JPH09218195A - ボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価方法 - Google Patents
ボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価方法Info
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- JPH09218195A JPH09218195A JP8025051A JP2505196A JPH09218195A JP H09218195 A JPH09218195 A JP H09218195A JP 8025051 A JP8025051 A JP 8025051A JP 2505196 A JP2505196 A JP 2505196A JP H09218195 A JPH09218195 A JP H09218195A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】少ない診断結果から管寄スタッブ管台全数の修
正クリープ損傷比率の評価ができ、また、その修正クリ
ープ損傷比率の分布状態を把握することができるボイラ
管寄スタッブ管台の損傷評価方法を提供することを目的
とする。 【解決手段】運転時のボイラ管寄スタッブ管台の溶接部
での曲げ応力を、構造データ、運転データをパラメータ
として算出し、上記算出した曲げ応力と内圧応力との和
をピーク応力として、当該材料の応力緩和データから応
力緩和曲線を作成し、上記応力緩和曲線を微小時間Δｔ
に分割し、その平均応力から、当該材料のクリープ破断
データを用いてクリープ損傷率を求め、さらに、上記ク
リープ損傷率より各スタッブ管台のクリープ損傷比率を
算出し、次に、非破壊試験等の実測による損傷評価結果
を基準に、上記クリープ損傷比率から診断個所以外のボ
イラ管寄スタッブ管台の修正クリープ損傷比率を算出す
る。
正クリープ損傷比率の評価ができ、また、その修正クリ
ープ損傷比率の分布状態を把握することができるボイラ
管寄スタッブ管台の損傷評価方法を提供することを目的
とする。 【解決手段】運転時のボイラ管寄スタッブ管台の溶接部
での曲げ応力を、構造データ、運転データをパラメータ
として算出し、上記算出した曲げ応力と内圧応力との和
をピーク応力として、当該材料の応力緩和データから応
力緩和曲線を作成し、上記応力緩和曲線を微小時間Δｔ
に分割し、その平均応力から、当該材料のクリープ破断
データを用いてクリープ損傷率を求め、さらに、上記ク
リープ損傷率より各スタッブ管台のクリープ損傷比率を
算出し、次に、非破壊試験等の実測による損傷評価結果
を基準に、上記クリープ損傷比率から診断個所以外のボ
イラ管寄スタッブ管台の修正クリープ損傷比率を算出す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電用ボイラ
の材料損傷状態の評価方法に係わり、特にボイラ管寄ス
タッブ管台の溶接部のクリープ損傷に関し、ボイラ管寄
スタッブ管台全数の損傷度合いを評価する方法に関す
る。
の材料損傷状態の評価方法に係わり、特にボイラ管寄ス
タッブ管台の溶接部のクリープ損傷に関し、ボイラ管寄
スタッブ管台全数の損傷度合いを評価する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】火力発電用ボイラは多数の伝熱管を有し
ており、伝熱管を加熱することにより水を蒸気に変えて
高温・高圧の蒸気をタービンに送っている。これらの伝
熱管を集合させている管寄は厚肉耐圧部であり、破損し
た場合には重大な事故になり、取替工事も大掛かりなも
のになることから、予防保全上、重要な評価部位の一つ
である。
ており、伝熱管を加熱することにより水を蒸気に変えて
高温・高圧の蒸気をタービンに送っている。これらの伝
熱管を集合させている管寄は厚肉耐圧部であり、破損し
た場合には重大な事故になり、取替工事も大掛かりなも
のになることから、予防保全上、重要な評価部位の一つ
である。
【０００３】一つの管寄には数百本の伝熱管が接続され
ており、管寄としての弱点部位は伝熱管と管寄の接続部
である。図５にボイラ管寄スタッブ管台の正面図（ａ）
および側面図（ｂ）を示す。図に示すように、管寄スタ
ッブ管台３、４、５は、一端は管寄１に溶接で接続さ
れ、他端は天井壁２を貫通している。溶接部６には、通
常の内圧による応力の他に、運転中の管寄１と天井壁２
