反映係数Kとの間の相関関係が計算される。 Further, the precipitate reflection unit 11a calculates the correlation between the number density of the vanadium-based precipitate and the precipitate reflection coefficient K by using the combination data generated as described above.

両者の間の相関関係の計算は、具体的には例えば以下の数式2のような回帰式が想定されて回帰係数・定数(具体的には、数式2では、a,b)が例えば回帰分析によって推定されることによって行われる。 For the calculation of the correlation between the two, a regression equation such as the following equation 2 is assumed, and the regression coefficient / constant (specifically, a and b in the equation 2) is, for example, regression analysis. It is done by being estimated by.

(数2) K = a×ρ+b
ここに、 K:析出物反映係数(但し、K≧0),
ρ:バナジウム系析出物の数密度〔μm-2〕,
a,b:回帰係数・定数 をそれぞれ表す。
(Number 2) K = a × ρ + b
Here, K: precipitate reflection coefficient (however, K ≧ 0),
ρ: Number density of vanadium-based precipitates [μm -2 ],
a, b: Regression coefficients and constants, respectively.

なお、バナジウム系析出物の数密度と析出物反映係数Kとの間の相関関係は、バナジウム系析出物の数密度ρの値の範囲(別言すると、区分)が設定された上で、数密度ρの値の範囲/区分別に計算されるようにしても良く、また、数密度ρの値が所定の範囲であるときは析出物反映係数Kが一定の値であるようにしても良い。 The correlation between the number density of the vanadium-based precipitate and the precipitate reflection coefficient K is the value of the number density ρ after the range of the value of the number density ρ of the vanadium-based precipitate (in other words, the division) is set. It may be calculated for each range / division of, or when the value of the number density ρ is in a predetermined range, the precipitate reflection coefficient K may be a constant value.

そして、S2の処理における微視組織の分析の結果とS3−2の処理で計算された相関関係とが用いられて析出物反映係数の算定が行われる(S3−3)。 Then, the precipitate reflection coefficient is calculated using the result of the analysis of the microstructure in the treatment of S2 and the correlation calculated in the treatment of S3-2 (S3-3).

具体的には、析出物反映部11aにより、S2の処理においてメモリ15に記憶されたバナジウム系析出物の数密度の値ρuが数式2へと当てはめられて(別言すると、代入されて)、析出物反映係数の値Kuが算定される。 Specifically, the precipitate reflecting unit 11a applies the value ρu of the number density of the vanadium-based precipitates stored in the memory 15 in the processing of S2 to Equation 2 (in other words, substitutes), and the precipitates. The value Ku of the reflection coefficient is calculated.

そして、析出物反映部11aにより、算定された析出物反映係数の値Kuがメモリ15に記憶させられる。 Then, the value Ku of the calculated precipitate reflection coefficient is stored in the memory 15 by the precipitate reflection unit 11a.

また、S1の処理において採取されたSP試験片が用いられてスモールパンチクリープ試験が行われる(S4)。 Further, a small punch creep test is performed using the SP test piece collected in the treatment of S1 (S4).

S4の処理では、S1の処理において微視組織分析用のサンプルと共に採取されたSP試験片が用いられてスモールパンチによるクリープ試験が行われてスモールパンチクリープ試験によるクリープ特性が把握される。 In the treatment of S4, an SP test piece collected together with a sample for microstructure analysis in the treatment of S1 is used to perform a creep test by a small punch, and the creep characteristics by the small punch creep test are grasped.

スモールパンチ(SP)によるクリープ試験は、実機における稼働温度の値Tu〔℃〕及び稼働応力の値σu〔MPa〕が確認された上で、例えば、図4に示す装置が用いられると共に下記の試験条件に則して行われる。
<クリープ試験の条件>
温度:Tu ℃
荷重:σu MPa
雰囲気:高純度アルゴン(Ar)ガス(99.99%),150 ml/分
In the creep test using the small punch (SP), after confirming the operating temperature value Tu [° C] and the operating stress value σu [MPa] in the actual machine, for example, the device shown in FIG. 4 is used and the following test is performed. It is done according to the conditions.
<Conditions for creep test>
Temperature: Tu ℃
Load: σu MPa
Atmosphere: High-purity argon (Ar) gas (99.99%), 150 ml / min

そして、S1の処理において採取されたSP試験片についてのスモールパンチによるクリープ試験の結果に関する値(具体的には、試験温度,試験応力,破断時間など)が入力部13を介して入力され、当該入力された値がメモリ15に記憶される。 Then, the values (specifically, test temperature, test stress, rupture time, etc.) related to the result of the creep test by the small punch for the SP test piece collected in the processing of S1 are input via the input unit 13, and the said The input value is stored in the memory 15.

続いて、S4の処理におけるスモールパンチクリープ試験の結果に基づいてクリープ特性の評価が行われる(S5)。 Subsequently, the creep characteristics are evaluated based on the result of the small punch creep test in the treatment of S4 (S5).

S5の処理では、S4の処理によって判明した性質を備える母材試験片の長時間領域に於けるクリープ特性(別言すると、クリープ破断特性)が、クリープ試験のデータベース22が参照されることによって推定される。 In the treatment of S5, the creep characteristics (in other words, creep rupture characteristics) in the long-term region of the base metal test piece having the properties found by the treatment of S4 are estimated by referring to the database 22 of the creep test. Will be done.

