JPH09112806A - ボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法 - Google Patents
ボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法Info
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- JPH09112806A JPH09112806A JP26699495A JP26699495A JPH09112806A JP H09112806 A JPH09112806 A JP H09112806A JP 26699495 A JP26699495 A JP 26699495A JP 26699495 A JP26699495 A JP 26699495A JP H09112806 A JPH09112806 A JP H09112806A
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- wall pipe
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Abstract
(57)【要約】
【課題】応力振幅測定用の金属部品を十種類以下に限定
し、１〜２ｍ角の大きさに区切って区画を形成し、区画
を複数のゾーンに分類して番地付けして、金属部品の設
置（装着）場所における応力振幅（σa）から、迅速に
腐食疲労損傷度を評価、診断でき、視覚に訴える表現手
段でボイラ水壁管の疲労損傷を診断表示する方法を提供
する。 【解決手段】ボイラ水壁管を任意の一定面積ごとに区切
って複数の区画を形成し、この区画を複数のゾーンに分
類して番地付けすると共に、区画中に装着した応力振幅
測定用の金属部品によってボイラ水壁管の内面もしくは
溶接部の応力振幅（σa）を算出して、区画ごとの水壁
管の疲労損傷度合を評価して、視覚的に表示する手段を
用いるボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法。
し、１〜２ｍ角の大きさに区切って区画を形成し、区画
を複数のゾーンに分類して番地付けして、金属部品の設
置（装着）場所における応力振幅（σa）から、迅速に
腐食疲労損傷度を評価、診断でき、視覚に訴える表現手
段でボイラ水壁管の疲労損傷を診断表示する方法を提供
する。 【解決手段】ボイラ水壁管を任意の一定面積ごとに区切
って複数の区画を形成し、この区画を複数のゾーンに分
類して番地付けすると共に、区画中に装着した応力振幅
測定用の金属部品によってボイラ水壁管の内面もしくは
溶接部の応力振幅（σa）を算出して、区画ごとの水壁
管の疲労損傷度合を評価して、視覚的に表示する手段を
用いるボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電用ボイラ
の予防保全における材料損傷診断評価方法に係り、特に
ボイラ水壁管の疲労損傷度合を評価し、その損傷度合を
表示する方法であって、ボイラ水壁管の部分的な検査結
果から全体の損傷度合を定量的に評価し、その損傷度合
を視覚的に表示するボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方
法に関する。
の予防保全における材料損傷診断評価方法に係り、特に
ボイラ水壁管の疲労損傷度合を評価し、その損傷度合を
表示する方法であって、ボイラ水壁管の部分的な検査結
果から全体の損傷度合を定量的に評価し、その損傷度合
を視覚的に表示するボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】火力発電用ボイラを十年以上運転する
と、水壁管内面に腐食疲労と称される腐食を伴った線状
の亀裂が発生しやすくなる。図７（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に、代表的な腐食疲労亀裂の発生状況を示す。図
７（ａ）は、水壁管内面に発生した線状の亀裂の顕微鏡
写真をスケッチして図面化したものであり、図７（ｂ）
は、図７（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図７（ｃ）は、
図７（ｂ）のＢ部拡大図を示す。図において、１はボイ
ラ水壁管、３はフィラープレート、６は腐食疲労亀裂を
示す。この水壁管内面の線状の腐食疲労亀裂が進展して
いくと、水壁管内の高温高圧水の漏洩事故や、伝熱管の
噴破事故に繋がることから、経年ボイラにおいては腐食
疲労亀裂の進展解析が重要な課題となっている。火力発
電用ボイラの蒸発水壁管には、図６（ａ）、（ｂ）に示
すような形状の金属部品４が溶接により多数取付けられ
ている。この金属部品４が溶接された部分では、ボイラ
の起動、停止時のような温度変動時においては、金属部
品４とボイラ水壁管（伝熱管）１との間に温度差が生じ
熱応力が発生する。この熱応力の繰り返しと、腐食性作
用の組み合わせにより、ボイラ水壁管１の内面に腐食疲
労亀裂６が発生し、ボイラの運転時間が十万時間以上、
運転年数で十数年以上の経年ボイラでの伝熱管材料の損
傷が問題となってきている。特に、最近のボイラは、電
力需要に対応するため、起動停止回数が従来よりも大幅
に増加しており、腐食疲労にとって過酷な条件となって
いる。ボイラ水壁管内面の腐食疲労は、応力または歪み
振幅の大きさ、その繰返し数、繰返し速度、または歪み
速度、腐食を支配する環境条件および材料物性の影響を
受けることが種々の調査研究により明らかにされている
〔R. W. Pattersonet al. : Corrosion Fatigue Boi
ler Tube Failure in Waterwalls and Economizers; EP
RI Report TR-10045 ('93-12)、J. Stodala et al. :
Status of Corrosion Fatigue Failure Investigatio
n in Drum Type Utility Boilers; 50th Annual Meetin
g International Water Conference ('89-10)、J. W.
H. Prise et al. : Cyclic Magnetite Damege and Co
nsequential Cracking in Waterwall Tubes; 50th Annu
al Meeting International Water Conference ('89-1
0)〕。しかし、ボイラ水壁管内面の腐食疲労は、その影
響因子が多い上に、応力または歪み振幅の大きさも金属
部品の形状寸法、設置されている場所、言い換えれば温
度条件の影響を受けるため、一概に調査していない箇所
の損傷、亀裂深さ、または余寿命を、従来の発生応力の
大きさだけで推定したり予測することができないのが現
状である。また、大型火力発電用ボイラの水壁管には、
２０〜３０種類からなる多種類の金属部品が多数個、取
付けられており、対象とするボイラ水壁管の部位は２万
ないし数万箇所に及んでいる。このような非常に多数の
部位を、限られた定検期間中に検査することはすこぶる
困難であり、何らかの手段で推定したり、あるいは予測
せざるを得なくなる。また、すでに発生している腐食疲
労亀裂が今後どのような形や速度で進展していくかを予
測することも重要な課題となっている。
と、水壁管内面に腐食疲労と称される腐食を伴った線状
の亀裂が発生しやすくなる。図７（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に、代表的な腐食疲労亀裂の発生状況を示す。図
７（ａ）は、水壁管内面に発生した線状の亀裂の顕微鏡
写真をスケッチして図面化したものであり、図７（ｂ）
は、図７（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図７（ｃ）は、
図７（ｂ）のＢ部拡大図を示す。図において、１はボイ
ラ水壁管、３はフィラープレート、６は腐食疲労亀裂を
示す。この水壁管内面の線状の腐食疲労亀裂が進展して
いくと、水壁管内の高温高圧水の漏洩事故や、伝熱管の
噴破事故に繋がることから、経年ボイラにおいては腐食
疲労亀裂の進展解析が重要な課題となっている。火力発
電用ボイラの蒸発水壁管には、図６（ａ）、（ｂ）に示
すような形状の金属部品４が溶接により多数取付けられ
ている。この金属部品４が溶接された部分では、ボイラ
の起動、停止時のような温度変動時においては、金属部
品４とボイラ水壁管（伝熱管）１との間に温度差が生じ
熱応力が発生する。この熱応力の繰り返しと、腐食性作
用の組み合わせにより、ボイラ水壁管１の内面に腐食疲
労亀裂６が発生し、ボイラの運転時間が十万時間以上、
運転年数で十数年以上の経年ボイラでの伝熱管材料の損
傷が問題となってきている。特に、最近のボイラは、電
力需要に対応するため、起動停止回数が従来よりも大幅
に増加しており、腐食疲労にとって過酷な条件となって
いる。ボイラ水壁管内面の腐食疲労は、応力または歪み
振幅の大きさ、その繰返し数、繰返し速度、または歪み
速度、腐食を支配する環境条件および材料物性の影響を
受けることが種々の調査研究により明らかにされている
〔R. W. Pattersonet al. : Corrosion Fatigue Boi
ler Tube Failure in Waterwalls and Economizers; EP
RI Report TR-10045 ('93-12)、J. Stodala et al. :
Status of Corrosion Fatigue Failure Investigatio
n in Drum Type Utility Boilers; 50th Annual Meetin
g International Water Conference ('89-10)、J. W.