との温度差に起因して管寄軸方向に曲げ応力が発生す
る。曲げ応力は高温であるため時間と共に緩和するが、
応力緩和中にクリープ損傷が蓄積し、他の部位と比較し
てクリープ損傷が大きくなる。従って長時間運転後には
管寄スタッブ管台３、４、５の溶接部６にはキャビティ
等の欠陥が生じ、これが更に亀裂として進展すると最終
的にはリークに至ることになる。
ており、管寄としての弱点部位は伝熱管と管寄の接続部
である。図５にボイラ管寄スタッブ管台の正面図（ａ）
および側面図（ｂ）を示す。図に示すように、管寄スタ
ッブ管台３、４、５は、一端は管寄１に溶接で接続さ
れ、他端は天井壁２を貫通している。溶接部６には、通
常の内圧による応力の他に、運転中の管寄１と天井壁２
との温度差に起因して管寄軸方向に曲げ応力が発生す
る。曲げ応力は高温であるため時間と共に緩和するが、
応力緩和中にクリープ損傷が蓄積し、他の部位と比較し
てクリープ損傷が大きくなる。従って長時間運転後には
管寄スタッブ管台３、４、５の溶接部６にはキャビティ
等の欠陥が生じ、これが更に亀裂として進展すると最終
的にはリークに至ることになる。
【０００４】このような管寄スタッブ管台３、４、５の
クリープ損傷状態については検査を定期的に行い、必要
に応じて補修や取替等の対策を実施することにより、安
定したボイラプラントの運営が可能になる。この場合、
管寄スタッブ管台３、４、５の損傷状態の評価技術が重
要であり、評価方法としては応力解析による方法と非破
壊または破壊試験による方法がある。
クリープ損傷状態については検査を定期的に行い、必要
に応じて補修や取替等の対策を実施することにより、安
定したボイラプラントの運営が可能になる。この場合、
管寄スタッブ管台３、４、５の損傷状態の評価技術が重
要であり、評価方法としては応力解析による方法と非破
壊または破壊試験による方法がある。
【０００５】まず応力解析による方法では伝熱管（管寄
スタッブ管台）の仕様、寸法、管寄１から天井壁２まで
の距離Ｌ等の構造データと運転時の管寄１と天井壁２の
温度差等の運転データから溶接部６に作用する応力を算
出し、材料のクリープ破断データを基に損傷状態の評価
を行う。
スタッブ管台）の仕様、寸法、管寄１から天井壁２まで
の距離Ｌ等の構造データと運転時の管寄１と天井壁２の
温度差等の運転データから溶接部６に作用する応力を算
出し、材料のクリープ破断データを基に損傷状態の評価
を行う。
【０００６】次に非破壊試験による方法は種々のものが
提案されているが、現状ではレプリカ法によるキャビテ
ィ観察が主流である。レプリカ法は評価の対象とする部
位を研磨・エッチングすることにより現出させた金属組
織をレプリカ膜に写し取り、観察する方法で、キャビテ
ィの生成量等で損傷状態の評価を行う。
提案されているが、現状ではレプリカ法によるキャビテ
ィ観察が主流である。レプリカ法は評価の対象とする部
位を研磨・エッチングすることにより現出させた金属組
織をレプリカ膜に写し取り、観察する方法で、キャビテ
ィの生成量等で損傷状態の評価を行う。
【０００７】次に破壊試験による方法は、対象とする部
位からサンプルを採取し、実際にクリープ破断試験を行
うことにより損傷状態の評価を行う。
位からサンプルを採取し、実際にクリープ破断試験を行
うことにより損傷状態の評価を行う。
【０００８】しかしながら上記の各方法では、一つの管
寄１あたり数百本の管寄スタッブ管台全数の損傷状態を
評価するのは困難である。すなわち応力解析による方法
では、損傷状態の評価に使用するクリープ破断データ等
の材料データや運転、構造データのばらつきから正確な
評価が困難なことが多い。また、非破壊試験による方法
や破壊試験による方法では、時間、コスト、作業面での
制約から評価できる個所には限界がある。
寄１あたり数百本の管寄スタッブ管台全数の損傷状態を
評価するのは困難である。すなわち応力解析による方法
では、損傷状態の評価に使用するクリープ破断データ等
の材料データや運転、構造データのばらつきから正確な
評価が困難なことが多い。また、非破壊試験による方法
や破壊試験による方法では、時間、コスト、作業面での
制約から評価できる個所には限界がある。
【０００９】このため、現状は応力解析による方法は使
用されておらず、管寄１の端部、中央部及びその中間部
（管寄１／４の個所）等の部位について数個所の管寄ス
タッブ管台に限定した非破壊試験による方法による評価
が主に実施されている。
用されておらず、管寄１の端部、中央部及びその中間部
