JPH01145562A - 破面遷移温度検査方法および装置 - Google Patents

破面遷移温度検査方法および装置

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JPH01145562A
JPH01145562A JP30493587A JP30493587A JPH01145562A JP H01145562 A JPH01145562 A JP H01145562A JP 30493587 A JP30493587 A JP 30493587A JP 30493587 A JP30493587 A JP 30493587A JP H01145562 A JPH01145562 A JP H01145562A
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JP
Japan
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transition temperature
fracture surface
inspection
polarization
surface transition
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JP30493587A
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Kazunari Kimura
和成 木村
Kiyoshi Saito
潔 斎藤
Takao Inukai
隆夫 犬飼
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は破面遷移温度検査方法および装置に係り、特に
高温で長時間に亘って使用される化学反応装置や火力発
電設備等の構造部材の経年劣化後の破面遷移温度の検査
方法および装置に関する。
〔従来の技術〕
一般に、火力発電設備や化学反応装置等の構造部材は高
温長時間に亘って使用されることが多く、高温長時間に
わたる使用中に金属組織の内部構造に炭化物の凝集粗大
化、転位組織の回復、不純物元素の粒界偏析などの変化
が進行し、硬度やじん性が低下することが、最近の研究
で明らかにされている。これらの材質の変化は必然的に
jM (M蓄櫃を加速するので、部材の信頼性や健全性
を評価する上で極めて重要な要因である。特に後者のし
ん性紙下は部材から試験片を採取し破壊試験を行なうこ
とによってのみ判明するもので、実用的にはじん性の低
下を考慮した部材の信頼性、健全性の評価は不可能であ
る。そのために、大きな安全係数を導入し、過度に安全
側の評価をする外に対処法はなかった。
しかしながら、最近では不純物元素の金属結晶粒界への
偏析に起因す−るじん性の低下を電気化学的方法を用い
た分極試験により各種分極パラメータを計測し、予め求
めである分極パラメータとじん性に関連する機械的特性
との関係からしん性の低下を非破壊的に知る方法が開発
されている(特開昭60−14155号、特開昭60−
3546号公報参照)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述の電気化学的手法を応用したしん性紙下の非破壊的
計測法は、不純物の粒界偏析に伴なうしん性低下現象を
対象にしたものである。
しかしながら、高温長時間使用される構造部材の金属組
織変化は不純物の粒界偏析以外に、炭化物反応や転位組
織変化も生じるので、じん性紙下はこれらによってもた
らされることもよくあることである。したがって、電気
化学的手法をじん性紙下の非破壊検査に十分有効活用す
るためには、不純物の粒界偏析の有無を的確に判断する
ことのできる手段と、不純物の粒界偏析の有無によって
、電気化学的手法の応用である分極試験結果を適切に判
定する手段が提供される必要がある。
そこで本発明の目的は、不純物の粒界偏析の有無の判定
法と分極試験結果から、高温で長時間使用される構造部
材のじん性紙下を非破壊的に的確に判定することのでき
る方法および装置を提供するものである。
〔発明の構成〕
〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明による検査方法は検
査すべき構造部材の被検査部分に対して電解液を用いて
分極試験を施し、この分極試験後の試験面の金属組織検
査を行なって結晶粒界腐食の有無を調べ、粒界腐食が有
る場合には材料特性と分極特性との関係から決定される
破面遷移温度変化率ΔFATT/FATTiの値を、粒
界腐食が無い場合には破面遷移温度変化率ΔFATT/
FATT iの最大値を決定しくたゾしFATTi;破
面遷移温度の初期値、ΔFATTは破面遷移温度の初期
値からの変化値である)、これらの値と破面遷移温度の
初期値FATTiから破面遷移温度の変化値ΔFATT
を算出し、このΔFATTとFATTiとの和から破面
遷移温度を決定するようにしたことを特徴とするもので
ある。
また本発明による検査装置は、無機酸または有機酸を含
む電解液を内部に収容した電解セルとこの電解セル内に
収容された照合電極および対極によって構成される電極
構造と、ポテンショスタット、スキャナーおよびクーロ
ンメータからなる分極試験装置と、製造記録データおよ
び金属組織検査結果を入力する入力装置と、これらの検
査データと入力データとから破面遷移温度を算出する演
算装置と、演算結果を出力表示する出力装置とを具備し
てなることを特徴とするものである。
(作 用) しかして、本発明によれば、検査すべき構造部材の被検
