JPH02216036A - 構造物余寿命評価方法 - Google Patents
構造物余寿命評価方法Info
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Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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。
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、金ＪｉＡ材料の劣化検査方法及び装置に係り
、特に、化学プラン１〜及びｈλ子カブランｉ〜の高温
環境下で使用される含フェライト系ステンレス鋼等の金
属材料の実機部材の高温時効脆化損傷の非破壊的検出及
び余寿命評価に関する。
、特に、化学プラン１〜及びｈλ子カブランｉ〜の高温
環境下で使用される含フェライト系ステンレス鋼等の金
属材料の実機部材の高温時効脆化損傷の非破壊的検出及
び余寿命評価に関する。
従来の脆化測定方法の例としては、特開昭５４６１９８
１号公報に記載のものがある。ここでは、オーステナイ
ト系ステンレス溶接金属の脆化の有無を初期のＳフェラ
イト量が５％以上減少したことで判定するとしである。
１号公報に記載のものがある。ここでは、オーステナイ
ト系ステンレス溶接金属の脆化の有無を初期のＳフェラ
イト量が５％以上減少したことで判定するとしである。
また、組成ゆらぎとＸ線小角散乱スペクトルの関係を記
載した例は宮崎らの論文に見られるが、測定されたＸ線
小角散乱スペクトルを用いて組成ゆらぎを予測するとい
う概念は示されておらず、また経年劣化に適用した例は
ない。
載した例は宮崎らの論文に見られるが、測定されたＸ線
小角散乱スペクトルを用いて組成ゆらぎを予測するとい
う概念は示されておらず、また経年劣化に適用した例は
ない。
Ｃ発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術では、高温で使用される金Ｊ／ＩＫ制料の
内で、特に、含フェライト糸ステンレス鋼を例にとれば
、高温長時間の使用により時効脆化を起こすことがすで
に知られている。これは、およそ６００ ’Ｃ以」二の
比較的高温においてはσ相の析出に起因するσ脆化を生
じ、また、４００℃から５００℃の範囲ではいわゆる４
７５℃脆性が生じることによる。しかし、４７５℃脆性
は４． Ｏ０℃以下の温度範囲においても長時間使用中
に生じうる可能性かあり、含フェライト系ステンレス鋼
の実機部材の高温での使用には十分に配慮する必要があ
る。
内で、特に、含フェライト糸ステンレス鋼を例にとれば
、高温長時間の使用により時効脆化を起こすことがすで
に知られている。これは、およそ６００ ’Ｃ以」二の
比較的高温においてはσ相の析出に起因するσ脆化を生
じ、また、４００℃から５００℃の範囲ではいわゆる４
７５℃脆性が生じることによる。しかし、４７５℃脆性
は４． Ｏ０℃以下の温度範囲においても長時間使用中
に生じうる可能性かあり、含フェライト系ステンレス鋼
の実機部材の高温での使用には十分に配慮する必要があ
る。
しかしながら、上記従来技術は、５００ °Ｃ以下の脆
化については配慮されておらず、４７５℃脆性の程度を
検出できなかった。
化については配慮されておらず、４７５℃脆性の程度を
検出できなかった。
また、実機溶接部の初期フェライト量は溶接位置で異な
り、ばらつきも太きい。さらに実機では、溶接箇所が膨
大であるため、全部の溶接部のフェライト量を監視する
ことは困離である。従って、初期フェライト量の不明な
箇所には従来技術は適用できないという問題があった。
り、ばらつきも太きい。さらに実機では、溶接箇所が膨
大であるため、全部の溶接部のフェライト量を監視する
ことは困離である。従って、初期フェライト量の不明な
箇所には従来技術は適用できないという問題があった。
また、Ｓフェライト量の経時変化にのみ着目しく３）
ており、高温環境下で使用される金）ａｔ材料の経年劣
化において着目すべき合金組成のゆらぎ、析出相の寸法
変化を検出するものではない。
化において着目すべき合金組成のゆらぎ、析出相の寸法
変化を検出するものではない。
さらに、実機より分析サンプルを取り出す必要があり、
非破壊的検査には適さない。
非破壊的検査には適さない。
本発明の目的は、高温環境下で使用する含フェライト系
ステンレス鋼等の全１ρ区材料の実機部制の脆化の程度
を、合金組成のゆらぎあるいは析出物大きさを非破壊的
に検出することにより評価するための方法及び装置を提
供することにある。さらに、実機部材の余寿命評価を合
金組成のゆらぎ、あるいは析出物成長の定量的予？１１
！ｌにより実施するための応力データを提供することに
ある。
ステンレス鋼等の全１ρ区材料の実機部制の脆化の程度
を、合金組成のゆらぎあるいは析出物大きさを非破壊的
に検出することにより評価するための方法及び装置を提
供することにある。さらに、実機部材の余寿命評価を合
金組成のゆらぎ、あるいは析出物成長の定量的予？１１