H. Prise et al. : Cyclic Magnetite Damege and Co
nsequential Cracking in Waterwall Tubes; 50th Annu
al Meeting International Water Conference ('89-1
0)〕。しかし、ボイラ水壁管内面の腐食疲労は、その影
響因子が多い上に、応力または歪み振幅の大きさも金属
部品の形状寸法、設置されている場所、言い換えれば温
度条件の影響を受けるため、一概に調査していない箇所
の損傷、亀裂深さ、または余寿命を、従来の発生応力の
大きさだけで推定したり予測することができないのが現
状である。また、大型火力発電用ボイラの水壁管には、
２０〜３０種類からなる多種類の金属部品が多数個、取
付けられており、対象とするボイラ水壁管の部位は２万
ないし数万箇所に及んでいる。このような非常に多数の
部位を、限られた定検期間中に検査することはすこぶる
困難であり、何らかの手段で推定したり、あるいは予測
せざるを得なくなる。また、すでに発生している腐食疲
労亀裂が今後どのような形や速度で進展していくかを予
測することも重要な課題となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術において、大
型火力発電用ボイラ等の水壁管には２０〜３０種類から
なる多種類の金属部品が多数個取り付けられており、対
象とする伝熱管の部位は２万ないし数万箇所に及んでい
る。このような非常に多数の伝熱管の部位を、限られた
定検期間中に検査することは、例えば、高速コンピュー
タで計算しても数十時間かかることから実用的に困難で
あり、また、すでに発生している腐食疲労亀裂が今後ど
のような形状や速度で進展していくのかを予測すること
も重要な課題となっている。
型火力発電用ボイラ等の水壁管には２０〜３０種類から
なる多種類の金属部品が多数個取り付けられており、対
象とする伝熱管の部位は２万ないし数万箇所に及んでい
る。このような非常に多数の伝熱管の部位を、限られた
定検期間中に検査することは、例えば、高速コンピュー
タで計算しても数十時間かかることから実用的に困難で
あり、また、すでに発生している腐食疲労亀裂が今後ど
のような形状や速度で進展していくのかを予測すること
も重要な課題となっている。
【０００４】本発明の目的は、上記従来技術における課
題ならびに問題点を解消するものであって、応力振幅測
定に用いる金属部品を十種類以下に分類し、１〜２ｍ角
の大きさに区切って区画を形成し、該区画を複数のゾー
ンに分類し、番地付けして、上記金属部品を溶接によ
り、それぞれの区画の水壁管に装着し、金属部品の種類
（型式）から金属部品の設置（装着）場所における応力
振幅（σa）を算出し、腐食疲労亀裂深さ等を求めるこ
とにより、迅速に腐食疲労損傷度を評価して診断するこ
とができ、視覚に訴える表現手段で効果的に表示し得る
ボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法を提供することに
ある。
題ならびに問題点を解消するものであって、応力振幅測
定に用いる金属部品を十種類以下に分類し、１〜２ｍ角
の大きさに区切って区画を形成し、該区画を複数のゾー
ンに分類し、番地付けして、上記金属部品を溶接によ
り、それぞれの区画の水壁管に装着し、金属部品の種類
（型式）から金属部品の設置（装着）場所における応力
振幅（σa）を算出し、腐食疲労亀裂深さ等を求めるこ
とにより、迅速に腐食疲労損傷度を評価して診断するこ
とができ、視覚に訴える表現手段で効果的に表示し得る
ボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法を提供することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構
成とするものである。すなわち、本発明は請求項１に記
載のように、ボイラ水壁管の疲労損傷度合を評価し、そ
の損傷度合を表示する方法であって、ボイラ水壁管を任
意の一定面積ごとに区切って複数の区画を形成し、該区
画を複数のゾーンに分類して番地付けを行うと共に、上
記区画中のボイラ水壁管に溶接により装着された任意の
設定形状を有する複数の金属部品の種類とゾーン別の応
力係数を設定して、上記金属部品を装着した部位のボイ
ラ水壁管の内面もしくは溶接部の応力振幅（σa）を算
出し、上記ボイラ水壁管の区画ごとの水壁管の疲労損傷
度合を評価して、視覚的に表示する手段を少なくとも用
いるボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法とするもので
ある。このように、ボイラ水壁管を区画分けして、ゾー
ン別に分類しているので、従来のように応力振幅を測定
するのに多種類（２０〜３０種類）の金属部品を用いる
ことなく、数種類（１０種以下）で済み、また応力振幅
の測定の対象とするボイラ水壁管の部位も区画分けして
いるので、使用する金属部品の数も非常に少なく、従来
の２万ないし数万箇所に対し、その数十分の一ないし数
百分の一で済むことになる。したがって、ボイラ水壁管
の経年劣化寿命を支配する腐食疲労亀裂損傷について、
部分的な検査結果から全体の損傷度合を迅速に診断する
ことができる効果がある。また、本発明は請求項２に記
載のように、ボイラ水壁管の疲労損傷度合を評価し、そ
の損傷度合を表示する方法であって、請求項１で算出さ
れた応力振幅（σa）から求められる疲労亀裂進展速度
（ｄａ／ｄＮ）、ボイラの起動停止回数（Ｎ）、腐食ま
たは孔食進展速度（ｄａ／ｄｔ）、および運転時間、停
止時間、運転年数および酸洗時間等のボイラの腐食に関
与する時間（ｔ）を用い、下記の（数１）式により算出
される腐食疲労亀裂深さ（ａCF）から、ボイラ水壁管の
疲労損傷度合を視覚的に表示する手段を少なくとも用い
るボイラ水壁管の疲労損傷の診断表示方法とするもので
ある。 ａCF＝（ｄａ／ｄＮ)・Ｎ＋（ｄａ／ｄｔ)・ｔ……（数１） このように、腐食疲労亀裂深さ（ａCF）からボイラ水壁
管の疲労損傷度合を視覚的に表示する手段を用いるた
め、上記請求項１の効果に加えて、定量的にボイラ水壁
管の疲労損傷度合を診断表示できる効果がある。また、
本発明は請求項３に記載のように、請求項２において算
出されたボイラ水壁管の腐食疲労亀裂深さ（ａCF）と、
強度上必要な最小必要肉厚（ｔsr）までの残肉厚の大き
さ（ｔsr−ａCF）もしくは残肉厚が強度上必要な最小必
要肉厚（ｔsr）に達するまでの期間を、一つ以上のレベ
ルに分別して色分け基準を作成し、ボイラ水壁管を任意
の一定面積ごとに区切った複数の区画ごとに、色分け表
示するカラーマッピング手段を少なくとも用いるボイラ
水壁管の疲労損傷診断表示方法とするものである。この
ように、強度上必要な最小必要肉厚（ｔsr）までの残肉
厚の大きさ（ｔsr−ａCF）、もしくは残肉厚が強度上必
要な最小必要肉厚（ｔsr）に達するまでの期間（余寿
命）をカラーマッピング手段により表示するため、上記
請求項１の効果に加えて、あと何年間の使用に耐え得る
かを定量的に診断できる効果がある。また、本発明は請
求項４に記載のように、請求項３において、色分け基準