具体的には、はじめに、評価のための準備として、スモールパンチによるクリープ試験の結果に基づく余寿命の推定式の算定が行われる(S5−1)。 Specifically, first, as a preparation for evaluation, the estimation formula of the remaining life based on the result of the creep test by the small punch is calculated (S5-1).

具体的には、制御部11の長期挙動反映部11bにより、S4の処理においてメモリ15に記憶されたスモールパンチによるクリープ試験の結果のデータが読み込まれる。 Specifically, the long-term behavior reflection unit 11b of the control unit 11 reads the data of the result of the creep test by the small punch stored in the memory 15 in the processing of S4.

この際、必要に応じ、材料のクリープ特性/クリープ寿命を評価する際に適切な温度範囲(別言すると、温度区分)が考慮されるなどした上で、S1の処理においてメモリ15に記憶された実機における稼働温度の値Tu〔℃〕が参照されて、メモリ15に記憶されているスモールパンチクリープ試験結果のデータのうち前記実機における稼働温度の値Tu〔℃〕に対応するデータのみが利用されるようにしても良い。 At this time, if necessary, an appropriate temperature range (in other words, a temperature division) is taken into consideration when evaluating the creep characteristics / creep life of the material, and then stored in the memory 15 in the processing of S1. The operating temperature value Tu [° C.] in the actual machine is referred to, and only the data corresponding to the operating temperature value Tu [° C.] in the actual machine is used among the data of the small punch creep test results stored in the memory 15. You may do so.

この際、必要に応じ、材料のクリープ特性/クリープ寿命を評価する際に適切な応力範囲(別言すると、応力区分)が考慮されるなどした上で、S1の処理においてメモリ15に記憶された実機における稼働応力の値σu〔MPa〕が参照されて、メモリ15に記憶されているスモールパンチクリープ試験結果のデータのうち前記実機における稼働応力の値σu〔MPa〕に対応するデータのみが利用されるようにしても良い。 At this time, if necessary, an appropriate stress range (in other words, stress classification) is taken into consideration when evaluating the creep characteristics / creep life of the material, and then stored in the memory 15 in the processing of S1. The working stress value σu [MPa] in the actual machine is referred to, and only the data corresponding to the working stress value σu [MPa] in the actual machine is used among the data of the small punch creep test results stored in the memory 15. You may do so.

続いて、長期挙動反映部11bにより、上記によって読み込まれたスモールパンチクリープ試験の結果のデータが用いられて余寿命の推定式が算定される。 Subsequently, the long-term behavior reflection unit 11b calculates the estimation formula of the remaining life using the data of the result of the small punch creep test read by the above.

余寿命の推定式の算定は、具体的には例えば以下の数式3のような回帰式が想定されて回帰係数・定数(具体的には、数式3では、a0,a1,a2,C)が例えば重回帰分析によって推定されることによって行われる。 For the calculation of the remaining life estimation formula, a regression formula such as the following formula 3 is assumed, and the regression coefficient / constant (specifically, in formula 3, a 0 , a 1 , a 2 , C) is estimated, for example, by multiple regression analysis.

Figure 0006976894
ここに、
tr:余寿命の推定値〔時間〕
T:温度〔℃〕,
σ:応力〔MPa〕,
0,a1,a2,C:回帰係数・定数 をそれぞれ表す。
Figure 0006976894
Here,
tr: Estimated remaining life [time]
T: Temperature [° C],
σ: Stress [MPa],
a 0 , a 1 , a 2 , C: Regression coefficient / constant.

続いて、評価のための準備として更に、S5−1の処理で算定された余寿命の推定式が用いられて初期クリープ寿命の推定値の算出が行われる(S5−2)。 Subsequently, as a preparation for evaluation, the estimated value of the initial creep life is further calculated using the estimation formula of the remaining life calculated in the process of S5-1 (S5-2).

具体的には、長期挙動反映部11bにより、S1の処理においてメモリ15に記憶された実機における稼働温度の値Tu〔℃〕及び稼働応力の値σu〔MPa〕が数式3へと当てはめられて(別言すると、代入されて)、余寿命の推定値trが算出される。 Specifically, the long-term behavior reflection unit 11b applies the operating temperature value Tu [° C.] and the operating stress value σu [MPa] stored in the memory 15 in the memory 15 in the processing of S1 to Equation 3 (). In other words, it is substituted), and the estimated value tr of the remaining life is calculated.

数式3によって算出される余寿命の推定値trは、すなわち、スモールパンチによるクリープ試験の結果に基づく、稼働温度がTu〔℃〕且つ稼働応力がσu〔MPa〕で継続使用された場合の残寿命である。 The estimated remaining life tr calculated by Equation 3, that is, the remaining life when the operating temperature is Tu [° C] and the operating stress is σu [MPa] based on the result of the creep test by the small punch. Is.

続いて、長期挙動反映部11bにより、算出された余寿命の推定値trが以下の数式4に代入されて使用材の母材部の初期クリープ寿命の推定値tiが算出される。なお、実機における稼働温度Tu〔℃〕及び稼働応力σu〔MPa〕で使用された時間の値tu〔時間〕は、分析用試料毎の組み合わせデータのそれぞれと関連付けられた情報として既知である。 Subsequently, the long-term behavior reflection unit 11b substitutes the calculated estimated value tr of the remaining life into the following mathematical formula 4, and calculates the estimated value ti of the initial creep life of the base material portion of the material used. The time value tu [time] used at the operating temperature Tu [° C.] and the operating stress σu [MPa] in the actual machine is known as information associated with each of the combination data for each analysis sample.

