JPH0296631A - 不均一変形管のクリープ損傷評価法 - Google Patents
不均一変形管のクリープ損傷評価法Info
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- JPH0296631A JPH0296631A JP25037188A JP25037188A JPH0296631A JP H0296631 A JPH0296631 A JP H0296631A JP 25037188 A JP25037188 A JP 25037188A JP 25037188 A JP25037188 A JP 25037188A JP H0296631 A JPH0296631 A JP H0296631A
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Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (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、高温高圧条件下で使用された伝熱管等のクリ
ープ損傷の評価に係り、特に、管の形状寸法を測定し評
価する不均一変形管のクリープ損傷評価法に関する。
ープ損傷の評価に係り、特に、管の形状寸法を測定し評
価する不均一変形管のクリープ損傷評価法に関する。
（従来の技術〕
火力発電プラントや化学プラントなどの高温・高圧下で
長時間使用される機器は、運転中に当該機器の使用材料
がクリープ損傷を受け、経年的に劣化することはよく知
られている。このような劣化は、メタル温度、作用応力
及び使用時ｒｆｆｆによって支配されるものであり、こ
れらの支配因子を考慮し、通常１０万時間（通常運転で
約１５年）の設計寿命を持つように使用材料の材質、寸
法等を決めている。しかし５数百時間の使用で材料が破
損する事故がしばしば発生している。この原因としては
、予測範囲を越えたメタル温度あるいは作用応力の上昇
などが考えられる。
長時間使用される機器は、運転中に当該機器の使用材料
がクリープ損傷を受け、経年的に劣化することはよく知
られている。このような劣化は、メタル温度、作用応力
及び使用時ｒｆｆｆによって支配されるものであり、こ
れらの支配因子を考慮し、通常１０万時間（通常運転で
約１５年）の設計寿命を持つように使用材料の材質、寸
法等を決めている。しかし５数百時間の使用で材料が破
損する事故がしばしば発生している。この原因としては
、予測範囲を越えたメタル温度あるいは作用応力の上昇
などが考えられる。
また最近は、設計寿命である１０万時間を越えたプラン
トが増加していることから、使用材料の余寿命を的確に
予測し、補修又は交換時期を提案することによってプラ
ントの寿命を延長することを目的に、余寿命診断技術の
開発が進められている。
トが増加していることから、使用材料の余寿命を的確に
予測し、補修又は交換時期を提案することによってプラ
ントの寿命を延長することを目的に、余寿命診断技術の
開発が進められている。
特に、火力発電用ボイラや化学プラント用熱交換器は多
数の伝熱管群で構成されており、これら伝熱管（管）の
余寿命を診断する技術が重要となっている。伝熱管のク
リープ損傷は、第５図に示されるようにクリープ変形の
進行、すなわち管外径の増加とともに進行することが知
られている。
数の伝熱管群で構成されており、これら伝熱管（管）の
余寿命を診断する技術が重要となっている。伝熱管のク
リープ損傷は、第５図に示されるようにクリープ変形の
進行、すなわち管外径の増加とともに進行することが知
られている。
このため次式で膨出率ΔＤを算出する。
ΔＤ＝ （ｄニーａ、）／ｄ、ｘｌＯＯここで、ΔＤは
膨出率（％） ｄ□は使用管の外径（ｌ鵬） ｄｏは公称外径（Ｉｌ鵬） そしてあらかじめ求めておいた膨出率ΔＤとクリープ損
傷率φＣとの関係（第７図）により、クリープ損傷率φ
Ｃを評価するもので、外径測定法と称されている。
膨出率（％） ｄ□は使用管の外径（ｌ鵬） ｄｏは公称外径（Ｉｌ鵬） そしてあらかじめ求めておいた膨出率ΔＤとクリープ損
傷率φＣとの関係（第７図）により、クリープ損傷率φ
Ｃを評価するもので、外径測定法と称されている。
しかしながら、伝熱管のクリープ変形は同一断面におい
てもメタル温度の差、材料のクリープ特性の差異のため
均一には進行せず、第６図に示されるように、クリープ
