JPS60131460A - 金属材料の余寿命測定方法 - Google Patents
金属材料の余寿命測定方法Info
- Publication number
- JPS60131460A JPS60131460A JP58238977A JP23897783A JPS60131460A JP S60131460 A JPS60131460 A JP S60131460A JP 58238977 A JP58238977 A JP 58238977A JP 23897783 A JP23897783 A JP 23897783A JP S60131460 A JPS60131460 A JP S60131460A
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- Japan
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/20—Metals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はボイラ用高温部材等の金属材料の余寿命を非
破壊的に測定する方法に関する。
破壊的に測定する方法に関する。
一般に、ボイラ管寄、主蒸気配管等の高温大径管や伝熱
管は、高温下で内圧による応力を受けて加熱劣化やクリ
ープ損傷を生じるため所定期間使用した後にこれを交換
する必要がある。
管は、高温下で内圧による応力を受けて加熱劣化やクリ
ープ損傷を生じるため所定期間使用した後にこれを交換
する必要がある。
このため上記金属材料の耐用年数を推定する必要があり
、この推定方法として、従来がら金属組織を調べてその
材質変化を測定する方法、あるいは、大径管や伝熱管か
ら直接試験片を切゛り出して、破壊試験を行ない、この
試験結果がら加熱劣化やクリープ損傷を調べる方法が実
施されていた。しかし、これらの方法では、非破壊的に
測定できないとともに、測定に手間がかかる等の欠点が
あった。
、この推定方法として、従来がら金属組織を調べてその
材質変化を測定する方法、あるいは、大径管や伝熱管か
ら直接試験片を切゛り出して、破壊試験を行ない、この
試験結果がら加熱劣化やクリープ損傷を調べる方法が実
施されていた。しかし、これらの方法では、非破壊的に
測定できないとともに、測定に手間がかかる等の欠点が
あった。
このため非破壊的な方法も実施されており、この方法と
して、Ｘ線回折と渦電流とを組み合せて評価する方法や
、被検体たる材料内を伝播する音の速度（音速）を測定
して評価する方法等が実施されている。このうち前者は
金属材料のミスオリエンテーションをＸ線回析装置で測
定してクリープ変形量を推定し、かっこの金属材料のコ
イルインピーダンスの変化量を渦電流装置を用いて測定
し、加熱温度と時間を推定し前者のクリープ変形量の情
報と合せてクリープ損傷の程度を評価しようとするもの
である。この方法はＸ線回析装置、渦電流装置等の大が
がりな装置が必要であり、対象鋼種が限定されること、
測定に手間がかかり実製品での細部にわたった測定がで
きない等の欠点があった。次に音速を測定して評価する
方法は、材質劣化につれて音速が減少する現象を利用し
て、材質劣化度を評価する方法であるが、これも大がか
りな音速測定装置が必要で、又細部にわたった測定がで
きないといった欠点があった。
して、Ｘ線回折と渦電流とを組み合せて評価する方法や
、被検体たる材料内を伝播する音の速度（音速）を測定
して評価する方法等が実施されている。このうち前者は
金属材料のミスオリエンテーションをＸ線回析装置で測
定してクリープ変形量を推定し、かっこの金属材料のコ
イルインピーダンスの変化量を渦電流装置を用いて測定
し、加熱温度と時間を推定し前者のクリープ変形量の情
報と合せてクリープ損傷の程度を評価しようとするもの
である。この方法はＸ線回析装置、渦電流装置等の大が
がりな装置が必要であり、対象鋼種が限定されること、
測定に手間がかかり実製品での細部にわたった測定がで
きない等の欠点があった。次に音速を測定して評価する
方法は、材質劣化につれて音速が減少する現象を利用し
て、材質劣化度を評価する方法であるが、これも大がか
りな音速測定装置が必要で、又細部にわたった測定がで
きないといった欠点があった。