(数4) ti = tu+tr
ここに、
ti:使用材の母材部の初期クリープ寿命の推定値〔時間〕,
tu:稼働温度Tu〔℃〕・稼働応力σu〔MPa〕で使用された時間〔時間〕,
tr:数式3によって算出される余寿命の推定値〔時間〕
をそれぞれ表す。
(Number 4) ti = tu + tr
Here,
ti: Estimated initial creep life of the base material used [time],
tu: Time used at operating temperature Tu [° C] and operating stress σu [MPa],
tr: Estimated remaining life calculated by formula 3 [time]
Represents each.

そして、S5−2の処理で算出された使用材の母材部の初期クリープ寿命の推定値が用いられて長期挙動反映係数の算定が行われる(S5−3)。 Then, the long-term behavior reflection coefficient is calculated using the estimated value of the initial creep life of the base material portion of the base material used in the process of S5-2 (S5-3).

具体的には、長期挙動反映部11bにより、S5−2の処理によって算出された初期クリープ寿命の推定値tiが以下の数式5へと当てはめられて(別言すると、代入されて)、長期挙動反映係数の値Luが算定される。 Specifically, the long-term behavior reflection unit 11b applies the estimated value ti of the initial creep life calculated by the processing of S5-2 to the following equation 5 (in other words, it is substituted), and the long-term behavior. The value Lu of the reflection coefficient is calculated.

(数5) L = ti/ts
ここに、 L:長期挙動反映係数,
ti:使用材の母材部の初期クリープ寿命の推定値〔時間〕,
ts:新材の母材部に関するクリープ寿命の基本値〔時間〕
をそれぞれ表す。
(Number 5) L = ti / ts
Here, L: long-term behavior reflection coefficient,
ti: Estimated initial creep life of the base material used [time],
ts: Basic value of creep life for the base material of the new material [time]
Represents each.

数式5における新材の母材部に関するクリープ寿命の基本値tsとしては、平均的な特性に依る母材部に関するクリープ寿命が用いられる。新材の母材部に関するクリープ寿命の基本値tsとしては、具体的には例えば「2015年データ検討会母材(板材)平均特性」(前掲)に基づく値が用いられ得る。 As the basic value ts of the creep life of the base material portion of the new material in Equation 5, the creep life of the base material portion based on the average characteristics is used. As the basic value ts of the creep life for the base material portion of the new material, for example, a value based on "2015 Data Study Group Base Material (Plate) Average Characteristics" (supra) can be used.

そして、長期挙動反映部11bにより、算定された長期挙動反映係数の値Luがメモリ15に記憶させられる。 Then, the value Lu of the calculated long-term behavior reflection coefficient is stored in the memory 15 by the long-term behavior reflection unit 11b.

次に、S3の処理における析出物に係るクリープ特性の評価の結果とS5の処理における長期挙動に係るクリープ特性の評価の結果とに基づいて母材部のクリープ特性の評価が行われる(S6)。 Next, the creep characteristics of the base metal portion are evaluated based on the results of the evaluation of the creep characteristics related to the precipitate in the treatment of S3 and the results of the evaluation of the creep characteristics related to the long-term behavior in the treatment of S5 (S6). ..

S6の処理では、S3の処理によって算定された析出物反映係数とS5の処理によって算定された長期挙動反映係数とに基づいて実機配管の母材部のクリープ特性を表す係数が特定される。 In the treatment of S6, a coefficient representing the creep characteristic of the base material portion of the actual machine piping is specified based on the precipitate reflection coefficient calculated by the treatment of S3 and the long-term behavior reflection coefficient calculated by the treatment of S5.

具体的には、制御部11の特性評価部11cにより、S3の処理においてメモリ15に記憶された析出物反映係数の値Kuが読み込まれると共に、S5の処理においてメモリ15に記憶された長期挙動反映係数の値Luが読み込まれる。 Specifically, the characteristic evaluation unit 11c of the control unit 11 reads the value Ku of the precipitate reflection coefficient stored in the memory 15 in the processing of S3, and reflects the long-term behavior stored in the memory 15 in the processing of S5. The coefficient value Lu is read.

続いて、特性評価部11cにより、読み込まれた析出物反映係数の値Kuと長期挙動反映係数の値Luとのうち小さい方の値が特定される。 Subsequently, the characteristic evaluation unit 11c specifies the smaller value of the read precipitate reflection coefficient value Ku and the long-term behavior reflection coefficient value Lu.

そして、特性評価部11cにより、上記によって特定された値が母材部特性係数の値Xuとしてメモリ15に記憶させられる。 Then, the characteristic evaluation unit 11c stores the value specified by the above in the memory 15 as the value Xu of the base material portion characteristic coefficient.

次に、S6の処理における母材部のクリープ特性の評価の結果に基づいて、溶接部関連の処理に係る手順として、溶接部のクリープ特性の評価が行われる(S7)。 Next, based on the result of the evaluation of the creep characteristic of the base metal portion in the treatment of S6, the creep characteristic of the welded portion is evaluated as a procedure related to the treatment related to the welded portion (S7).

