JPH11344486A - 非破壊検査による靱性の推定方法 - Google Patents
非破壊検査による靱性の推定方法Info
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- JPH11344486A JPH11344486A JP10151203A JP15120398A JPH11344486A JP H11344486 A JPH11344486 A JP H11344486A JP 10151203 A JP10151203 A JP 10151203A JP 15120398 A JP15120398 A JP 15120398A JP H11344486 A JPH11344486 A JP H11344486A
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- Japan
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- toughness
- grain boundary
- length
- scs24
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】実機に用いられている水車ランナやポンプのイ
ンペラに使用されているＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ
２４相当鋼についての靱性を推定できることを課題とす
る。 【解決手段】靱性の異なる試験片を複数個製作し、これ
らの試験片の靱性を求める工程と、粒界長さに対する粒
界炭化物長さと靱性値の相関を示す推定曲線を予め作成
する工程と、靱性を求めたいが試験片を採取できない部
材から金属組織のレプリカを採取する工程と、粒界炭化
物の粒界の長さに対する長さ比を求める工程と、この粒
界炭化物の粒界の長さに対する長さ比と前記推定曲線よ
り靱性を推定する工程とを具備することを特徴とする非
破壊検査による靱性の推定方法。
ンペラに使用されているＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ
２４相当鋼についての靱性を推定できることを課題とす
る。 【解決手段】靱性の異なる試験片を複数個製作し、これ
らの試験片の靱性を求める工程と、粒界長さに対する粒
界炭化物長さと靱性値の相関を示す推定曲線を予め作成
する工程と、靱性を求めたいが試験片を採取できない部
材から金属組織のレプリカを採取する工程と、粒界炭化
物の粒界の長さに対する長さ比を求める工程と、この粒
界炭化物の粒界の長さに対する長さ比と前記推定曲線よ
り靱性を推定する工程とを具備することを特徴とする非
破壊検査による靱性の推定方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非破壊検査による靱
性の推定方法に関し、特に水車ランナやポンプのインペ
ラに使用されているＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４
相当鋳鋼部材の非破壊検査による靱性の推定方法に関す
る。
性の推定方法に関し、特に水車ランナやポンプのインペ
ラに使用されているＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４
相当鋳鋼部材の非破壊検査による靱性の推定方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、水車ランナやポンプのインペラに
使用されているＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４相当
鋳鋼部材について、実機使用条件の変更やさらなる継続
使用に対する健全性を確認し、使用の可否を検討するこ
とが必要な場合があり、その際前記部材の不安定破壊の
指標となる靱性を精度よく推定することが求められる。
使用されているＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４相当
鋳鋼部材について、実機使用条件の変更やさらなる継続
使用に対する健全性を確認し、使用の可否を検討するこ
とが必要な場合があり、その際前記部材の不安定破壊の
指標となる靱性を精度よく推定することが求められる。
【０００３】この不安定破壊の指標である破壊靱性値は
下記式で示され、ｖＥで示される靱性値は特に重要とな
る。
下記式で示され、ｖＥで示される靱性値は特に重要とな
る。
