JPH0113060B2 - - Google Patents
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- JPH0113060B2 JPH0113060B2 JP55103620A JP10362080A JPH0113060B2 JP H0113060 B2 JPH0113060 B2 JP H0113060B2 JP 55103620 A JP55103620 A JP 55103620A JP 10362080 A JP10362080 A JP 10362080A JP H0113060 B2 JPH0113060 B2 JP H0113060B2
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- JP
- Japan
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- metal material
- hardness
- determined
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- relationship
- Prior art date
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- Expired
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高温で使用される金属材料部材の残余
寿命を非破壊的に予測する方法に関する。
寿命を非破壊的に予測する方法に関する。
火力、原子力及び化学プラントなどの高温機器
に使用されている高温部材は、高温下で外力を受
けているので長時間使用中に寿命損傷や材質劣化
が生じ、ある時期（破損する前）に交換する必要
がある。従来、その交換時間を決定するための残
余寿命予測は、使用したその高温部材から直接試
験片を切り出して破壊試験を行うことによつてな
されていた。この従来法では残余寿命を非破壊的
に測定できず、部品をこわさなければならず、そ
の寿命評価に手間がかゝるなどの欠点がある。
に使用されている高温部材は、高温下で外力を受
けているので長時間使用中に寿命損傷や材質劣化
が生じ、ある時期（破損する前）に交換する必要
がある。従来、その交換時間を決定するための残
余寿命予測は、使用したその高温部材から直接試
験片を切り出して破壊試験を行うことによつてな
されていた。この従来法では残余寿命を非破壊的
に測定できず、部品をこわさなければならず、そ
の寿命評価に手間がかゝるなどの欠点がある。
本発明の目的は、非破壊的に余寿命を推定する
金属材料の耐用年数推定法を提供するにある。
金属材料の耐用年数推定法を提供するにある。
本発明は、高温で使用中の金属材料の組織変化
に基づいて、予め求められた前記組織変化に対す
る物理量と使用時間及び使用温度から求められる
パラメータとの関係から前記金属材料の使用温度
及び使用時間に対応するパラメータを推定する工
程、前記金属材料の硬さを測定する工程、及び予
め求められた硬さと、使用時間及び使用温度から
求められるパラメータと、使用時間と寿命との関
係で求められる損傷率（φ）と、の関係線図より
前記推定されたパラメータと測定された硬さとの
関係によつて前記損傷率（φ）求め、前記金属材
料の実際の使用時間（t1）から次式、 t2＝t1（１／φ−１） によつて前記金属材料の余寿命（t2）を推定する
ことを特徴とする金属材料の耐用年数推定法にあ
る。
に基づいて、予め求められた前記組織変化に対す
る物理量と使用時間及び使用温度から求められる
パラメータとの関係から前記金属材料の使用温度
及び使用時間に対応するパラメータを推定する工
程、前記金属材料の硬さを測定する工程、及び予
め求められた硬さと、使用時間及び使用温度から
求められるパラメータと、使用時間と寿命との関
係で求められる損傷率（φ）と、の関係線図より
前記推定されたパラメータと測定された硬さとの
関係によつて前記損傷率（φ）求め、前記金属材
料の実際の使用時間（t1）から次式、 t2＝t1（１／φ−１） によつて前記金属材料の余寿命（t2）を推定する
ことを特徴とする金属材料の耐用年数推定法にあ
る。
金属材料の組織変化に基づく物理量の１例とし