S7の処理では、母材部についてS6の処理によって特定された母材部特性係数の値Xuを備える実機配管における溶接部のクリープ破断特性が、クリープ破断特性のデータベース23が参照されることによって推定される。 In the processing of S7, the creep rupture characteristics of the welded portion in the actual machine piping having the value Xu of the base material portion characteristic coefficient specified by the processing of S6 for the base metal portion are estimated by referring to the database 23 of the creep rupture characteristics. Will be done.

具体的には、はじめに、評価のための準備として、クリープ破断特性のデータベース23に蓄積されたデータに係る分析用試料(具体的には、長時間使用された改良9Cr−1Mo鋼配管の母材や溶接継手)毎の初期クリープ寿命の推定が行われる(S7−1)。 Specifically, first, as a preparation for evaluation, an analysis sample related to the data accumulated in the creep break property database 23 (specifically, the base material of the improved 9Cr-1Mo steel pipe used for a long time). And the welded joint), the initial creep life is estimated (S7-1).

分析用試料の初期クリープ寿命は、S3−1の処理に関連して説明した「手順A」または「手順B」によって推定される。 The initial creep lifetime of the analytical sample is estimated by "Procedure A" or "Procedure B" described in connection with the treatment of S3-1.

具体的には、制御部11の寿命算定部11dにより、データサーバ20のクリープ破断特性のデータベース23から分析用試料としての配管毎の母材部の標準クリープ試験の結果と溶接継手部の標準クリープ試験の結果との組み合わせデータが読み込まれ、手順Aまたは手順Bによって分析用試料(即ち、同一の配管の母材と溶接継手)毎の初期クリープ寿命が推定される。 Specifically, the result of the standard creep test of the base metal part for each pipe as an analysis sample and the standard creep of the welded joint part are obtained from the creep break characteristic database 23 of the data server 20 by the life calculation unit 11d of the control unit 11. Combined data with the test results is read and procedure A or procedure B estimates the initial creep life for each analytical sample (ie, the base metal and welded joint of the same pipe).

この際、必要に応じ、材料のクリープ特性/クリープ寿命を評価する際に適切な温度範囲(別言すると、温度区分)が考慮されるなどした上で、S1の処理においてメモリ15に記憶された実機における稼働温度の値Tu〔℃〕が参照されて、クリープ破断特性のデータベース23に蓄積されている組み合わせデータのうち前記実機における稼働温度の値Tu〔℃〕に対応する組み合わせデータのみが利用されるようにしても良い。 At this time, if necessary, an appropriate temperature range (in other words, a temperature division) is taken into consideration when evaluating the creep characteristics / creep life of the material, and then stored in the memory 15 in the processing of S1. The operating temperature value Tu [° C.] in the actual machine is referred to, and only the combination data corresponding to the operating temperature value Tu [° C.] in the actual machine is used among the combination data stored in the creep break characteristic database 23. You may do so.

そして、寿命算定部11dにより、クリープ破断特性のデータベース23に蓄積されたデータに係る分析用試料毎の(言い換えると、同一の配管に関する)、温度,応力,並びに前記温度及び応力における母材部の初期クリープ寿命(推定値)と溶接部の初期クリープ寿命(推定値)との組み合わせデータがメモリ15に記憶させられる。 Then, by the life calculation unit 11d, the temperature, stress, and the base material portion at the temperature and stress for each analysis sample (in other words, related to the same pipe) related to the data accumulated in the creep rupture characteristic database 23. The combination data of the initial creep life (estimated value) and the initial creep life (estimated value) of the welded portion is stored in the memory 15.

続いて、評価のための準備として更に、母材部の初期クリープ寿命と溶接部の初期クリープ寿命との間の相関関係の計算が行われる(S7−2)。 Subsequently, as a preparation for evaluation, the correlation between the initial creep life of the base metal portion and the initial creep life of the welded portion is further calculated (S7-2).

具体的には、寿命算定部11dにより、S7−1の処理においてメモリ15に記憶された母材部の初期クリープ寿命(推定値)と溶接部の初期クリープ寿命(推定値)との組み合わせデータが読み込まれる。 Specifically, the life calculation unit 11d provides combined data of the initial creep life (estimated value) of the base metal portion and the initial creep life (estimated value) of the welded portion stored in the memory 15 in the processing of S7-1. Loaded.

この際、必要に応じ、材料のクリープ特性/クリープ寿命を評価する際に適切な応力範囲(別言すると、応力区分)が考慮されるなどした上で、S1の処理においてメモリ15に記憶された実機における稼働応力の値σu〔MPa〕が参照されて、メモリ15に記憶されている組み合わせデータのうち前記実機における稼働応力の値σu〔MPa〕に対応する組み合わせデータのみが利用されるようにしても良い。 At this time, if necessary, an appropriate stress range (in other words, stress classification) is taken into consideration when evaluating the creep characteristics / creep life of the material, and then stored in the memory 15 in the processing of S1. The working stress value σu [MPa] in the actual machine is referred to, and only the combination data corresponding to the working stress value σu [MPa] in the actual machine is used among the combination data stored in the memory 15. Is also good.

続いて、寿命算定部11dにより、メモリ15から読み込まれた母材部の初期クリープ寿命(推定値)が新材の母材部に関するクリープ寿命の基本値で除されると共に溶接部の初期クリープ寿命(推定値)が新材の溶接部に関するクリープ寿命の基本値で除され、これにより、規格化された母材部の初期クリープ寿命と溶接部の初期クリープ寿命との組み合わせデータが生成される。 Subsequently, the life calculation unit 11d divides the initial creep life (estimated value) of the base metal portion read from the memory 15 by the basic value of the creep life of the base metal portion of the new material, and the initial creep life of the welded portion. (Estimated value) is divided by the basic value of creep life for the weld of the new material, which produces combined data of the normalized initial creep life of the base metal and the initial creep life of the weld.

