JPH1010119A - Remaining-life evaluating method for low alloy steel - Google Patents
Remaining-life evaluating method for low alloy steelInfo
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- JPH1010119A JPH1010119A JP9065155A JP6515597A JPH1010119A JP H1010119 A JPH1010119 A JP H1010119A JP 9065155 A JP9065155 A JP 9065155A JP 6515597 A JP6515597 A JP 6515597A JP H1010119 A JPH1010119 A JP H1010119A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、低合金鋼、例えば
１／２Ｍｏ鋼、０．２Ｃｒ−０．３Ｍｏ−０．０５Ｖ
鋼、１／２Ｃｒ−１／２Ｍｏ鋼、１Ｃｒ−１／２Ｍｏ
鋼、１・１／４Ｃｒ−１／２Ｍｏ−３／４Ｓｉ鋼、２・
１／４Ｃｒ−１Ｍｏ鋼等の低合金鋼の余寿命評価法に関
する。The present invention relates to a low alloy steel, for example, 1/2 Mo steel, 0.2 Cr-0.3 Mo-0.05 V
Steel, 1 / 2Cr-1 / 2Mo steel, 1Cr-1 / 2Mo
Steel, 1 / 4Cr-1 / 2Mo-3 / 4Si steel, 2.
The present invention relates to a method for evaluating the remaining life of low alloy steel such as 1 / 4Cr-1Mo steel.
【０００２】[0002]
【従来の技術】クリープ域で運転されている耐圧部材に
関して、多くの寿命評価技術が開発され、実機プラント
に適用されてきている。破壊試験による寿命評価は直接
的であり、精度が期待できるが、対象部材によってはサ
ンプリングに多大の費用を要し、評価に時間を要する。
したがって非破壊的な寿命評価法の開発が期待され、多
くの手法が検討されている。2. Description of the Related Art Many life evaluation techniques have been developed for pressure-resistant members operating in a creep region and applied to actual plants. Although the life evaluation by the destructive test is straightforward and can be expected to be accurate, depending on the target member, a great deal of cost is required for sampling and a long time is required for the evaluation.
Therefore, development of a nondestructive life evaluation method is expected, and many methods are being studied.
【０００３】例えば、一つの手法は、高温にさらされる
時間−温度と硬さ変化の関係から材料の劣化、さらには
余寿命を評価するものがあるが、硬さはタービン材料の
ように硬い材料については硬さ変化が大きく、適用が容
易であるが、ボイラ材料のように比較的柔らかい材料に
は適用が困難であった。また、ボイラ材料の溶金（溶接
金属）は硬く、硬さの変化が大きいため、硬さ評価の対
象として考えられるが、低合金鋼溶金はロットによって
硬さ変化が異なり、溶金硬さと時間温度パラメータの関
係が明らかになっていなかった。そのため、劣化評価、
余寿命評価手法として適用できなかった。[0003] For example, one method is to evaluate the deterioration of a material and the remaining life based on the relationship between the time-temperature exposed to high temperature and the change in hardness. Is large in hardness change and easy to apply, but difficult to apply to relatively soft materials such as boiler materials. In addition, the molten metal (weld metal) of the boiler material is hard and has a large change in hardness, so it can be considered as a target of hardness evaluation. The relationship between the time temperature parameters was not clear. Therefore, deterioration evaluation,
It could not be applied as a remaining life evaluation method.
【０００４】この方法において、溶金硬さと時間−温度
パラメータの関係が明らかになっている場合は、実機材
の溶金硬さ測定値から時間−温度パラメータを決定し、
そのパラメータ値と従来よりある新材のクリープ破断デ
ータベースから余寿命を評価することができる。しか
し、従来よりある新材のクリープ破断データは大気中の
試験によるものであり、時間−温度パラメータが大きく
なると脱炭という現象が生じ、クリープ破断強度が著し
く低下することが知られている。In this method, when the relationship between the hardness of the molten metal and the time-temperature parameter is clear, the time-temperature parameter is determined from the measured value of the molten metal hardness of the actual machine.
The remaining life can be evaluated from the parameter values and the conventional creep rupture database of new materials. However, the creep rupture data of a conventional new material is based on an atmospheric test, and it is known that when the time-temperature parameter is increased, a phenomenon of decarburization occurs and the creep rupture strength is significantly reduced.