！ｌにより実施するための応力データを提供することに
ある。
上記目的は材料の経年劣化による相分離及び相分解に伴
う合金組成のゆらぎの振幅及び析出相の寸法を非破壊的
に検出し、予め求めておいた材料の劣化度との関係のデ
ータベースから被４１す定休の劣化度を評価することに
より達成される。また、被測定部材の応力を測定するこ
とにより、余寿命（４ン 評価シミュレーションプログラムに合金組成のゆらぎ振
幅、析出相寸法、応力データを提供することにより余寿
命評価が達成される。
う合金組成のゆらぎの振幅及び析出相の寸法を非破壊的
に検出し、予め求めておいた材料の劣化度との関係のデ
ータベースから被４１す定休の劣化度を評価することに
より達成される。また、被測定部材の応力を測定するこ
とにより、余寿命（４ン 評価シミュレーションプログラムに合金組成のゆらぎ振
幅、析出相寸法、応力データを提供することにより余寿
命評価が達成される。
相分離及び相分解に伴う合金組成のゆらぎの輻幅及び析
出相の寸法の非破壊的検出には、Ｘ線小角散乱法を用い
る。Ｘ線小角散乱スペクトルを実測し、これをもとにゆ
らぎ振幅及び析出ヰ■寸法を理論的に予測できる。
出相の寸法の非破壊的検出には、Ｘ線小角散乱法を用い
る。Ｘ線小角散乱スペクトルを実測し、これをもとにゆ
らぎ振幅及び析出ヰ■寸法を理論的に予測できる。
被検定部材の応力測定は、前記Ｘ線小角散乱スペクトル
測定に用いたものと同一の装置を用い、Ｘ線応力測定法
により行う。
測定に用いたものと同一の装置を用い、Ｘ線応力測定法
により行う。
本発明の動作原理を、第２図、第３図を用いて説明する
。
。
金１４材料は高温環境中で長時間使用すると金属組織が
相分離及び相分解を起こし、極微小な領域での合金濃度
のゆらぎに変化が起こり、やがては析出相が現れ、これ
が進行すると衝撃強度などの機械的性質の低下につなが
る。
相分離及び相分解を起こし、極微小な領域での合金濃度
のゆらぎに変化が起こり、やがては析出相が現れ、これ
が進行すると衝撃強度などの機械的性質の低下につなが
る。
発明者らは、含フエライトスランレス鋼の高温加熱によ
る脆化について種々検討した結果、第２図に示すように
脆化の程度と相分離及び相分解に伴う合金組成のゆらぎ
の振幅や析出相の寸法との間に相関関係があることを見
出した。この関係を利用すれば含フェライトステンレス
鋼の脆化の程度を極めて初期の段階から評価できる。
る脆化について種々検討した結果、第２図に示すように
脆化の程度と相分離及び相分解に伴う合金組成のゆらぎ
の振幅や析出相の寸法との間に相関関係があることを見
出した。この関係を利用すれば含フェライトステンレス
鋼の脆化の程度を極めて初期の段階から評価できる。
また、現時点の合金組成ゆらぎ振幅や析出１１１寸法が
既知であれば、時効温度、応力のデータを追加すること
によりさらに長時間のゆらき振幅変化や析出相成長をシ
ミュレートすることが可能である。
既知であれば、時効温度、応力のデータを追加すること
によりさらに長時間のゆらき振幅変化や析出相成長をシ
ミュレートすることが可能である。
Ｘ線小角散乱スペクトルの測定より非破壊的に合金組成
のゆらぎ振幅、析出物寸法を検知し、強度データとの相
関ｒｊＡ係をＪイＪいて経年劣化診断を行う。
のゆらぎ振幅、析出物寸法を検知し、強度データとの相
関ｒｊＡ係をＪイＪいて経年劣化診断を行う。
さらに、Ｘ線小角散乱スベク１〜ル測定に用いたＸ線装
置でＸ線応力測定を実施し、本芯カ測定粘果を用いて合
金組成のゆらぎ振幅変化、析出物成長をシミュレートし
て、シミュレート結果と前述の強度−ゆらぎ振幅、析出
物寸法相関関係を比較することにより余寿命診断を行う
。
置でＸ線応力測定を実施し、本芯カ測定粘果を用いて合
金組成のゆらぎ振幅変化、析出物成長をシミュレートし
て、シミュレート結果と前述の強度−ゆらぎ振幅、析出
物寸法相関関係を比較することにより余寿命診断を行う
。
以下本発明の一実施例を第１図、第４図、第５図を用い
て説明する。
て説明する。
第１−図は本発明による材料劣化検出装置のシステム構
成の一例を示したものである。図中、１は化学プラント
あるいは原子カプラントで高温環境下で使用されている
実機材料である。２はＸｍ発生装置、３は計数管、４は
ゴニオメータ、５はコンピュータ、６は外部記憶装置、
７は外部記録装置である。また、８は発生Ｘ線、９は散
乱ｘＢである。
成の一例を示したものである。図中、１は化学プラント
あるいは原子カプラントで高温環境下で使用されている
実機材料である。２はＸｍ発生装置、３は計数管、４は
ゴニオメータ、５はコンピュータ、６は外部記憶装置、
７は外部記録装置である。また、８は発生Ｘ線、９は散
乱ｘＢである。
経年劣化評価及び余寿命評価の対象となる実機部材上に
、Ｘ線発生装置２．計数管３．ゴニオメータ４を設置す
る。Ｘ線発生装置２からはＸ線８が発生される。Ｘ線８
は実機表面で散乱する。ゴニオメータ４で読み取れるＸ
線散乱角度に対し、計数管３を用いて散乱Ｘ線の強度を
計測する。ゴニオメータ４を小角度ずつ移動させ、各散
乱角度に対する散乱Ｘ線９の強度を計測する。