【０００４】 ＫIC＝０．８３３・（Ｅ）1/2 ・（ｖＥ）0.75 但し、ＫICは破壊靱性値、Ｅはヤング率（ＳＣＳ24また
はＳＣＳ24相当鋼のヤング率は２１０００ｋｇ／ｍ
ｍ2 ）、ｖＥは靱性値（吸収エネルギー）。
はＳＣＳ24相当鋼のヤング率は２１０００ｋｇ／ｍ
ｍ2 ）、ｖＥは靱性値（吸収エネルギー）。
【０００５】新製する部材については、ＪＩＳ Ｚ ２
２０２で規定されている衝撃試験片（通常 Ｖノッチの
４号試験片）を予め用意された所定部より採取して直接
靱性値を知ることができる。しかし、過去に納入、使用
されているものの中には、その場合には安全側の文献デ
ータまたは類似鋼のデータを参照するなど、精度のよく
ない推定を行わざるを得なかった。
２０２で規定されている衝撃試験片（通常 Ｖノッチの
４号試験片）を予め用意された所定部より採取して直接
靱性値を知ることができる。しかし、過去に納入、使用
されているものの中には、その場合には安全側の文献デ
ータまたは類似鋼のデータを参照するなど、精度のよく
ない推定を行わざるを得なかった。
【０００６】上記に示す靱性値については鍛造品や圧延
品では結晶粒度に依存するといわれているが、鋳造によ
り製造されるＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４相当鋼
はＪＩＳ Ｇ ０５５１で示されている結晶粒度番号は
２から３程度であり大きな差にはならない。従って、現
実的には結晶粒度は靱性にほとんど影響を及ぼさないと
考えられる。
品では結晶粒度に依存するといわれているが、鋳造によ
り製造されるＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４相当鋼
はＪＩＳ Ｇ ０５５１で示されている結晶粒度番号は
２から３程度であり大きな差にはならない。従って、現
実的には結晶粒度は靱性にほとんど影響を及ぼさないと
考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした事情
を考慮してなされたもので、ＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳ
ＣＳ２４相当鋼の靱性を非破壊もしくはごく限られたた
量の試験片での靱性をミクロ組織の特徴を利用して精度
よく推定しえる非破壊検査による靱性の推定方法を提供
することを目的とする。
を考慮してなされたもので、ＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳ
ＣＳ２４相当鋼の靱性を非破壊もしくはごく限られたた
量の試験片での靱性をミクロ組織の特徴を利用して精度
よく推定しえる非破壊検査による靱性の推定方法を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、靱性の異なる
試験片を複数個製作し、これらの試験片の靱性を求める
工程と、粒界長さに対する粒界炭化物長さと靱性値の相
関を示す推定曲線を予め作成する工程と、靱性を求めた
いが試験片を採取できない部材から金属組織のレプリカ
を採取する工程と、粒界炭化物の粒界の長さに対する長
さ比を求める工程と、この粒界炭化物の粒界の長さに対
する長さ比と前記推定曲線より靱性を推定する工程とを
具備することを特徴とする非破壊検査による靱性の推定
方法である。
試験片を複数個製作し、これらの試験片の靱性を求める
工程と、粒界長さに対する粒界炭化物長さと靱性値の相
関を示す推定曲線を予め作成する工程と、靱性を求めた
いが試験片を採取できない部材から金属組織のレプリカ
を採取する工程と、粒界炭化物の粒界の長さに対する長
さ比を求める工程と、この粒界炭化物の粒界の長さに対
する長さ比と前記推定曲線より靱性を推定する工程とを
具備することを特徴とする非破壊検査による靱性の推定
方法である。
【０００９】本発明において、対象部材はＳＣＳ２４鋳
鋼（前者）もしくはＳＣＳ２４相当鋼とし、前者はＪＩ
Ｓ Ｇ ５１２１に示される成分範囲のものをいい、規
格成分範囲は以下の通りである。
鋼（前者）もしくはＳＣＳ２４相当鋼とし、前者はＪＩ
Ｓ Ｇ ５１２１に示される成分範囲のものをいい、規
格成分範囲は以下の通りである。
【００１０】 Ｃ ： ０．０７％以下 Ｓｉ： １．００％以下 Ｍｎ： １．００％以下 Ｐ ： ０．０４０％以下（不純物成分） Ｓ ： ０．０４０％以下（不純物成分） Ｎｉ： ３．００〜 ５．００％ Ｃｒ：１５．５０〜１７．５０％ Ｃｕ： ２．５０〜 ４．００％ Ｎｂ： ０．１５〜 ０．４５％ これに対し、高い靱性を求める部材の場合、ＳＣＳ２４