【０００５】一方、実機材はボイラ火炉内は非酸化雰囲
気であり、火炉外は保温材が周りに施してあることなど
で脱炭が生じないことが知られている。しかしながら、
このような場合、実機材の溶金硬さは時間−温度パラメ
ータに対する硬さの低下が緩やかであるのに対し、大気
中のクリープ破断試験中の硬さ変化は脱炭が生じ始める
と急激に低下する。On the other hand, it is known that actual equipment has a non-oxidizing atmosphere inside a boiler furnace, and that decarburization does not occur outside the furnace because a heat insulating material is provided around the furnace. However,
In such a case, while the hardness of the molten metal of the actual equipment decreases slowly with respect to the time-temperature parameter, the change in hardness during the creep rupture test in the atmosphere rapidly increases when decarburization starts to occur. descend.
【０００６】すなわち、脱炭の生じない実機硬さを測定
して、その時間−温度パラメータから脱炭の生じる大気
中のクリープ破断データをもとに余寿命評価を行なう場
合、次のような問題を生じる。つまり実機測定硬さから
判断される時間−温度パラメータをそのまま大気中のク
リープ破断データの時間−温度パラメータとして見た場
合、評価材はとっくの昔に破断しているという結果を導
くことになる。That is, the following problems arise when the actual machine hardness at which decarburization does not occur is measured and the remaining life is evaluated based on creep rupture data in the atmosphere at which decarburization occurs based on the time-temperature parameters. Is generated. That is, when the time-temperature parameter determined from the hardness measured by the actual machine is directly viewed as the time-temperature parameter of the creep rupture data in the atmosphere, the result is that the evaluation material has broken long ago.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決す
べき課題は、第１には、無脱炭時での低合金鋼の余寿命
を溶金のロットによる硬さ変化のバラツキに影響されず
に評価することにあり、第２には、大気中で脱炭が著し
くなる高時間−温度パラメータ値においても硬さによる
余寿命診断を可能にすることにある。The problem to be solved by the present invention is, firstly, that the remaining life of the low alloy steel without decarburization is affected by the variation of the hardness change depending on the lot of the molten metal. The second is to enable the remaining life diagnosis based on hardness even at high time-temperature parameter values where decarburization is remarkable in the atmosphere.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記第１の課題を解決す
るため、第１の発明は、低合金鋼の余寿命評価法におい
て、予め、無脱炭時の溶金硬さ−時間−温度パラメータ
の関係を溶金のＳｉの成分を変数として数式化してお
き、実機材についての溶金の硬さを測定し、溶金中のＳ
ｉ成分を分析し、当該Ｓｉ成分に対応する前記無脱炭時
の溶金硬さ−時間−温度パラメータの関係と運転時間か
ら管壁等価温度を求め、新材のクリープ破断データベー
スに基づいて、実機材の形状、寸法、内圧等から求めら
れる応力に対応する時間−温度パラメータを求め、前記
時間−温度パラメータと管壁等価温度に基づいて新材の
寿命を求め、その新材の寿命から実機材の運転時間を差
し引いて実機材の余寿命を評価するものである。Means for Solving the Problems In order to solve the first problem, a first invention is a method for evaluating the remaining life of a low alloy steel, which comprises a method of determining the hardness, time, and temperature of molten metal before decarburization in advance. The relationship between the parameters is expressed by a mathematical expression using the Si component of the molten metal as a variable, and the hardness of the molten metal for the actual machine is measured.
Analyze the i-component, determine the equivalent wall temperature of the pipe wall from the relationship between the hardness of the metal during decarburization-time-temperature parameters and the operating time corresponding to the Si component, based on the creep rupture database of the new material, A time-temperature parameter corresponding to the stress obtained from the shape, dimensions, internal pressure, etc. of the actual equipment is determined, and the life of the new material is determined based on the time-temperature parameter and the equivalent wall temperature of the tube. The remaining life of the actual equipment is evaluated by subtracting the operation time of the equipment.
【０００９】また、前記第２の課題を解決するため、第
２の発明は、低合金鋼の余寿命評価法において、予め、
大気中の脱炭が生じるときの溶金硬さ−時間−温度パラ
メータの関係と、無脱炭の時の溶金硬さ−時間−温度パ
ラメータの関係を求めておき、実機材についての溶金硬
さ−時間−温度パラメータを、前記大気中の脱炭が生じ
る場合の溶金硬さ−時間−温度パラメータとの関係から
読み取って低合金鋼の余寿命を評価するものである。In order to solve the second problem, a second invention provides a method for evaluating the remaining life of low alloy steel,
The relationship between the metal hardness-time-temperature parameter when decarburization occurs in the atmosphere and the relationship between the metal hardness-time-temperature parameter when no decarburization is performed are determined, and the molten metal for the actual machine is obtained. The hardness-time-temperature parameter is read from the relationship between the molten metal hardness-time-temperature parameter when decarburization occurs in the atmosphere to evaluate the remaining life of the low alloy steel.