は、設計必要肉厚（ｔsr）までの残肉厚が０.００ｍｍ
未満のものを赤色、残肉厚が０.００ｍｍ以上、０.２５
ｍｍ未満のものをピンク色、残肉厚が０.２５ｍｍ以
上、０.５０ｍｍ未満のものを黄色、残肉厚が０.５０ｍ
ｍ以上のものを青色とするか、もしくは、残肉厚が設計
必要肉厚（ｔsr）に達するまでの余寿命(年数)が１年未
満のものを赤色、余寿命が１年以上、４年未満のものを
ピンク色、余寿命が４年以上、７年未満のものを黄色、
余寿命が７年以上のものを青色とするボイラ水壁管の疲
労損傷診断表示方法である。このように、残肉厚または
余寿命を、例えば、赤色、ピンク色、黄色、青色とに、
色分けして表示するので、上記請求項１の効果に加え
て、ボイラ水壁管全体の腐食度合を定量的に把握するこ
とができる。また、本発明は請求項５に記載のように、
請求項３または請求項４において、色分け表示するカラ
ーマッピング手段は、ボイラ水壁管の展開図と組み合わ
せて構成したカラーマッピング図による表示とするボイ
ラ水壁管の疲労損傷診断表示方法である。このように、
ボイラ水壁管の展開図と組み合わせて構成したカラーマ
ッピング図とすることにより、上記請求項１の効果に加
えて、ボイラ水壁管の位置と腐食度合をマッチさせるこ
とができ、保守点検の能率を向上することができる。ま
た、本発明は請求項６に記載のように、請求項１ないし
請求項５のいずれか１項に記載のボイラ水壁管の疲労損
傷の診断表示方法を、少なくとも２種以上組み合わせて
用いるボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法とするもの
である。このようにすることにより、上記請求項１の効
果に加えて、ボイラ水壁管全体の腐食度合を定量的に把
握することが可能となり、後何年、ボイラを運用できる
か等の余寿命を、ボイラの展開図と組み合わせたカラー
マッピング図等により明確に表示することができ、ボイ
ラの定期検査における保守点検能率の向上をはかること
ができる。
するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構
成とするものである。すなわち、本発明は請求項１に記
載のように、ボイラ水壁管の疲労損傷度合を評価し、そ
の損傷度合を表示する方法であって、ボイラ水壁管を任
意の一定面積ごとに区切って複数の区画を形成し、該区
画を複数のゾーンに分類して番地付けを行うと共に、上
記区画中のボイラ水壁管に溶接により装着された任意の
設定形状を有する複数の金属部品の種類とゾーン別の応
力係数を設定して、上記金属部品を装着した部位のボイ
ラ水壁管の内面もしくは溶接部の応力振幅（σa）を算
出し、上記ボイラ水壁管の区画ごとの水壁管の疲労損傷
度合を評価して、視覚的に表示する手段を少なくとも用
いるボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法とするもので
ある。このように、ボイラ水壁管を区画分けして、ゾー
ン別に分類しているので、従来のように応力振幅を測定
するのに多種類（２０〜３０種類）の金属部品を用いる
ことなく、数種類（１０種以下）で済み、また応力振幅
の測定の対象とするボイラ水壁管の部位も区画分けして
いるので、使用する金属部品の数も非常に少なく、従来
の２万ないし数万箇所に対し、その数十分の一ないし数
百分の一で済むことになる。したがって、ボイラ水壁管
の経年劣化寿命を支配する腐食疲労亀裂損傷について、
部分的な検査結果から全体の損傷度合を迅速に診断する
ことができる効果がある。また、本発明は請求項２に記
載のように、ボイラ水壁管の疲労損傷度合を評価し、そ
の損傷度合を表示する方法であって、請求項１で算出さ
れた応力振幅（σa）から求められる疲労亀裂進展速度
（ｄａ／ｄＮ）、ボイラの起動停止回数（Ｎ）、腐食ま
たは孔食進展速度（ｄａ／ｄｔ）、および運転時間、停
止時間、運転年数および酸洗時間等のボイラの腐食に関
与する時間（ｔ）を用い、下記の（数１）式により算出
される腐食疲労亀裂深さ（ａCF）から、ボイラ水壁管の
疲労損傷度合を視覚的に表示する手段を少なくとも用い
るボイラ水壁管の疲労損傷の診断表示方法とするもので
ある。 ａCF＝（ｄａ／ｄＮ)・Ｎ＋（ｄａ／ｄｔ)・ｔ……（数１） このように、腐食疲労亀裂深さ（ａCF）からボイラ水壁
管の疲労損傷度合を視覚的に表示する手段を用いるた
め、上記請求項１の効果に加えて、定量的にボイラ水壁
管の疲労損傷度合を診断表示できる効果がある。また、
本発明は請求項３に記載のように、請求項２において算
出されたボイラ水壁管の腐食疲労亀裂深さ（ａCF）と、
強度上必要な最小必要肉厚（ｔsr）までの残肉厚の大き
さ（ｔsr−ａCF）もしくは残肉厚が強度上必要な最小必
要肉厚（ｔsr）に達するまでの期間を、一つ以上のレベ
ルに分別して色分け基準を作成し、ボイラ水壁管を任意
の一定面積ごとに区切った複数の区画ごとに、色分け表
示するカラーマッピング手段を少なくとも用いるボイラ
水壁管の疲労損傷診断表示方法とするものである。この
ように、強度上必要な最小必要肉厚（ｔsr）までの残肉
厚の大きさ（ｔsr−ａCF）、もしくは残肉厚が強度上必
要な最小必要肉厚（ｔsr）に達するまでの期間（余寿
命）をカラーマッピング手段により表示するため、上記
請求項１の効果に加えて、あと何年間の使用に耐え得る
かを定量的に診断できる効果がある。また、本発明は請
求項４に記載のように、請求項３において、色分け基準
は、設計必要肉厚（ｔsr）までの残肉厚が０.００ｍｍ
未満のものを赤色、残肉厚が０.００ｍｍ以上、０.２５
ｍｍ未満のものをピンク色、残肉厚が０.２５ｍｍ以
上、０.５０ｍｍ未満のものを黄色、残肉厚が０.５０ｍ
ｍ以上のものを青色とするか、もしくは、残肉厚が設計
必要肉厚（ｔsr）に達するまでの余寿命(年数)が１年未
満のものを赤色、余寿命が１年以上、４年未満のものを
ピンク色、余寿命が４年以上、７年未満のものを黄色、
余寿命が７年以上のものを青色とするボイラ水壁管の疲
労損傷診断表示方法である。このように、残肉厚または
余寿命を、例えば、赤色、ピンク色、黄色、青色とに、
色分けして表示するので、上記請求項１の効果に加え
て、ボイラ水壁管全体の腐食度合を定量的に把握するこ
とができる。また、本発明は請求項５に記載のように、
請求項３または請求項４において、色分け表示するカラ
ーマッピング手段は、ボイラ水壁管の展開図と組み合わ
せて構成したカラーマッピング図による表示とするボイ
ラ水壁管の疲労損傷診断表示方法である。このように、
ボイラ水壁管の展開図と組み合わせて構成したカラーマ
ッピング図とすることにより、上記請求項１の効果に加
えて、ボイラ水壁管の位置と腐食度合をマッチさせるこ
とができ、保守点検の能率を向上することができる。ま
た、本発明は請求項６に記載のように、請求項１ないし
請求項５のいずれか１項に記載のボイラ水壁管の疲労損
傷の診断表示方法を、少なくとも２種以上組み合わせて
用いるボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法とするもの
である。このようにすることにより、上記請求項１の効
果に加えて、ボイラ水壁管全体の腐食度合を定量的に把
握することが可能となり、後何年、ボイラを運用できる