の成分に対し、次のように成分範囲を広げて、本発明で
はＳＣＳ２４相当鋼とした。
の成分に対し、次のように成分範囲を広げて、本発明で
はＳＣＳ２４相当鋼とした。
【００１１】Ｎｉは上限を６％、好ましくは５．６％と
する。これはＮｉが靱性向上に寄与する成分であるもの
の、６％を超えて添加するとミクロ組織が不安定とな
り、強度の低いオーステナイト組織が析出するために制
限した。
する。これはＮｉが靱性向上に寄与する成分であるもの
の、６％を超えて添加するとミクロ組織が不安定とな
り、強度の低いオーステナイト組織が析出するために制
限した。
【００１２】Ｃｒは１５．００〜１８．００％、好まし
くは１５．４〜１７．６％とする。Ｃｒはフェライト安
定化元素であり、少ない方が靱性向上に寄与するが、１
５％未満にすると強度の低いオーステナイト組織が析出
するため１５．００％に制限した。一方、上限はＮｉ量
の規格以上の添加に対するミクロ組織のバランスを保つ
ため、１８．００％に拡げた。
くは１５．４〜１７．６％とする。Ｃｒはフェライト安
定化元素であり、少ない方が靱性向上に寄与するが、１
５％未満にすると強度の低いオーステナイト組織が析出
するため１５．００％に制限した。一方、上限はＮｉ量
の規格以上の添加に対するミクロ組織のバランスを保つ
ため、１８．００％に拡げた。
【００１３】Ｃｕは下限を１．５％とする。Ｃｕは強度
向上に寄与する元素であるが、靱性を低下させるため下
限を拡げた。しかし、１．５％未満ではＣｕの強化作用
の効果がなくなるため、下限値を１．５％とした。
向上に寄与する元素であるが、靱性を低下させるため下
限を拡げた。しかし、１．５％未満ではＣｕの強化作用
の効果がなくなるため、下限値を１．５％とした。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の具体的な構成は、次の通
りである。
りである。
【００１５】本発明の水車ランナを主体に原動機に使用
されているＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４相当鋼の
靱性推定法は、靱性が向上するのは時効の状態で粒界の
炭化物が成長することと相関があることを見いだしたこ
とを利用している。従って、熱処理により靱性の異なる
試験片を複数個製作し、これについて靱性を求めてお
き、それと粒界長さに占める粒界炭化物長さとの靱性推
定の検量線を予め作成しておき、靱性を求めたいが試験
片を採取できない部材から金属組織のレプリカを採取
し、粒界炭化物の粒界の長さに対する長さ比を求め、こ
の粒界炭化物の粒界の長さに対する長さ比と上記推定曲
線より靱性を推定することを特徴としている。
されているＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４相当鋼の
靱性推定法は、靱性が向上するのは時効の状態で粒界の
炭化物が成長することと相関があることを見いだしたこ
とを利用している。従って、熱処理により靱性の異なる
試験片を複数個製作し、これについて靱性を求めてお
き、それと粒界長さに占める粒界炭化物長さとの靱性推
定の検量線を予め作成しておき、靱性を求めたいが試験
片を採取できない部材から金属組織のレプリカを採取
し、粒界炭化物の粒界の長さに対する長さ比を求め、こ
の粒界炭化物の粒界の長さに対する長さ比と上記推定曲
線より靱性を推定することを特徴としている。
【００１６】なお、上記レプリカは通常スンプと呼んで
いる。ＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４相当鋼の場
合、靱性を推定したい部位の表面を先端に＃１００から
＃１０００のコランダム紙を接着したグラインダーで研
磨し、次にダイモンドペーストもしくはアルミナ懸濁液
でバフ研磨して鏡面にした後、硝酸１０ｍｌ、フッカ水
素酸０．２ｍｌ、１００ｍｌ水溶液でエッチングする。
そのエッチングした表面にアセチルセルロース膜（通
常、ビオデン膜と呼んでいる）でミクロ組織を転写して
レプリカを作る。
いる。ＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４相当鋼の場
合、靱性を推定したい部位の表面を先端に＃１００から
＃１０００のコランダム紙を接着したグラインダーで研
磨し、次にダイモンドペーストもしくはアルミナ懸濁液
でバフ研磨して鏡面にした後、硝酸１０ｍｌ、フッカ水
素酸０．２ｍｌ、１００ｍｌ水溶液でエッチングする。
そのエッチングした表面にアセチルセルロース膜（通
常、ビオデン膜と呼んでいる）でミクロ組織を転写して