、Ｘ線発生装置２．計数管３．ゴニオメータ４を設置す
る。Ｘ線発生装置２からはＸ線８が発生される。Ｘ線８
は実機表面で散乱する。ゴニオメータ４で読み取れるＸ
線散乱角度に対し、計数管３を用いて散乱Ｘ線の強度を
計測する。ゴニオメータ４を小角度ずつ移動させ、各散
乱角度に対する散乱Ｘ線９の強度を計測する。
合金材料に対するＸ線小角散乱の散乱角と散乱強度測定
例を第４図に示す。Ｘ線小角散乱の場合散乱角度０ （
ｒａｄ）はｏ＜０＜ｏ、１−程度である。時効時間ｔが
ｔｔ＋ ｔ２． ｉ：ｓと大きくなるにつれ散乱角と散
乱強度の関係は第４図に示すように変化する。このよう
に散乱角と散乱強度の関係が得られれば、合金組成のゆ
らぎ振幅を理論的に求めることができる。合金組成のゆ
らぎ状態を模式的に示したのが第５図である。以上の手
順に従い合金組成のゆらぎ振幅が得られれば強度データ
との相関関係を利用して材料の経年劣化評価を行うこと
ができる。ここで用いる相関関係データは第２図に示す
ようなものである。
例を第４図に示す。Ｘ線小角散乱の場合散乱角度０ （
ｒａｄ）はｏ＜０＜ｏ、１−程度である。時効時間ｔが
ｔｔ＋ ｔ２． ｉ：ｓと大きくなるにつれ散乱角と散
乱強度の関係は第４図に示すように変化する。このよう
に散乱角と散乱強度の関係が得られれば、合金組成のゆ
らぎ振幅を理論的に求めることができる。合金組成のゆ
らぎ状態を模式的に示したのが第５図である。以上の手
順に従い合金組成のゆらぎ振幅が得られれば強度データ
との相関関係を利用して材料の経年劣化評価を行うこと
ができる。ここで用いる相関関係データは第２図に示す
ようなものである。
合金組成のゆらぎ振幅検出に用いたＸ線発生装置２．計
数管３．ゴニオメータ４を用いて測定対象１表面の応力
を測定することができる。具体的な方法は一般的なＸ線
応力ｆｉ１１定法である。すなわち、結晶によるにα−
Ｘ線の回折角度を求めＢｒａｇｇの式から原子面間隔ｄ
を得る。無応力状態における原子間隔ｄｏとｄの比較に
より測定対象１表面の応力を知ることができる。
数管３．ゴニオメータ４を用いて測定対象１表面の応力
を測定することができる。具体的な方法は一般的なＸ線
応力ｆｉ１１定法である。すなわち、結晶によるにα−
Ｘ線の回折角度を求めＢｒａｇｇの式から原子面間隔ｄ
を得る。無応力状態における原子間隔ｄｏとｄの比較に
より測定対象１表面の応力を知ることができる。
本実施例によれば、Ｘ線発生装置２．計数管３゜ゴニオ
メータ４より成る同一装置を用いて検出された合金組成
のゆらぎ振幅、析出物寸法、応力の各データを用い、合
金組成のゆらぎ振幅変化及び析出物成長シミュレーショ
ンプログラムによる合金組成の変化を予測することが可
能である。将来的な合金組成のゆらぎ振幅及び析出物寸
法がわかれば、強度との相関関係（第２図）を用いるこ
とにより経年劣化の予測をすることができる。この手法
により構造材料の余寿命評価を行なうことが可能である
。
メータ４より成る同一装置を用いて検出された合金組成
のゆらぎ振幅、析出物寸法、応力の各データを用い、合
金組成のゆらぎ振幅変化及び析出物成長シミュレーショ
ンプログラムによる合金組成の変化を予測することが可
能である。将来的な合金組成のゆらぎ振幅及び析出物寸
法がわかれば、強度との相関関係（第２図）を用いるこ
とにより経年劣化の予測をすることができる。この手法
により構造材料の余寿命評価を行なうことが可能である
。
本発明によれは高温で使用される材料の脆化の程度を初
期段階から必要に応じて検出でき、脆化損傷を未然に防
ぐことが可能である。
期段階から必要に応じて検出でき、脆化損傷を未然に防
ぐことが可能である。
また、非破壊的検出であるので実機部材を損うことがな
い。
い。
さらに、経仔劣化シミュレーションによる余寿命評価を
実施するにあたり必要な応力データを同一装置を用いて
得ることができ、余寿命評価を前便に行うことができる
。
実施するにあたり必要な応力データを同一装置を用いて
得ることができ、余寿命評価を前便に行うことができる
。
第１図は本発明の実施例のシステム構成図、第２図は合
金の高温時効に伴う組成ゆらぎ振幅変化あるいは析出物
寸法変化と衝撃適度の低１ぐを示す特性図、第３図は極
微純金ノ４組織変化を示す概念特性図、第４図はＸ線小
角散乱スペクトルの７１１’Ｊ定結果を示す概念特性図
、第５図は、第４図のＸ線小角散乱スペクトル測定結果
より得られる合金組成濃度を示す概念特性図である。 １−・・・測定対象、２・・Ｘ線発生装置、３・・計数
管、４・・ゴニオメータ、５・・コンピュータ、６・・
外部記憶装置、７・・・外部記録装置、８・・・発生Ｘ
線、９・・・散乱Ｘ線。
金の高温時効に伴う組成ゆらぎ振幅変化あるいは析出物
寸法変化と衝撃適度の低１ぐを示す特性図、第３図は極
微純金ノ４組織変化を示す概念特性図、第４図はＸ線小
角散乱スペクトルの７１１’Ｊ定結果を示す概念特性図
、第５図は、第４図のＸ線小角散乱スペクトル測定結果
より得られる合金組成濃度を示す概念特性図である。 １−・・・測定対象、２・・Ｘ線発生装置、３・・計数
管、４・・ゴニオメータ、５・・コンピュータ、６・・