（管寄１／４の個所）等の部位について数個所の管寄ス
タッブ管台に限定した非破壊試験による方法による評価
が主に実施されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術で示し
たように、現状はボイラ管寄スタッブ管台全数の損傷状
態の評価は行われておらず、管寄１あたり数百本ある管
寄スタッブ管台３、４、５の損傷度の分布状態を知るこ
とができない。したがって、一部の評価結果において部
分的に損傷度が大きく、取替が必要となった場合に評価
個所を増やして非破壊診断で評価しなおすか、あるいは
応力解析を実施して取替範囲を特定する必要がある。
たように、現状はボイラ管寄スタッブ管台全数の損傷状
態の評価は行われておらず、管寄１あたり数百本ある管
寄スタッブ管台３、４、５の損傷度の分布状態を知るこ
とができない。したがって、一部の評価結果において部
分的に損傷度が大きく、取替が必要となった場合に評価
個所を増やして非破壊診断で評価しなおすか、あるいは
応力解析を実施して取替範囲を特定する必要がある。
【００１１】本発明は、上記の従来技術の課題を解決す
るためになされたもので、実際に対象とする部位からの
レプリカまたはサンプルの抽出を行う非破壊試験等によ
る評価個所数は最少限として、全数の管寄スタッブ管台
のクリープ損傷状態の評価が行えるボイラ管寄スタッブ
管台の損傷評価方法を提供することを目的としている。
るためになされたもので、実際に対象とする部位からの
レプリカまたはサンプルの抽出を行う非破壊試験等によ
る評価個所数は最少限として、全数の管寄スタッブ管台
のクリープ損傷状態の評価が行えるボイラ管寄スタッブ
管台の損傷評価方法を提供することを目的としている。
【００１２】また、上記クリープ損傷状態の分布を容易
に把握できるボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価方法を
提供することを目的としている。
に把握できるボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価方法を
提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この目的を達成する為、
本発明においては、ボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価
方法において、運転時の上記ボイラ管寄スタッブ管台の
溶接部での曲げ応力を算出し、上記曲げ応力と内圧応力
との和をピーク応力として、当該材料の応力緩和曲線を
作成し、上記応力緩和曲線から上記各ボイラ管寄スタッ
ブ管台のクリープ損傷比率を算出し、非破壊試験等の実
測結果を基準に、上記クリープ損傷比率から診断個所以
外の上記ボイラ管寄スタッブ管台の修正クリープ損傷比
率を算出する。
本発明においては、ボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価
方法において、運転時の上記ボイラ管寄スタッブ管台の
溶接部での曲げ応力を算出し、上記曲げ応力と内圧応力
との和をピーク応力として、当該材料の応力緩和曲線を
作成し、上記応力緩和曲線から上記各ボイラ管寄スタッ
ブ管台のクリープ損傷比率を算出し、非破壊試験等の実
測結果を基準に、上記クリープ損傷比率から診断個所以
外の上記ボイラ管寄スタッブ管台の修正クリープ損傷比
率を算出する。
【００１４】また、運転時の上記ボイラ管寄スタッブ管
台の溶接部での曲げ応力を、上記ボイラ管寄スタッブ管
台の管寄中央からの距離、上記管台溶接部と天井壁まで
の管長さ、上記天井壁貫通部の拘束状態および上記管寄
と上記天井壁の温度差をパラメータとして算出し、上記
算出した曲げ応力と内圧応力との和をピーク応力とし
て、当該材料の応力緩和データから応力緩和曲線を作成
し、上記応力緩和曲線を微小時間Δｔに分割し、上記Δ
ｔ間の平均応力から、当該材料のクリープ破断データを
用いてクリープ損傷率を求め、上記クリープ損傷率を全
時間にわたって総和し、上記ボイラ管寄スタッブ管台の
各スタッブ管台のクリープ損傷比率を算出し、さらに、
非破壊試験等の実測による一箇所以上の上記ボイラ管寄
スタッブ管台のクリープ損傷評価結果を基準に、上記ク
リープ損傷比率から診断個所以外のボイラ管寄スタッブ
管台の修正クリープ損傷比率を算出する。
台の溶接部での曲げ応力を、上記ボイラ管寄スタッブ管