査部分に分極試験を施すと共に分極試験後の試験面の金
属試験検査によって結晶粒界の腐食の有無を判定し、そ
れぞれの場合における破面遷移温度変化率ΔFATT/
FATTiの値を決定しこれらの値と破面遷移温度初期
値から破面遷移温度の変化値ΔFATTを算出し、この
ΔFATTとF A T T Lとの和から破面遷移温
度を決定することができる。
〔実施例〕
以下、蒸気タービン高温部ロータに使用されているCr
MoV製のロータに本発明を適用した例をもとに本発明
の詳細な説明する。
CrMoV製のロータは高温で長時間使用される間にP
等の不純物の粒界偏析や炭化物の粗大化によって脆化が
進行し破面遷移温度FATTが上昇する。破面性温度F
ATTの上昇により、亀裂伝播速度は加速し、破壊抵抗
性は低下するので脆化に伴ない亀裂は伝播しやすく、又
、亀裂があれば破裂しやすくなる。したがって、脆化検
査によってロータの信頼性、健全性、安定性を確保する
ことは、電力の安定供給の面から極めて重要である。
第1図は、本発明による分極検査装置の構成を示したも
ので、分極試験計測は、プローブ型の電解セル5によっ
て行われる。この電解セル5は開口部1を有し、照合電
極2と対極3と電解液4を内蔵している。電解液として
は有機酸が好適である。このプローブ型電解セル5は、
ロータ6の分極試験計測部位を研摩した後に取り付けら
れる。
プローブ型電解セル5はポテンショスタット7、スキャ
ナー8、クーロンメータ9がら成る分極試験装置10に
対して電気的に接続されている。分極装置10の出力は
演算装置11に入力される。
この演算装置11には(破面遷移温度の初期値を含む)
製造記録データや金属組織検査の結果を入力する入力装
置12が接続され、入力装置12に入力された諸データ
が演算装置11に供給される。
演算装置11には出力装置13が接続され、演算装置1
1での演算結果に基づきプリントアウトやCRT表示等
の出力表示が行われる。
上述した分極試験検査の結果、第2図および第7図に示
したような分極曲線(電流・電圧曲線)が得られる。第
2図中、符号14は最低電流値を示しており、CrMo
V製のロータの脆化診断のためには、分極試験検査面の
面積で除した最低電流密度Ir(以下再不動態化電流密
度I「という)が最適である。また第7図は分極曲線1
5を詳細に示したもので図中、16は活性態電流、17
は再活性態電流、18は不働態化電流、19は再不働態
化電流、20は自然電位、21は活性態電気量、22は
再活性態電気量をそれぞれ示している。
第8図は破面遷移温度変化率、ΔFATT/FATTi
と分極パラメータとの関係を示したものであり、分極パ
ラメータとして再不働態化電流密度Irを採用した場合
を第3図に示しである。すなわち、第3図は4種類のロ
ータABCDHについての再不働態化電流密度I「と破
面遷移温度変化率ΔFATT/FATTiとの関係を示
すもので、図中に示す様に不純物の粒界偏析が認められ
粒界破壊を生じΔFATT/FATTiが大きい場合に
は、ΔFATT/FATTiは再不働態化電流密度l「
から精度よく決定することができる。
一方、不純物の粒界偏析がなく粒内破壊を生じΔFAT
T/FATTiも小さい場合にはΔFATT/FATT
iの最大値k(本実施例ではに−0゜3)によって決定
できる。したがって、破面遷移温度の初期値であるFA
TTiを与えれば、分極試験検査によるIrから不純物
の粒界偏析が生じている場合にはΔFATTが、又、粒
界偏析が生じていない場合は、ΔFATTの最大値であ
るにψFATTi (k<1)が求まり、これらを初期
値に加算することによって、経年劣化後の破面遷移温度
FATTiを決定できる。
ところで、第4図および第5図は、分極試験検査後の検
査面から採取したレプリカを電子顕微鏡で観察したもの
で、不純物の粒界偏析が生じている場合を示した第4図
には、明瞭に粒界腐食溝が認められる。一方、不純物の
粒界偏析を生じていない場合を示した第5図には粒界腐
食溝が認められない。したがって、不純物の粒界偏析を
伴なう脆化か否かの判定は分極試験検査後の金属組織観
察から、粒界腐食溝の有無を検査することによって可能
となる。以上のCrMoV破面遷移温度検査乎順を第5
図に示す。
すなわち、ステップS1で分極試験検査23を行ない、
ステップS2で金属組織検査24を行なってそれらの結
果をステップS3で粒界腐食判定回路25に入力する。
粒界腐食が認められた場合にはステプ4で第3図に示し
た再不動態化電流密度1rよりΔFATT/FATT 
iの数値を求める。次いで製造記録27からのFATT
iよりステップS5でΔFATTを求め、ステップS6
でFATTiとΔFATTとを加算することによりFA
TTiを求める。
一方、ステップS3で粒界腐食の判別器25が粒界腐食
がないと判断した場合には、ステップS7で第3図中の
ΔFATT/FATTiの最大値0.3を使用し、ΔF
ATTを求め、同様にFATT=FATT i+ΔFA
TTよりFATTを求める。
このように本発明によれば、先ず分極試験検査を行なっ
て、その後分極試験後の検査面の金属組織検査を行なっ
て判明する粒界腐食溝の有無と、破面遷移温度の初期値
FATTiを本発明の装置の入力部に入力することによ
り、本発明の装置は内蔵するΔFATT/FATTiと
Irの関係をもとにΔFATT又は、kφ△FATTを
算出し、更にFATTiを加えて経年劣化後のFATT
を演算し、出力する。
このように本発明の一実施例によれば、高温で長期間に
亘って使用された蒸気タービン用CrMoV製のロータ
の経年的に進行する脆化を、分極試験検査と金属組織検
査の結果および破面遷移温度の初期値という非破壊的情