か等の余寿命を、ボイラの展開図と組み合わせたカラー
マッピング図等により明確に表示することができ、ボイ
ラの定期検査における保守点検能率の向上をはかること
ができる。
【０００６】本発明者らは、ボイラ水壁管の金属部品の
溶接部での水壁管（伝熱管）の内面腐食疲労亀裂は、ボ
イラの起動停止時に受ける熱応力と、腐食性環境作用に
よる腐食または孔食の組み合わせと、それらの繰り返し
によって発生進展することを知見しており、腐食疲労亀
裂深さ（ａCF）は、下記の（数１）式で表わすことがで
き、しかも、その後の腐食の進展も（数１）式によるこ
とを見出した。 ａCF＝（ｄａ／ｄＮ)・Ｎ＋（ｄａ／ｄｔ)・ｔ……（数１） ここで、（ｄａ／ｄＮ）：疲労亀裂進展速度〔大気中の
疲労寿命特性、応力または歪み振幅、および歪み速度ま
たは繰り返し速度の関数〕 Ｎ：ボイラの起動停止回数 （ｄａ／ｄｔ）：腐食または孔食進展速度 ｔ：孔食および腐食に関与する時間（例えば、運転時
間、停止時間、運転年数および酸洗時間等）。
溶接部での水壁管（伝熱管）の内面腐食疲労亀裂は、ボ
イラの起動停止時に受ける熱応力と、腐食性環境作用に
よる腐食または孔食の組み合わせと、それらの繰り返し
によって発生進展することを知見しており、腐食疲労亀
裂深さ（ａCF）は、下記の（数１）式で表わすことがで
き、しかも、その後の腐食の進展も（数１）式によるこ
とを見出した。 ａCF＝（ｄａ／ｄＮ)・Ｎ＋（ｄａ／ｄｔ)・ｔ……（数１） ここで、（ｄａ／ｄＮ）：疲労亀裂進展速度〔大気中の
疲労寿命特性、応力または歪み振幅、および歪み速度ま
たは繰り返し速度の関数〕 Ｎ：ボイラの起動停止回数 （ｄａ／ｄｔ）：腐食または孔食進展速度 ｔ：孔食および腐食に関与する時間（例えば、運転時
間、停止時間、運転年数および酸洗時間等）。
【０００７】また、本発明者らの種々の調査結果から、
ボイラ水壁管内面の腐食疲労は、起動停止時に熱応力が
付加される金属部品の溶接部の応力または歪み振幅の高
いところでしか発生しないことが分かっており、上記
（数１）式による腐食疲労亀裂深さの評価は、ある限界
値以上の応力が付加されたところを対象としている。そ
の応力値は、ボイラプラントの運転や環境条件によって
変化する性質のものであるが、オーダ的には、ボイラ水
壁管構成材料（通常は、ＪＩＳ ＳＴＢ４１０等の炭素
鋼）の降伏強度の数十％である。上記（数１）式におい
て、孔食または孔食進展速度（ｄａ／ｄｔ）、ボイラの
起動停止回数（Ｎ）および運転年数等による孔食および
腐食に関与する時間（ｔ）は、プラント独自の値を有す
るが、ボイラ水壁管の場所によって変化するものではな
い。したがって、一つのボイラプラントの中で、腐食疲
労亀裂深さ（ａCF）の大小を決めるのは応力または歪み
振幅である。ボイラ水壁管に装着した金属部品の起動停
止時に付加される応力または歪み振幅は、金属部品と伝
熱管（水壁管）の温度差、金属部品の形状寸法、および
取付け場所による拘束を受けることが知られている。言
い換えれば、応力または歪み振幅は、金属部品の型式
（種類）と設置（装着）されている位置に支配される。
金属部品が大きかったり、連続的に設置されている場合
や、熱負荷または拘束の高いところでは応力振幅は高く
なる。発電容量が３００ＭＷ〜１０００ＭＷクラスの火
力発電用ボイラの水壁管は、縦：２０〜５０ｍ、横：十
数〜二十数ｍ、奥行き：十数〜三十数ｍもあり、二十数
種の金属部品が種々の位置に取付けられている。上述し
たように、金属部品が溶接されているボイラ水壁管を構
成する伝熱管の数は、一つのボイラで二万から数万に昇
る。二万から数万ある金属部品の溶接部の伝熱管につい
て、管内面の応力振幅（σa）を求め、先の（数１）式
で、腐食疲労亀裂深さ（ａCF）を算出して、表示するこ
とが最も高精度な評価方法であるが、高速コンピュータ
で計算しても数十時間かかることから工学的あるいは工
業的には無理が生じる。そこで本発明は、従来の二十数
種類ある金属部品を、十種類以下に分類し、１〜２ｍ角
の大きさで区切って区画を形成し、番地付けして、金属
部品を配置し、金属部品の種類（型式）および設置場所
による応力振幅（σa）を求め、腐食疲労亀裂深さ（ａ
CF）等を算出して、腐食疲労損傷度を表示しようとする
ものであり、この効率的な手法が本発明の骨子となるも
のである。
ボイラ水壁管内面の腐食疲労は、起動停止時に熱応力が
付加される金属部品の溶接部の応力または歪み振幅の高
いところでしか発生しないことが分かっており、上記
（数１）式による腐食疲労亀裂深さの評価は、ある限界
値以上の応力が付加されたところを対象としている。そ
の応力値は、ボイラプラントの運転や環境条件によって
変化する性質のものであるが、オーダ的には、ボイラ水
壁管構成材料（通常は、ＪＩＳ ＳＴＢ４１０等の炭素
鋼）の降伏強度の数十％である。上記（数１）式におい
て、孔食または孔食進展速度（ｄａ／ｄｔ）、ボイラの
起動停止回数（Ｎ）および運転年数等による孔食および
腐食に関与する時間（ｔ）は、プラント独自の値を有す
るが、ボイラ水壁管の場所によって変化するものではな
い。したがって、一つのボイラプラントの中で、腐食疲
労亀裂深さ（ａCF）の大小を決めるのは応力または歪み
振幅である。ボイラ水壁管に装着した金属部品の起動停
止時に付加される応力または歪み振幅は、金属部品と伝
熱管（水壁管）の温度差、金属部品の形状寸法、および
取付け場所による拘束を受けることが知られている。言
い換えれば、応力または歪み振幅は、金属部品の型式
（種類）と設置（装着）されている位置に支配される。
金属部品が大きかったり、連続的に設置されている場合
や、熱負荷または拘束の高いところでは応力振幅は高く
なる。発電容量が３００ＭＷ〜１０００ＭＷクラスの火
力発電用ボイラの水壁管は、縦：２０〜５０ｍ、横：十
数〜二十数ｍ、奥行き：十数〜三十数ｍもあり、二十数
種の金属部品が種々の位置に取付けられている。上述し
たように、金属部品が溶接されているボイラ水壁管を構
成する伝熱管の数は、一つのボイラで二万から数万に昇
る。二万から数万ある金属部品の溶接部の伝熱管につい
て、管内面の応力振幅（σa）を求め、先の（数１）式
で、腐食疲労亀裂深さ（ａCF）を算出して、表示するこ
とが最も高精度な評価方法であるが、高速コンピュータ
で計算しても数十時間かかることから工学的あるいは工
業的には無理が生じる。そこで本発明は、従来の二十数
種類ある金属部品を、十種類以下に分類し、１〜２ｍ角
の大きさで区切って区画を形成し、番地付けして、金属
部品を配置し、金属部品の種類（型式）および設置場所
による応力振幅（σa）を求め、腐食疲労亀裂深さ（ａ
CF）等を算出して、腐食疲労損傷度を表示しようとする
ものであり、この効率的な手法が本発明の骨子となるも
のである。
【０００８】
〈第１の実施の形態〉本実施の形態では、ボイラの起動
停止回数（Ｎ）、腐食または孔食進展速度（ｄａ／ｄ
ｔ）、運転年数（ｔ）および代表的な金属部品の応力振
幅（σa）が既知の場合のボイラ水壁管全体の腐食疲労
損傷をマッピングする手法を示す。 （Ａ）ボイラ水壁管全体の腐食疲労損傷のマッピングに
際しての設定値。 （１）ボイラの起動停止回数：Ｎ＝２４０回 （２）腐食または孔食進展速度：（ｄａ／ｄｔ）＝０.
