JPH0650966A - オーステナイト系耐熱鋼の高温損傷評価方法 - Google Patents

オーステナイト系耐熱鋼の高温損傷評価方法

Info

Publication number
JPH0650966A
JPH0650966A JP4207891A JP20789192A JPH0650966A JP H0650966 A JPH0650966 A JP H0650966A JP 4207891 A JP4207891 A JP 4207891A JP 20789192 A JP20789192 A JP 20789192A JP H0650966 A JPH0650966 A JP H0650966A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grain boundary
void
crystal grain
minute cavity
length
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4207891A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3064110B2 (ja
Inventor
Nobuhiko Nishimura
宣彦 西村
Fujimitsu Masuyama
不二光 増山
Toshiyuki Imazato
敏幸 今里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP4207891A priority Critical patent/JP3064110B2/ja
Publication of JPH0650966A publication Critical patent/JPH0650966A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3064110B2 publication Critical patent/JP3064110B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、オ−ステナイト系耐熱鋼の損傷程
度を破壊試験法よりも短時間で、同等の精度で行うこと
を目的とする。 【構成】機械部品の表面を研磨、エッチングしてオ−ス
テナイト系耐熱鋼の金属組織を現出させる工程と、現出
させた金属組織をレプリカ法又は携帯用顕微鏡を直接等
該位置に装着して観察する工程と、観察された金属組織
の一定面積中の結晶粒界に生成した微小空洞の結晶粒界
方向の長さを計測する工程と、個々の該測定値を加算し
て該一定面積中に生成した微小空洞の長さの合計値を該
一定面積又は該一定面積中の結晶粒界の長さの合計値で
除し、微小空洞線密度及び微小空洞粒界率を求める工程
と、予め実験室試験によって求めた微小空洞線密度、又
は微小空洞粒界率と寿命消費率との関係線図に該測定値
をあてはめることによって前記耐熱鋼の寿命消費率を求
める工程とを具備するオーステナイト系耐熱鋼の高温損
傷評価方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はオーステナイト系耐熱
鋼の高温損傷評価方法に関し、特にオ−ステナイト系耐
熱鋼が使用される火力発電プラント等の高温機器の供用
中の検査技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、高温、応力下で使用されてい
るオ−ステナイト系耐熱鋼のクリ−プ、クリ−プ疲労等
の高温損傷を評価する方法としては、使用されている材
料を切り出してクリ−プ破断試験、クリ−プ疲労試験等
の破壊試験を行って、未使用状態からの強度低下度を評
価する方法(以後、破壊試験法と称す)、使用された温
度、応力、時間から未使用材の強度を用いて損傷度を推
定する方法(以後、応力解析法と称す)が多用されてい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した破壊試験法で
は、機械部品として使用されたオ−ステナイト系耐熱鋼
を破壊試験に供するために切断する必要があることか
ら、その後の該機械の運転のためには、切断工事に加え
て切断した部品を修理するのに費用、工期がかかってい
た。また、長時間機械部品として使用された該オ−ステ
ナイト系耐熱鋼の損傷を評価するためには、なるべく該
機械の運転条件に近い状態で試験を実施する必要があ
り、評価に時間を要していた。
【0004】一方、強度評価法では、機械部品を切断す
る必要はないが、評価に必要な該オ−ステナイト系耐熱
鋼の強度デ−タとして、実際に使用された材料ではな
く、同じ種類の材料のデ−タを用いる必要があることか
ら、実際使用された材料強度デ−タと応力解析の評価に
用いた材料強度デ−タとの差に起因した誤差をもってい
た。
【0005】この発明はこうした事情を考慮してなされ
たもので、高温で運転される機械部品に使用されている
オーステナイト系耐熱鋼の損傷の程度を、破壊試験法よ
りも短時間でかつ同等の精度で行ないうるオーステナイ