【００１０】第１の発明では、低合金鋼溶金のＳｉ成分
が硬さ変化に及ぼす影響を実験的に明確にし、同材料の
劣化評価、余寿命評価を可能とするものである。具体的
には、同材料の溶金硬さと時間−温度パラメータ（Ｔ
（２０＋ｌｏｇｔ））（ここでＴ：絶対温度、ｔ：時
間）の関係が直線で表され、その勾配がＳｉ成分量に依
存することから、その勾配とＳｉ量の関係を一般式で表
した（図２）。In the first invention, the effect of the Si component of the low alloy steel molten metal on the change in hardness is experimentally clarified, and the deterioration of the material and the remaining life can be evaluated. Specifically, the hardness of the molten metal and the time-temperature parameter (T
(20 + logt)) (where T: absolute temperature, t: time) is represented by a straight line, and since the gradient depends on the amount of the Si component, the relationship between the gradient and the amount of Si is represented by a general formula ( (Fig. 2).
【００１１】第２の発明では脱炭の生じない実機硬さを
測定して、その時間−温度パラメータから脱炭の生じる
大気中のクリープ破断データをもとに余寿命評価を行な
う場合に、脱炭が生じていない実機材の硬さに対応する
時間−温度パラメータ値の代わりに、その硬さに対応す
る大気中のクリープ試験中における時間−温度パラメー
タに読み替えることで、従来の問題を解決した（図
６）。これにより、大気中で脱炭が著しくなる高時間−
温度パラメータ値においても硬さによる余寿命診断が可
能となる。According to the second aspect of the present invention, the hardness of the actual machine that does not cause decarburization is measured, and the remaining life is evaluated based on the creep rupture data in the atmosphere where decarburization occurs based on the time-temperature parameter. The conventional problem was solved by replacing the time-temperature parameter value corresponding to the hardness of the actual machine without charcoal with the time-temperature parameter during the atmospheric creep test corresponding to the hardness. (FIG. 6). As a result, decarburization in the atmosphere becomes prolonged,
The remaining life diagnosis based on the hardness can be performed even with the temperature parameter value.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明は、非破壊的寿命評価法と
して、硬さ判定法を低合金鋼のチューブやパイプへの適
用を検討したものである。低合金鋼の母材は時間−温度
パラメータに対する硬さ変化は小さく、測定上の誤差を
考慮すると適当ではなく、硬さ変化量が大きい溶接部に
適用することを試みた。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention examines the application of a hardness judgment method to tubes and pipes of low alloy steel as a non-destructive life evaluation method. The base material of the low-alloy steel has a small change in hardness with respect to the time-temperature parameter, and is not appropriate in consideration of measurement errors, and was applied to a weld having a large change in hardness.
【００１３】溶接部の中でもＨＡＺ部は狭い範囲の位置
に対して硬さ値の分布が大きく変化している部分であ
り、測定上の誤差が生じやすい。これに対し、溶接金属
は硬さのバラツキは少なく、測定上の困難さも少ないこ
とから、現場での測定上からも有利である。これらの観
点から溶接金属の硬さ値と時間−温度パラメータの関係
を明らかにし、クリープ破断寿命を推定することを試み
た。[0013] Among the welded portions, the HAZ portion is a portion in which the distribution of the hardness value greatly changes over a narrow range of positions, and measurement errors are likely to occur. On the other hand, the weld metal has less variation in hardness and has less difficulty in measurement, and therefore is advantageous in terms of measurement on site. From these viewpoints, the relationship between the hardness value of the weld metal and the time-temperature parameter was clarified, and an attempt was made to estimate the creep rupture life.
【００１４】溶接金属部の硬さ変化に及ぼす要因である
時間−温度パラメータ、溶接金属の化学成分および応力
の影響について検討し、硬さ変化と時間−温度パラメー
タの関係を一般式として求めた。The effects of the time-temperature parameter, the chemical composition of the weld metal, and the stress, which are factors on the change in hardness of the weld metal, were examined, and the relationship between the change in hardness and the time-temperature parameter was determined as a general equation.
【００１５】この一般式を用いて実機のチューブ、パイ
プあるいはヘダーの突合せ溶接部の溶接金属の硬さ測定
値から劣化度を時間−温度パラメータで推定できるが、
この推定パラメータと既存のクリープ破断データベース
から直接クリープ破断寿命は推定できない。Using this general formula, the degree of deterioration can be estimated from the measured value of the hardness of the weld metal at the butt weld of the tube, pipe, or header of the actual machine using the time-temperature parameter.
The creep rupture life cannot be directly estimated from these estimated parameters and the existing creep rupture database.