台の管寄中央からの距離、上記管台溶接部と天井壁まで
の管長さ、上記天井壁貫通部の拘束状態および上記管寄
と上記天井壁の温度差をパラメータとして算出し、上記
算出した曲げ応力と内圧応力との和をピーク応力とし
て、当該材料の応力緩和データから応力緩和曲線を作成
し、上記応力緩和曲線を微小時間Δｔに分割し、上記Δ
ｔ間の平均応力から、当該材料のクリープ破断データを
用いてクリープ損傷率を求め、上記クリープ損傷率を全
時間にわたって総和し、上記ボイラ管寄スタッブ管台の
各スタッブ管台のクリープ損傷比率を算出し、さらに、
非破壊試験等の実測による一箇所以上の上記ボイラ管寄
スタッブ管台のクリープ損傷評価結果を基準に、上記ク
リープ損傷比率から診断個所以外のボイラ管寄スタッブ
管台の修正クリープ損傷比率を算出する。
【００１５】また、最終的に算出した上記ボイラ管寄ス
タッブ管台の上記修正クリープ損傷比率を損傷の程度に
応じて複数のレベルに階層分けし、上記各ボイラ管寄ス
タッブ管台の配置を示す図に上記修正クリープ損傷比率
を色分けして表示する。
タッブ管台の上記修正クリープ損傷比率を損傷の程度に
応じて複数のレベルに階層分けし、上記各ボイラ管寄ス
タッブ管台の配置を示す図に上記修正クリープ損傷比率
を色分けして表示する。
【００１６】また、上記応力緩和データおよび材料のク
リープ破断データをデータベース化し、自動的に呼込む
機能を持たせる。
リープ破断データをデータベース化し、自動的に呼込む
機能を持たせる。
【００１７】
【発明の実施の形態】管寄スタッブ管台の損傷は、クリ
ープと共に疲労が重畳し、更にボイラによっては管寄軸
方向に温度分布があるなど、複雑な要因により引き起こ
される。従って、応力解析による方法だけでは、これら
の条件を考慮することが困難であり、クリープ破断デー
タ等の材料データや運転、構造データのばらつきから管
寄スタッブ管台全数についての正確な値は算出できない
のが現状である。しかしながら、応力解析で算出した各
管寄スタッブ管台のクリープ損傷比率については、発明
者等の研究調査によれば実際の物と比較して妥当な比率
を得ることができた。非破壊や破壊試験による方法は実
際に損傷状態を評価しており、正確な評価ができる。本
発明は両者の利点を生かしたものであり、まず応力解析
で各管寄スタッブ管の損傷比率（φo）を求め、次に一
箇所以上の非破壊または破壊試験の結果から診断個所以
外の管寄スタップ管台の修正クリープ損傷比率（φc）
を算出するようにしたものである。
ープと共に疲労が重畳し、更にボイラによっては管寄軸
方向に温度分布があるなど、複雑な要因により引き起こ
される。従って、応力解析による方法だけでは、これら
の条件を考慮することが困難であり、クリープ破断デー
タ等の材料データや運転、構造データのばらつきから管
寄スタッブ管台全数についての正確な値は算出できない
のが現状である。しかしながら、応力解析で算出した各
管寄スタッブ管台のクリープ損傷比率については、発明
者等の研究調査によれば実際の物と比較して妥当な比率
を得ることができた。非破壊や破壊試験による方法は実
際に損傷状態を評価しており、正確な評価ができる。本
発明は両者の利点を生かしたものであり、まず応力解析
で各管寄スタッブ管の損傷比率（φo）を求め、次に一
箇所以上の非破壊または破壊試験の結果から診断個所以
外の管寄スタップ管台の修正クリープ損傷比率（φc）
を算出するようにしたものである。
【００１８】なお、ボイラの起動停止回数が多くなれ
ば、繰返しの曲げ応力が作用するために低サイクル疲労
損傷の評価をする必要が生じるが、発明者等の研究調査
によれば起動停止回数が２０００回以下の程度であれば
低サイクル疲労による損傷は非常に少なく、問題とはな
らないことから現在運転されているボイラにおいてはほ
とんどの場合、クリープ損傷だけを考慮すれば良い。
ば、繰返しの曲げ応力が作用するために低サイクル疲労
損傷の評価をする必要が生じるが、発明者等の研究調査
によれば起動停止回数が２０００回以下の程度であれば
低サイクル疲労による損傷は非常に少なく、問題とはな
らないことから現在運転されているボイラにおいてはほ
とんどの場合、クリープ損傷だけを考慮すれば良い。
【００１９】具体的には次のような方法で評価する。
【００２０】まず、応力解析により全ての管寄スタッブ
管台に対して、使用材料のクリープ損傷率を計算する。
すなわち、図５に示す管寄１中央からの距離Ｗ、溶接部
６と天井壁２までのチューブレグ長さ（Ｌ）、および管