０２１ｍｍ／年 （３）運転年数：ｔ＝２３.４年 （４）設定した代表部位（例：表２に示す、金属部品の
種類：Ｂ、第２ゾーン）における応力振幅：σa＝３６
０ＭＰａ （Ｂ）腐食疲労損傷をマッピングする手法およびその内
容。 （１）ボイラ水壁管を１ｍ×１ｍに区切り、各区画に番
地を付ける（図１および図２参照）。例えば、ボイラ前
壁管：横：１６ｍ、縦：４２ｍを番地付けする。 （２）金属部品の種類（型式）を６種に分類し、各区画
に溶接により所定の場所に配置する。例えば、２１種の
金属部品を６種（Ａ〜Ｆ）に分類し、図１および図２に
示すように配置する。 （３）ゾーン分けして、熱負荷、拘束等を考慮した応力
振幅に関連する位置係数を設定する。例えば、図１およ
び図２に示すように３ゾーンに分ける。図において、
は第１ゾーン、は第２ゾーン、は第３ゾーンを示
す。 （４）金属部品の種類（型式）とゾーン別応力係数を設
定する（表１参照）。
停止回数（Ｎ）、腐食または孔食進展速度（ｄａ／ｄ
ｔ）、運転年数（ｔ）および代表的な金属部品の応力振
幅（σa）が既知の場合のボイラ水壁管全体の腐食疲労
損傷をマッピングする手法を示す。 （Ａ）ボイラ水壁管全体の腐食疲労損傷のマッピングに
際しての設定値。 （１）ボイラの起動停止回数：Ｎ＝２４０回 （２）腐食または孔食進展速度：（ｄａ／ｄｔ）＝０.
０２１ｍｍ／年 （３）運転年数：ｔ＝２３.４年 （４）設定した代表部位（例：表２に示す、金属部品の
種類：Ｂ、第２ゾーン）における応力振幅：σa＝３６
０ＭＰａ （Ｂ）腐食疲労損傷をマッピングする手法およびその内
容。 （１）ボイラ水壁管を１ｍ×１ｍに区切り、各区画に番
地を付ける（図１および図２参照）。例えば、ボイラ前
壁管：横：１６ｍ、縦：４２ｍを番地付けする。 （２）金属部品の種類（型式）を６種に分類し、各区画
に溶接により所定の場所に配置する。例えば、２１種の
金属部品を６種（Ａ〜Ｆ）に分類し、図１および図２に
示すように配置する。 （３）ゾーン分けして、熱負荷、拘束等を考慮した応力
振幅に関連する位置係数を設定する。例えば、図１およ
び図２に示すように３ゾーンに分ける。図において、
は第１ゾーン、は第２ゾーン、は第３ゾーンを示
す。 （４）金属部品の種類（型式）とゾーン別応力係数を設
定する（表１参照）。
【０００９】
【表１】
【００１０】（５）金属部品の種類（型式）と、ゾーン
別の応力振幅〔σa〕（ＭＰa）を算出する。例えば、表
２に示す、金属部品の種類Ｂが第２ゾーンに設置されて
いる場合（応力係数＝１.８０）の応力振幅が３６０Ｍ
Ｐａであったことから、各部の応力係数に比例させて応
力振幅〔σa〕を算出する。
別の応力振幅〔σa〕（ＭＰa）を算出する。例えば、表
２に示す、金属部品の種類Ｂが第２ゾーンに設置されて
いる場合（応力係数＝１.８０）の応力振幅が３６０Ｍ
Ｐａであったことから、各部の応力係数に比例させて応
力振幅〔σa〕を算出する。
【００１１】
【表２】
【００１２】（６）上記（５）の応力振幅〔σa〕値よ
り、疲労亀裂進展速度（ｄａ／ｄＮ）を算出する。例え
ば、表３に示す疲労亀裂進展速度（ｄａ／ｄＮ）は、通
常、応力または歪み振幅、歪み速度または繰返し速度、
材料強度特性の関数になるが、その構成式については、
ここでは特に規定するものではない。表３は、本発明者
らが見出した実験式から算出したものである。
り、疲労亀裂進展速度（ｄａ／ｄＮ）を算出する。例え
ば、表３に示す疲労亀裂進展速度（ｄａ／ｄＮ）は、通
常、応力または歪み振幅、歪み速度または繰返し速度、
材料強度特性の関数になるが、その構成式については、
ここでは特に規定するものではない。表３は、本発明者
らが見出した実験式から算出したものである。
【００１３】
【表３】
【００１４】（７）各金属部品のゾーン別腐食疲労亀裂
深さ（ａCF）を算出する（例えば、表４に示す）。 ａCF＝（ｄａ／ｄＮ)・Ｎ＋（ｄａ／ｄｔ)・ｔ……（数１） ＝（ｄａ／ｄＮ）×２４０＋０.０２１×２３.４
深さ（ａCF）を算出する（例えば、表４に示す）。 ａCF＝（ｄａ／ｄＮ)・Ｎ＋（ｄａ／ｄｔ)・ｔ……（数１） ＝（ｄａ／ｄＮ）×２４０＋０.０２１×２３.４
【００１５】
【表４】
【００１６】（８）設計必要肉厚（ｔsr）までの残肉厚
を算出する（表５に示す）。なお、残肉厚（ｍｍ）＝ボ
イラ水壁管（伝熱管）の板厚（ｔsr−ａCF）である。
を算出する（表５に示す）。なお、残肉厚（ｍｍ）＝ボ
イラ水壁管（伝熱管）の板厚（ｔsr−ａCF）である。
【００１７】
【表５】
【００１８】（９）設計必要肉厚までの残肉厚による色
分け（カラーマッピング）を行う。例えば、表６に示す
ように、色分け基準は、設計必要肉厚（ｔsr）までの残
肉厚が０.００ｍｍ未満のものを赤色、残肉厚が０.００
ｍｍ以上、０.２５ｍｍ未満のものをピンク色、残肉厚
が０.２５ｍｍ以上、０.５０ｍｍ未満のものを黄色、残
肉厚が０.５０ｍｍ以上のものを青色とする。
分け（カラーマッピング）を行う。例えば、表６に示す
ように、色分け基準は、設計必要肉厚（ｔsr）までの残
肉厚が０.００ｍｍ未満のものを赤色、残肉厚が０.００
ｍｍ以上、０.２５ｍｍ未満のものをピンク色、残肉厚
が０.２５ｍｍ以上、０.５０ｍｍ未満のものを黄色、残
肉厚が０.５０ｍｍ以上のものを青色とする。
【００１９】
【表６】
【００２０】（１０）ボイラ水壁管の腐食疲労損傷度の
カラーマッピングを行う（図３参照）。
カラーマッピングを行う（図３参照）。
【００２１】〈第２の実施の形態〉ボイラの起動停止回
数（Ｎ）、ボイラの運転年数（ｔ）、代表的な金属部品
の応力振幅（σa）、および（σa）が既知の部位の腐食
疲労亀裂深さ（ａCF）の計測結果が存在する場合のボイ
ラ水壁管全体の腐食疲労損傷マッピング例を、図４に示
す。本実施の形態においては、下記の設定値および腐食
疲労損傷マッピング手法により評価し解析するものであ
る。 （Ａ）設定値 （１）ボイラの起動停止回数：Ｎ＝２４０回 （２）ボイラの運転年数：ｔ＝２３.４年 （３）代表部位（例えば、金属部品の種類がＢ、第２ゾ
ーン）における応力振幅：σa＝３６０ＭＰａ （４）代表部位（例えば、金属部品の種類がＢ、第２ゾ
ーン）におけるゾーン別腐食疲労亀裂深さ：ａCF＝１.
