JPH08254498A - 耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法 - Google Patents

耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法

Info

Publication number
JPH08254498A
JPH08254498A JP8488795A JP8488795A JPH08254498A JP H08254498 A JPH08254498 A JP H08254498A JP 8488795 A JP8488795 A JP 8488795A JP 8488795 A JP8488795 A JP 8488795A JP H08254498 A JPH08254498 A JP H08254498A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
per unit
unit area
crack length
crack
cracks
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.)
Pending
Application number
JP8488795A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Yoshida
吉田  隆
Masashi Nakadai
雅士 中代
Shigemitsu Kihara
重光 木原
Kengun Ko
健群 胡
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.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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 IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP8488795A priority Critical patent/JPH08254498A/ja
Publication of JPH08254498A publication Critical patent/JPH08254498A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ひずみ範囲の異なる疲労損傷条件においても
最大き裂法を適用して寿命消費量を推定することができ
る耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法を提供することにあ
る。 【構成】 ひずみ振幅の異なる疲労損傷を受けた被計測
試料では、最大き裂長さがひずみ振幅によって変化する
ことから、最大き裂長さのほか、単面積当りのき裂本数
と単位面積当りのき裂長さの和をも求めるようにし、予
め同一組成材料の既知のひずみ振幅および寿命消費量に
おける最大き裂長さに対する単位面積当りのき裂本数の
チャート,または最大き裂長さに対する単位面積当りの
き裂長さの和のチャートを求めておき、これらチャート
と実機のレプリカから求めた値とを比較してひずみ範囲
と寿命消費量を推定できるようにする。これにより、ボ
イラ用鋼材などの耐熱低合金鋼の場合であっても疲労損
傷を評価することができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、発電プラントのボイ
ラ部材や原子力プラントの構造材料、あるいは配管など
の高温で使用されて疲労損傷が生じる材料の余寿命を予
測する疲労損傷評価法に関し、疲労損傷により生じる微
視き裂から最大き裂長さ,単位面積当りのき裂本数およ
び単位面積当りのき裂長さの和を測定演算するようにし
てひずみ振幅および寿命消費量を予測するものである。
【0002】
【従来の技術】高温環境や高温高圧環境下で使用される
火力発電プラントのボイラ部材や原子力プラントの構造
材料などに用いられているクロム−モリブデン鋼やステ
ンレス鋼などは、長期間使用すると、疲労損傷などの経
年劣化損傷が生じる。
【0003】このためこれらのプラントを長期間安全に
使用するためには、これら部材がこれまでに受けた疲労
損傷を知る必要があり、これによって寿命消費量や余寿
命を予測する必要がある。特に、高度成長期に建設され
設計寿命を迎えつつある発電プラントを、近年の電力需
要の高まりや新規発電プラントの立地困難のために、そ
の寿命を延伸して電力の安定供給を図ろうとする場合に
は、一層寿命消費量や余寿命の予測が重要となる。
【0004】従来、疲労損傷による寿命消費量の予測を
行う方法に最大き裂法があり、タービン材などのクリー
プ疲労損傷評価法として利用されている。
【0005】この最大き裂法では、実機から採取した材