の天井壁貫通部７の拘束状態をパラメータとすれば、運
転時の管寄１と天井壁２の温度差（ΔＴ）から発生する
曲げ応力（σb）は次式で求められる。
管台に対して、使用材料のクリープ損傷率を計算する。
すなわち、図５に示す管寄１中央からの距離Ｗ、溶接部
６と天井壁２までのチューブレグ長さ（Ｌ）、および管
の天井壁貫通部７の拘束状態をパラメータとすれば、運
転時の管寄１と天井壁２の温度差（ΔＴ）から発生する
曲げ応力（σb）は次式で求められる。
【００２１】
【数１】 σb＝Ｃ／２・Ｅ・Δδ・ｄ0／Ｌ2 （１） ここで、Ｃは天井貫通部構造による定数で、 溶接タイプは、 Ｃ＝６とし キャスタタイプは Ｃ＝４，５とし カラータイプは Ｃ＝３とする。またＥはヤング率、
ｄ0はスタッブ管外径、Δδは熱伸び差であり、Δδ＝
ΔＴ・α・Ｗで求められる。
ｄ0はスタッブ管外径、Δδは熱伸び差であり、Δδ＝
ΔＴ・α・Ｗで求められる。
【００２２】ここで、αは線膨張係数である。
【００２３】この曲げ応力σbに内圧応力を加えたもの
が求めるスタッブ管溶接部６に作用する応力である。起
動直後にはこの応力が作用するが高温であるために応力
緩和し、最終的には内圧応力に近づく。したがって、ク
リープ損傷の計算は応力緩和を考慮して算出する。図４
に起動時からの応力緩和曲線を示す。上記応力緩和曲線
を微小時間Δｔに区切り、それぞれのΔｔにおいては一
定の応力が作用するとして各微小時間Δｔでのクリープ
損傷率を当該材料のクリープ破断データを基に算出す
る。すなわちｔi（ｉ番目のΔt）での平均応力をσi，
応力σiでのクリープ破断時間をｔriとすると、クリー
プ損傷率の総和φ0（クリープ損傷比率と呼ぶ）は次式
で与えられる。
が求めるスタッブ管溶接部６に作用する応力である。起
動直後にはこの応力が作用するが高温であるために応力
緩和し、最終的には内圧応力に近づく。したがって、ク
リープ損傷の計算は応力緩和を考慮して算出する。図４
に起動時からの応力緩和曲線を示す。上記応力緩和曲線
を微小時間Δｔに区切り、それぞれのΔｔにおいては一
定の応力が作用するとして各微小時間Δｔでのクリープ
損傷率を当該材料のクリープ破断データを基に算出す
る。すなわちｔi（ｉ番目のΔt）での平均応力をσi，
応力σiでのクリープ破断時間をｔriとすると、クリー
プ損傷率の総和φ0（クリープ損傷比率と呼ぶ）は次式
で与えられる。
【００２４】
【数２】 φ0＝Σ（ｔi／ｔri） （２） これは一回の起動分の損傷であり、全運転時間の損傷を
計算するためには起動停止回数を考慮する必要あるが、
本発明ではボイラ管寄スタッブ管台全数の損傷比率を求
めることが目的であり、起動一回分の解析を実施すれば
良い。
計算するためには起動停止回数を考慮する必要あるが、
本発明ではボイラ管寄スタッブ管台全数の損傷比率を求
めることが目的であり、起動一回分の解析を実施すれば
良い。
【００２５】次に非破壊または破壊試験により少なくと
も一箇所以上の実測を行い、クリープ損傷状態の評価を
実施する。その結果を上記応力解析で求めたクリープ損
傷比率にあてはめ、診断個所以外のボイラ管寄スタッブ
管台の修正クリープ損傷比率（φc）を算出する。
も一箇所以上の実測を行い、クリープ損傷状態の評価を
実施する。その結果を上記応力解析で求めたクリープ損
傷比率にあてはめ、診断個所以外のボイラ管寄スタッブ
管台の修正クリープ損傷比率（φc）を算出する。
【００２６】このようにして求めた修正クリープ損傷比
率分布を視覚的に表示するために、損傷比率の程度に応
じてランク分けし、それぞれのボイラ管寄スタッブ管台
の位置にカラー表示することで、一目で全体の損傷状態
が把握できる。
率分布を視覚的に表示するために、損傷比率の程度に応
じてランク分けし、それぞれのボイラ管寄スタッブ管台
の位置にカラー表示することで、一目で全体の損傷状態
が把握できる。
【００２７】本発明の実施の形態を図１のフローチャー
ト図を用いて説明する。
ト図を用いて説明する。
【００２８】図に示すように、まず、構造データ（管寄
スタッブ管台の材質、寸法、配置、チューブレグ長さ
Ｌ、天井壁貫通部７の拘束状態）、運転データ（圧力、
温度、運転時の天井壁２と管寄１の温度差）を入力す
る。材料データ（ヤング率、線膨張係数、クリープ破断
データ、応力緩和データ）はデータベース化されてお
り、入力された構造データから自動的に呼込めるように
なっている。これらのデータの他に、非破壊または破壊
試験により評価した実測データすなわち管寄スタッブ管