新材の母材部に関するクリープ寿命の基本値としては、平均的な特性に依る母材部に関するクリープ寿命が用いられる。新材の母材部に関するクリープ寿命の基本値としては、具体的には例えば「2015年データ検討会母材(板材)平均特性」(前掲)に基づく値が用いられ得る。 As the basic value of the creep life of the base material portion of the new material, the creep life of the base metal portion based on the average characteristics is used. As the basic value of the creep life of the base material portion of the new material, for example, a value based on "2015 Data Study Group Base Material (Plate) Average Characteristics" (supra) can be used.

また、新材の溶接部に関するクリープ寿命の基本値としては、平均的な特性に依る溶接部に関するクリープ寿命が用いられる。新材の溶接部に関するクリープ寿命の基本値としては、具体的には例えば「2015年データ検討会溶接継手平均特性」(M.Yaguchiほか「Re−evaluation of Long−term Creep Strength of Welded Joint of ASME Grade 91 Type Steel」,Proc.PVP2016,Vancouver,Canada,PVP2016−63316,2016年)に基づく値が用いられ得る。 Further, as the basic value of the creep life of the welded portion of the new material, the creep life of the welded portion depending on the average characteristic is used. Specific examples of the basic value of creep life for welded parts of new materials include, for example, "2015 Data Study Group Welded Joint Average Characteristics" (M. Yaguchi et al., "Re-evaluation of Long-term Creep Steel of Welded Joint of ASME". Values based on "Grade 91 Type Steel", Proc. PVP20166, Vancouver, Canda, PVP2016-63316, 2016) can be used.

さらに、寿命算定部11dにより、上記によって生成された組み合わせデータが用いられて母材部の初期クリープ寿命と溶接部の初期クリープ寿命との間の相関関係が計算される。 Further, the life calculation unit 11d calculates the correlation between the initial creep life of the base metal portion and the initial creep life of the welded portion by using the combination data generated as described above.

両者の間の相関関係の計算は、具体的には例えば以下の数式6のような回帰式が想定されて回帰係数・定数(具体的には、数式6では、p,q,r)が例えば回帰分析によって推定されることによって行われる。 For the calculation of the correlation between the two, a regression equation such as the following equation 6 is assumed, and the regression coefficient / constant (specifically, p, q, r in the equation 6) is, for example. It is done by estimating by regression analysis.

(数6) Y = pX2+qX+r
ここに、 Y:規格化された溶接部の初期クリープ寿命(但し、Y≧0),
X:規格化された母材部の初期クリープ寿命,
p,q,r:回帰係数・定数 をそれぞれ表す。
(Number 6) Y = pX 2 + qX + r
Here, Y: Initial creep life of the normalized weld (where Y ≧ 0),
X: Initial creep life of standardized base metal,
p, q, r: Regression coefficient / constant.

なお、母材部の初期クリープ寿命と溶接部の初期クリープ寿命との間の相関関係は、Xの値の範囲(別言すると、区分)が設定された上で、Xの値の範囲/区分別に計算されるようにしても良く、また、Xの値が所定の範囲であるときはYが一定の値であるようにしても良い。 The correlation between the initial creep life of the base metal part and the initial creep life of the welded part is the range / classification of the value of X after the range of the value of X (in other words, the classification) is set. It may be calculated separately, or Y may be a constant value when the value of X is in a predetermined range.

数式6は、同一の配管における母材部と溶接部との規格化された状態の寿命の間の関係を表す式であり、言い換えると、同一の配管における母材部のクリープ特性と溶接部のクリープ特性との間の関係を表す式であり、したがって、母材部の特性係数を溶接部の特性係数へと換算する式であると言える。このことから、数式6におけるYのことを「溶接部特性係数」と呼ぶ。 Equation 6 is a formula that expresses the relationship between the life of the base metal portion and the welded portion in the same pipe in a standardized state, in other words, the creep characteristics of the base metal portion and the welded portion in the same pipe. It can be said that it is an equation expressing the relationship with the creep characteristic, and therefore, it is an equation that converts the characteristic coefficient of the base metal portion into the characteristic coefficient of the welded portion. For this reason, Y in Equation 6 is referred to as a "welded portion characteristic coefficient".

そして、S6の処理における母材部のクリープ特性の評価の結果とS7−2の処理で計算された相関関係とが用いられて実機配管の溶接部の破断時間の推定が行われる(S7−3)。 Then, the rupture time of the welded portion of the actual piping is estimated by using the result of the evaluation of the creep characteristic of the base metal portion in the treatment of S6 and the correlation calculated in the treatment of S7-2 (S7-3). ).

具体的には、寿命算定部11dにより、S6の処理においてメモリ15に記憶された母材部特性係数の値Xuが数式6の母材部の初期クリープ寿命Xへと当てはめられて(別言すると、代入されて)、溶接部の初期クリープ寿命Yとして溶接部特性係数の値Yuが算出される。 Specifically, the life calculation unit 11d applies the value Xu of the base material part characteristic coefficient stored in the memory 15 in the processing of S6 to the initial creep life X of the base material part of the equation 6 (in other words, another word). , Substituted), and the value Yu of the weld characteristic coefficient is calculated as the initial creep life Y of the weld.

