JPH04286935A - 実機の余寿命予測用小型試験片の製作方法 - Google Patents

実機の余寿命予測用小型試験片の製作方法

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JPH04286935A
JPH04286935A JP7442491A JP7442491A JPH04286935A JP H04286935 A JPH04286935 A JP H04286935A JP 7442491 A JP7442491 A JP 7442491A JP 7442491 A JP7442491 A JP 7442491A JP H04286935 A JPH04286935 A JP H04286935A
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はボイラ等、大型プラント
で用いられる高温機器の余寿命を予測するため実機から
微小サンプルを採取して、採取した微小のサンプルから
実機の余寿命を予測する方法と、微小のサンプルの採取
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】火力発電設備、原子力発電設備等の大型
プラントの寿命延長を図るためには、ここに用いられて
いるボイラ等の高温機器の余寿命を予測しておくことが
重要である。
【0003】従来より、かかる機器の余寿命を予測する
場合に、現場では一般に非破壊的手法が用いられている
が、余寿命予測の精度上の問題がある。余寿命予測の精
度を向上させるためには、試験片を実機から直接採取し
て破壊的手法で試験をすることが必要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、実機から試
験片を直接採取する場合に、大型の試験片は実機から採
ることができない、という問題があり、実機の余寿命を
予測して評価することが従来できなかった。
【0005】そこで、本発明は、ボイラ等の実機から微
小のサンプルを採取し、この微小のサンプルから試験片
を製作して実機の余寿命が予測できる方法を確立すると
共に、実機から微小のサンプルを容易に採取できる方法
を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、先ず、実機から微小のサンプルを採取し
、次いで、この微小のサンプルの両端に結合材を溶接し
て小型の試験片を製作し、次に、上記製作した小型の試
験片の両端に上部ロッドの下端と下部ロッドの上端を取
り付けて、該上下のロッドと試験片を電気炉内に挿入し
て内部を気密に保持すると共に内部に不活性ガスを注入
して不活性ガス雰囲気とし、該不活性ガス雰囲気で上記
試験片のクリープ試験を行い、しかる後、上記クリープ
試験結果から実機の余寿命を予測する方法とする。 又、上記実機からの微小サンプルの採取は、サンプルを
採取しようとする個所の表面に、放電加工で溝を成形し
て突部を作り、次いで、該突部を放電加工で切断して微
小のサンプルとして採取する方法とする。
【0007】
【作用】微小のサンプルを採取して試験片とするので、
微小のサンプルであれば、実機からの採取が許され、又
、微小のサンプルで作った試験片で破壊試験をするので
、短時間で結果を得ることができる。小型試験片のクリ
ープ試験を、不活性ガス雰囲気中で行うことにより、試
験片の酸化のおそれがなく、酸化による減肉の効果を受
けずに高温クリープ試験ができて、実機の余寿命を正確
に予測することができる。又、実機からのサンプル採取
では、放電加工により溝を成形することによって作った
突部を放電加工で切断するので、現場で微小なサンプル
を容易に且つ短時間に採取することができる。この際、
放電加工で溝を成形するときの成形加工用電極の形状を
変えることにより各種形状のサンプルを採取することが
できる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0009】図1は本発明の実機の余寿命予測方法の実
施段階を示すもので、Iは実機から微小のサンプルを採
取する第1段階、IIは実機から採取した微小のサンプ
ルから小型の試験片を作る第2段階、III は小型の
試験片を不活性ガス雰囲気中でクリープ試験する第3段
階、IVはクリープ試験結果によるクリープ破断データ
により実機の余寿命を評価する第4段階であり、微小の
サンプルから短時間に得られる結果により実機の余寿命
を予測するようにする。
【0010】詳述すると、本発明の方法における第1段
階Iの実機からの微小サンプルの採取は、図2乃至図5
に示す要領で行う。図2乃至図4は一実施例を示すもの
で、実機1の厚肉部表面から微小のサンプル2を採取す
るために中央部分をくり抜いて周辺部のみの形状にした
平面四角形状の成形加工用電極3を用い、該成形加工用
電極3を負に帯電させて実機1の表面を放電加工させ、
図2の(A)から(B)の如く実機1の表面の金属を電
極相当分だけ除去して深さ3mm程度の溝4を成形する
。 次に、切断用電極5を用いて放電加工し、実機1の表面
に残る突部6を、切断用電極5にて図2(B)の如く切
断し、切断片をサンプル2として採取するようにする。 これにより実機1の表面から微小のサンプル2を容易に
且つ短時間に採取することができる。この際、放電加工
法によるので、熱影響部はほとんど無視することができ
る。
【0011】図示した例は一例を示すものであり、成形
加工用電極3の形状を変えることにより、各種形状のサ
ンプル2を採取することができる。又、サンプル2の採
取個所は、ボイラ等の厚肉容器の寿命予測の場合は当該
厚肉容器の表面から微小のサンプルを採取するようにし
、ボイラ等の管寄せ部の溶接個所の余寿命予測の場合は
当該溶接個所から微小のサンプルを採取するようにする
【0012】図5乃至図7は上記第1段階Iで放電加工
により採取した微小のサンプル2から小型の試験片7を
作る第2段階IIの実施例を示すもので、中央部に多数
の微小サンプル2を並べて置けるように所要深さの凹部
8を溝状に長手方向に沿い形成した金属製基台9の上面
に、幅方向から中央部の凹部8に達する傾斜面10を形
成し、凹部8上に多数のサンプル2をその長手方向が基
台9の幅方向と平行となるように並べて載せるようにす
る。次に、各サンプル2の長手方向の両端と基台9の凹
部8縁部との接合部11を、電子ビーム溶接にて接合さ
せる。次いで、基台9の凹部8の下方を上面の傾斜面1
0と同様に切除すると共に、各サンプル2ごとに基台9
を幅方向に切断線12に沿い切断し、個々のサンプル2
ごとに両端の部材を加工して、図7に示す如き両端に結
合材13付きの小型の試験片7を作るようにする。
【0013】電子ビーム溶接に代えて、接合部11をテ
ィグ溶接又はミグ溶接で接合させるようにした場合は、
溶接による熱影響部が大き過ぎるため、微小のサンプル
2の場合は使えなくなるおそれがあるが、本発明では、
接合部11の溶接を電子ビーム溶接によるため、電子ビ
ーム溶接による場合の熱影響部が0.1〜0.2mmと
極めて小さいことから、微小のサンプル2から容易小型
の試験片7(たとえば、直径2mm、長さ27mm)を
製作することができる。
【0014】次に、図8は第2段階IIでサンプル2の
両端に結合材13を電子ビーム溶接にて接合して製作し
た小型の試験片7を、不活性ガス雰囲気中でクリープ試
験する第3段階III で用いるクリープ試験装置の一
例を示すもので、電気炉14の軸心部を貫通する筒体1
5の上部を支持材16を介して支柱17に支持させると
共に、筒体15の下部を支持材18を介して支柱9に支
持させ、一方,上記小型の試験片7の一端を上部ロッド
19の下端に同一軸線方向に取り付け、又、試験片7の
他端を下部ロッド20の上端に同一軸線方向に取り付け
て、該試験片7と一体の上下のロッド19,20を、上
記筒体15の内部に挿入する。上記筒体15の下端部に
は、フランジ21を固定し、且つ中央部に下部ロッド2
0を貫通させた下部フランジ22を上記フランジ21の
下端面にOリング23を挟んで気密状態に取り付け、更
に、上記筒体15内を気密に保持するため、上記下部ロ
ッド20が下部フランジ22を貫通する部分を気密にす
るようリング状の冷却ボックス24と下部ロッド20間
にOリング25を介在させ、又、筒体15の上端部に取
り付けたリング状の冷却ボックス26と上部ロッド19
との間にOリング27を介在させるようにする。又、上
記気密状態にした筒体15の内部には、図示しない真空
ポンプに真空配管28を介して接続すると共に、不活性
ガスとしてアルゴンガスArを筒体15内に供給できる
ようアルゴンガス供給配管29を接続し、筒体15内を
真空にした後、アルゴンガスArを供給してアルゴンガ
ス雰囲気に置換できるようにし、又、上記冷却ボックス
24と26には、冷却水入口配管30,31と冷却水出
口配管32,33をそれぞれ接続し、Oリング25と2
7によるシール部を冷却水で冷却できるようにしてある
。更に、試験片7を上下のロッド19,20を介して上
下より引張って試験するために、下部ロッド20には荷
重34を連結し、上部ロッド19は架台35に吊下げ支
持させるようにした構成としてある。36は下部フラン
ジ22上に載せた耐熱ブロック、37は端子箱、38は
熱電対である。
【0015】試験片7の高温クリープ試験を実施すると
きは、試験片7を上下のロッド19,20間に結合して
一体化させた後、図示の如く、該上下のロッド19,2
0を電気炉14の筒体15内に挿入し、上部ロッド19
と筒体15との間をOリング27で気密に保つようにす
ると共に、下部ロッド20と筒体15との間をOリング
25で気密に保つようにする。次に、上記気密に保った
筒体15内を真空配管28を介し真空ポンプにて真空に
した後、アルゴンガスを供給配管29より筒体15内に
供給して、該筒体15内をアルゴンガス雰囲気にする。
【0016】上記の状態で試験片7を上下から引張るよ
うに応力をかけて破壊試験をする。アルゴンガス雰囲気
中であるため、小型の試験片7を酸化の影響を受けるこ
となく高温クリープ試験を実施することができ、実機の
余寿命を正確に予測することができる。因に、小型の試
験片7を大気中で試験すると、小型の試験片7が酸化の
影響を受けることになり、小型の試験片7が酸化の影響
を受けると、酸化減肉の効果を受けるので、実機の余寿
命を正確に予測することができないことになる。
【0017】上記のクリープ試験結果により実機の余寿
命を評価する第4段階IVでは、上記第3段階III 
にて短時間で得た結果から推定して長時間の余寿命を予
測するようにする。図9は小型の試験片と従来の大型の
試験片によるクリープ破壊試験結果をラーソン・ミラー
パラメータPで整理した結果を示すもので、○印は小型
の試験片をアルゴンガス雰囲気中でクリープ試験したと
きのデータを示し、●印は小型試験片を大気中でクリー
プ試験したときのデータを示し、又、◎印は従来の大型
の試験片を大気中でクリープ試験したときのデータを示
す。
【0018】図9に示す試験結果から、小型の試験片を
アルゴンガス雰囲気中でクリープ試験すると、従来の大
型の試験片を大気中でクリープ試験するのと同じに試験
することができることがわかり、又、小型の試験片を大
気中でクリープ試験すると、P=1.9×104 以上
になると、酸化の影響が現われてくることがわかる。
【0019】上記図9に示される結果から推定して長時
間の余寿命を知ることができる。今、実機の余寿命を予
測する場合は、図9において、実機の応力からPが求め
られ、このとき実機の温度がわかるのでTが求められ、
その結果、破断時間trが求められる。この破断時間t
rは、余寿命となるものであるから、図9に基づき実機
の余寿命を評価することができる。
【0020】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の実機の余寿命
予測方法によれば、実機から採取した微小のサンプルか
ら小型の試験片を作り、この小型の試験片を不活性ガス
雰囲気中でクリープ試験し、クリープ試験の結果得られ
たデータに基づき実機の余寿命を予測するようにするの
で、微小のサンプルから実機の使用条件における余寿命
を精度よく予測することが、従来の大型試験片による破
壊試験と同じ程度に信頼性を高めることができる。又、
微小のサンプルは、実機に支障を与えることなく採取す
ることができると共に、採取が容易である。更に、実機
からの微小のサンプル採取方法として、放電加工法を採
用することにより、微小のサンプルを容易に且つ熱影響
部をほとんど無視できる状態で採取することができると
共に、成形加工用電極の形状を変えることにより各種形
状のサンプルを採取することができ、採取されたサンプ
ルは余寿命の評価以外に、実機の材質劣化調査にも利用
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法の実施段階を示す図である。
【図2】微小のサンプルを実機表面から採取する実施例
を示すもので、(A)は実機表面に溝を形成するときの
状態を示す側面図、(B)は溝を形成することにより作
られた突部をサンプルとして切断する側面図である。
【図3】図2(A)で用いる成形加工用電極の斜視図で
ある。
【図4】採取されたサンプルを示す図である。
【図5】微小サンプルから試験片を製作するときの状態
を示す切断面図である。
【図6】図5の平面図である。
【図7】小型の試験片を示す図である。
【図8】小型の試験片をクリープ試験するクリープ試験
装置の一例を示す切断側面図である。
【図9】クリープ試験結果を表わした図である。
【符号の説明】 I  第1段階 II  第2段階 III   第3段階 IV  第4段階 1  実機 2  サンプル 3  成形加工用電極 4  溝 5  切断用電極 6  突部 7  小型の試験片 14  電気炉 15  筒体 19  上部ロッド 20  下部ロッド 23,25  Oリング 27  Oリング 28  真空配管 29  アルゴンガス供給配管 Ar  アルゴンガス(不活性ガス)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  実機の適宜部位から微小のサンプルを
    採取し、次いで、該採取したサンプルの両端に結合材を
    接合して小型の試験片を作り、次に、上記小型の試験片
    の一端を上部ロッドの下端に取り付けると共に試験片の
    他端を下部ロッドの上端に取り付けて、上下のロッドと
    試験片を電気炉内の筒体に挿入し、且つ上記筒体内を気
    密に保持し、該筒体内を不活性ガス雰囲気にして上記試
    験片のクリープ試験を行い、しかる後、上記クリープ試
    験の結果により得られたデータから推定して実機の余寿
    命を予測することを特徴とする微小のサンプルによる実
    機の余寿命予測方法。
  2. 【請求項2】  実機のサンプルを採取しようとする個
    所の表面に、成形加工用電極を用いて放電加工により溝
    を成形することによって突部を作り、次いで、切断用電
    極を用いて放電加工により上記突部を切断し、該切断さ
    れた突部片をサンプルとして採取することを特徴とする
    微小のサンプルの採取方法。
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US8820960B2 (en) 2011-02-18 2014-09-02 Panasonic Corporation Light emitting device
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CN110390142A (zh) * 2019-07-02 2019-10-29 昆山泽元信息科技有限公司 一种冷却液壶蠕变性能评估及结构优化方法

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