台３、４、５の位置とクリープ損傷比率を入力する。
スタッブ管台の材質、寸法、配置、チューブレグ長さ
Ｌ、天井壁貫通部７の拘束状態）、運転データ（圧力、
温度、運転時の天井壁２と管寄１の温度差）を入力す
る。材料データ（ヤング率、線膨張係数、クリープ破断
データ、応力緩和データ）はデータベース化されてお
り、入力された構造データから自動的に呼込めるように
なっている。これらのデータの他に、非破壊または破壊
試験により評価した実測データすなわち管寄スタッブ管
台３、４、５の位置とクリープ損傷比率を入力する。
【００２９】次に、（数１）式から曲げ応力σbを計算
し、曲げ応力σbと内圧応力とを足し合わせた発生応力
を算出する。次に上記算出した発生応力を基に図４に示
すような応力緩和曲線を作成する。次に上記応力緩和曲
線を微小時間Δｔに区切り、Δｔの間は一定の応力が作
用するとして（数２）式のクリープ損傷比率計算を実施
する。この場合、図４に示すように連続的な応力緩和曲
線をステップ状にして計算するため、Δｔは小さい程厳
密な計算になるが逆に計算時間が長くなる。種々検討し
た結果、Δｔが１ｈ以下では損傷比率計算結果にほとん
ど影響を及ぼさないことから、本実施の形態ではΔｔを
１ｈに設定している。算出した上記クリープ損傷比率は
起動一回分の値である。次に各管寄スタッブ管台の損傷
比率を求めるために、基準となる管寄スタッブ管台の損
傷比率を１とし、各管寄スタッブ管台の損傷比率を計算
する。ここでは管寄１の端部において管寄横断方向で中
央部に位置する管寄スタッブ管台５の損傷比率を１とし
ている。
し、曲げ応力σbと内圧応力とを足し合わせた発生応力
を算出する。次に上記算出した発生応力を基に図４に示
すような応力緩和曲線を作成する。次に上記応力緩和曲
線を微小時間Δｔに区切り、Δｔの間は一定の応力が作
用するとして（数２）式のクリープ損傷比率計算を実施
する。この場合、図４に示すように連続的な応力緩和曲
線をステップ状にして計算するため、Δｔは小さい程厳
密な計算になるが逆に計算時間が長くなる。種々検討し
た結果、Δｔが１ｈ以下では損傷比率計算結果にほとん
ど影響を及ぼさないことから、本実施の形態ではΔｔを
１ｈに設定している。算出した上記クリープ損傷比率は
起動一回分の値である。次に各管寄スタッブ管台の損傷
比率を求めるために、基準となる管寄スタッブ管台の損
傷比率を１とし、各管寄スタッブ管台の損傷比率を計算
する。ここでは管寄１の端部において管寄横断方向で中
央部に位置する管寄スタッブ管台５の損傷比率を１とし
ている。
【００３０】次に非破壊または破壊試験で評価した、一
箇所以上の管寄スタッブ管台のクリープ損傷評価結果を
基準に、応力解析で求めた損傷比率から診断個所以外の
管寄スタッブ管台の修正クリープ損傷比率を算出する。
二箇所以上の評価結果がある場合には、それぞれの結果
から求めた修正クリープ損傷比率の平均を使用する。こ
こで上記のように二箇所以上の評価結果がある場合に、
応力解析で求めたクリープ損傷比率分布の傾向と大きく
異なると、応力解析の精度が著しく低いことになるが、
上述したように発明者等の詳細な研究調査によれば多少
の誤差はあるものの応力解析のクリープ損傷比率分布と
同じ傾向であり問題はない。
箇所以上の管寄スタッブ管台のクリープ損傷評価結果を
基準に、応力解析で求めた損傷比率から診断個所以外の
管寄スタッブ管台の修正クリープ損傷比率を算出する。
二箇所以上の評価結果がある場合には、それぞれの結果
から求めた修正クリープ損傷比率の平均を使用する。こ
こで上記のように二箇所以上の評価結果がある場合に、
応力解析で求めたクリープ損傷比率分布の傾向と大きく
異なると、応力解析の精度が著しく低いことになるが、
上述したように発明者等の詳細な研究調査によれば多少
の誤差はあるものの応力解析のクリープ損傷比率分布と
同じ傾向であり問題はない。
【００３１】発明者等は本発明の評価方法を用いて、約
２０万時間使用された火力発電ボイラの二次過熱器出口
管寄の損傷状態の評価を実施した。このボイラのデータ
を以下に示す。
２０万時間使用された火力発電ボイラの二次過熱器出口
管寄の損傷状態の評価を実施した。このボイラのデータ
を以下に示す。
【００３２】 出 力 ：２５０ＭＷ 蒸発量 ：８１０ｔ／ｈ 圧 力 ：１９６atg 管寄温度 ：５７１℃ 天井壁温度 ：３８５℃ 運転時間 ：２０８,１８０ｈ 起動停止回数 ：１４４回 スタッブ管 ：５８列×各５本，φ５０.８×ｔ１１.