さらに、寿命算定部11dにより、上記によって算出された溶接部特性係数の値Yuが以下の数式7に代入されて溶接部の破断時間が推定される。 Further, the life calculation unit 11d substitutes the value Yu of the weld characteristic coefficient calculated above into the following mathematical formula 7 to estimate the fracture time of the weld.

(数7) twj = Y×t
ここに、 twj:溶接部の破断時間〔時間〕,
Y:溶接部特性係数,
t:新材の溶接部に関するクリープ寿命の基本値〔時間〕
をそれぞれ表す。
(Number 7) twj = Y × t
Here, twj: breaking time [time] of the welded part,
Y: Welded part characteristic coefficient,
t: Basic value of creep life for welded parts of new material [time]
Represents each.

数式7における新材の溶接部に関するクリープ寿命の基本値としては、平均的な特性に依る溶接部のクリープ寿命が用いられる。新材の溶接部に関するクリープ寿命の基本値としては、具体的には例えば「2015年データ検討会溶接継手平均特性」(前掲;以下の数式8)に基づく値が用いられ得る。 As the basic value of the creep life of the welded portion of the new material in Equation 7, the creep life of the welded portion based on the average characteristic is used. As the basic value of the creep life of the welded portion of the new material, for example, a value based on "2015 Data Study Group Welded Joint Average Characteristics" (supra; formula 8 below) can be used.

Figure 0006976894
ここに、 t:新材の溶接部に関するクリープ寿命の基本値〔時間〕,
T:温度〔℃〕,
σ:応力〔MPa〕 をそれぞれ表す。
Figure 0006976894
Here, t: the basic value of creep life for the welded part of the new material [time],
T: Temperature [° C],
σ: Represents stress [MPa].

S1の処理においてメモリ15に記憶された実機における稼働温度の値Tu〔℃〕及び稼働応力の値σu〔MPa〕が参照されて、数式8のTに稼働温度の値Tuを代入すると共にσに稼働応力の値σuを代入することにより、これら稼働温度及び稼働応力に対する新材の溶接部のクリープ寿命が算出される。 In the processing of S1, the operating temperature value Tu [° C.] and the operating stress value σu [MPa] stored in the memory 15 are referred to, and the operating temperature value Tu is substituted into T of the equation 8 and σ. By substituting the working stress value σu, the creep life of the welded portion of the new material with respect to these working temperatures and working stresses is calculated.

数式7によって算定される溶接部の破断時間twjの値はS1の処理においてその母材部から試料が採取された実機における配管の溶接継手の破断時間〔時間〕であり、当該破断時間から実機における稼働温度(Tu〔℃〕)及び稼働応力(σu〔MPa〕)で使用された時間(tu〔時間〕)が引かれることにより、前記の稼働温度(Tu〔℃〕)及び稼働応力(σu〔MPa〕)に対応する実機における配管の溶接継手の残寿命〔時間〕が算出される。 The value of the fracture time twj of the welded portion calculated by Equation 7 is the fracture time [time] of the welded joint of the pipe in the actual machine in which the sample was taken from the base metal portion in the processing of S1, and the fracture time in the actual machine is used. By subtracting the time (tu [hour]) used for the operating temperature (Tu [° C.]) and the operating stress (σu [MPa]), the above-mentioned operating temperature (Tu [° C.]) and operating stress (σu [σu]). The remaining life [time] of the welded joint of the pipe in the actual machine corresponding to MPa]) is calculated.

そして、算出された実機における配管の溶接継手の破断時間〔時間〕や溶接継手の残寿命〔時間〕が表示部14に表示されたりデータファイルとして記憶部12に保存されたりする。その上で、制御部11は、S1の処理において試料が採取された配管に関する寿命の評価を終了する。 Then, the calculated breaking time [time] of the welded joint of the pipe in the actual machine and the remaining life [time] of the welded joint are displayed on the display unit 14 or stored in the storage unit 12 as a data file. Then, the control unit 11 ends the evaluation of the life of the pipe from which the sample was taken in the processing of S1.

以上のように構成された材料寿命の評価方法,材料寿命の評価装置,材料寿命の評価プログラムによれば、クロム鋼の母材部から採取された試料が用いられて母材部のクリープ特性が評価されて当該評価結果に基づいて当該のクロム鋼の溶接部のクリープ寿命(別言すると、クリープ破断特性)が評価されるので、材料・部材各々に固有のクリープ破断特性(別言すると、ヒート間差)を当該の材料・部材の溶接部の寿命評価において考慮することにより、各材料・部材の溶接部が有する固有のクリープ破断特性を反映させた寿命評価を行うことができる。このため、材料・部材毎の実質に即した寿命評価を行って寿命評価の推定精度の向上を図ることが可能になり、延いては寿命評価の信頼性の向上を図ることが可能になる。特に、従来の余寿命評価では全ての配管に対して一律に99%信頼下限特性が用いられているために保守的な結果を与える傾向があるのに対し、本発明では各材料・部材の実際の強度に即した材料特性が用いられるために一層合理的な評価結果を与えることが可能になる。 According to the material life evaluation method, material life evaluation device, and material life evaluation program configured as described above, the creep characteristics of the base material are determined by using the sample collected from the base material of chrome steel. Since the creep life (in other words, creep breaking characteristics) of the welded portion of the chrome steel is evaluated based on the evaluation results, the creep breaking characteristics (in other words, heat) peculiar to each material / member are evaluated. By considering the difference) in the life evaluation of the welded portion of the material / member, it is possible to evaluate the life reflecting the unique creep breakage characteristics of the welded portion of each material / member. Therefore, it is possible to improve the estimation accuracy of the life evaluation by performing the life evaluation according to the substance of each material / member, and it is possible to improve the reliability of the life evaluation. In particular, in the conventional evaluation of remaining life, 99% reliability lower limit characteristics are uniformly used for all pipes, which tends to give conservative results, whereas in the present invention, each material / member is actually used. Since the material properties corresponding to the strength of the above are used, it becomes possible to give more rational evaluation results.