ト系耐熱鋼の高温損傷評価方法を提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】従来技術の持つ上記不具
合点を改善するために、本発明は以下の特徴を持つ。 (1)機械部品として実際に使用されているオ−ステナ
イト系耐熱鋼を切断することなく、その表面を研磨、エ
ッチングして、レプリカ法等によって該表面に現出した
金属組織を観察するだけで損傷の程度を評価する。 (2)実際に使用された該オ−ステナイト系耐熱鋼にお
いて、高温損傷と直接関係する粒界析出物およびボイド
を定量化して損傷評価する。
【0007】(3)ボイドの定量化方法として、一定面
積中のボイドの結晶粒界方向の長さ、または、一定面積
中の全粒界の長さに対するボイドの結晶粒界方向の長さ
の比を用いる。
【0008】即ち、この発明は、高温、応力下で運転さ
れる機械部品として使用されているオ−ステナイト系耐
熱鋼の高温損傷を評価する方法において、前記機械部品
の表面を研磨、エッチングして前記オ−ステナイト系耐
熱鋼の金属組織を現出させる工程と、現出させた金属組
織をレプリカ法又は携帯用顕微鏡を直接等該位置に装着
することによって観察する工程と、観察された金属組織
の一定面積中の結晶粒界に生成した微小空洞(ボイド)
の結晶粒界方向の長さを計測する工程と、個々の該測定
値を加算して該一定面積中に生成した微小空洞の長さの
合計値を該一定面積又は該一定面積中の結晶粒界の長さ
の合計値で除し、微小空洞線密度及び微小空洞粒界率
(単位、面積あたりのボイド長さ)を求める工程と、予
め実験室試験によって求めた微小空洞線密度、又は微小
空洞粒界率と寿命消費率との関係線図に該測定値をあて
はめることによって前記オ−ステナイト系の耐熱鋼の寿
命消費率を求める工程とを具備することを特徴とするオ
ーステナイト系耐熱鋼の高温損傷評価方法である。
【0009】
【作用】上述したこの発明の特徴の作用は、以下のとお
りである。 (1)金属組織を観察するだけで損傷を評価するため、
調査ならびに調査後の機械部品の復旧が容易であるとと
もに、評価に要する時間、費用が少ない。
【0010】(2)調査対象部品の金属組織を直接観察
することによって損傷を評価することから、応力解析法
のように材料特性のばらつきによる評価精度の誤差が生
じない。
【0011】(3)オ−ステナイト系耐熱鋼の高温損傷
の主な要因であるボイドを定量化することによって損傷
評価することから評価精度が高く、また、ボイドの生成
状況の定量化方法として、一定面積中の粒界方向のボイ
ドの長さを用いたことから、ボイドの面積等に比べてエ
ッチング液、エッチング時間等のエッチング条件による
大きさの変化の影響を受けにくい。
【0012】
【実施例】以下、この発明における実施例を図面等を参
照して説明する。
【0013】この発明者等は、高温で使用される機械部
品として使用されたオ−ステナイト系耐熱鋼及び実験室
的にクリ−プ破断試験、クリ−プ疲労試験を破壊までの
種々の時間で中断させたオ−ステナイト系耐熱鋼の組織
調査を行った。
【0014】その結果、前記オ−ステナイト系耐熱鋼に
は高温損傷の蓄積に伴ってその結晶粒界に微小な空洞
(ボイド)が生成し、さらに損傷が蓄積されるに従って
その数よりも、むしろ、個々のボイドの長さが粒界方向
に沿って長くなることを見出だした。一方、同じボイド
であっても、該ボイドの面積は金属組織を現出させるた
めに必要なエッチング液の種類、程度によって変化する
が、その結晶粒界方向の長さはエッチング条件によらず
略同等であった。
【0015】下記「表1」は、3種類のエッチング液を
用いて同じ試験片のエッチングを行って金属組織を現出
させたJIS 規格 SUS304HTB 鋼のクリ−プ中断試験片の
ボイドの生成状況を、一定面積中のボイドの数(ボイド
数密度)、ボイドの面積(ボイド面積率)、ボイドの長
さの合計(ボイド線密度、ボイド粒界率)によって定量
化した結果を示す。
【0016】
【表1】 ボイド面積率は、ボイドの数密度、ボイド線密度、ボイ
ド粒界率と比較して、エッチング液によってその計測値
が大きく変化していた。
【0017】そこで、試験温度700℃、試験応力6.
0kgf/mm2 におけるクリ−プ試験を種々の時間で中断さ
せた前記SUS304HTB 鋼のクリ−プ中断試験片のボイド数
密度、ボイド線密度及びボイド粒界率を測定した。図1
にボイド数密度、ボイド線密度と寿命消費率との関係を
示す。なお、寿命消費率は試験温度700℃、試験応力
6.0kgf/mm2 における前記SUS304HTB 鋼のクリ−プ破
断時間に対する中断時間の割合とした。また、ボイド粒
界率は、ボイド線密度と同様に測定値はボイドの長さで
あるため、寿命消費率に対するボイド線密度の増加傾向
と同等の変化挙動を示すことから、ここでは図示しな
い。
【0018】ボイド数密度は、寿命中期に増加するもの
の、寿命中期以降はほとんど増加しなかった。一方、ボ
イド線密度及びボイド粒界率は寿命の初期から末期まで
連続的に増加しており、ボイド数密度よりもボイド線密
度またはボイド粒界率の方が損傷評価に適していること
が明らかになった。そこで、発電用ボイラの伝熱管とし