料から試料を作ったり、実機の表面を研磨してレプリカ
を採取し、光学顕微鏡やレーザー顕微鏡などで微視き裂
を観察し、き裂の中の最大のものの長さを計測し、この
最大き裂長さと予め既知の疲労寿命比(現在の寿命消費
量/寿命)との間の関係を求めておいたチャートと比較
することで疲労寿命を予測するものである。
【0006】この最大き裂法では、実験室的にひずみ範
囲や温度条件を変えた試料についてチャートを求めても
これらの影響が少ないとし、実機の観察結果から得られ
た最大き裂長さを極値統計法により推定することによっ
て寿命消費量を求めていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来行われ
ていたタービン材に対する最大き裂法の試験条件では、
き裂発生は条件によらず疲労寿命比に対して一定として
いたが、ボイラ用耐熱低合金鋼、例えば2.25Cr −
1Mo 鋼などでは、図4に示すように、ひずみ範囲等の
試験条件によってき裂発生、およびき裂分布が大きく異
なり、従来の最大き裂法では、疲労損傷による寿命消費
量や余寿命を正しく評価できないという問題がある。
【0008】この発明はかかる従来技術の課題に鑑みて
なされたもので、ひずみ範囲の異なる疲労損傷条件にお
いても最大き裂法を適用でき、最大き裂長さに対する単
位面積当りのき裂本数の間の一定の関係,または最大き
裂長さに対する単位面積当りのき裂長さの和の間の一定
の関係を利用して、これらの関係からき裂の観察演算に
よりひずみ範囲と寿命消費量を推定することができる耐
熱低合金鋼の疲労損傷評価法を提供しようとするもので
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明の請求項1記載の耐熱低合金鋼の疲労損傷
評価法は、被測定部から微視き裂観察用の試料を採取す
る工程と、この試料を観察して最大き裂長さおよび単位
面積当りのき裂本数を測定演算する工程と、予め求めて
おいた同一組成材料の既知のひずみ振幅および既知の寿
命消費量における最大き裂長さに対する単位面積当りの
き裂本数のチャートと比較する工程とにより試料のひず
み振幅および寿命消費量を求めるようにしたことを特徴
とするものである。
【0010】また、この発明の請求項1記載の耐熱低合
金鋼の疲労損傷評価法は、被測定部から微視き裂観察用
の試料を採取する工程と、この試料を観察して最大き裂
長さおよび単位面積当りのき裂長さの和を測定演算する
工程と、予め求めておいた同一組成材料の既知のひずみ
振幅および既知の寿命消費量における最大き裂長さに対
する単位面積当りのき裂長さの和のチャートと比較する
工程とにより試料のひずみ振幅および寿命消費量を求め
るようにしたことを特徴とするものである。
【0011】
【作用】この発明の請求項1記載の耐熱低合金鋼の疲労
損傷評価法によれば、ひずみ振幅の異なる疲労損傷を受
けた被計測試料では、最大き裂長さがひずみ振幅によっ
て変化することから、最大き裂長さのほか、単面積当り
のき裂本数をも求めるようにしており、予め同一組成材
料の既知のひずみ振幅および既知の寿命消費量における
最大き裂長さに対する単位面積当りのき裂本数のチャー
トを求めておき、このチャートと実機のレプリカなどに
対して求めた上記の値とを比較することで、ひずみ範囲
と寿命消費量を推定できるようになる。
【0012】これにより、ボイラ用鋼材などの耐熱低合
金鋼の場合であっても疲労損傷を評価することができる
ようになる。
【0013】この発明の請求項2記載の耐熱低合金鋼の
疲労損傷評価法によれば、ひずみ振幅の異なる疲労損傷
を受けた被計測試料では、最大き裂長さがひずみ振幅に
よって変化することから、最大き裂長さのほか、単位面
積当りのき裂長さの和をも求めるようにしており、予め
同一組成材料の既知のひずみ振幅および既知の寿命消費
量における最大き裂長さに対する単位面積当りのき裂長
さの和のチャートを求めておき、このチャートと実機の
レプリカなどに対して求めた上記の値とを比較すること
で、ひずみ範囲と寿命消費量を推定できるようになる。
【0014】これにより、ボイラ用鋼材などの耐熱低合
金鋼の場合であっても疲労損傷を評価することができる
ようになる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照しな
がら詳細に説明する。この発明の耐熱低合金鋼の疲労損
傷評価法は、図1に示すように、次のA,B,Cの3つ
の工程からなり、Aで予め求めてある校正用のチャート
を利用することによって、Bで未知の材料の最大き裂長
さ、単位面積当りのき裂本数、単位面積当りのき裂長さ
の和を求め、Cでこれらを比較してひずみ振幅及び寿命
消費量を知るものである。そこで、3つの工程を順に説
明する。
【0016】A. 最大き裂長さに対する単位面積当り
のき裂本数のマスターチャート、または最大き裂長さに
対する単位面積当りのき裂長さの和のマスターチャート