変形が局部的に進行することが多い。このため従来の外
径測定法においては、外径寸法の測定を８ケ所程度で実
施し、その最大′ｔ１１ｄ＋＋＋ａｘを用いて膨出率Δ
Ｄを算出してクリープ損傷を評価している。
てもメタル温度の差、材料のクリープ特性の差異のため
均一には進行せず、第６図に示されるように、クリープ
変形が局部的に進行することが多い。このため従来の外
径測定法においては、外径寸法の測定を８ケ所程度で実
施し、その最大′ｔ１１ｄ＋＋＋ａｘを用いて膨出率Δ
Ｄを算出してクリープ損傷を評価している。
しかし、前記の方法においても第６図からも明らかなよ
うに、外径寸法の最大値ｄ ｗａｘはクリープ変形がそ
れほど進行していない部分の寸法を含めた外径での評価
となる。換言すると、従来技術による膨出率ΔＤはクリ
ープ変形が大きく進んだ個所と、その反対側のそれほど
クリープ変形が進んでいない個所の平均値に対応する値
を用いて算出したものであり、危険側の評価になってい
た。
うに、外径寸法の最大値ｄ ｗａｘはクリープ変形がそ
れほど進行していない部分の寸法を含めた外径での評価
となる。換言すると、従来技術による膨出率ΔＤはクリ
ープ変形が大きく進んだ個所と、その反対側のそれほど
クリープ変形が進んでいない個所の平均値に対応する値
を用いて算出したものであり、危険側の評価になってい
た。
従来の不均一変形管のクリープ損傷評価法にあっては、
管の最大径はクリープ変形が局部的に進行した個所と、
その反対側のそれほど進行していない個所との間の平均
値に対応する値であって、この値を用いて膨出率を算出
するのは危険側の評価となる問題点があった。
管の最大径はクリープ変形が局部的に進行した個所と、
その反対側のそれほど進行していない個所との間の平均
値に対応する値であって、この値を用いて膨出率を算出
するのは危険側の評価となる問題点があった。
本発明の目的は、管のクリープ変形が進行した領域を検
出して、その領域における真の膨出率を算出し評価でき
る不均一変形管のクリープ損傷評価法を提供することに
ある。
出して、その領域における真の膨出率を算出し評価でき
る不均一変形管のクリープ損傷評価法を提供することに
ある。
前記の目的を達成するため、本発明に係る不均一変形管
のクリープ損傷評価法は、クリープにより変形した管の
最大径を測定し、その最大径を用いて膨出率を算出し管
のクリープ損傷率を評価する不均一変形管のクリープ損
傷評価法において、変形した管の輪郭断面の重心を通る
長径軸と長径軸に直交する短径軸とを設定し、それぞれ
の軸の交点から重心側をクリープが進行している領域と
見なして交点を中心とする最大径を決定し、この最大径
を用いて評価するように構成されている。
のクリープ損傷評価法は、クリープにより変形した管の
最大径を測定し、その最大径を用いて膨出率を算出し管
のクリープ損傷率を評価する不均一変形管のクリープ損
傷評価法において、変形した管の輪郭断面の重心を通る
長径軸と長径軸に直交する短径軸とを設定し、それぞれ
の軸の交点から重心側をクリープが進行している領域と
見なして交点を中心とする最大径を決定し、この最大径
を用いて評価するように構成されている。
本発明の不均一変形管のクリープ損傷評価法によれば、
変形した管の輪郭断面の重心を通る長径軸とその長径軸
に直交する短径軸とを設定することによって、それぞれ
の軸の交点から重心側がクリープの進行している領域と
見なされ１重心を中心として管の外径の増加が最も大き
く変化した部分までの寸法を測定し、その測定値をもと
にした最大径が得られる。一方、短径軸方向に測定する
と均一にクリープ変形した径が得られる。そして最大径
を用いてクリープ変形した管の膨出率が算出される。
変形した管の輪郭断面の重心を通る長径軸とその長径軸
に直交する短径軸とを設定することによって、それぞれ
の軸の交点から重心側がクリープの進行している領域と
見なされ１重心を中心として管の外径の増加が最も大き
く変化した部分までの寸法を測定し、その測定値をもと
にした最大径が得られる。一方、短径軸方向に測定する
と均一にクリープ変形した径が得られる。そして最大径
を用いてクリープ変形した管の膨出率が算出される。
本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照しながら説
明する。
明する。
第１図に示されるように、管１のクリープにより変形し