１ｍｍ、なお、ボイラの腐食疲労亀裂深さ（ａCF）の標
準偏差σは０.１とする。 （Ｂ）腐食疲労損傷をマッピングする手法およびその内
容。 （１）ボイラ水壁管を１ｍ×１ｍに区切り、区画に番地
付けを行う。例えば、図１および図２に示すように、ボ
イラ前壁管：横：１６ｍ、縦：４２ｍを番地付けする。 （２）金属部品の種類（型式）を数種に分類（例えばＡ
〜Ｆ）して、金属部品の設置場所に溶接により装着する
（図１および図２参照）。 （３）熱負荷、拘束等を考慮した応力振幅に関連するゾ
ーン分けを行う（図１および図２参照）。なお、図に示
すように３ゾーンに分類する。 （４）金属部品の種類（型式）およびゾーン別応力係数
を設定する（表１参照）。（５）金属部品の種類（型
式）とゾーン別の応力振幅〔σa〕ＭＰａを算出する。
例えば、表２に示す金属部品の種類がＢで、第２ゾーン
に設置されている場合の(応力係数＝１.８０）の応力振
幅が３６０ＭＰａであり、各部の応力係数に比例して応
力振幅を算出する。 （６）上記（５）の応力振幅〔σa〕値より、疲労亀裂
進展速度（ｄａ／ｄＮ）を算出する。表３に疲労亀裂進
展速度（ｄａ／ｄＮ）を示すが、通常、（ｄａ／ｄＮ）
は、応力または歪み振幅、歪み速度または繰返し速度、
材料強度特性の関数となるが、この構成式については、
ここでは特に規定するものではない。なお、表３に示す
疲労亀裂進展速度（ｄａ／ｄＮ）は、本発明者らが見出
した実験式によるものである。 （７）疲労亀裂進展速度（ｄａ／ｄＮ）、ボイラの起動
停止回数（Ｎ）、運転年数（ｔ）および腐食疲労亀裂深
さ（ａCF）値を、下記の（数１）式に代入して、腐食ま
たは孔食進展速度（ｄａ／ｄｔ）を算出する。 ａCF＝（ｄａ／ｄＮ)・Ｎ＋（ｄａ／ｄｔ)・ｔ……（１） １.１＋０.１×２＝０.００２８×２４０＋（ｄａ／ｄｔ）×２３.４ （ｄａ／ｄｔ）＝０.０２６８（ｍｍ／年） ここで、ａCF値に、計測値＋２σ値を用いているが、こ
れは９５％信頼度を得るため、別の言い方をすれば信頼
性の向上のための安全性を加味したものであり、計測値
そのままの値を用いても良く、また他の統計値を代入し
ても良い。一方、ａCFおよび（ｄａ／ｄＮ）値のセット
が複数個ある場合の（ｄａ／ｄｔ）値は、平均値を用い
てもよく、重み付けした代表値を用いてもよい。（８）
下記の（数１）式を用いて、ゾーン別腐食疲労亀裂深さ
（ａCF）を算出する（表７参照）。 ａCF＝（ｄａ／ｄＮ)・Ｎ＋（ｄａ／ｄｔ)・ｔ……（数１） ＝（ｄａ／ｄＮ)・２４０＋０.０２６８・２３.４
数（Ｎ）、ボイラの運転年数（ｔ）、代表的な金属部品
の応力振幅（σa）、および（σa）が既知の部位の腐食
疲労亀裂深さ（ａCF）の計測結果が存在する場合のボイ
ラ水壁管全体の腐食疲労損傷マッピング例を、図４に示
す。本実施の形態においては、下記の設定値および腐食
疲労損傷マッピング手法により評価し解析するものであ
る。 （Ａ）設定値 （１）ボイラの起動停止回数：Ｎ＝２４０回 （２）ボイラの運転年数：ｔ＝２３.４年 （３）代表部位（例えば、金属部品の種類がＢ、第２ゾ
ーン）における応力振幅：σa＝３６０ＭＰａ （４）代表部位（例えば、金属部品の種類がＢ、第２ゾ
ーン）におけるゾーン別腐食疲労亀裂深さ：ａCF＝１.
１ｍｍ、なお、ボイラの腐食疲労亀裂深さ（ａCF）の標
準偏差σは０.１とする。 （Ｂ）腐食疲労損傷をマッピングする手法およびその内
容。 （１）ボイラ水壁管を１ｍ×１ｍに区切り、区画に番地
付けを行う。例えば、図１および図２に示すように、ボ
イラ前壁管：横：１６ｍ、縦：４２ｍを番地付けする。 （２）金属部品の種類（型式）を数種に分類（例えばＡ
〜Ｆ）して、金属部品の設置場所に溶接により装着する
（図１および図２参照）。 （３）熱負荷、拘束等を考慮した応力振幅に関連するゾ
ーン分けを行う（図１および図２参照）。なお、図に示
すように３ゾーンに分類する。 （４）金属部品の種類（型式）およびゾーン別応力係数
を設定する（表１参照）。（５）金属部品の種類（型
式）とゾーン別の応力振幅〔σa〕ＭＰａを算出する。
例えば、表２に示す金属部品の種類がＢで、第２ゾーン
に設置されている場合の(応力係数＝１.８０）の応力振
幅が３６０ＭＰａであり、各部の応力係数に比例して応
力振幅を算出する。 （６）上記（５）の応力振幅〔σa〕値より、疲労亀裂
進展速度（ｄａ／ｄＮ）を算出する。表３に疲労亀裂進
展速度（ｄａ／ｄＮ）を示すが、通常、（ｄａ／ｄＮ）
は、応力または歪み振幅、歪み速度または繰返し速度、
材料強度特性の関数となるが、この構成式については、
ここでは特に規定するものではない。なお、表３に示す
疲労亀裂進展速度（ｄａ／ｄＮ）は、本発明者らが見出
した実験式によるものである。 （７）疲労亀裂進展速度（ｄａ／ｄＮ）、ボイラの起動
停止回数（Ｎ）、運転年数（ｔ）および腐食疲労亀裂深
さ（ａCF）値を、下記の（数１）式に代入して、腐食ま
たは孔食進展速度（ｄａ／ｄｔ）を算出する。 ａCF＝（ｄａ／ｄＮ)・Ｎ＋（ｄａ／ｄｔ)・ｔ……（１） １.１＋０.１×２＝０.００２８×２４０＋（ｄａ／ｄｔ）×２３.４ （ｄａ／ｄｔ）＝０.０２６８（ｍｍ／年） ここで、ａCF値に、計測値＋２σ値を用いているが、こ
れは９５％信頼度を得るため、別の言い方をすれば信頼
性の向上のための安全性を加味したものであり、計測値
そのままの値を用いても良く、また他の統計値を代入し
ても良い。一方、ａCFおよび（ｄａ／ｄＮ）値のセット
が複数個ある場合の（ｄａ／ｄｔ）値は、平均値を用い
てもよく、重み付けした代表値を用いてもよい。（８）
下記の（数１）式を用いて、ゾーン別腐食疲労亀裂深さ
（ａCF）を算出する（表７参照）。 ａCF＝（ｄａ／ｄＮ)・Ｎ＋（ｄａ／ｄｔ)・ｔ……（数１） ＝（ｄａ／ｄＮ)・２４０＋０.０２６８・２３.４
【００２２】
【表７】
【００２３】（９）設計必要肉厚（ｔsr）までの残肉厚
を算出する。なお、残肉厚（ｍｍ）＝ボイラ水壁管（伝
熱管）の板厚（ｔsr−ａCF）である（表８参照）。
を算出する。なお、残肉厚（ｍｍ）＝ボイラ水壁管（伝
熱管）の板厚（ｔsr−ａCF）である（表８参照）。
【００２４】
【表８】
【００２５】（１０）設計必要肉厚（ｔsr）までの残肉
厚によるカラーマッピングを行う。なお、色分け基準
は、設計必要肉厚（ｔsr）までの残肉厚が０.００ｍｍ
未満のものを赤色、残肉厚が０.００ｍｍ以上、０.２５
ｍｍ未満のものをピンク色、残肉厚が０.２５ｍｍ以
上、０.５０ｍｍ未満のものを黄色、残肉厚が０.５０ｍ
ｍ以上のものを青色とする（表９参照）。
厚によるカラーマッピングを行う。なお、色分け基準
は、設計必要肉厚（ｔsr）までの残肉厚が０.００ｍｍ
未満のものを赤色、残肉厚が０.００ｍｍ以上、０.２５
ｍｍ未満のものをピンク色、残肉厚が０.２５ｍｍ以
上、０.５０ｍｍ未満のものを黄色、残肉厚が０.５０ｍ
ｍ以上のものを青色とする（表９参照）。
【００２６】
【表９】
【００２７】（１１）残肉厚が設計必要肉厚（ｔsr）に
達するまでの期間（余寿命）によるカラーマッピングを
行う。なお、色分け基準は、表１０に示すように、残肉
厚が設計必要肉厚（ｔsr）に達するまでの余寿命(年数)
が１年未満のものを赤色、余寿命が１年以上、４年未満
のものをピンク色、余寿命が４年以上、７年未満のもの
を黄色、余寿命が７年以上のものを青色とした。
達するまでの期間（余寿命）によるカラーマッピングを
行う。なお、色分け基準は、表１０に示すように、残肉
厚が設計必要肉厚（ｔsr）に達するまでの余寿命(年数)
が１年未満のものを赤色、余寿命が１年以上、４年未満
のものをピンク色、余寿命が４年以上、７年未満のもの
を黄色、余寿命が７年以上のものを青色とした。
【００２８】
【表１０】
【００２９】（１２）図４にボイラ水壁管腐食疲労損傷
度のカラーマッピングを示す。
度のカラーマッピングを示す。
【００３０】〈第３の実施の形態〉ボイラの起動停止回
数（Ｎ）、ボイラの運転年数（ｔ）、代表的な金属部品
の応力振幅（σa）、および（σa）が既知の部位の腐食
疲労亀裂深さ（ａCF）の計測結果がある場合のボイラ水
壁管全体の腐食疲労損傷のカラーマッピング表示を図５
に示す。なお、本実施の形態においては、下記の設定値
および手法を用いてボイラ水壁管全体の腐食疲労損傷を
解析評価したものである。 （Ａ）設定値（第２の実施の形態と同じ値に設定する） （１）ボイラの起動停止回数：Ｎ＝２４０回 （２）ボイラの運転年数：ｔ＝２３．４年 （３）代表部位（例えば、表２に示す金属部品の種類が
Ｂ、第２ゾーン）の応力振幅：σa＝３６０ＭＰａ （４）代表部位（例えば、表４に示す金属部品の種類が
Ｂ、第２ゾーン）の腐食疲労亀裂深さ：ａCF＝１.１ｍ
ｍ、なお、ボイラの腐食疲労亀裂深さの標準偏差値σは
０.１とする。 (Ｂ）腐食疲労損傷をマッピングする手法およびその内
容。（１）〜（１１）については、上記第２の実施の形
態と同様である。 （１２）図５に示すように、ボイラ水壁管腐食疲労損傷
度のカラーマッピングを行う。
数（Ｎ）、ボイラの運転年数（ｔ）、代表的な金属部品
の応力振幅（σa）、および（σa）が既知の部位の腐食
疲労亀裂深さ（ａCF）の計測結果がある場合のボイラ水
壁管全体の腐食疲労損傷のカラーマッピング表示を図５
に示す。なお、本実施の形態においては、下記の設定値
および手法を用いてボイラ水壁管全体の腐食疲労損傷を
解析評価したものである。 （Ａ）設定値（第２の実施の形態と同じ値に設定する） （１）ボイラの起動停止回数：Ｎ＝２４０回 （２）ボイラの運転年数：ｔ＝２３．４年 （３）代表部位（例えば、表２に示す金属部品の種類が
Ｂ、第２ゾーン）の応力振幅：σa＝３６０ＭＰａ （４）代表部位（例えば、表４に示す金属部品の種類が
Ｂ、第２ゾーン）の腐食疲労亀裂深さ：ａCF＝１.１ｍ
ｍ、なお、ボイラの腐食疲労亀裂深さの標準偏差値σは
０.１とする。 (Ｂ）腐食疲労損傷をマッピングする手法およびその内
容。（１）〜（１１）については、上記第２の実施の形
態と同様である。 （１２）図５に示すように、ボイラ水壁管腐食疲労損傷
度のカラーマッピングを行う。
【００３１】
【発明の効果】本発明のボイラ水壁管の疲労損傷診断表
示方法を用いることにより、水壁管の経年劣化寿命を支
配する腐食疲労亀裂損傷について、部分的な検査結果か
ら全体の損傷度合を定量的に、かつ迅速に診断すること
ができ、判り易いカラーマッピングで表示することがで
きる。すなわち、本発明は請求項１に記載のように、ボ
イラ水壁管を区画分けして、ゾーン別に分類しているの
で、従来のように多種類（２０〜３０種類）の金属部品
を用いることなく、数種類（１０種以下）で済み、また
応力振幅の測定の対象とするボイラ水壁管の部位も区画
分けしているので、使用する金属部品の数も少なくて済
み、従来の２万ないし数万箇所に対し、その数十分の一
ないし数百分の一で済むことになる。したがって、ボイ
ラ水壁管の経年劣化寿命を支配する腐食疲労亀裂損傷に
ついて、部分的な検査結果から全体の損傷度合を迅速に
診断することができる効果がある。また、本発明は請求
項２に記載のように、腐食疲労亀裂深さ（ａCF）からボ
イラ水壁管の疲労損傷度合を視覚的に表示する手段を用
いるため、上記請求項１の効果に加えて、定量的にボイ
ラ水壁管の疲労損傷度合を診断表示できる効果がある。
また、本発明は請求項３に記載のように、強度上必要な
最小必要肉厚（ｔsr）までの残肉厚の大きさ（ｔsr−ａ
CF）、もしくは残肉厚が強度上必要な最小必要肉厚（ｔ
sr）に達するまでの期間（年数…余寿命）をカラーマッ
ピング手段により表示するため、上記請求項１の効果に
加えて、後何年、使用に耐え得るかを定量的に診断でき
る効果がある。また、本発明は請求項４に記載のよう
に、設計必要肉厚（ｔsr）までの残肉厚（ｍｍ）、もし
くは残肉厚が設計必要肉厚（ｔsr）に達するまでの余寿
命(年数)により、色分け表示しているので、上記請求項
１の効果に加えて、ボイラ水壁管全体の腐食度合を定量
的に把握することができる。また、本発明は請求項５に
記載のように、ボイラ水壁管の展開図と組み合わせて構
成したカラーマッピング図とすることにより、上記請求
項１の効果に加えて、ボイラ水壁管の位置と腐食度合を
マッチすることができ、保守点検の能率が向上できる効
果がある。また、本発明は請求項６に記載のように、ボ
イラ水壁管全体の腐食度合を定量的に把握することが可
能となり、後何年、ボイラを運用できるか等の余寿命
を、ボイラの展開図と組み合わせたカラーマッピング図
等により明確に表示することが可能となり、ボイラの定
期検査における保守点検能率をいっそう向上させること
ができる。
示方法を用いることにより、水壁管の経年劣化寿命を支
配する腐食疲労亀裂損傷について、部分的な検査結果か
ら全体の損傷度合を定量的に、かつ迅速に診断すること
ができ、判り易いカラーマッピングで表示することがで
きる。すなわち、本発明は請求項１に記載のように、ボ
イラ水壁管を区画分けして、ゾーン別に分類しているの
で、従来のように多種類（２０〜３０種類）の金属部品
を用いることなく、数種類（１０種以下）で済み、また
応力振幅の測定の対象とするボイラ水壁管の部位も区画
分けしているので、使用する金属部品の数も少なくて済
み、従来の２万ないし数万箇所に対し、その数十分の一
ないし数百分の一で済むことになる。したがって、ボイ
ラ水壁管の経年劣化寿命を支配する腐食疲労亀裂損傷に
ついて、部分的な検査結果から全体の損傷度合を迅速に
診断することができる効果がある。また、本発明は請求
項２に記載のように、腐食疲労亀裂深さ（ａCF）からボ
イラ水壁管の疲労損傷度合を視覚的に表示する手段を用
いるため、上記請求項１の効果に加えて、定量的にボイ
ラ水壁管の疲労損傷度合を診断表示できる効果がある。
また、本発明は請求項３に記載のように、強度上必要な
最小必要肉厚（ｔsr）までの残肉厚の大きさ（ｔsr−ａ
CF）、もしくは残肉厚が強度上必要な最小必要肉厚（ｔ
sr）に達するまでの期間（年数…余寿命）をカラーマッ
ピング手段により表示するため、上記請求項１の効果に
加えて、後何年、使用に耐え得るかを定量的に診断でき
る効果がある。また、本発明は請求項４に記載のよう
に、設計必要肉厚（ｔsr）までの残肉厚（ｍｍ）、もし
くは残肉厚が設計必要肉厚（ｔsr）に達するまでの余寿
命(年数)により、色分け表示しているので、上記請求項
１の効果に加えて、ボイラ水壁管全体の腐食度合を定量
的に把握することができる。また、本発明は請求項５に
記載のように、ボイラ水壁管の展開図と組み合わせて構
成したカラーマッピング図とすることにより、上記請求
項１の効果に加えて、ボイラ水壁管の位置と腐食度合を
マッチすることができ、保守点検の能率が向上できる効
果がある。また、本発明は請求項６に記載のように、ボ
イラ水壁管全体の腐食度合を定量的に把握することが可
能となり、後何年、ボイラを運用できるか等の余寿命
を、ボイラの展開図と組み合わせたカラーマッピング図
等により明確に表示することが可能となり、ボイラの定
期検査における保守点検能率をいっそう向上させること
ができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態で例示したボイラ水
壁管の区画分けとゾーン分類を示す模式図。