一方、手軽で簡単な方法として従来から常温での被検体
の硬さを調べて、加熱劣化やりＩＪ ＋ブ損傷の程度を
推定する方法がある。この方法は、タービンロータ用０
ｒ、−Ｍｏ−Ｖ鋼、タービンブレード用１２ｃ！ｒ 鋼
のように受入状態での組織がベイナイト組織あるいはマ
ルテンサイト組織で初期の常温硬さがビッカース硬さで
２５０程度ある場合には適用可能である。しかしボイラ
の大径管や伝熱管は、高温下での長時間クリープ強度安
定性を考慮して、フェライトパーライト組織のものが使
われるため、初期の常温硬さはピーカース硬さで１４０
程度であり、この方法は実施できない。この点を第１図
を用いて具体的に説明する。この図はボイラ大径管用材
の種々の加熱劣化及びクリープ損傷を受けた材料の常温
での硬さとクリープ破断時間との関係を調べた結果を線
図に示したものである。この図から明らかなどおり、被
検体たる大径用管材の常温硬さとクリープ破断時間との
間には明確な相関関係はなく、ボイラ用大径管の場合に
はその常温硬さから材料の余寿命を推定することは事実
上不可能である。なお常温硬さは、まだ加熱状態で使用
されていない材料（新材Ａ）の硬さを１とし、この硬さ
に対する比として表している。
の硬さを調べて、加熱劣化やりＩＪ ＋ブ損傷の程度を
推定する方法がある。この方法は、タービンロータ用０
ｒ、−Ｍｏ−Ｖ鋼、タービンブレード用１２ｃ！ｒ 鋼
のように受入状態での組織がベイナイト組織あるいはマ
ルテンサイト組織で初期の常温硬さがビッカース硬さで
２５０程度ある場合には適用可能である。しかしボイラ
の大径管や伝熱管は、高温下での長時間クリープ強度安
定性を考慮して、フェライトパーライト組織のものが使
われるため、初期の常温硬さはピーカース硬さで１４０
程度であり、この方法は実施できない。この点を第１図
を用いて具体的に説明する。この図はボイラ大径管用材
の種々の加熱劣化及びクリープ損傷を受けた材料の常温
での硬さとクリープ破断時間との関係を調べた結果を線
図に示したものである。この図から明らかなどおり、被
検体たる大径用管材の常温硬さとクリープ破断時間との
間には明確な相関関係はなく、ボイラ用大径管の場合に
はその常温硬さから材料の余寿命を推定することは事実
上不可能である。なお常温硬さは、まだ加熱状態で使用
されていない材料（新材Ａ）の硬さを１とし、この硬さ
に対する比として表している。
この発明は上述した問題点に鑑み、ボイラ大径管用材等
常温硬度が比較的低い材料についての余寿命を非破壊的
かつ正確に、しかも手軽に実施できる方法を提供するこ
とを目的とする。
常温硬度が比較的低い材料についての余寿命を非破壊的
かつ正確に、しかも手軽に実施できる方法を提供するこ
とを目的とする。
要するにこの発明は、長時間運転を行った管体の材料は
高温時において経時的にかなり大幅に低下することに鑑
み、被検体を所定の温度に加熱し、高温時の硬さを計測
することにより被検体の余が命を計測するようにした方
法である以下この発明の実施例を図面を参考に説明する
。
高温時において経時的にかなり大幅に低下することに鑑
み、被検体を所定の温度に加熱し、高温時の硬さを計測
することにより被検体の余が命を計測するようにした方
法である以下この発明の実施例を図面を参考に説明する
。
発明者等はこの発明を構成するに先立って高温時の材料
の硬さとクリープ破断時間との関係につき試験を行った
。被検体たるボイラ大径管用鋼材はボイラ運転時間の経
過と共に加熱劣化が生じ、かつクリープ損傷を受けるこ
とになるが、第１図に示す如く、長時間使用した材料で
も常温においては殆んど硬度が低下せず新材と大差がな
いことが確認されている。
の硬さとクリープ破断時間との関係につき試験を行った
。被検体たるボイラ大径管用鋼材はボイラ運転時間の経
過と共に加熱劣化が生じ、かつクリープ損傷を受けるこ
とになるが、第１図に示す如く、長時間使用した材料で
も常温においては殆んど硬度が低下せず新材と大差がな
いことが確認されている。
次に、被検体をボイラ運転中の被検体温度とほぼ等しい
温度に加熱して被検体の引張特性試験したところ新材Ａ
とは大きく相違し、高温硬さは運転時間の長いものけど
大幅に低下することが確認できた。第２図（Ａ）はこの
高温硬さとクリープ破断時間との関係を示す線図である
。次に第２図（Ｂ）はこの被検体たるボイラ大径管用鋼