た最大径を測定し、最大径を用いて膨出率を算出し管１
のクリープ損傷率を評価する不均一変形管のクリープ損
傷評価法において、変形した管１の輪郭２断面の重心Ｏ
を通る長径軸ＡＢと長径軸ＡＢに直交する短径軸ＣＤと
からなる座標系を設定し、それぞれの軸の交点０′から
重心Ｏ側をクリープが進行している領域と見なして交点
０′を中心とした寸法ＡＯ’ を測定し、ＡＯ’ を２
倍した最大径を用いて評価する構成である。
た最大径を測定し、最大径を用いて膨出率を算出し管１
のクリープ損傷率を評価する不均一変形管のクリープ損
傷評価法において、変形した管１の輪郭２断面の重心Ｏ
を通る長径軸ＡＢと長径軸ＡＢに直交する短径軸ＣＤと
からなる座標系を設定し、それぞれの軸の交点０′から
重心Ｏ側をクリープが進行している領域と見なして交点
０′を中心とした寸法ＡＯ’ を測定し、ＡＯ’ を２
倍した最大径を用いて評価する構成である。
第１図はボイラ伝熱管の断面形状を示したものである。
当該伝熱管（管）１において、燃焼ガスの上流側の方が
メタル温度が高くなり、その方向Ａに大きくクリープ変
形している。すなわち伝熱管１の断面形状は単に円形と
しては評価できない形状となっている。
メタル温度が高くなり、その方向Ａに大きくクリープ変
形している。すなわち伝熱管１の断面形状は単に円形と
しては評価できない形状となっている。
このため、クリープ変形した伝熱管１断面の外径の輪郭
２の重心０を求め１重心Ｏを回転軸の中心点として最大
の径となる直線（長径軸）ＡＢを求める。クリープ変形
が局部的に進行していても、この方法によれば、クリー
プ変形が進行している領域は必ず検出でき、直線ＡＢと
外周との２ケ所の交点のどちらかがクリープ変形が局部
的に進行している部分となる１通常クリープ変形がある
特定の部分で進行すれば、その後も当該部分例えばＡに
クリープ変形が集中する。このため、伝熱管１の形状は
、直線ＡＢを軸として左右対象に変形していると考える
のは妥当である。
２の重心０を求め１重心Ｏを回転軸の中心点として最大
の径となる直線（長径軸）ＡＢを求める。クリープ変形
が局部的に進行していても、この方法によれば、クリー
プ変形が進行している領域は必ず検出でき、直線ＡＢと
外周との２ケ所の交点のどちらかがクリープ変形が局部
的に進行している部分となる１通常クリープ変形がある
特定の部分で進行すれば、その後も当該部分例えばＡに
クリープ変形が集中する。このため、伝熱管１の形状は
、直線ＡＢを軸として左右対象に変形していると考える
のは妥当である。
さらに、直線ＡＢに直角方向の径を測定し、最大となる
径、すなわち直線（短径軸）ＣＤを求める。直線ＡＢと
直線ＣＤの交点○′は伝熱管１が均一に変形したと仮定
した場合の伝熱管１の中心に対応する位置となる。ここ
で、ＡＯ’ ＞Ｂ○′の場合は、直ＩＣＡＯ’ と伝熱
管１の交差点Ａがクリープ変形が最大となっている部分
であると判定できる。このため、当該部分ではＡＯ’の
長さを半径とした円形状に膨出した量だけクリープ損傷
が進行していることになり、その膨出率は次式となる。
径、すなわち直線（短径軸）ＣＤを求める。直線ＡＢと
直線ＣＤの交点○′は伝熱管１が均一に変形したと仮定
した場合の伝熱管１の中心に対応する位置となる。ここ
で、ＡＯ’ ＞Ｂ○′の場合は、直ＩＣＡＯ’ と伝熱
管１の交差点Ａがクリープ変形が最大となっている部分
であると判定できる。このため、当該部分ではＡＯ’の
長さを半径とした円形状に膨出した量だけクリープ損傷
が進行していることになり、その膨出率は次式となる。
ΔＤ＝ （２ＸＡＯ’−ｄ、）／ｄ。
ここで、ΔＤは膨出率、ＡＯ’は直線の長さ（■）、ｄ
、は公称外径（ｍａｎ）である。
、は公称外径（ｍａｎ）である。
第２図は本実施例になる伝熱管の最大径判定の手順が示
されたものであるが、断面形状データを画像処理装置に
入力し、本図のフローによって計算処理することにより
、従来技術に比べて効率的で精度の高い膨出率ΔＤとク
リープ損傷率φＣとが算出できる。
されたものであるが、断面形状データを画像処理装置に
入力し、本図のフローによって計算処理することにより
、従来技術に比べて効率的で精度の高い膨出率ΔＤとク
リープ損傷率φＣとが算出できる。
前記のように、本実施例によれば、クリープ変形が局部
的に進行した伝熱管においても、その真の膨出率を算出
でき、クリープ損傷を安全側に評価できることになる。