なお、上述の実施形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本発明の実施の形態が上述のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において本発明は種々変形実施可能である。 Although the above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, the embodiment of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment and does not deviate from the gist of the present invention. The invention can be modified in various ways.

例えば、上述の実施形態では本発明に係る材料寿命の評価方法,材料寿命の評価装置,材料寿命の評価プログラムが改良9Cr−1Mo鋼配管の溶接部/溶接継手のクリープ寿命の評価に適用されるようにしているが、本発明の適用対象は改良9Cr−1Mo鋼配管の溶接継手に限定されるものではない。本発明は、例えば9〜12 mol% 程度のクロム(Cr)を含み且つ母材部と溶接部とを有するクロム鋼材料・部材一般を対象として広く適用され得る。 For example, in the above-described embodiment, the material life evaluation method, the material life evaluation device, and the material life evaluation program according to the present invention are applied to the evaluation of the creep life of the welded portion / welded joint of the improved 9Cr-1Mo steel pipe. However, the application of the present invention is not limited to the welded joint of the improved 9Cr-1Mo steel pipe. The present invention can be widely applied to general chromium steel materials / members containing, for example, about 9 to 12 mol% of chromium (Cr) and having a base material portion and a welded portion.

また、上述の実施形態ではS6の処理において析出物反映係数の値Kuと長期挙動反映係数の値Luとのうち小さい方が母材部特性係数の値Xuとして用いられるようにしているが、析出物反映係数の値Kuと長期挙動反映係数の値Luとに基づく母材部特性係数の値Xuの決定方法は上述の実施形態におけるものに限られるものではなく、例えば析出物反映係数の値Kuと長期挙動反映係数の値Luとの平均値が母材部特性係数の値Xuとして用いられるようにしても良く、さらに言えば、母材部特性係数の値Xuは析出物反映係数の値Kuと長期挙動反映係数の値Luとの間の範囲であればどのように決定されても良い。 Further, in the above-described embodiment, in the treatment of S6, the smaller of the value Ku of the precipitate reflection coefficient and the value Lu of the long-term behavior reflection coefficient is used as the value Xu of the base material portion characteristic coefficient. The method for determining the value Xu of the base material characteristic coefficient based on the value Ku of the material reflection coefficient and the value Lu of the long-term behavior reflection coefficient is not limited to that in the above-described embodiment, and is, for example, the value Ku of the precipitate reflection coefficient. And the average value of the value Lu of the long-term behavior reflection coefficient may be used as the value Xu of the base material part characteristic coefficient, and further, the value Xu of the base material part characteristic coefficient is the value Ku of the precipitate reflection coefficient. It may be determined in any way as long as it is in the range between the value of the long-term behavior reflection coefficient Lu and the value Lu.

本発明に係る材料寿命の評価方法,材料寿命の評価装置,材料寿命の評価プログラムは、材料寿命の評価を精度良く行うことができるので、例えば、材料工学、構造工学、構造物の設計実務や維持・管理実務等の分野で利用価値が高い。 The material life evaluation method, the material life evaluation device, and the material life evaluation program according to the present invention can accurately evaluate the material life, and therefore, for example, material engineering, structural engineering, and structure design practice. High utility value in fields such as maintenance and management practices.

10 コンピュータ/材料寿命の評価装置
11 制御部
11a 析出物反映部
11b 長期挙動反映部
11c 特性評価部
11d 寿命算定部
12 記憶部
13 入力部
14 表示部
15 メモリ
17 評価プログラム
20 データサーバ
21 微視組織のデータベース
22 クリープ試験のデータベース
23 クリープ破断特性のデータベース
10 Computer / material life evaluation device 11 Control unit 11a Precipitate reflection unit 11b Long-term behavior reflection unit 11c Characteristic evaluation unit 11d Life calculation unit 12 Storage unit 13 Input unit 14 Display unit 15 Memory 17 Evaluation program 20 Data server 21 Microscopic organization Database 22 Creep test database 23 Creep rupture characteristics database

Claims (6)