て電気抵抗は使用条件パラメータＰ＝Ｔ（20＋
logt）×10-3（Ｔ：使用温度（ ゜Ｒ）、ｔ：使用時
間（hr））が大きくなるにつれて低下すること、
及びその硬さは前記Ｐが大きくなるにつれて、寿
命損傷が大きくなるにつれて低下することを実験
により明らかにし、本発明に到つた。
て電気抵抗は使用条件パラメータＰ＝Ｔ（20＋
logt）×10-3（Ｔ：使用温度（ ゜Ｒ）、ｔ：使用時
間（hr））が大きくなるにつれて低下すること、
及びその硬さは前記Ｐが大きくなるにつれて、寿
命損傷が大きくなるにつれて低下することを実験
により明らかにし、本発明に到つた。
すなわち本発明は、高温で使用された金属材料
部材の電気抵抗を電気抵抗測定装置を用いて測定
し、該測定値から前記部材の使用されていた条件
（温度及び時間）を既知の電気抵抗と使用温度、
使用時間との関係にもとずいて推定し、かつ前記
部材の硬さを硬さ計を用いて測定し、該測定値か
ら前記部材の寿命を既知の硬さと使用条件、損傷
率との関係にもとずいて推定し、しかる後この損
傷率の逆数から１を減じた値に前記部材の使用さ
れた時間を乗じて残余寿命を予想することを特徴
とする金属材料の余寿命を非破壊的に測定する方
法である。
部材の電気抵抗を電気抵抗測定装置を用いて測定
し、該測定値から前記部材の使用されていた条件
（温度及び時間）を既知の電気抵抗と使用温度、
使用時間との関係にもとずいて推定し、かつ前記
部材の硬さを硬さ計を用いて測定し、該測定値か
ら前記部材の寿命を既知の硬さと使用条件、損傷
率との関係にもとずいて推定し、しかる後この損
傷率の逆数から１を減じた値に前記部材の使用さ
れた時間を乗じて残余寿命を予想することを特徴
とする金属材料の余寿命を非破壊的に測定する方
法である。
以下本発明方法を高温で使用した蒸気タービン
ロータCrMoV鋼の残余寿命を非破壊的に測定す
る場合につき詳細に説明する。
ロータCrMoV鋼の残余寿命を非破壊的に測定す
る場合につき詳細に説明する。
まず上記CrMoV鋼から採取した電気抵抗試験
片について、加熱温度450〜600℃の範囲で加熱温
度及び時間を変化させた加熱処理を行なう。つい
で電気抵抗測定装置を用いて４端子電位法によ
り、これら試験片の電気抵抗を室温で測定する。
この電気抵抗の変化は、高温長時間加熱中の冶金
組織の変化程度を示すもので、第１図に示すよう
に縦軸を電気抵抗の比Rρ（＝加熱後の電気抵抗
ρx／加熱前の電気抵抗ρ0）とし、横軸を試験条件
パラメータＰ〔＝Ｔ（20＋logt）×10-3、ここで
Ｔ：加熱温度 ゜Ｒ（＝〓＋460）、ｔ：加熱時間
（hr）〕として、実験点をプロツトすると加熱温度
及び時間にかゝわりなくほど１本の曲線で現わさ
れる。この曲線から高温で使用された部材の電気
抵抗の比Rρを測定することにより、その使用温
度（又は使用時間）を推定することができる。
片について、加熱温度450〜600℃の範囲で加熱温
度及び時間を変化させた加熱処理を行なう。つい
で電気抵抗測定装置を用いて４端子電位法によ
り、これら試験片の電気抵抗を室温で測定する。
この電気抵抗の変化は、高温長時間加熱中の冶金
組織の変化程度を示すもので、第１図に示すよう
に縦軸を電気抵抗の比Rρ（＝加熱後の電気抵抗
ρx／加熱前の電気抵抗ρ0）とし、横軸を試験条件
パラメータＰ〔＝Ｔ（20＋logt）×10-3、ここで
Ｔ：加熱温度 ゜Ｒ（＝〓＋460）、ｔ：加熱時間
（hr）〕として、実験点をプロツトすると加熱温度
及び時間にかゝわりなくほど１本の曲線で現わさ
れる。この曲線から高温で使用された部材の電気
抵抗の比Rρを測定することにより、その使用温
度（又は使用時間）を推定することができる。
ついで上述CrMoV鋼から採取したクリープ試
験片について、例えば450〜600℃の温度範囲で試
験温度及び応力を変化させたクリープ試験を行な
う。次にこれら試験片について、硬さ計を用い硬
さを測定する。この硬さを第２図に示すように前
述の使用条件パラメータＰとの関係で現わすと、
硬さはＰ値が大きく（高温長時間）なるにつれて
低くなり、同一Ｐ値のところで見るとクリープ損
傷率φc（＝試験時間ｔ／クリープ破断時間tf）が
大きいほど低くなる。
験片について、例えば450〜600℃の温度範囲で試
験温度及び応力を変化させたクリープ試験を行な
う。次にこれら試験片について、硬さ計を用い硬