【００１６】これは通常、既存のクリープ破断データは
大気中の脱炭を伴うクリープ破断試験によるものである
ので、脱炭を伴うクリープ過程の硬さ変化と時間−温度
パラメータの関係は実機材の経年材のように脱炭を伴わ
ない硬さ変化と時間−温度パラメータの関係と異なるた
めである。本発明では、大気で試験された既存のクリー
プ破断データを使用することを前提として、硬さ値から
の寿命評価法を可能とする。Since the existing creep rupture data is usually based on a creep rupture test involving decarburization in the atmosphere, the relationship between the change in hardness during the creep process involving decarburization and the time-temperature parameter is based on the actual machine. This is because the relationship between the hardness change without decarburization and the time-temperature parameter is different from that of aged wood. The present invention enables a life evaluation method from hardness values on the premise that existing creep rupture data tested in the atmosphere is used.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明の低合金鋼を、２・１／４Ｃｒ
−１Ｍｏ鋼を例にした場合の実施例について述べる。時
効に伴う溶接金属の硬さ変化に及ぼす化学成分、応力、
脱炭等の影響を調査する為に用いたサンプル、時効条件
は以下の通りである。サンプルは表１に示す化学成分の
鋼管とその溶接継手である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The low alloy steel of the present invention was prepared as follows.
An example in which -1Mo steel is taken as an example will be described. Influence of chemical composition, stress,
The samples and aging conditions used to investigate the effects of decarburization are as follows. The samples are steel pipes having the chemical components shown in Table 1 and their welded joints.
【００１８】[0018]
【表１】 [Table 1]
【００１９】時効条件を表２、表３に示す。表２は無負
荷での時効であり、以下に単純時効と称する。表３は応
力下での時効であり、以下クリープ時効と称する。時効
条件の時間−温度パラメータはラーソン−ミラーパラメ
ータ(Larson-Miller Parameter)を用いた。The aging conditions are shown in Tables 2 and 3. Table 2 shows the aging under no load and is hereinafter referred to as simple aging. Table 3 shows aging under stress, and is hereinafter referred to as creep aging. The Larson-Miller Parameter was used as the time-temperature parameter of the aging condition.
【００２０】[0020]
【表２】 [Table 2]
【００２１】[0021]
【表３】 [Table 3]
【００２２】単純時効は酸化、脱炭を防止するため密閉
容器中で行い、クリープ時効には通常のクリープ試験に
用いられる試験中に酸化、脱炭が生じる切削加工仕上げ
試験片（切削加工したままの試験片）と酸化、脱炭を防
止する為に、Ｃｒメッキを施した試験片の２種類を用い
た。これらの時効試験片について硬さ測定、炭素分析お
よびクリープ破断試験を行った。なお、硬さ測定位置は
溶接ビードの表面層とした。The simple aging is performed in a closed container to prevent oxidation and decarburization, and the creep aging is a cut finish specimen (oxidized and decarburized) which is oxidized and decarburized during a test used in a normal creep test. And a test piece subjected to Cr plating in order to prevent oxidation and decarburization. Hardness measurement, carbon analysis and creep rupture test were performed on these aged test pieces. The hardness was measured at the surface layer of the weld bead.
【００２３】実機をシミュレートした表４に示す内圧ク
リープ時効材を作製し、本発明の寿命評価法の適用を行
い、硬さ判定法の妥当性を評価した。An internal pressure creep aging material shown in Table 4 simulating an actual machine was prepared, the life evaluation method of the present invention was applied, and the validity of the hardness judgment method was evaluated.
【００２４】[0024]
【表４】 [Table 4]
【００２５】また、運転時間の異なる表５の発電所の抜
管材のクリープ破断寿命を破壊試験と硬さ判定法で評価
し、両者の比較を行った。Further, the creep rupture life of the extruded pipes of the power plant shown in Table 5 having different operation times was evaluated by a destructive test and a hardness judgment method, and the two were compared.
【００２６】[0026]
【表５】 [Table 5]
【００２７】結果と考察 １） 単純時効による硬さ変化 表１の溶接金属について表２の単純時効後の硬さデータ
とＸLMの関係を図１に示す。図１において１サンプルだ
けのデータとその近似直線を示しているが、他のサンプ
ルについても同程度のバラツキを有するデータであるの
で、その近似直線で示した。これらの近似直線はそれぞ
れ異なった匂配を示している。[0027] Results and Discussion 1) shows the hardness data and X LM relationship after simple aging of Table 2 Hardness change table 1 of the weld metal by a simple aging in FIG. Although FIG. 1 shows data of only one sample and an approximate line thereof, the other samples also have data of substantially the same variation. Each of these approximate straight lines shows a different odor.
【００２８】各サンプルの、溶接したままの状態の溶接
金属のビッカース(Vickers)硬さ値は２９５〜３０５を
示すものであった。この硬さ値まで各近似直線を外挿す
ると概略ＸLM＝１６８００で交叉する。The Vickers hardness value of the as-welded weld metal of each sample was between 295 and 305. Extrapolation of each approximate straight line up to this hardness value results in a crossover at approximately X LM = 16800.
【００２９】溶接したままの状態の各溶接継手の硬さが
一致するのは、２・１／４Ｃｒ−１Ｍｏ鋼はその自硬性
が高く、また溶接後の硬さ値を支配する要因の一つであ
る炭素量のバラツキが小さいためである。The reason that the hardness of each welded joint in the as-welded state is the same is that the 2 ・ Cr-1Mo steel has a high self-hardening property and is one of the factors controlling the hardness value after welding. This is because the variation in the carbon content is small.
【００３０】各溶接継手の軟化直線が異なった匂配とな
るのは溶接金属の化学成分による影響であることは、炭
素鋼や低合金鋼の急冷材の焼き戻しによる硬さ変化が主
として化学成分と結晶粒度に支配されるという研究
（１） (Jaffe, L.D. and Gordon,E. Temperability of
steels, Transaction of the ASM, 1957, 49, 359 - 3
71.)から示唆される。The reason why the softening straight line of each welded joint has a different odor is due to the effect of the chemical composition of the weld metal, mainly due to the change in hardness due to tempering of the quenched material of carbon steel or low alloy steel. And Grain Size (1) (Jaffe, LD and Gordon, E. Temperability of
steels, Transaction of the ASM, 1957, 49, 359-3
Suggested from 71.).
【００３１】溶接金属の化学成分は表１に示すように
Ｃ，Ｃｒ，Ｍｏ等の主要な合金元素は各サンプル間での
差は小さく、図１の各サンプルの軟化直線の匂配の差に
寄与しているとは思われない。As shown in Table 1, the chemical composition of the weld metal is such that the main alloying elements such as C, Cr, and Mo have a small difference between the samples, and the difference in the odor of the softening line of each sample in FIG. I don't think it has contributed.
【００３２】その他の成分のうち、Ｓｉはその含有量が
少ないほど匂配が大きく、Ｓｉの匂配への関係が示唆さ
れる。Ｓｉと匂配の関係は図２に示され、図中に示す実
験式で近似されている。Of the other components, the smaller the content of Si, the greater the odor, which suggests a relationship to the odor of Si. The relationship between Si and the odor is shown in FIG. 2 and is approximated by the empirical formula shown in the figure.
【００３３】Ｓｉは２・１／４Ｃｒ−１Ｍｏ鋼において
それ自身化合物として析出することは知られておらず、
フェライトマトリックスに固溶していることから、フェ
ライ卜マトリックスの固溶強化による硬さへの寄与とと
もに時効中の組織変化を遅らすことにより、硬さ変化を
おだやかにしていると推定される。It is not known that Si itself precipitates as a compound in 2 ・ Cr-1Mo steel,
It is presumed that the solid solution in the ferrite matrix contributes to the hardness by solid solution strengthening of the ferrite matrix and delays the structural change during aging, thereby softening the hardness change.
【００３４】匂配に関する実験式を用いて、各サンプル
の溶接金属の単純時効による硬さ変化は（１）の一般式
で示される。Using the empirical formula relating to odor, the change in hardness of the weld metal of each sample due to simple aging is represented by the general formula (1).
【００３５】一般的に２・１／４Ｃｒ−１Ｍｏ鋼の溶接
金属の化学成分は表１の化学成分範囲でカバー出来ると
判断されるので、（１）式は２・１／４Ｃｒ−１Ｍｏ鋼
の溶接金属の単純時効での硬さ変化を表わす一般式と考
えられる。In general, it is determined that the chemical composition of the weld metal of the 2 ・ Cr-1Mo steel can be covered by the range of the chemical composition shown in Table 1. Therefore, the equation (1) is obtained by using the formula (1) of the 2ＭCr-1Mo steel. This is considered to be a general expression representing the change in hardness of the weld metal by simple aging.