クロム鋼の母材部から採取されたサンプルについてバナジウム系析出物の数密度と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記サンプルのバナジウム系析出物の数密度に対応する析出物反映係数が算定されると共に前記クロム鋼の前記母材部から採取された試験片についてスモールパンチクリープ試験の結果と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記試験片のスモールパンチクリープ試験の結果に対応する長期挙動反映係数が算定され、前記析出物反映係数の値と前記長期挙動反映係数の値とに基づいて母材部特性係数が特定され、母材部の標準クリープ試験の結果と溶接部の標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記母材部特性係数の値に対応する溶接部特性係数の値が特定され、当該溶接部特性係数の値が用いられて前記クロム鋼の溶接部の破断時間が算定されることを特徴とする材料寿命の評価方法。 For the sample collected from the base material of chrome steel, the precipitate reflection coefficient corresponding to the number density of vanadium-based precipitates in the sample is calculated based on the correspondence between the number density of vanadium-based precipitates and the result of the standard creep test. The long-term behavior reflection coefficient corresponding to the result of the small punch creep test of the test piece is based on the correspondence between the result of the small punch creep test and the result of the standard creep test for the test piece collected from the base material portion of the chrome steel. Calculated, the base metal part characteristic coefficient is specified based on the value of the precipitate reflection coefficient and the value of the long-term behavior reflection coefficient, and the result of the standard creep test of the base material part and the result of the standard creep test of the welded part. The value of the welded portion characteristic coefficient corresponding to the value of the base metal portion characteristic coefficient is specified based on the correspondence of the above, and the break time of the welded portion of the chrome steel is calculated using the value of the welded portion characteristic coefficient. A method for evaluating material life, which is characterized by the fact that. 前記クロム鋼が改良9Cr−1Mo鋼であることを特徴とする請求項1記載の材料寿命の評価方法。 The method for evaluating a material life according to claim 1, wherein the chromium steel is an improved 9Cr-1Mo steel. クロム鋼の母材部から採取されたサンプルについてバナジウム系析出物の数密度と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記サンプルのバナジウム系析出物の数密度に対応する析出物反映係数を算定する手段と、前記クロム鋼の前記母材部から採取された試験片についてスモールパンチクリープ試験の結果と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記試験片のスモールパンチクリープ試験の結果に対応する長期挙動反映係数を算定する手段と、前記析出物反映係数の値と前記長期挙動反映係数の値とに基づいて母材部特性係数を特定する手段と、母材部の標準クリープ試験の結果と溶接部の標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記母材部特性係数の値に対応する溶接部特性係数の値を特定すると共に当該溶接部特性係数の値を用いて前記クロム鋼の溶接部の破断時間を算定する手段とを有することを特徴とする材料寿命の評価装置。 A means for calculating the precipitate reflection coefficient corresponding to the number density of vanadium-based precipitates in the sample based on the correspondence between the number density of vanadium-based precipitates and the result of the standard creep test for the sample collected from the base metal portion of the chrome steel. Long-term behavior reflection coefficient corresponding to the result of the small punch creep test of the test piece based on the correspondence between the result of the small punch creep test and the result of the standard creep test for the test piece collected from the base material portion of the chrome steel. A means for calculating the base metal part characteristic coefficient based on the value of the precipitate reflection coefficient and the value of the long-term behavior reflection coefficient, a standard creep test result of the base metal part, and a standard of the welded part. Based on the correspondence with the result of the creep test, the value of the welded portion characteristic coefficient corresponding to the value of the base metal portion characteristic coefficient is specified, and the break time of the welded portion of the chrome steel is specified by using the value of the welded portion characteristic coefficient. A material life evaluation device characterized by having a means for calculating. 前記クロム鋼が改良9Cr−1Mo鋼であることを特徴とする請求項3記載の材料寿命の評価装置。 The material life evaluation device according to claim 3, wherein the chromium steel is an improved 9Cr-1Mo steel. クロム鋼の母材部から採取されたサンプルについてバナジウム系析出物の数密度と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記サンプルのバナジウム系析出物の数密度に対応する析出物反映係数を算定する処理と、前記クロム鋼の前記母材部から採取された試験片についてスモールパンチクリープ試験の結果と標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記試験片のスモールパンチクリープ試験の結果に対応する長期挙動反映係数を算定する処理と、前記析出物反映係数の値と前記長期挙動反映係数の値とに基づいて母材部特性係数を特定する処理と、母材部の標準クリープ試験の結果と溶接部の標準クリープ試験の結果との対応に基づいて前記母材部特性係数の値に対応する溶接部特性係数の値を特定すると共に当該溶接部特性係数の値を用いて前記クロム鋼の溶接部の破断時間を算定する処理とをコンピュータに行わせることを特徴とする材料寿命の評価プログラム。 A process of calculating the precipitation reflection coefficient corresponding to the number density of vanadium-based precipitates in the sample based on the correspondence between the number density of vanadium-based precipitates and the result of the standard creep test for the sample collected from the base metal part of the chrome steel. Long-term behavior reflection coefficient corresponding to the result of the small punch creep test of the test piece based on the correspondence between the result of the small punch creep test and the result of the standard creep test for the test piece collected from the base material portion of the chrome steel. The process of calculating the base metal part characteristic coefficient based on the value of the precipitate reflection coefficient and the value of the long-term behavior reflection coefficient, the process of specifying the base metal part characteristic coefficient, the result of the standard creep test of the base material part, and the standard of the welded part. Based on the correspondence with the result of the creep test, the value of the welded portion characteristic coefficient corresponding to the value of the base metal portion characteristic coefficient is specified, and the break time of the welded portion of the chrome steel is specified by using the value of the welded portion characteristic coefficient. A material life evaluation program characterized by having a computer perform the process of calculating. 前記クロム鋼が改良9Cr−1Mo鋼であることを特徴とする請求項5記載の材料寿命の評価プログラム。 The material life evaluation program according to claim 5, wherein the chromium steel is an improved 9Cr-1Mo steel.
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