の作成 疲労損傷を評価する実機で使用されている耐熱低合金鋼
と同じ材料を用い、既知の疲労損傷を与え、この試料か
らマスターチャートを作成するが、既に説明したよう
に、従来の最大き裂法では、タービン材などのクリープ
疲労損傷評価においては、ひずみ範囲(ひずみ振幅)や
温度条件の影響がないとして最大き裂長さと寿命消費量
(使用時間/寿命時間)との関係が求められていたが、
例えば耐熱低合金鋼では、図4に示すように、ひずみ範
囲(ひずみ振幅)によって大きく変化することから、ひ
ずみ範囲(ひずみ振幅)を変えた試料を用意する。
【0017】そして、測定する値も最大き裂長さに加
え、単位面積当りのき裂本数(き裂密度)または単位面
積当りのき裂長さの和(き裂長さ密度)を求める。
【0018】 まず、ひずみ範囲(ひずみ振幅)を変
数とするとともに、寿命消費量(疲労時間)をかえて実
験を行った試料を作成し、疲労状態が既知である試料と
する。
【0019】これらの疲労状態が既知の試料の表面の酸
化膜を完全に除去し、表面を鏡面に仕上げる。この表面
酸化膜の除去は、耐熱低合金鋼の種類にもよるが、約一
結晶粒ほど研磨することによって行う。
【0020】そして、次工程での必要に応じて試料表面
のレプリカを作成しておく。
【0021】 こうして作成した試料をレーザー顕微
鏡や光学顕微鏡などを用い、倍率を約80倍程度にし
て、試料表面の微視き裂を観察する。
【0022】そして、各試料について、一定の視野(面
積)における全ての微視き裂の本数と全ての微視き裂の
長さを測定する。これらの微視き裂の本数と長さの測定
は、顕微鏡により直接行ったり、写真を撮影した後に行
うようにする。
【0023】そして、観察した視野の面積を求めるとと
もに、この観察した視野の中の全ての微視き裂の中で最
も長さの長いものを最大き裂長さとする。
【0024】 こうして測定した最大き裂長さ、微視
き裂の本数と長さの測定結果に基づいて、単位面積当り
のき裂本数および単位面積当りのき裂長さの和をそれぞ
れ求め、図2、図3に示すように、最大き裂長さに対す
る単位面積当りのき裂本数の関係をひずみ範囲(ひずみ
振幅)をパラメータとしてマスターチャートを作成する
とともに、最大き裂長さに対する単位面積当りのき裂長
さの和の関係をひずみ範囲(ひずみ振幅)をパラメータ
としてマスターチャートを作成する。
【0025】B. 疲労損傷(寿命消費量)が未知の材
料について疲労損傷(寿命消費量)の未知の材料につい
てAの、、を行ない、最大き裂長さ、単位面積当
りのき裂本数および単位面積当りのき裂長さの和をそれ
ぞれ求める。
【0026】C. Aで得られたマスターチャートと上
記Bで求めた寿命消費量が未知の材料の最大き裂長さ、
単位面積当りのき裂本数および単位面積当りのき裂長さ
の和をマスターチャート上にプロットすることで寿命消
費量を知る。
【0027】このようなA,B,Cの3つの工程で寿命
消費量が未知の材料に対して寿命消費量を求めることが
できるのは、実験室的に異なる疲労損傷を与えた耐熱低
合金鋼の一例としてクロムーモリブデン鋼について、最
大き裂長さと寿命消費量との関係を求めたところ、図4
に示すように、ひずみ範囲(ひずみ振幅)によって異な
る関係となり、実機等からサンプリングした試料のひず
み範囲(ひずみ振幅)が分からないと最大き裂長さだけ
測定しても寿命消費量を求めることができないが、これ
ら測定値をひずみ範囲(ひずみ振幅)をパラメータとし
て、最大き裂長さに対する単位面積当りのき裂本数の関
係および最大き裂長さに対する単位面積当りのき裂長さ
の和の関係としてプロットしたところ、図2、図3に示
すように、寿命消費量との間に一定の関係があることが
分かったからである。
【0028】なお、寿命消費量と単位面積当りのき裂本
数の関係および寿命消費量と単位面積当りのき裂長さの
和の関係をそれぞれ求めても、図5、図6に示すよう
に、ひずみ範囲(ひずみ振幅)によって異なる関係とな
り、実機からの試料のひずみ範囲(ひずみ振幅)が分か
らないと寿命消費量を求めることができない。
【0029】そこで、このような耐熱低合金鋼の一例と
して、高温用鋼2.25Cr −1Mo を用い、温度を5
70℃とし、ひずみ範囲(ひずみ振幅)を1.0%、
0.7%、0.4%とし、寿命消費量を変えた実験を行
って試料を作り、その測定結果を図示したものが図2お
よび図3である。
【0030】なお、図4、図5および図6は、上記の測
定結果を従来の最大き裂法などの手法によってプロット
したものである。
【0031】したがって、たとえば実機から採取したレ
プリカについて求めた最大き裂長さを1mm、単位面積
当りのき裂本数を2.5 1/mm2 、単位面積当りの
き裂長さの和を103 μ/mm2 であるとすると、図2
に示すマスターチャートから寿命消費量を40%である
ことが分かるとともに、図3に示すマスターチャートか
らも寿命消費量が40%であることが分かる。