さを測定する。この硬さを第２図に示すように前
述の使用条件パラメータＰとの関係で現わすと、
硬さはＰ値が大きく（高温長時間）なるにつれて
低くなり、同一Ｐ値のところで見るとクリープ損
傷率φc（＝試験時間ｔ／クリープ破断時間tf）が
大きいほど低くなる。
次に実機高温部材の予寿命予測法について説明
する。まず高温で使用された部材の電気抵抗ρxを
第３図に示す４端子電位電気抵抗測定装置を用い
測定し、このρxをその部材の使用前（又は300゜以
下の比較的低温で使用されている部分）の電気抵
抗値ρ0で除しRρ1（＝ρx／ρ0）を求める。図に示す
ように電気抵抗は直流定電流電源１より給電端子
２を通して供給電流Ｉが被測定物４に供給され、
測定端子３を通してデジタル電圧計５によつて電
圧Ｅが測定され、計算によつて求められる。電気
抵抗測定のとき、測定端子と被測定物の材質が異
なる場合には、熱起電力が発生して測定ばらつき
の原因となるので給電をOFFにしたときの電位
差も測定し、この分を補正する必要がある。第１
図に示すRρ−Ｐ曲線にもとずいて前述によつて
測定された前記Rρ1（0.972）から使用温度及び時
間の関係であるP1（35.7）を求めることができる。
P1が求まり、さらに実際の使用時間がわかれば
使用温度が分る。
する。まず高温で使用された部材の電気抵抗ρxを
第３図に示す４端子電位電気抵抗測定装置を用い
測定し、このρxをその部材の使用前（又は300゜以
下の比較的低温で使用されている部分）の電気抵
抗値ρ0で除しRρ1（＝ρx／ρ0）を求める。図に示す
ように電気抵抗は直流定電流電源１より給電端子
２を通して供給電流Ｉが被測定物４に供給され、
測定端子３を通してデジタル電圧計５によつて電
圧Ｅが測定され、計算によつて求められる。電気
抵抗測定のとき、測定端子と被測定物の材質が異
なる場合には、熱起電力が発生して測定ばらつき
の原因となるので給電をOFFにしたときの電位
差も測定し、この分を補正する必要がある。第１
図に示すRρ−Ｐ曲線にもとずいて前述によつて
測定された前記Rρ1（0.972）から使用温度及び時
間の関係であるP1（35.7）を求めることができる。
P1が求まり、さらに実際の使用時間がわかれば
使用温度が分る。
ついで高温で使用された上記部材の硬さをエコ
ーチツプ硬さ計を用い測定する。そのときの硬さ
Hvは263であつた。次に第２図に示すHv−Ｐ線
図にもとずいて前述のP1値と硬さとの交点から
損傷率φc1（＝0.25）を求めることができる。
ーチツプ硬さ計を用い測定する。そのときの硬さ
Hvは263であつた。次に第２図に示すHv−Ｐ線
図にもとずいて前述のP1値と硬さとの交点から
損傷率φc1（＝0.25）を求めることができる。
残余寿命t2は次の式で求められる。
t2＝t1（１／φc−１）
t1：高温部材の使用時間
φc：クリープ損傷
例えばt1＝30000h、φc1＝0.25の場合にはt2＝
90000hとなる。つまりこの部材が破壊するまで
90000hの寿命がある。
90000hとなる。つまりこの部材が破壊するまで
90000hの寿命がある。
以上クリープ残余寿命予測に関する実施例を説
明したが、損傷率としてクリープ損傷の代りに疲
労損傷（＝負荷繰返し数Ｎ／破断繰返し数Nf）
を用いることによつて余寿命を予測することがで
きる。
明したが、損傷率としてクリープ損傷の代りに疲
労損傷（＝負荷繰返し数Ｎ／破断繰返し数Nf）
を用いることによつて余寿命を予測することがで
きる。
この場合クリープ残余寿命予測のときと同様
に、高温疲労試験について硬さ測定を行ない、硬
さとパラメータＰ及び疲労損傷との関係を求め、
第２図と同じようなHv−Ｐ線図を求めておく必
要がある。
に、高温疲労試験について硬さ測定を行ない、硬
さとパラメータＰ及び疲労損傷との関係を求め、
第２図と同じようなHv−Ｐ線図を求めておく必
要がある。
本発明によれば、電気抵抗測定装置及び硬さ計
を用いて、高温で使用されている金属材料部材の
電気抵抗及び硬さを測定することによつて、これ
ら測定値から使用中の金属材料部材の残与寿命を
予測することができ、従来のような破壊試験ある
いは温度分布解析などのような手間のかゝる作業
を行う必要がなく、残余寿命を非破壊的な方法で
簡便に予測できるすぐれた効果がある。
を用いて、高温で使用されている金属材料部材の
電気抵抗及び硬さを測定することによつて、これ
ら測定値から使用中の金属材料部材の残与寿命を
予測することができ、従来のような破壊試験ある
いは温度分布解析などのような手間のかゝる作業
を行う必要がなく、残余寿命を非破壊的な方法で
簡便に予測できるすぐれた効果がある。
第１図は電気抵抗の比と試験条件パラメータと
の関係を、第２図は硬さとパラメータ及びクリー
プ損傷の関係を示す線図及び第３図は電気抵抗測
定装置の構成図である。 １：直流定電流電源、２：給電端子、３：測定
端子、４：被測定物、５：デジタル電圧計。
の関係を、第２図は硬さとパラメータ及びクリー
プ損傷の関係を示す線図及び第３図は電気抵抗測
定装置の構成図である。 １：直流定電流電源、２：給電端子、３：測定
端子、４：被測定物、５：デジタル電圧計。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高温で使用中の金属材料の組織変化に基づい
て、予め求められた前記組織変化に対応する物理
量と使用時間及び使用温度から求められるパラメ
ータとの関係から前記金属材料の使用温度及び使
用時間に対応するパラメータを推定する工程、前
記金属材料の硬さを測定する工程、及び予め求め
られた硬さと、使用時間及び使用温度から求めら
れるパラメータと、使用時間と寿命との関係で求
められる損傷率（φ）と、の関係線図より前記推
定されたパラメータと測定された硬さとの関係に
よつて前記損傷率（φ）を求め、前記金属材料の
実際の使用時間（t1）から次式、 t2＝t1（１／φ−１） によつて前記金属材料の余寿命（t2）を推定する
ことを特徴とする金属材料の耐用年数推定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10362080A JPS5729947A (en) | 1980-07-30 | 1980-07-30 | Presuming method for expiration data of metallic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10362080A JPS5729947A (en) | 1980-07-30 | 1980-07-30 | Presuming method for expiration data of metallic material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5729947A JPS5729947A (en) | 1982-02-18 |
| JPH0113060B2 true JPH0113060B2 (ja) | 1989-03-03 |
Family
ID=14358805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10362080A Granted JPS5729947A (en) | 1980-07-30 | 1980-07-30 | Presuming method for expiration data of metallic material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5729947A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5042295A (en) * | 1985-06-21 | 1991-08-27 | General Electric Company | Method for determining remaining useful life of turbine components |
| JP2609309B2 (ja) * | 1988-12-21 | 1997-05-14 | 株式会社日立製作所 | 非破壊検査による余寿命診断装置 |
-
1980
- 1980-07-30 JP JP10362080A patent/JPS5729947A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5729947A (en) | 1982-02-18 |
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