報のみをもとにして、経年劣化後のFATTとして演算
することができる。
なお、上記実施例においては、本発明を蒸気タービンロ
ータに適用した例を説明したが、本発明はこれに限られ
ることなく、高温で長期にわたって使用される蒸気ター
ビンロータ以外の他の構造部祠に適用することもできる
。又、金属組織検査についても、蒸気タービンロータの
実施例ではレプリカを採取して観察することができるが
小型顕微鏡にて直接的に部材表面を観察することも可能
である。いずれの場合も、実施例に示した上記タービン
ロータと同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高温
長時間使用後の脆化が進行した後の破面遷移温度を、製
造記録データと分極試験検査および金属組織検査から得
られるデータを用いることにより、非破壊的に検査する
ことができる。また、高温長時間使用中に進行する構造
部材金属材料の脆化を部材から試験片を採取し破壊試験
を実施することなく知ることができるので発電プラント
や化学装置プラント部品など、高温で長期に亘って使用
される構造部材の安全性や信頼性あるいは健全性を維持
することに必要な種々の対策を、最適な時期に施こすこ
とができ、火力発電プラントでは電力の安定供給に資す
ることになり、又、化学反応装置では安全かつ、安定し
た操業を可能にする。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にしたがった分極試験装置を示したブロ
ック線図、第2図は分極特性を示した線図、第3図はC
r M o V製のロータの破面遷移温再不働態化電流
密度Irとの関連を示した線図、第4図は粒界腐食溝が
存在する場合における金属組織を示した写真、第5図は
粒界腐食溝が無い場合における金属組織を示した写真、
第6図は本発明によるCrMoVロータの破面遷移温度
の検査手順を示したフローチャート、第7図は金属材料
分極曲線と分極パラメータとの関係を示した線図、第8
図は金属材料の破面遷移温度変化率と分極試験における
分極パラメータとの関係を示した線図である。 1・・・開口部、2・・・照合電極、3・・・対極、4
・・・電解液、5・・・電解セル、6・・・ロータ、7
・・・ポテンショスタット、8・・・スキャナ、9・・
・クーロンメータ、10・・・分極試験装置、11・・
・演算装置、12・・・入力装置、13・・・出力装置
、14・・・最低電流。 出願人代理人  佐  藤  −雄 姿2目 第3 図 粒界肩食講*  8 Ic)pm 第4 園 布界膚食溝魚 情;; 第 5 図 弗6図 壱2図 第 8 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、検査すべき構造部材の被検査部分に対して電解液を
    用いて分極試験を施し、この分極試験後の試験面の金属
    組織検査を行なって結晶粒界腐食の有無を調べ、粒界腐
    食が有る場合には材料特性と分極特性との関係から決定
    される破面遷移温度変化率ΔFATT/FATTiの値
    を、粒界腐食が無い場合には破面遷移温度変化率ΔFA
    TT/FATTiの最大値を決定し(たゞしFATTi
    ;破面遷移温度の初期値、ΔFATTは破面遷移温度の
    初期値からの変化値である)、これらの値と破面遷移温
    度の初期値FATTiから破面遷移温度の変化値ΔFA
    TTを算出し、この△FATTとFATTiとの和から
    破面遷移温度を決定するようにしたことを特徴とする破
    面遷移温度検査方法。 2、上記分極試験は、無機酸または有機酸を含む電解液
    を用いて行われ、分極曲線のうち再不働態化電流密度を
    求めるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の破面遷移温度検査方法。 3、上記金属組織検査は、分極試験検査終了後の金属材
    料表面のプラスチックレプリカを採取し、導電性金属を
    プラスチックレプリカに蒸着して電子顕微鏡によって金
    属組織検査を行なって不純物の粒界偏析による粒界腐食
    溝の有無を判定するようにしたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の破面遷移温度検査方法。 4、無機酸または有機酸を含む電解液を内部に収容した
    電解セルと、この電解セル内に収容された照合電極およ
    び対極によって構成される電極構造と、ポテンショスタ
    ット、スキャナーおよびクーロンメータからなる分極試
    験装置と、製造記録データおよび金属組織検査結果を入
    力する入力装置と、これらの検査データと入力データと
    から破面遷移温度を算出する演算装置と、演算結果を出
    力表示する出力装置とを具備してなる破面遷移温度検査
    装置。
JP30493587A 1987-12-02 1987-12-02 破面遷移温度検査方法および装置 Pending JPH01145562A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005257674A (ja) * 2001-04-05 2005-09-22 Denki Kagaku Kogyo Kk 剥離帯電量測定装置
CN102323288A (zh) * 2011-05-24 2012-01-18 重庆大学 锆合金相变点的测定方法

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