【0032】また、この場合のひずみ範囲(ひずみ振
幅)が0.7%と0.4%の間であったことが予測され
る。
【0033】このような耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法
によれば、最大き裂長さと単位面積当りのき裂本数と単
位面積当りのき裂長さの和とを求めて寿命消費量を求め
るようにしたので、ひずみ範囲(ひずみ振幅)が分らな
い場合(通常の実機では、この場合がほとんどである)
であっても寿命消費量を知ることができる。
【0034】また、実機などからのサンプルを採取する
場合でもレプリカ法を適用できるので、サンプルの採取
が容易で、実機の機能を損なうこと無く採取することが
できる。
【0035】なお、上記実施例では、耐熱低合金鋼とし
て、2.25Cr −1Mo 鋼を具体例として説明した
が、この材料に限らず1.0Cr −0.5Mo 鋼等の耐
熱低合金鋼についても同様に適用することができる。
【0036】また、上記の最大き裂長さに対する単位面
積当りのき裂本数と最大き裂長さに対する単位面積当り
のき裂長さの和のマスターチャートを作り、2つの測定
結果を組み合わせて寿命消費量を知るようにすることも
できる。
【0037】
【発明の効果】以上、一実施例とともに具体的に説明し
たようにこの発明の請求項1記載の耐熱低合金鋼の疲労
損傷評価法によれば、ひずみ振幅の異なる疲労損傷を受
けた被計測試料では、最大き裂長さがひずみ振幅によっ
て変化することから、最大き裂長さのほか、単面積当り
のき裂本数をも求めるようにしたので、予め同一組成材
料の既知のひずみ振幅および既知の寿命消費量における
最大き裂長さに対する単位面積当りのき裂本数のチャー
トを求めておき、このチャートと実機のレプリカなどに
対して求めた上記の値とを比較することで、ひずみ範囲
と寿命消費量を推定することができる。
【0038】これにより、ボイラ用鋼材などの耐熱低合
金鋼の場合であっても疲労損傷を評価することができ
る。
【0039】この発明の請求項2記載の耐熱低合金鋼の
疲労損傷評価法によれば、ひずみ振幅の異なる疲労損傷
を受けた被計測試料では、最大き裂長さがひずみ振幅に
よって変化することから、最大き裂長さのほか、単位面
積当りのき裂長さの和をも求めるようにしたので、予め
同一組成材料の既知のひずみ振幅および既知の寿命消費
量における最大き裂長さに対する単位面積当りのき裂長
さの和のチャートを求めておき、このチャートと実機の
レプリカなどに対して求めた上記の値とを比較すること
で、ひずみ範囲と寿命消費量を推定することができる。
【0040】これにより、ボイラ用鋼材などの耐熱低合
金鋼の場合であっても疲労損傷を評価することができ
る。
【0041】さらに、これらにより、使用中の材料の疲
労損傷を初期状態から随時計測し、寿命消費量に応じて
部材を交換するなどすれば、疲労損傷による事故を未然
に防止することができるとともに、設計寿命に近づいて
いるボイラの寿命延長を行う場合にも、安全性の確保が
容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法の一
実施例にかかる工程を示すフローチャートである。
【図2】この発明の耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法の一
実施例にかかる最大き裂長さに対する単位面積当りのき
裂本数の関係を示したグラフの一例である。
【図3】この発明の耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法の一
実施例にかかる最大き裂長さに対する単位面積当りのき
裂長さの和の関係を示したグラフの一例である。
【図4】寿命消費量に対する最大き裂長さの関係を示し
たグラフの一例である。
【図5】寿命消費量に対する単位面積当りのき裂本数の
関係を示したグラフの一例である。
【図6】寿命消費量に対する単位面積当りのき裂長さの
和の関係を示したグラフの一例である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 胡 健群 神奈川県川崎市高津区溝の口55−3 栄荘 205

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定部から微視き裂観察用の試料を採
    取する工程と、この試料を観察して最大き裂長さおよび
    単位面積当りのき裂本数を測定演算する工程と、予め求
    めておいた同一組成材料の既知のひずみ振幅および既知
    の寿命消費量における最大き裂長さに対する単位面積当
    りのき裂本数のチャートと比較する工程とにより試料の
    ひずみ振幅および寿命消費量を求めるようにしたことを
    特徴とする耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法。