０，ＳＴＢＡ２４ 非破壊試験位置：管寄左より１４列目，直管（５本の中
央）修正クリープ損傷比率６５％ 本発明の評価方法を用いて評価した結果、各列（管寄横
断方向の管台の配列）の直管（各列５本の管台のうちの
中央管台）で管寄端から１０本目までの修正クリープ損
傷比率が８０％を越えていた。そこで、管寄左より１，
５，１０列目の直管を非破壊試験したところ、多数のキ
ャビティが観察され、キャビティ面積率は０．０３〜
０．０８であった。図６にキャビティ面積率と修正クリ
ープ損傷比率との関係を示す。図６によれば、キャビテ
ィ面積率０．０３〜０．０８はそれぞれ修正クリープ損
傷比率８０〜１００％となっている。
０，ＳＴＢＡ２４ 非破壊試験位置：管寄左より１４列目，直管（５本の中
央）修正クリープ損傷比率６５％ 本発明の評価方法を用いて評価した結果、各列（管寄横
断方向の管台の配列）の直管（各列５本の管台のうちの
中央管台）で管寄端から１０本目までの修正クリープ損
傷比率が８０％を越えていた。そこで、管寄左より１，
５，１０列目の直管を非破壊試験したところ、多数のキ
ャビティが観察され、キャビティ面積率は０．０３〜
０．０８であった。図６にキャビティ面積率と修正クリ
ープ損傷比率との関係を示す。図６によれば、キャビテ
ィ面積率０．０３〜０．０８はそれぞれ修正クリープ損
傷比率８０〜１００％となっている。
【００３３】上記の評価方法により、最少の実測数から
管寄スタッブ管台全数の評価が可能になる。
管寄スタッブ管台全数の評価が可能になる。
【００３４】図２に本発明の他の実施の形態を、評価結
果の表示方法を付加して、フローチャート図で示した。
果の表示方法を付加して、フローチャート図で示した。
【００３５】図に示すように、修正クリープ損傷比率の
計算までは図１と同じであるが、次に損傷状態の評価結
果を修正クリープ損傷比率に応じてランク分けし、図３
に示すように、管寄スタッブ管台全数の位置を前後左右
で示し、修正クリープ損傷比率をカラー表示（本表は濃
淡表示）した。ここでは修正クリープ損傷比率を以下の
ようにランク分けし表示している。
計算までは図１と同じであるが、次に損傷状態の評価結
果を修正クリープ損傷比率に応じてランク分けし、図３
に示すように、管寄スタッブ管台全数の位置を前後左右
で示し、修正クリープ損傷比率をカラー表示（本表は濃
淡表示）した。ここでは修正クリープ損傷比率を以下の
ようにランク分けし表示している。
【００３６】 ランク１：修正クリープ損傷比率（φc） ４０％未満 ランク２：修正クリープ損傷比率（φc） ４０％以上 ６０％未満 ランク３：修正クリープ損傷比率（φc） ６０％以上 ８０％未満 ランク４：修正クリープ損傷比率（φc） ８０％以上 このランク分け基準は使用者が任意に設定することがで
きる。
きる。
【００３７】このような評価方法により、管寄スタッブ
管台の修正クリープ損傷比率分布が一目で把握でき、取
替範囲の決定や取替計画を容易に作成することができ
る。
管台の修正クリープ損傷比率分布が一目で把握でき、取
替範囲の決定や取替計画を容易に作成することができ
る。
【００３８】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係るボイラ
管寄スタッブ管台の損傷評価方法においては、材料の応
力緩和曲線よりクリープ損傷比率を求め、一方非破壊試
験等の実測結果を基準に、修正クリープ損傷比率を算出
しているので、少ない実測結果から診断個所以外の上記
ボイラ管寄スタッブ管台の修正クリープ損傷比率の評価
が容易にできる。
管寄スタッブ管台の損傷評価方法においては、材料の応
力緩和曲線よりクリープ損傷比率を求め、一方非破壊試
験等の実測結果を基準に、修正クリープ損傷比率を算出
しているので、少ない実測結果から診断個所以外の上記
ボイラ管寄スタッブ管台の修正クリープ損傷比率の評価
が容易にできる。
【００３９】また、最終的に算出した上記ボイラ管寄ス
タッブ管台の上記修正クリープ損傷比率をレベルに階層
分けするときには、色分けして表示するので、管寄スタ
ッブ管台の損傷度合いの分布状態を一目で把握でき、ボ
イラ管寄スタッブ管台の保守管理の精度を向上させるこ
とができる。
タッブ管台の上記修正クリープ損傷比率をレベルに階層
分けするときには、色分けして表示するので、管寄スタ
ッブ管台の損傷度合いの分布状態を一目で把握でき、ボ
イラ管寄スタッブ管台の保守管理の精度を向上させるこ
とができる。
【００４０】また、応力緩和データおよび材料のクリー
プ破断データをデータベース化したときには、自動的に
各種データを呼込むことができるので、効率的な損傷評
価が可能となる。
プ破断データをデータベース化したときには、自動的に
各種データを呼込むことができるので、効率的な損傷評
価が可能となる。
【図１】本発明の実施の形態を示すフローチャート図で
ある。
ある。
【図２】本発明の他の実施の形態を示すフローチャート
図である。
図である。
【図３】約２０万時間使用されたボイラの二次過熱器出
口管寄スタッブ管台に本発明の評価方法を実施し、損傷
状態の評価及び表示を行った例である。
口管寄スタッブ管台に本発明の評価方法を実施し、損傷
状態の評価及び表示を行った例である。
【図４】材料の応力緩和曲線を示す図である。
【図５】ボイラ管寄スタッブ管台の構成図である。
【図６】キャビティ面積率と修正クリープ損傷比率の関
係を示す図である。
係を示す図である。
１ 管寄 ２ 天井壁 ３ 管寄スタッブ管台 ４ 管寄スタッブ管台 ５ 管寄スタッブ管台（中央管台） ６ 溶接部 ７ 天井貫通部
Claims (4)
- 【請求項１】ボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価方法に
おいて、 運転時の上記ボイラ管寄スタッブ管台の溶接部での曲げ
応力を算出し、上記曲げ応力と内圧応力との和をピーク
応力として、当該材料の応力緩和曲線を作成し、上記応
力緩和曲線から上記各ボイラ管寄スタッブ管台のクリー
プ損傷比率を算出し、非破壊試験等の実測結果を基準
に、上記クリープ損傷比率から診断個所以外の上記ボイ
ラ管寄スタッブ管台の修正クリープ損傷比率を算出する
ことを特徴とするボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価方
法。 - 【請求項２】ボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価方法に
おいて、 運転時の上記ボイラ管寄スタッブ管台の溶接部での曲げ
応力を、上記ボイラ管寄スタッブ管台の管寄中央からの
距離、上記管台溶接部と天井壁までの管長さ、上記天井
壁貫通部の拘束状態および上記管寄と上記天井壁の温度
差をパラメータとして算出し、 算出した上記曲げ応力と内圧応力との和をピーク応力と
して、当該材料の応力緩和データから応力緩和曲線を作
成し、 上記応力緩和曲線を微小時間Δｔに分割し、上記Δｔ間
の平均応力から、当該材料のクリープ破断データを用い
てクリープ損傷率を求め、上記クリープ損傷率を全時間
にわたって総和し、上記各ボイラ管寄スタッブ管台のク
リープ損傷比率を算出し、 非破壊試験等の実測による一箇所以上の上記ボイラ管寄
スタッブ管台のクリープ損傷評価結果を基準に、上記ク
リープ損傷比率から診断個所以外の上記ボイラ管寄スタ
ッブ管台の修正クリープ損傷比率を算出することを特徴
とするボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価方法。 - 【請求項３】最終的に算出した上記ボイラ管寄スタッブ
管台の上記修正クリープ損傷比率を損傷の程度に応じて
複数のレベルに階層分けし、上記各ボイラ管寄スタッブ
管台の配置を示す図に上記修正クリープ損傷比率を色分
けして表示することを特徴とする請求項１または請求項
２に記載のボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価方法。 - 【請求項４】上記応力緩和データおよび材料のクリープ
破断データをデータベース化し、自動的に呼込む機能を
有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載
のボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02505196A JP3553259B2 (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | ボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02505196A JP3553259B2 (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | ボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09218195A true JPH09218195A (ja) | 1997-08-19 |
| JP3553259B2 JP3553259B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=12155129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02505196A Expired - Fee Related JP3553259B2 (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | ボイラ管寄スタッブ管台の損傷評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3553259B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005134115A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Babcock Hitachi Kk | 機器の低サイクル疲労損傷起こりやすさ診断法とリスク評価法 |
| JP2007232564A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 設備診断支援装置及びシステム並びにコンピュータプログラム |
| JP2009180610A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 鋼管の曲げ部の損傷評価方法 |
| JP2014081086A (ja) * | 2012-10-12 | 2014-05-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 管台溶接部のクリープ損傷評価方法 |
| CN113295313A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-08-24 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司中南电力试验研究院 | 一种管道焊口应力监测评估方法 |
-
1996
- 1996-02-13 JP JP02505196A patent/JP3553259B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005134115A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Babcock Hitachi Kk | 機器の低サイクル疲労損傷起こりやすさ診断法とリスク評価法 |
| JP2007232564A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 設備診断支援装置及びシステム並びにコンピュータプログラム |
| JP2009180610A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 鋼管の曲げ部の損傷評価方法 |
| JP2014081086A (ja) * | 2012-10-12 | 2014-05-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 管台溶接部のクリープ損傷評価方法 |
| CN113295313A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-08-24 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司中南电力试验研究院 | 一种管道焊口应力监测评估方法 |
| CN113295313B (zh) * | 2021-05-20 | 2023-02-28 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司中南电力试验研究院 | 一种管道焊口应力监测评估方法 |
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|---|---|
| JP3553259B2 (ja) | 2004-08-11 |
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