JPH0381644A - 耐熱鋼の寿命評価方法 - Google Patents
耐熱鋼の寿命評価方法Info
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- JPH0381644A JPH0381644A JP1215953A JP21595389A JPH0381644A JP H0381644 A JPH0381644 A JP H0381644A JP 1215953 A JP1215953 A JP 1215953A JP 21595389 A JP21595389 A JP 21595389A JP H0381644 A JPH0381644 A JP H0381644A
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Landscapes
- 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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は高温高圧下で使用されている耐熱鋼の寿命を評
価する方法に関する。
価する方法に関する。
（従来の技術）
例えば蒸気タービンの弁及びケーシングは運転中高温高
圧下に暴露され長時間の運転に伴ない、上記弁及びケー
シングを構成する材質が次第に劣化する。該材質劣化は
必然的に機械的強度の低下を招き、使用運転に耐え得な
くなり、ときには大事故を招くこともありうる。特に該
蒸気タービンが発電に実用されている場合に電力の安定
供給が不可能となる。
圧下に暴露され長時間の運転に伴ない、上記弁及びケー
シングを構成する材質が次第に劣化する。該材質劣化は
必然的に機械的強度の低下を招き、使用運転に耐え得な
くなり、ときには大事故を招くこともありうる。特に該
蒸気タービンが発電に実用されている場合に電力の安定
供給が不可能となる。
こうした事故防止や電力安定供給を目的として、上記タ
ービンの弁及びケーシングなどについては定期的な検査
を行ない、変形度合や欠陥の有無から劣化度の判定を行
なったり、微小欠陥の有無から寿命評価を行なっている
が、劣化度や寿命評価を的確に把握し難いという問題が
ある。このように上記タービンの部材について的確な劣
化程度や寿命評価が成し遂げられる方法の開発が望まれ
る。
ービンの弁及びケーシングなどについては定期的な検査
を行ない、変形度合や欠陥の有無から劣化度の判定を行
なったり、微小欠陥の有無から寿命評価を行なっている
が、劣化度や寿命評価を的確に把握し難いという問題が
ある。このように上記タービンの部材について的確な劣
化程度や寿命評価が成し遂げられる方法の開発が望まれ
る。
（発明が解決しようとする課題）
蒸気タービンの弁及びケーシング材として用いられてい
る耐圧鋼の寿命評価法としてクリープ破断による方法が
あるが、この方法は実機部材からの試料（試験片）採取
や長時間の試験が必要であり、非破壊的に且つ短時間で
寿命を評価することができなかった。また、高温高圧下
で長時間使用中に耐熱鋼の結晶粒界に微小欠陥が形成さ
れることは知られており、その大まかな形態から耐熱鋼
の寿命を評価する手法はあるが、その分布状態を定量化
して寿命を評価する手法はなかった。
る耐圧鋼の寿命評価法としてクリープ破断による方法が
あるが、この方法は実機部材からの試料（試験片）採取
や長時間の試験が必要であり、非破壊的に且つ短時間で
寿命を評価することができなかった。また、高温高圧下
で長時間使用中に耐熱鋼の結晶粒界に微小欠陥が形成さ
れることは知られており、その大まかな形態から耐熱鋼
の寿命を評価する手法はあるが、その分布状態を定量化
して寿命を評価する手法はなかった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので高温高圧下で
長時間使用されている耐熱鋼の結晶粒界に形成されてい
る炭化物及び微小欠陥の成長から耐熱鋼の寿命を非破壊
的にしかも短時間で適切に評価できる評価方法を提供す
ることを目的とする。
長時間使用されている耐熱鋼の結晶粒界に形成されてい
る炭化物及び微小欠陥の成長から耐熱鋼の寿命を非破壊
的にしかも短時間で適切に評価できる評価方法を提供す
ることを目的とする。
（１１題を解決するための手段う
すなわち、本発明は高温高圧下で使用されている耐熱鋼
について、非破壊的検出法（レプリカ法）を用いて試料
を採取し、その試料を電子顕微鏡により観察し、得られ
た情報を画像解析により定量化することによって、該耐
熱鋼の結晶粒界に形成する炭化物の面積（Ｓｌ）と微小
欠陥の面積（Ｓ２）を求め、それらの面積比（Ｓ２／Ｓ
１）から予め求めてある種々の条件下での寿命評価曲線
既ち面積比（Ｓ２／Ｓ、）とクリープ損傷（φ。）との
関係から寿命予測値（φ。。）を得ることを特徴とする
耐熱鋼の寿命評価法という構成を要旨とする。
について、非破壊的検出法（レプリカ法）を用いて試料
を採取し、その試料を電子顕微鏡により観察し、得られ
た情報を画像解析により定量化することによって、該耐
熱鋼の結晶粒界に形成する炭化物の面積（Ｓｌ）と微小
欠陥の面積（Ｓ２）を求め、それらの面積比（Ｓ２／Ｓ
１）から予め求めてある種々の条件下での寿命評価曲線
既ち面積比（Ｓ２／Ｓ、）とクリープ損傷（φ。）との
関係から寿命予測値（φ。。）を得ることを特徴とする
耐熱鋼の寿命評価法という構成を要旨とする。
（作 用）
ところで本発明者らは高温高圧下で短時間及び長時間使
用された耐熱鋼について、前述のレプリカ法により定期
的に試料を採取し、電子顕ｖｌｌ鏡を介して画像処理に
より解析することを機械化し、評価することによって、
短時間側では時間の経過に伴ない結晶粒界に形成した炭
化物の周囲に微小欠陥の成長が、また長時間側では該微
小欠陥が炭化物よりも大きく成長していることを発見し
た。
用された耐熱鋼について、前述のレプリカ法により定期
的に試料を採取し、電子顕ｖｌｌ鏡を介して画像処理に
より解析することを機械化し、評価することによって、
短時間側では時間の経過に伴ない結晶粒界に形成した炭
化物の周囲に微小欠陥の成長が、また長時間側では該微
小欠陥が炭化物よりも大きく成長していることを発見し
た。
また、炭化物は時間の経過に伴ない若干成長している。
このように結晶粒界での炭化物や微小欠陥の成長に伴な
った各々の面積変化と寿命消費との間に良い相関関係が
あることを見い出し、それらの面積比と寿命消費すなわ
ちクリープ損傷との関係から耐熱鋼の寿命を容易にしか
も的確に評価し得ることを見い出した。
った各々の面積変化と寿命消費との間に良い相関関係が
あることを見い出し、それらの面積比と寿命消費すなわ
ちクリープ損傷との関係から耐熱鋼の寿命を容易にしか
も的確に評価し得ることを見い出した。
本発明は上記知見に基づき高温高圧環境下で短時間から
長時間使用された耐熱鋼の結晶粒界に形成した炭化物の
面積（Ｓｌ）と微小欠陥の面積（Ｓ２）をそれぞれ測定
し、それらの各々の面積比（Ｓ。
長時間使用された耐熱鋼の結晶粒界に形成した炭化物の
面積（Ｓｌ）と微小欠陥の面積（Ｓ２）をそれぞれ測定
し、それらの各々の面積比（Ｓ。
／Ｓ□）とクリープ損傷（φ。）との関係から予め求め
られている種々の条件下での寿命評価曲線既−ち面積比
とクリープ損傷との関係により該耐熱鋼の寿命を破壊試
験等に供することなく短時間で容易に且つ精度よく評価
することを可能にした。
られている種々の条件下での寿命評価曲線既−ち面積比
とクリープ損傷との関係により該耐熱鋼の寿命を破壊試
験等に供することなく短時間で容易に且つ精度よく評価
することを可能にした。
（実施例）
以下に本発明の実施例を図を参照して説明する。
実際に蒸気タービンの弁（材料：ＣｒＭｏＶ耐熱鋼）の
主要部を定期的に非破壊的検出法（レプリカ法）を用い
て調査した結果、第１図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ
） 。
主要部を定期的に非破壊的検出法（レプリカ法）を用い
て調査した結果、第１図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ
） 。
（ｄ） 、 （ｅ） 、 （ｆ）の順に示す調査結果が
得られた。第１図（ａ）は使用前の状態で、結晶粒界１
に炭化物２が見られる。第１図（ｂ）〜（ｄ）は材料劣
化の初期から中期の変化を示し、炭化物２の周囲に微小
欠陥３の生成及び成長が見られる。第１図（ｓ）、 （
ｆ）は材料劣化の末期の変化を示し、微小欠陥３の成長
により炭化物２の欠落４や微小欠陥３の連結５が見られ
る。このように高温高圧下で長時間使用される耐熱鋼は
経時的変化に伴なって結晶粒界上で大きく変化すること
が判明した。
得られた。第１図（ａ）は使用前の状態で、結晶粒界１
に炭化物２が見られる。第１図（ｂ）〜（ｄ）は材料劣
化の初期から中期の変化を示し、炭化物２の周囲に微小
欠陥３の生成及び成長が見られる。第１図（ｓ）、 （
ｆ）は材料劣化の末期の変化を示し、微小欠陥３の成長
により炭化物２の欠落４や微小欠陥３の連結５が見られ
る。このように高温高圧下で長時間使用される耐熱鋼は
経時的変化に伴なって結晶粒界上で大きく変化すること
が判明した。
そこで、第１図（ａ）〜（ｆ）の個々の現象を画像解析
により炭化物２と微小欠陥３の各々の面積を求め定量化
し、評価し得る手法を見い出した。すなわち第２図には
結晶粒界１に存在する炭化物２の総面積Ｓ１と微小欠陥
３の総面積Ｓ２を画像処理により求め、総面積の比（Ｓ
ａ／Ｓｌ）と寿命消費（クリープ損傷；φ。）との関係
が示される。このように炭化物２や微小欠陥３の面積比
とクリープ損傷との間に強い相関関係が得られ、定量的
な寿命予測値（Ｐｅａ）が求まり、確かな寿命を評価す
ることが可能となった。
により炭化物２と微小欠陥３の各々の面積を求め定量化
し、評価し得る手法を見い出した。すなわち第２図には
結晶粒界１に存在する炭化物２の総面積Ｓ１と微小欠陥
３の総面積Ｓ２を画像処理により求め、総面積の比（Ｓ
ａ／Ｓｌ）と寿命消費（クリープ損傷；φ。）との関係
が示される。このように炭化物２や微小欠陥３の面積比
とクリープ損傷との間に強い相関関係が得られ、定量的
な寿命予測値（Ｐｅａ）が求まり、確かな寿命を評価す
ることが可能となった。
以上詳述した如く、本発明方法によれば高温高圧下で使
用される耐熱鋼の寿命を破壊試験によらず非破壊的手法
を用いて短時間で評価することができる。またこのよう
な寿命評価法を用いることによって、耐熱鋼の残余寿命
が推定でき、機器の安全を逐次監視することが可能であ
る。
用される耐熱鋼の寿命を破壊試験によらず非破壊的手法
を用いて短時間で評価することができる。またこのよう
な寿命評価法を用いることによって、耐熱鋼の残余寿命
が推定でき、機器の安全を逐次監視することが可能であ
る。
第１図（ａ）〜（ｆ）は材料劣化の変化状態を示す金属
組織拡大図、第２図は材料劣化の変化と寿命消費との関
係を示すグラフである。 １・・・結晶粒界 ２・・・炭化物 ３・・・微小欠陥 ４・・・炭化物の欠落 ５・・・微小欠陥の連結
組織拡大図、第２図は材料劣化の変化と寿命消費との関
係を示すグラフである。 １・・・結晶粒界 ２・・・炭化物 ３・・・微小欠陥 ４・・・炭化物の欠落 ５・・・微小欠陥の連結
Claims (2)
- （１）高温高圧下で使用される耐熱鋼の寿命評価法にお
いて、該耐熱鋼の結晶粒界に形成する炭化物の面積と微
小欠陥の面積との面積比を求め、予め求めてある上記面
積比とクリープ損傷との関係と、実測された面積比とを
比較することにより寿命評価することを特徴とする耐熱
鋼の寿命評価方法。 - （２）前記炭化物の面積と微小欠陥の面積との面積比は
、電子顕微鏡の観察結果を画像処理することから求める
ことを特徴とする請求項１記載の耐熱鋼の寿命評価方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1215953A JPH0381644A (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | 耐熱鋼の寿命評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1215953A JPH0381644A (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | 耐熱鋼の寿命評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0381644A true JPH0381644A (ja) | 1991-04-08 |
Family
ID=16680985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1215953A Pending JPH0381644A (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | 耐熱鋼の寿命評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0381644A (ja) |
-
1989
- 1989-08-24 JP JP1215953A patent/JPH0381644A/ja active Pending
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