  2. 【請求項2】 被測定部から微視き裂観察用の試料を採
    取する工程と、この試料を観察して最大き裂長さおよび
    単位面積当りのき裂長さの和を測定演算する工程と、予
    め求めておいた同一組成材料の既知のひずみ振幅および
    既知の寿命消費量における最大き裂長さに対する単位面
    積当りのき裂長さの和のチャートと比較する工程とによ
    り試料のひずみ振幅および寿命消費量を求めるようにし
    たことを特徴とする耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法。
JP8488795A 1995-03-16 1995-03-16 耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法 Pending JPH08254498A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8488795A JPH08254498A (ja) 1995-03-16 1995-03-16 耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8488795A JPH08254498A (ja) 1995-03-16 1995-03-16 耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08254498A true JPH08254498A (ja) 1996-10-01

Family

ID=13843276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8488795A Pending JPH08254498A (ja) 1995-03-16 1995-03-16 耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08254498A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Curà et al. A new iteration method for the thermographic determination of fatigue limit in steels
FI96994C (fi) Menetelmä johtavien antureiden halkeamapituuksien laskemiseksi
AU758336B2 (en) Electrochemical noise technique for corrosion
CA1302122C (en) Method of predicting remaining lifetime of metal material
JP3064107B2 (ja) オーステナイト系耐熱鋼の高温損傷評価方法
Saxena et al. Fatigue crack growth testing
JP3728286B2 (ja) 非破壊高温クリープ損傷評価方法
CN101900698A (zh) 一种测定高Cr耐热钢中Delta铁素体相含量的方法
JP3332971B2 (ja) フェライト系耐熱鋼の劣化診断方法
JP3334070B2 (ja) ガスタービン高温部品のクリープ寿命推定方法
JPH08254498A (ja) 耐熱低合金鋼の疲労損傷評価法
EP1426759A1 (en) A non-destructive testing method of determining the depletion of a coating
JPS5892952A (ja) 高温部材の寿命予測法
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
JP3015599B2 (ja) フェライト系耐熱鋼のクリープ損傷評価方法
JP3372437B2 (ja) 高温機器材料のクリープ寿命評価方法
JPH07113769A (ja) クリープ寿命予測方法
Clark et al. The analysis of fatigue crack growth rate data
JPH0635971B2 (ja) 金属材料の余寿命予測法
JPH07128328A (ja) 金属材料の劣化および余寿命予知方法
JP2003065978A (ja) 耐熱材料の余寿命診断方法
JP3064110B2 (ja) オーステナイト系耐熱鋼の高温損傷評価方法
JPH0228554A (ja) 高温用機器の損傷検出法
Bicego et al. JR curve testing utilizing the reversing direct current electrical potential drop method
JPS62232565A (ja) 耐熱鋼の余寿命評価方法