レプリカを作る。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
【００１８】下記表１に示す成分を持つ直径５００ｍｍ
のＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４相当鋼を製作し、
ＪＩＳ Ｇ ５１２１に示す熱処理Ｈ１０２５を施し、
４／Ｄ、４／ｔ（Ｄは直径、ｔは高さ）位置からＪＩＳ
４号衝撃試験片を採取した。これらの供試材は表１に示
すように強度的には大差はないが、靱性値（衝撃値）は
差が認められる。なお、表１中、「０．２％耐力」と
は、降伏強さと同等な意味であり、ＪＩＳでは引張試験
片が評点間長さに対して０．２％の永久伸びを生じると
きの応力値をいい、降伏点を示さないような鋼材に適用
される。
のＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４相当鋼を製作し、
ＪＩＳ Ｇ ５１２１に示す熱処理Ｈ１０２５を施し、
４／Ｄ、４／ｔ（Ｄは直径、ｔは高さ）位置からＪＩＳ
４号衝撃試験片を採取した。これらの供試材は表１に示
すように強度的には大差はないが、靱性値（衝撃値）は
差が認められる。なお、表１中、「０．２％耐力」と
は、降伏強さと同等な意味であり、ＪＩＳでは引張試験
片が評点間長さに対して０．２％の永久伸びを生じると
きの応力値をいい、降伏点を示さないような鋼材に適用
される。
【００１９】
【表１】 表１に示す供試材を用いて、＃１００から＃１０００の
コランダム紙を用いて研磨し、次にダイヤモンドペース
トでバフ研磨して鏡面にした後、硝酸１０ｍｌ、フッ化
水素酸０．２ｍｌ，１００ｍｌ水溶液でエッチングし
た。そのミクロ組織の観察から画像解析装置を利用して
粒界長さに対する粒界炭化物の長さを画像処理器を用
い、倍率２００倍で求めた。靱性とこの粒界炭化物量と
の図１に示すように相関を求め、これを検量線（推定曲
線）とした。
コランダム紙を用いて研磨し、次にダイヤモンドペース
トでバフ研磨して鏡面にした後、硝酸１０ｍｌ、フッ化
水素酸０．２ｍｌ，１００ｍｌ水溶液でエッチングし
た。そのミクロ組織の観察から画像解析装置を利用して
粒界長さに対する粒界炭化物の長さを画像処理器を用
い、倍率２００倍で求めた。靱性とこの粒界炭化物量と
の図１に示すように相関を求め、これを検量線（推定曲
線）とした。
【００２０】なお、図１中、横軸の「粒界炭化物長さ
比」とは、粒界長さに占める粒界炭化物長さをいう。即
ち、測定する粒界の総長さに対して、各粒界炭化物の長
さの総和の占める割合をいう。図２を用いて説明すれ
ば、粒界１の長さをＡ、粒界炭化物２の長さをａとすれ
ば、粒界炭化物長さ比（ａ／Ａ）は、下記式となる。
比」とは、粒界長さに占める粒界炭化物長さをいう。即
ち、測定する粒界の総長さに対して、各粒界炭化物の長
さの総和の占める割合をいう。図２を用いて説明すれ
ば、粒界１の長さをＡ、粒界炭化物２の長さをａとすれ
ば、粒界炭化物長さ比（ａ／Ａ）は、下記式となる。
【００２１】ａ／Ａ＝（ａ1 ＋ａ2 ＋……＋ａi ＋ａ
i+1 ＋…）／（Ａ1 ＋Ａ2 ＋……＋Ａi ＋Ａi+1 ＋…） また、図１中、「○」印は表１に示す直径５００ｍｍ、
高さ５００ｍｍの鋳鋼のデータを示し、「□」印は実際
のランナで得られたデータを示す。
i+1 ＋…）／（Ａ1 ＋Ａ2 ＋……＋Ａi ＋Ａi+1 ＋…） また、図１中、「○」印は表１に示す直径５００ｍｍ、
高さ５００ｍｍの鋳鋼のデータを示し、「□」印は実際
のランナで得られたデータを示す。
【００２２】この検量線を用い、破壊可能な実際のラン
ナから、上述の方法で同様にミクロ組織を現出させ、レ
プリカを採取し、そのレプリカを用いて倍率２００倍で
画像処理器で粒界炭化物長さを３５％と測定した。さら
にこのランナから予め求めておいた靱性値３０Ｊ／ｃｍ
2 と図１に示すように良い一致が得られ、上記検量線を
用いれば精度良く靱性を推定できることが確認された。
ナから、上述の方法で同様にミクロ組織を現出させ、レ
プリカを採取し、そのレプリカを用いて倍率２００倍で
画像処理器で粒界炭化物長さを３５％と測定した。さら
にこのランナから予め求めておいた靱性値３０Ｊ／ｃｍ
2 と図１に示すように良い一致が得られ、上記検量線を
用いれば精度良く靱性を推定できることが確認された。
【００２３】上記実施例によれば、水車ランナやポンプ
のインペラに使用されているＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳ
ＣＳ相当鋼については粒界長さに対する粒界炭化物長さ