外部記憶装置、７・・・外部記録装置、８・・・発生Ｘ
線、９・・・散乱Ｘ線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、金属材料の経年劣化による相分離及び相分解に伴う
合金組成のゆらぎの振幅、及び析出相の寸法を非破壊的
に検出し、予め求めておいた材料の劣化度との関係のデ
ータベースを利用して劣化の程度を判定することを特徴
とする構造物余寿命評価方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、合金組成のゆらぎ
の振幅及び析出相の寸法を、Ｘ線散乱スペクトル計測に
より非破壊的に測定することを特徴とする構造物余寿命
評価方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、特許請求の範囲第
２項中のＸ線散乱スペクトル計測に伴い、Ｘ線応力測定
法により被測定体の応力測定をあわせて実施し、本応力
測定結果を構造物余寿命評価に利用する構造物余寿命評
価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036180A JPH02216036A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 構造物余寿命評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036180A JPH02216036A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 構造物余寿命評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02216036A true JPH02216036A (ja) | 1990-08-28 |
Family
ID=12462538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1036180A Pending JPH02216036A (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 構造物余寿命評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02216036A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006125299A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Toshiba Corp | 蒸気タービンロータの余寿命評価装置、蒸気タービンロータの余寿命評価方法、動翼および蒸気タービン |
| JP2017129566A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-07-27 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 構造のバリエーションを検知するためのｘ線散乱システムおよび方法 |
| JP2018087738A (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | 新日鐵住金株式会社 | 金属材料の余寿命評価方法 |
| JP2019164066A (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 三菱重工業株式会社 | 金属材料の脆化評価方法 |
-
1989
- 1989-02-17 JP JP1036180A patent/JPH02216036A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006125299A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Toshiba Corp | 蒸気タービンロータの余寿命評価装置、蒸気タービンロータの余寿命評価方法、動翼および蒸気タービン |
| JP2017129566A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-07-27 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 構造のバリエーションを検知するためのｘ線散乱システムおよび方法 |
| JP2018087738A (ja) * | 2016-11-29 | 2018-06-07 | 新日鐵住金株式会社 | 金属材料の余寿命評価方法 |
| JP2019164066A (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 三菱重工業株式会社 | 金属材料の脆化評価方法 |
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