的に進行した伝熱管においても、その真の膨出率を算出
でき、クリープ損傷を安全側に評価できることになる。
本発明の他の実施例を第３図を参照しながら説明する。
クリープ損傷を評価する必要のある伝熱管は高温の燃焼
ガス中で長時間使用されており、第３図に示されるよう
に局部的に腐食減肉３している場合が多い、このため、
第４図に示される処理ステップのように、クリープ変形
の進んだ領域とほとんど進まない領域とを分割するため
の点○′を原点とした座標系を設定した後、クリープ変
形が進行していないＧＯ’ ＤＢで囲まれる領域に対し
て、輪郭のデータを用いて半径すとした半円近似の曲線
を求め、さらにクリープ変形の進行したＣＯ′ＤＡで囲
まれる領域に対しては半楕円近似の曲線を求める。なお
、半楕円近似において短径すは半円近似によって求めら
れた値を用いる。また、半円近似と半楕円近（９，に用
いる輪郭データは、第３図に示されるように局部的に腐
食減肉した部分は除外する必要がある。
ガス中で長時間使用されており、第３図に示されるよう
に局部的に腐食減肉３している場合が多い、このため、
第４図に示される処理ステップのように、クリープ変形
の進んだ領域とほとんど進まない領域とを分割するため
の点○′を原点とした座標系を設定した後、クリープ変
形が進行していないＧＯ’ ＤＢで囲まれる領域に対し
て、輪郭のデータを用いて半径すとした半円近似の曲線
を求め、さらにクリープ変形の進行したＣＯ′ＤＡで囲
まれる領域に対しては半楕円近似の曲線を求める。なお
、半楕円近似において短径すは半円近似によって求めら
れた値を用いる。また、半円近似と半楕円近（９，に用
いる輪郭データは、第３図に示されるように局部的に腐
食減肉した部分は除外する必要がある。
本実施例によれば、局部的に腐食減肉した部分を有する
伝熱管においても、腐食減肉を補正した伝熱管断面の輪
郭を得ることができ、この半円と半楕円による輪郭から
クリープ変形が最も進んだ部分の真の外径すなわち半楕
円近似で求めた長径ａの２倍の値を求めて膨出率を算出
できることになる。
伝熱管においても、腐食減肉を補正した伝熱管断面の輪
郭を得ることができ、この半円と半楕円による輪郭から
クリープ変形が最も進んだ部分の真の外径すなわち半楕
円近似で求めた長径ａの２倍の値を求めて膨出率を算出
できることになる。
本発明の不均一変形管のクリープ損傷評価法によれば、
長径軸と短径軸とからなる座標系を設定することによっ
て、クリープが進行している領域が判定でき、クリープ
変形が局部的に進行した管においても、その真の膨出率
を算出できてクリープ損傷を安全側に評価できる。した
がって高温高圧条件下で運転されるプラント用熱交換器
の計画的な保守管理が可能となり、性能と信頼性とが維
持・向上されて本発明の工業的価値は大なるものである
。
長径軸と短径軸とからなる座標系を設定することによっ
て、クリープが進行している領域が判定でき、クリープ
変形が局部的に進行した管においても、その真の膨出率
を算出できてクリープ損傷を安全側に評価できる。した
がって高温高圧条件下で運転されるプラント用熱交換器
の計画的な保守管理が可能となり、性能と信頼性とが維
持・向上されて本発明の工業的価値は大なるものである
。
第１図はクリープ変形した管の断面図、第２図は本発明
の一実施例を示すフローチャート、第３図はクリープ変
形しかつ部分的に腐食減肉した管の断面図、第４図は本
発明の他の実施例を示すフローチャート、第５図及び第
６図は管のクリープ変形を説明する図、第７図は膨出率
とクリープ損傷率との関係を示すグラフである。 １・・・管（伝熱管）、２・・・輪郭、ＡＢ・・・長径
軸、ＣＤ・・・短径軸、０・・・重心、０′・・・交点
。
の一実施例を示すフローチャート、第３図はクリープ変
形しかつ部分的に腐食減肉した管の断面図、第４図は本
発明の他の実施例を示すフローチャート、第５図及び第
６図は管のクリープ変形を説明する図、第７図は膨出率
とクリープ損傷率との関係を示すグラフである。 １・・・管（伝熱管）、２・・・輪郭、ＡＢ・・・長径
軸、ＣＤ・・・短径軸、０・・・重心、０′・・・交点
。
Claims (1)
- １、クリープにより変形した管の最大径を測定し、該最
大径を用いて膨出率を算出し前記管のクリープ損傷率を
評価する不均一変形管のクリープ損傷評価法において、
変形した前記管の輪郭断面の重心を通る長径軸と該長径
軸に直交する短径軸とを設定し、それぞれの軸の交点か
ら前記重心側を前記クリープが進行している領域と見な
して前記交点を中心とする最大径を決定し、該最大径を
用いて評価することを特徴とする不均一変形管のクリー
プ損傷評価法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25037188A JPH0296631A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 不均一変形管のクリープ損傷評価法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25037188A JPH0296631A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 不均一変形管のクリープ損傷評価法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0296631A true JPH0296631A (ja) | 1990-04-09 |
Family
ID=17206927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25037188A Pending JPH0296631A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | 不均一変形管のクリープ損傷評価法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0296631A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009180610A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 鋼管の曲げ部の損傷評価方法 |
| RU2483275C1 (ru) * | 2011-12-15 | 2013-05-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ выявления и измерения деформаций ползучести |
| WO2013084611A1 (ja) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | 三菱重工業株式会社 | 天然ガス改質器用触媒管の評価方法 |
| JP2019158301A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 三菱重工業株式会社 | 伝熱管の形状推定装置、余寿命推定装置、形状推定方法、及びプログラム |
-
1988
- 1988-10-04 JP JP25037188A patent/JPH0296631A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009180610A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 鋼管の曲げ部の損傷評価方法 |
| WO2013084611A1 (ja) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | 三菱重工業株式会社 | 天然ガス改質器用触媒管の評価方法 |
| JP2013120183A (ja) * | 2011-12-09 | 2013-06-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 天然ガス改質器用触媒管の評価方法 |
| RU2483275C1 (ru) * | 2011-12-15 | 2013-05-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Способ выявления и измерения деформаций ползучести |
| JP2019158301A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 三菱重工業株式会社 | 伝熱管の形状推定装置、余寿命推定装置、形状推定方法、及びプログラム |
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