材の高温硬さとボイラ運転時間との関係の概略を示す線
図であり、運転時間の経過と共に高温硬さが低下するこ
とを示している。両図（ＡＬ （Ｂ）を用いて所定材料
の余寿命の推定方法を具体的に説明する。先ず高温硬さ
がｈ２となった場合を交換必要の硬さとし、現実に計測
（非破壊的な硬さ計測方法は後述する）した材料の硬さ
をｈ工（時間ｔで破断）とする。一方策２図（Ｂ）にお
いては交換必要硬さｈ２となるまでのボイラ運転時間は
Ｔｓとして表されており、かつ前記硬さｈとなるまでの
時間はＴ２Ｃ：あるので、この硬さｈ工の材料の余寿命
はＴ、−Ｔ、で算出することができる。
温度に加熱して被検体の引張特性試験したところ新材Ａ
とは大きく相違し、高温硬さは運転時間の長いものけど
大幅に低下することが確認できた。第２図（Ａ）はこの
高温硬さとクリープ破断時間との関係を示す線図である
。次に第２図（Ｂ）はこの被検体たるボイラ大径管用鋼
材の高温硬さとボイラ運転時間との関係の概略を示す線
図であり、運転時間の経過と共に高温硬さが低下するこ
とを示している。両図（ＡＬ （Ｂ）を用いて所定材料
の余寿命の推定方法を具体的に説明する。先ず高温硬さ
がｈ２となった場合を交換必要の硬さとし、現実に計測
（非破壊的な硬さ計測方法は後述する）した材料の硬さ
をｈ工（時間ｔで破断）とする。一方策２図（Ｂ）にお
いては交換必要硬さｈ２となるまでのボイラ運転時間は
Ｔｓとして表されており、かつ前記硬さｈとなるまでの
時間はＴ２Ｃ：あるので、この硬さｈ工の材料の余寿命
はＴ、−Ｔ、で算出することができる。
第３図は上述した被検体の高温硬さを計測する方法の一
例を示す。ｌはボイラ用大径管たる管寄であって、この
管寄１に対して接続した伝熱管５の溶接部２の硬度を計
測する場合を示す。
例を示す。ｌはボイラ用大径管たる管寄であって、この
管寄１に対して接続した伝熱管５の溶接部２の硬度を計
測する場合を示す。
計測に当っては、先ず測定対象たる溶接部の所定の位置
を選定してその部分の酸化スケールをグラインダ等によ
り除去し、その後パフ・研摩する。次にヒータ３により
この部分がボイラ運転中に達する温度まで加熱する。所
定温度に達したならばこの温度下における硬度を硬度計
４により計測する。この硬度計は例えば、ダイヤモンド
、タングステンカーバイド等の打撃部をバネの力で被検
体の所定の位置に衝突させ、この反射速度で硬度を計測
するものを利用する。この硬度計は手軽に持ち運びがで
き、しかも下向き、上向き、斜めのいづれの方向からも
計測が可能である。以上の方法で計測した被検体の硬度
に基づいて、第２図＜ＡＩ； （Ｂ）に基づいて被検体
の余寿命の概略を推定する。
を選定してその部分の酸化スケールをグラインダ等によ
り除去し、その後パフ・研摩する。次にヒータ３により
この部分がボイラ運転中に達する温度まで加熱する。所
定温度に達したならばこの温度下における硬度を硬度計
４により計測する。この硬度計は例えば、ダイヤモンド
、タングステンカーバイド等の打撃部をバネの力で被検
体の所定の位置に衝突させ、この反射速度で硬度を計測
するものを利用する。この硬度計は手軽に持ち運びがで
き、しかも下向き、上向き、斜めのいづれの方向からも
計測が可能である。以上の方法で計測した被検体の硬度
に基づいて、第２図＜ＡＩ； （Ｂ）に基づいて被検体
の余寿命の概略を推定する。
以上ボイラ用大径管を例に説明したがもとよりこれに限
るものではなく、他の高温機器に用いられている材料に
ついても広〈実施可能である。また前述のヒータとして
は赤外線によるもの、レーザにより加熱するもの、高周
波誘導加熱を利用する方法、クーパーヒータ等の様に加
熱部にヒータを直接取り付けるもの等種々の形式のもの
が利用可能である。
るものではなく、他の高温機器に用いられている材料に
ついても広〈実施可能である。また前述のヒータとして
は赤外線によるもの、レーザにより加熱するもの、高周
波誘導加熱を利用する方法、クーパーヒータ等の様に加
熱部にヒータを直接取り付けるもの等種々の形式のもの
が利用可能である。
の発明を実施することにより常温硬度が比較的低い材料
についての余寿命を、非破壊的かつ正確に、しかも手軽
に実施することができる。
についての余寿命を、非破壊的かつ正確に、しかも手軽
に実施することができる。
第１図は被検体の常温硬さ比とクリープ破断時間との関
係を示す線図、第２図は高温硬さ比とクリープ破断時間
との関係を示す線図、同（Ｂ）は被検体の高温硬さとボ
イラ運転時間との関係を示す線図、第３図は被検体の高
温硬さの測定方法を示す図である。 ｌ・・・・・・管寄せ ３・・・・・・ヒータ ４・・・・・・硬度計 第１図 第２ 図（Ａ） 第２ 図（Ｂ） ボイラ連申へν丹問 第３図 手続補正書、方式） 昭和５９年３月２９日 特許庁長官 若杉和夫 殿 １、事件の表示 昭和５８ 年 特 許 願第２３８９７７号２・発明の
名称 金属材料の余寿命測定方法３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区大手町２丁目６番２号補正の内
容 １、明細書の［図面の簡単な説明］の楠（１）明細書第
８頁第３行「第２図は」とあるものを「第２（Ａ）図は
」と訂正する。 （以上）
係を示す線図、第２図は高温硬さ比とクリープ破断時間
との関係を示す線図、同（Ｂ）は被検体の高温硬さとボ
イラ運転時間との関係を示す線図、第３図は被検体の高
温硬さの測定方法を示す図である。 ｌ・・・・・・管寄せ ３・・・・・・ヒータ ４・・・・・・硬度計 第１図 第２ 図（Ａ） 第２ 図（Ｂ） ボイラ連申へν丹問 第３図 手続補正書、方式） 昭和５９年３月２９日 特許庁長官 若杉和夫 殿 １、事件の表示 昭和５８ 年 特 許 願第２３８９７７号２・発明の
名称 金属材料の余寿命測定方法３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区大手町２丁目６番２号補正の内
容 １、明細書の［図面の簡単な説明］の楠（１）明細書第
８頁第３行「第２図は」とあるものを「第２（Ａ）図は
」と訂正する。 （以上）
Claims (1)
- １、 ボイラ用の大径管等装置運転中に所定の温度に加
熱される部材を構成する材料の余寿命を非破壊的に推定
する方法において、余寿命の推定を受けるべき被検体を
、この被検体の運転温度とほぼ等しくなるまで加熱して
高温時の硬度を計測し、この高温時の硬度に基づいて被
検体の余寿命を推定することを特徴とする金属材料の余
寿命測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58238977A JPS60131460A (ja) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | 金属材料の余寿命測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58238977A JPS60131460A (ja) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | 金属材料の余寿命測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60131460A true JPS60131460A (ja) | 1985-07-13 |
Family
ID=17038098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58238977A Pending JPS60131460A (ja) | 1983-12-20 | 1983-12-20 | 金属材料の余寿命測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60131460A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104749211A (zh) * | 2013-12-27 | 2015-07-01 | 川崎重工业株式会社 | 传热管寿命估算装置 |
-
1983
- 1983-12-20 JP JP58238977A patent/JPS60131460A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104749211A (zh) * | 2013-12-27 | 2015-07-01 | 川崎重工业株式会社 | 传热管寿命估算装置 |
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