壁管の区画分けとゾーン分類を示す模式図。
【図２】本発明の第１の実施の形態で例示したボイラ水
壁管の区画分けとゾーン分類を示す模式図。
壁管の区画分けとゾーン分類を示す模式図。
【図３】本発明の第１の実施の形態で例示したボイラ水
壁管の腐食疲労損傷度合をカラーマッピングした状態を
示す模式図。
壁管の腐食疲労損傷度合をカラーマッピングした状態を
示す模式図。
【図４】本発明の第２の実施の形態で例示しボイラ水壁
管の腐食疲労損傷度合をカラーマッピングした状態を示
す模式図。
管の腐食疲労損傷度合をカラーマッピングした状態を示
す模式図。
【図５】本発明の第３の実施の形態で例示したボイラ水
壁管の腐食疲労損傷度合をカラーマッピングした状態を
示す模式図。
壁管の腐食疲労損傷度合をカラーマッピングした状態を
示す模式図。
【図６】応力振幅測定の対象となる金属部材をボイラ水
壁管に装着した状態を示す模式図。
壁管に装着した状態を示す模式図。
【図７】ボイラ水壁管の内面の腐食状態を示す図。
１…ボイラ水壁管（伝熱管） ２…メンブレンバー ３…フィラープレート ４…金属部品 ５…溶接部 ６…腐食疲労亀裂 ７…シールボックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 車地 隆治 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】ボイラ水壁管の疲労損傷度合を評価し、そ
の損傷度合を表示する方法であって、ボイラ水壁管を任
意の一定面積ごとに区切って複数の区画を形成し、該区
画を複数のゾーンに分類して番地付けを行うと共に、上
記区画中のボイラ水壁管に溶接により装着された任意の
設定形状を有する複数の金属部品の種類とゾーン別の応
力係数を設定して、上記金属部品を装着した区画のボイ
ラ水壁管の内面もしくは溶接部の応力振幅（σa）を算
出し、上記ボイラ水壁管の区画ごとの疲労損傷度合を評
価して、視覚的に表示する手段を少なくとも用いること
を特徴とするボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法。 - 【請求項２】請求項１において算出された応力振幅（σ
a）から求められる疲労亀裂進展速度（ｄａ／ｄＮ）、
ボイラの起動停止回数（Ｎ）、腐食または孔食進展速度
（ｄａ／ｄｔ）、および運転時間、停止時間、運転年数
および酸洗時間等のボイラの腐食に関与する時間（ｔ）
を用い、下記の（数１）式により算出される腐食疲労亀
裂深さ（ａCF）から、ボイラ水壁管の疲労損傷度合を視
覚的に表示する手段を少なくとも用いることを特徴とす
るボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法。 ａCF＝（ｄａ／ｄＮ)・Ｎ＋（ｄａ／ｄｔ)・ｔ……（数１） - 【請求項３】請求項２において算出されたボイラ水壁管
の腐食疲労亀裂深さ（ａCF）と、強度上必要な最小必要
肉厚（ｔsr）までの残肉厚の大きさ（ｔsr−ａCF）、も
しくは残肉厚が強度上必要な最小必要肉厚（ｔsr）に達
するまでの期間を、一つ以上のレベルに分別して色分け
基準を作成し、ボイラ水壁管を任意の一定面積ごとに区
切った複数の区画ごとに、色分け表示するカラーマッピ
ング手段を少なくとも用いることを特徴とするボイラ水
壁管の疲労損傷診断表示方法。 - 【請求項４】請求項３において、色分け基準は、設計必
要肉厚（ｔsr）までの残肉厚が０.００ｍｍ未満のもの
を赤色、 残肉厚が０.００ｍｍ以上、０.２５ｍｍ満のものをピン
ク色、 残肉厚が０.２５ｍｍ以上、０.５０ｍｍ未満のものを黄
色、 残肉厚が０.５０ｍｍ以上のものを青色とするか、もし
くは残肉厚が設計必要肉厚（ｔsr）に達するまでの余寿
命(年数)が１年未満のものを赤色、 余寿命が１年以上、４年未満のものをピンク色、 余寿命が４年以上、７年未満のものを黄色、 余寿命が７年以上のものを青色とすることを特徴とする
ボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法。 - 【請求項５】請求項３または請求項４において、色分け
表示するカラーマッピング手段は、ボイラ水壁管の展開
図と組み合わせて構成したカラーマッピング図による表
示とすることを特徴とするボイラ水壁管の疲労損傷診断
表示方法。 - 【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれか１項に
記載のボイラ水壁管の疲労損傷の診断表示方法を、少な
くとも２種以上組み合わせて用いることを特徴とするボ
イラ水壁管の疲労損傷の診断表示方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26699495A JP3652416B2 (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | ボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26699495A JP3652416B2 (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | ボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09112806A true JPH09112806A (ja) | 1997-05-02 |
| JP3652416B2 JP3652416B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=17438591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26699495A Expired - Fee Related JP3652416B2 (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | ボイラ水壁管の疲労損傷診断表示方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3652416B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005345111A (ja) * | 2004-05-31 | 2005-12-15 | Railway Technical Res Inst | 鋼材の劣化予測方法および劣化予測装置 |
-
1995
- 1995-10-16 JP JP26699495A patent/JP3652416B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005345111A (ja) * | 2004-05-31 | 2005-12-15 | Railway Technical Res Inst | 鋼材の劣化予測方法および劣化予測装置 |
| JP4495523B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2010-07-07 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 海底トンネル内の鋼材の劣化予測システム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3652416B2 (ja) | 2005-05-25 |
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