が靱性に対して相関を持つことを見出だしたため、予め
この推定曲線を作成し、実機のミクロ組織をレプリカに
より非破壊的に採取してその粒界炭化物長さ比を求め、
これを上記推定曲線にあてはめることによって、実機に
用いられている水車ランナやポンプのインペラに使用さ
れているＳＣＳ２４鋳鋼もしくはその相当鋼についてそ
の靱性を推定することができる。
のインペラに使用されているＳＣＳ２４鋳鋼もしくはＳ
ＣＳ相当鋼については粒界長さに対する粒界炭化物長さ
が靱性に対して相関を持つことを見出だしたため、予め
この推定曲線を作成し、実機のミクロ組織をレプリカに
より非破壊的に採取してその粒界炭化物長さ比を求め、
これを上記推定曲線にあてはめることによって、実機に
用いられている水車ランナやポンプのインペラに使用さ
れているＳＣＳ２４鋳鋼もしくはその相当鋼についてそ
の靱性を推定することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、Ｓ
ＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４相当鋼の靱性を非破壊
もしくはごく限られたた量の試験片での靱性をミクロ組
織の特徴を利用して精度よく推定しえる非破壊検査によ
る靱性の推定方法を提供できる。
ＣＳ２４鋳鋼もしくはＳＣＳ２４相当鋼の靱性を非破壊
もしくはごく限られたた量の試験片での靱性をミクロ組
織の特徴を利用して精度よく推定しえる非破壊検査によ
る靱性の推定方法を提供できる。
【図１】本発明に係る粒界炭化物長さ比と物性値との関
係を示す特性図。
係を示す特性図。
【図２】粒界炭化物長さ比を説明するための模式図。
１…粒界、 ２…粒界炭化物。
Claims (1)
- 【請求項１】 靱性の異なる試験片を複数個製作し、こ
れらの試験片の靱性を求める工程と、粒界長さに対する
粒界炭化物長さと靱性値の相関を示す推定曲線を予め作
成する工程と、靱性を求めたいが試験片を採取できない
部材から金属組織のレプリカを採取する工程と、粒界炭
化物の粒界の長さに対する長さ比を求める工程と、この
粒界炭化物の粒界の長さに対する長さ比と前記推定曲線
より靱性を推定する工程とを具備することを特徴とする
非破壊検査による靱性の推定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10151203A JPH11344486A (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 非破壊検査による靱性の推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10151203A JPH11344486A (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 非破壊検査による靱性の推定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11344486A true JPH11344486A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=15513502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10151203A Withdrawn JPH11344486A (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 非破壊検査による靱性の推定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11344486A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010101848A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Ihi Corp | 高クロム鋼材の損傷評価方法 |
-
1998
- 1998-06-01 JP JP10151203A patent/JPH11344486A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010101848A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Ihi Corp | 高クロム鋼材の損傷評価方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050802 |