て長時間高温、応力下で使用されたSUS321HTB 鋼の損傷
の程度をこの発明方法よって評価した。
【0019】即ち、該伝熱管表面をグラインダ−、研磨
紙、ダイヤモンド粒子を用いて鏡面になるまで順次研磨
し、その後硝酸、フッ酸、エタノ−ルおよび水からなる
混合液でエッチングして金属組織を現出させた。さら
に、現出させた金属組織をレプリカ法によって転写し、
走査型電子顕微鏡によって採取したレプリカの組織調査
を行い、500倍の倍率で連続して30視野の走査型電
子顕微鏡写真を撮影した。 撮影した写真に観察された
個々のボイドの長さを計測し、観察した領域中に観察さ
れたすべてのボイドの長さを合計し、これを観察面積で
除した値をボイド線密度とした。また、これを観察した
領域中のすべての結晶粒界の長さの合計値で助子徐した
値をボイド粒界率とした。また、これらを観察した領域
中のすべてたの結晶粒界の長さの合計値で序した値をボ
イド粒界とした。得られたボイド線密度及びボイド粒界
率を図1に示したボイド数密度、ボイド線密度及びボイ
ド粒界率と寿命消費率との関係線図にあてはめ、寿命消
費率を求めた。
【0020】また、上記調査の後、前記伝熱管を抜管
し、クリ−プ破断試験片を採取して、試験温度700
℃、応力6.0kgf/mm2 でクリ−プ破断試験を実施し
た。その結果得られた前記伝熱管のクリ−プ破断時間
と、同等鋼種の未使用材の同一条件下のクリ−プ破断試
験の結果得られた破断時間から、前記伝熱管のクリ−プ
破断寿命消費率を求めた結果を、下記「表2」に示す。
【0021】
【表2】 両者の結果は精度よく一致しており、この発明方法によ
る評価結果は、破壊試験法による評価結果とほぼ同等で
あることが明らかになった。上述したように、この発明
方法によれば、破壊試験法よりも短時間で簡便に、破壊
試験法とほぼ同等の精度の寿命評価法を提供できる。さ
らに、同様の結果は、SUS321鋼、SUS347鋼およびSUS316
鋼においても得られた。
【0022】
【発明の効果】上述したように、この発明方法によれ
ば、高温で運転される機械部品に使用されているオ−ス
テナイト系耐熱鋼の損傷の程度を破壊試験法よりも短時
間で且つ同等の精度で行う損傷評価方法を提供できるこ
とから、機械部品の供用中検査の迅速化を図ることがで
きる。さらに、評価に機械部品の切断、復旧作業を伴わ
ないこと、および長時間に渡る機械試験を行わなくても
良いことから、破壊試験法よりも簡便で且つ安価であ
り、評価工事の効率化、検査範囲の拡大による検査精度
の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例として得られた、JIS 規格
SUS321HTB 鋼のクリ−プ中断材の組織解析によるボイ
ドの数密度およびボイド線密度とクリ−プ破断寿命消費
率との関係線図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温、応力下で運転される機械部品とし
    て使用されているオ−ステナイト系耐熱鋼の高温損傷を
    評価する方法において、前記機械部品の表面を研磨、エ
    ッチングして前記オ−ステナイト系耐熱鋼の金属組織を
    現出させる工程と、現出させた金属組織をレプリカ法又
    は携帯用顕微鏡を直接等該位置に装着することによって
    観察する工程と、観察された金属組織の一定面積中の結
    晶粒界に生成した微小空洞の結晶粒界方向の長さを計測
    する工程と、個々の該測定値を加算して該一定面積中に
    生成した微小空洞の長さの合計値を該一定面積又は該一
    定面積中の結晶粒界の長さの合計値で除し、微小空洞線
    密度及び微小空洞粒界率を求める工程と、予め実験室試
    験によって求めた微小空洞線密度、又は微小空洞粒界率
    と寿命消費率との関係線図に該測定値をあてはめること
    によって前記オ−ステナイト系の耐熱鋼の寿命消費率を
    求める工程とを具備することを特徴とするオーステナイ
    ト系耐熱鋼の高温損傷評価方法。
JP4207891A 1992-08-04 1992-08-04 オーステナイト系耐熱鋼の高温損傷評価方法 Expired - Fee Related JP3064110B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4207891A JP3064110B2 (ja) 1992-08-04 1992-08-04 オーステナイト系耐熱鋼の高温損傷評価方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4207891A JP3064110B2 (ja) 1992-08-04 1992-08-04 オーステナイト系耐熱鋼の高温損傷評価方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0650966A true JPH0650966A (ja) 1994-02-25
JP3064110B2 JP3064110B2 (ja) 2000-07-12