【００３６】 ＸH＝−〔53.22×10-4／（ＸS×2255.81×10-4）＋138.53×10-4〕・ＸLM ＋89.41／（ＸS＋2255.81×10-4）＋527.73・・・・・・（１） ここで、ＸH：ビッカース硬さ ＸS：Ｓｉ（重量％） ＸLM：ラーソン−ミラーパラメータ値X H = − [53.22 × 10 −4 / (X S × 2255.81 × 10 −4 ) + 138.53 × 10 −4 ] × X LM + 89.41 / (X S + 2255.81 × 10 −4 ) Tasu527.73 ...... (1) where, X H: Vickers hardness X S: Si (wt%) X LM: Larson - Miller parameter values
【００３７】２） クリープ試験中の脱炭 整備された既存のクリープラプチャーデータは大気雰囲
気での高温、長時間の試験結果であり、当然の事ながら
そのデータは試験中のある程度の脱炭の影響を受けたも
のである。2) Decarburization during the creep test The existing data of the prepared creep rupture are the results of a long-term high-temperature test in the air atmosphere. Was received.
【００３８】一方、ボイラプラントのチューブやパイプ
は長時間使用後にも一般的に脱炭現象は認められない。On the other hand, tubes and pipes of a boiler plant generally do not show a decarburization phenomenon even after being used for a long time.
【００３９】本発明での硬さ判定法によるクリープ寿命
評価においては、脱炭を伴ってはいるが、整備された既
存のクリープ破断データベースを使用することを前提と
する。脱炭を伴うクリープラプチャー強度−ＸLMの関係
を用いてクリープ寿命を評価することを前提とする時、
大気中のクリープ試験における脱炭を伴う硬さ変化−Ｘ
LMの関係と実プラントの脱炭が生じていない硬さ変化−
ＸLMの関係が同一であれば、実プラントの硬さ値に対．
応するＸLM値をそのままクリープラプチャー強度−ＸLM
の関係において寿命評価が可能である。In the creep life evaluation by the hardness judgment method in the present invention, it is assumed that a well-prepared existing creep rupture database is used although it involves decarburization. When it is assumed that to evaluate the creep life with the creep rupture strength -X LM relationship with decarburization,
Hardness change with decarburization in atmospheric creep test -X
Relationship between LM and hardness change without decarburization in actual plant-
If the relationship of XLM is the same, the hardness value of the actual plant will be reduced.
As creep rupture strength -X LM the X LM value to respond
The life can be evaluated in the following relationship.
【００４０】もし、両者の関係が同一でない時は脱炭を
伴わない硬さ変化−ＸLMの開係を脱炭を伴う硬さ変化−
ＸLMの関係に補正する必要がある。[0040] If, when the relationship between the two are not the same hardness vary with the decarburization of the opening engagement hardness change -X LM without decarburization -
It is necessary to correct for the relationship of XLM .
【００４１】大気雰囲気のクリープ試験中の脱炭挙動を
調査し、その硬さ変化への影響を調査した。The decarburization behavior during the creep test in the air atmosphere was investigated, and its effect on the change in hardness was investigated.
【００４２】表３のクリープ時効材について試験片ゲー
ジ間の表層部の炭素量の分布を調査した。結果は図３に
示すように通常用いられる切削加工仕上試験片ではＸLM
２０８００〜２１５００間で著しい脱炭が生じ始める。
切削加工仕上試験片での着しい脱炭は当然硬さ変化への
影響が示唆される。一方、脱炭を防止する目的で処理し
たＣｒメッキ試験片では、大きいＸLM値においても僅か
の炭素量の低下が生じているにすぎない。従って、大気
中でクリープ試験されたＣｒメッキ試験片は実プラント
で使用されている材料の代りとしても大略のところ大き
な間違いではないと判断される。With respect to the creep-aged material shown in Table 3, the distribution of the carbon content in the surface layer between the test piece gauges was examined. The results are shown in FIG. 3 as XLM
Significant decarburization begins to occur between 20800 and 21500.
It is suggested that the gentle decarburization of the test specimen after cutting has an effect on the hardness change. On the other hand, in the case of a Cr-plated test piece treated for the purpose of preventing decarburization, even a large XLM value causes a slight decrease in carbon content. Therefore, it is judged that the Cr-plated test piece subjected to the creep test in the atmosphere is not a big mistake as a substitute for the material used in the actual plant.
【００４３】３） 硬さ変化 脱炭を伴う切削加工仕上試験片のクリープ時効中の硬さ
変化を図４に示す。図４の硬さ変化−ＸLMの関係はクリ
ープ中の組織変化と脱炭に依存する硬さ変化であり、応
力の影響を除外したものである。これは下記の方法で処
理した。同一応力、同一ＸLMでの切削加工仕上試験片と
Ｃｒメッキ試験片の硬さ値の差を同一ＸLMの単純時効に
おける硬さ値から差し引いた値をプロットして作成し
た。3) Change in Hardness FIG. 4 shows the change in hardness during creep aging of the cut finishing test piece accompanied by decarburization. Relationship Hardness Change -X LM in FIG. 4 is a hardness change which depends on the structural change and decarburization in creep, it is obtained by excluding the effects of stress. This was processed in the following manner. It was created by plotting a value obtained by subtracting the difference between the hardness values of the cut finish test piece and the Cr-plated test piece under the same stress and the same XLM from the hardness value of the same XLM under the simple aging.
【００４４】図４にＳｉ＝０．３５％の溶接金属の硬さ
変化のデータとその近似直線を示したが、Ｓｉ量の異な
る他の溶接継手の硬さ変化は図中に示すように異なった
直線で近似され、これらの直線は（２）の実験式で示さ
れる。FIG. 4 shows the data of the hardness change of the weld metal of Si = 0.35% and its approximate straight line. The hardness changes of the other welded joints having different Si contents are different as shown in the figure. These lines are approximated by the empirical formula (2).
【００４５】 ＸHC＝−0.1075ＸLM−23.4164／（ＸS＋0.2255）＋2513.05・・・・・・・（２ ） ここで、ＸHC：ビッカース硬さ ＸS：Ｓｉ（重量％） ＸLM：ラーソン−ミラーパラメータ値X HC = −0.1075 × LM− 23.4164 / (X S +0.2255) +2513.05 (2) where X HC : Vickers hardness X S : Si (% by weight) X LM : Larson-Miller parameter value
【００４６】４） クリープラプチャー性質 クリープ試験片の表面処理の差により、脱炭、硬さ変化
に大きな差が認められた。クリープ破断性質にもその影
響が予測される。4) Creep Rupture Properties A large difference was observed in the decarburization and the change in hardness due to the difference in the surface treatment of the creep test pieces. The effect is also expected on the creep rupture properties.
【００４７】切削加工仕上試験片とＣｒメッキ試験片の
クリープ破断挙動を図５に示す。両試験片のクリープ破
断挙動はＸLM２１０００付近から異なった曲線で示され
る。この両曲線の分岐点は図３の脱炭が著しくなるＸLM
値とほぼ対応している。FIG. 5 shows the creep rupture behavior of the cut test specimen and the Cr plated test specimen. The creep rupture behavior of both specimens is shown by different curves from around XLM 21000. Branch point of both curves X LM which decarburization of FIG becomes remarkable
It almost corresponds to the value.
【００４８】本発明のクリープラプチャーデータは１チ
ャージのデータであるが、多数チャージのデータが整備
されておれば、脱炭のない硬さ値−ＸLMの関係を用いて
実プラントの硬さ値を用いてクリープ破断寿命評価が直
接可能である。Although the creep rupture data of the present invention is data of one charge, if data of a large number of charges is prepared , the hardness value of the actual plant is calculated using the relationship of hardness value without decarburization-XLM. Can be used to directly evaluate creep rupture life.
【００４９】通常実施される抜管材の大気中のクリープ
破断試験においては試験片が小径サイズになるほど、ま
た試験条件が低応力、高温長時間になるほど脱炭の影響
を受けやすくなり、寿命を危険側に判断することになる
ので注意が必要である。In an ordinary creep rupture test of an extruded tube material in the atmosphere, the smaller the diameter of the test piece, the lower the stress and the longer the test condition, the more easily the test piece becomes susceptible to decarburization, and the life is dangerous. It is necessary to be careful because it will be decided by the side.
【００５０】５） 硬さ判定法の適用 表４に示す内圧クリープ試験中断材について、本発明の
硬さ判定法を用いることにより、設定したクリープ試験
条件のＸLM＝２２０００を与えた時に推定される硬さ値
は試験中断材の硬さ実測値と表６に示すようにほぼ一致
している。5) Application of Hardness Judgment Method For the materials for which the internal pressure creep test was interrupted as shown in Table 4, it was estimated when the set creep test condition XLM = 22000 was given by using the hardness judgment method of the present invention. The hardness value almost coincides with the measured hardness value of the test suspended material as shown in Table 6.
【００５１】[0051]
【表６】 [Table 6]
【００５２】表５の実プラントからの抜管材について、
その溶接金属の硬さから推定される寿命評価結果とクリ
ープ破断試験による結果は表７に示すように比較的良好
な一致を示している。With respect to the extruded material from the actual plant shown in Table 5,
The results of the life evaluation estimated from the hardness of the weld metal and the results of the creep rupture test show relatively good agreement as shown in Table 7.
【００５３】[0053]
【表７】 [Table 7]
【００５４】[0054]
【発明の効果】上述したように、本発明によれば下記の
効果を奏する。 １． 第１の発明により、低合金鋼が使用されている高
温機器部品の溶金のＳｉ成分さえ分かれば、その溶金の
硬さを測定することで、その部位の時間−温度パラメー
タが予測される。これにより、その部位の高温使用時間
さえ分かっていれば、使用温度が予測され、余寿命の予
測が可能となる。 ２． 第２の発明により、大気中で脱炭が著しくなる高
時間−温度パラメータ値においても硬さによる余寿命診
断が可能となる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. 1. According to the first invention, as long as only the Si component of the molten metal of the high-temperature equipment component using the low alloy steel is known, the hardness of the molten metal is measured to predict the time-temperature parameter of the site. . Thus, as long as the high-temperature use time of the part is known, the use temperature is predicted, and the remaining life can be predicted. 2. According to the second aspect of the present invention, the remaining life diagnosis based on the hardness can be performed even at a high time-temperature parameter value where decarburization is remarkable in the atmosphere.
【図１】 単純時効中の硬さ変化を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing a change in hardness during simple aging.
【図２】 Ｓｉ成分と時効による軟化直線の勾配との関
係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between a Si component and a gradient of a softening line due to aging.
【図３】 クリープ試験中の試験片のゲージ部内のＣ成
分の表層部の分布を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a distribution of a surface layer portion of a C component in a gauge portion of a test piece during a creep test.
【図４】 脱炭に関する軟化線を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a softening line for decarburization.
【図５】 切削加工仕上試験片とＣｒメッキ試験片のク
リープラプチャー試験結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing creep rupture test results of a cut finish test piece and a Cr plated test piece.
【図６】 硬さ変化、応力及び脱炭の影響、及びラーソ
ン−ミラーパラメータ間の関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between hardness change, the effects of stress and decarburization, and the relationship between Larson-Miller parameters.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡邉 肇 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82号 九州電力株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hajime Watanabe 2-1-82 Watanabe-dori, Chuo-ku, Fukuoka City, Fukuoka Prefecture Inside Kyushu Electric Power Company
Claims (2)
め、無脱炭時の溶金硬さ−時間−温度パラメータの関係
を溶金のＳｉの成分を変数として数式化しておき、実機
材についての溶金の硬さを測定し、溶金中のＳｉ成分を
分析し、当該Ｓｉ成分に対応する前記無脱炭時の溶金硬
さ−時間−温度パラメータの関係と運転時間から管壁等
価温度を求め、新材のクリープ破断データベースに基づ
いて、実機材の形状、寸法、内圧等から求められる応力
に対応する時間−温度パラメータを求め、前記時間−温
度パラメータと管壁等価温度に基づいて新材の寿命を求
め、その新材の寿命から実機材の運転時間を差し引いて
実機材の余寿命を評価することを特徴とする低合金鋼の
余寿命評価法。In a method for evaluating the remaining life of a low alloy steel, a relationship between molten metal hardness, time, and temperature parameter in a non-decarburized state is previously converted into a mathematical expression using a Si component of the molten metal as a variable. The hardness of the molten metal is measured, the Si component in the molten metal is analyzed, and the hardness of the molten metal at the time of decarburization corresponding to the Si component-time-temperature parameter and the operation time are used to determine the pipe wall. Determine the equivalent temperature, based on the creep rupture database of the new material, determine the time-temperature parameter corresponding to the stress determined from the shape, dimensions, internal pressure, etc. of the actual equipment, based on the time-temperature parameter and the tube wall equivalent temperature A method for evaluating the remaining life of a low alloy steel, wherein the remaining life of an actual machine is evaluated by calculating the life of the new machine by subtracting the operating time of the actual machine from the life of the new machine.
め、大気中の脱炭が生じるときの溶金硬さ−時間−温度
パラメータの関係と、無脱炭の時の溶金硬さ−時間−温
度パラメータの関係を求めておき、実機材についての溶
金硬さ−時間−温度パラメータを、前記大気中の脱炭が
生じる場合の溶金硬さ−時間−温度パラメータとの関係
から読み取って低合金鋼の余寿命を評価することを特徴
とする低合金鋼の余寿命評価法。2. In a method for evaluating the remaining life of low alloy steel, the relationship between molten metal hardness when air is decarburized, time and temperature parameters, and molten metal hardness when no decarburization is performed are determined in advance. The relationship between the time-temperature parameter is obtained in advance, and the molten metal hardness-time-temperature parameter for the actual equipment is read from the relationship between the molten metal hardness-time-temperature parameter when decarburization occurs in the atmosphere. A method for evaluating the remaining life of low-alloy steel, characterized by evaluating the remaining life of low-alloy steel.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-03-18 JP JP06515597A patent/JP3920961B2/en not_active Expired - Fee Related
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