Family

ID=16547284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4207891A Expired - Fee Related JP3064110B2 (ja) 1992-08-04 1992-08-04 オーステナイト系耐熱鋼の高温損傷評価方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3064110B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009145185A (ja) * 2007-12-13 2009-07-02 Chugoku Electric Power Co Inc:The クリープ寿命評価方法
CN101846634A (zh) * 2010-04-28 2010-09-29 首钢总公司 一种分析低碳钢动态相变的方法
JP2013079917A (ja) * 2011-10-05 2013-05-02 Chugoku Electric Power Co Inc:The クリープ損傷を受ける金属の余寿命診断装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009145185A (ja) * 2007-12-13 2009-07-02 Chugoku Electric Power Co Inc:The クリープ寿命評価方法
CN101846634A (zh) * 2010-04-28 2010-09-29 首钢总公司 一种分析低碳钢动态相变的方法
JP2013079917A (ja) * 2011-10-05 2013-05-02 Chugoku Electric Power Co Inc:The クリープ損傷を受ける金属の余寿命診断装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP3064110B2 (ja) 2000-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3064107B2 (ja) オーステナイト系耐熱鋼の高温損傷評価方法
JPH10160646A (ja) 構造部材の疲労寿命予測方法
JPH0650966A (ja) オーステナイト系耐熱鋼の高温損傷評価方法
JPH09195795A (ja) ガスタービン静翼の余寿命評価方法およびその装置
JP3728286B2 (ja) 非破壊高温クリープ損傷評価方法
JP3332971B2 (ja) フェライト系耐熱鋼の劣化診断方法
JPH0674951A (ja) フェライト系耐熱鋼のクリープ損傷評価方法
JP3252933B2 (ja) クリープ寿命予測方法
JP2007225333A (ja) クリープ疲労損傷に関する金属組織による損傷評価方法
JP3486315B2 (ja) 焼戻しマルテンサイト鋼の高温損傷評価方法
JPH075086A (ja) 高温構造材料のクリープと疲労の重畳損傷推定方法
JP3372437B2 (ja) 高温機器材料のクリープ寿命評価方法
JPH05223809A (ja) γ’相析出強化型合金の残余寿命推定方法
JP3334070B2 (ja) ガスタービン高温部品のクリープ寿命推定方法
JP3032606B2 (ja) 構造部材の寿命予知装置
JPH07128328A (ja) 金属材料の劣化および余寿命予知方法
JPH0972897A (ja) クリープキャビティによる寿命評価方法
JP3224053B2 (ja) 耐熱金属の非破壊試験方法及び装置
JPS63228062A (ja) 金属材料の余寿命予測法
JP3202462B2 (ja) フェライト系耐熱鋼のクリープ歪み計測方法
JP3009698B2 (ja) 余寿命診断方法および余寿命診断システム
JPH0228554A (ja) 高温用機器の損傷検出法
JPH07280798A (ja) 炭素含有金属材料の加熱温度または加熱時間推定法
JP2002022649A (ja) 高温機器の表面き裂長さ測定方法
JPH01129154A (ja) 金属材料の脆化度検査法および装置

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20000404

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees