KR101726711B1 - 크리프 손상을 받은 금속관의 잔여 수명 진단방법 - Google Patents

크리프 손상을 받은 금속관의 잔여 수명 진단방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101726711B1
KR101726711B1 KR1020167006492A KR20167006492A KR101726711B1 KR 101726711 B1 KR101726711 B1 KR 101726711B1 KR 1020167006492 A KR1020167006492 A KR 1020167006492A KR 20167006492 A KR20167006492 A KR 20167006492A KR 101726711 B1 KR101726711 B1 KR 101726711B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
strip steel
metal
steel
metal pipe
pipe
Prior art date
Application number
KR1020167006492A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160043034A (ko
Inventor
히데타카 니시다
Original Assignee
쥬코쿠 덴료쿠 가부시키 가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쥬코쿠 덴료쿠 가부시키 가이샤 filed Critical 쥬코쿠 덴료쿠 가부시키 가이샤
Publication of KR20160043034A publication Critical patent/KR20160043034A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101726711B1 publication Critical patent/KR101726711B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/006—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light of metals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/008—Monitoring fouling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12—Pressure testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0071—Creep

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

(과제) 크리프 손상을 받은 금속관의 잔여 수명을 금속관의 표면을 깎아내지 않고 측정한다.
(해결 수단) 본 발명에 관한 잔여 수명 진단방법에서는 미리 작성된 마스터 커브에 근거하여 크리프 손상을 받은 금속관(1)의 잔여 수명을 진단한다. 그리고, 마스터 커브는 금속관과 재질 및 내외경이 동일한 테스트 피스(11)의 외주면에 열팽창률 및 강도가 상기 금속관 이상인 금속 재료로 제작된 띠강(2)을 장력을 부여해서 권취한 상태에서 내압 크리프 시험을 행함으로써 작성된다. 또한, 마스터 커브는 띠강의 열화 정도와 금속관의 잔여 수명의 관계를 나타내는 것으로 된다. 잔여 수명의 진단시에, 금속관의 외주면에는 내압 크리프 시험과 동일한 조건에서 띠강이 권취된다. 그리고, 금속관의 사용에 따른 상기 띠강의 열화 정도가 측정되고, 마스터 커브에 적용된다.

Description

크리프 손상을 받은 금속관의 잔여 수명 진단방법{REMAINING-SERVICE-LIFE EVALUATION METHOD FOR METAL PIPE SUFFERING FROM CREEP DAMAGE}
본 발명은 크리프 손상을 받은 금속관의 잔여 수명 진단방법에 관한 것이다.
발전소나 공장에서는 열원이나 압력원으로서 증기가 유효 활용되고 있다. 증기의 유통에는 스테인레스강이나 크롬강으로 제작된 금속관이 이용된다. 증기가 고온고압일 경우, 예를 들면 증기 온도가 수백 ℃이고, 증기 압력이 수 MPa일 경우, 이 금속관은 크리프 손상을 받는다.
여기에서, 금속관이 터빈 등에 사용되는 동력용 증기용의 대경 배관일 경우, 예를 들면 직경이 수백 mm의 배관일 경우에는 크리프 손상에 의해 금속관의 표면에 크리프 보이드가 발생하고, 크리프 손상의 진행에 따라 크리프 보이드의 개수나 면적이 증가한다. 이러한 크리프 보이드의 개수나 면적이 증가하는 특성에 착안하여, A 파라미터법이나 M 파라미터법 등의 잔여 수명 진단방법이 제안되어 있다(특허문헌 1, 2를 참조).
일본 특허공개 2010-14600호 공보 일본 특허 제3976938호 공보
그런데, 금속관이 직경이 100mm 이하인 소경관(예를 들면 보일러관)일 경우, 이 소경관은 상기 대경 배관과는 다른 거동을 나타낸다. 예를 들면, 소경관의 수명 말기에 크리프 보이드가 급속하게 발생 및 증가하여, 파단에 이른다고 하는 경향이 있다. 이 때문에, 대경 배관과 같은 잔여 수명 진단방법을 적용하는 것은 곤란하다. 이러한 사정으로부터, 잔여 수명의 진단에 있어서는 소경관의 표면을 깎고, 두께나 팽창을 초음파나 자기를 이용하여 계측하는 것이 행해지고 있다. 그러나, 이 방법에서는 계측시마다 소경관의 표면을 깎아내어 두께가 얇아진다. 그 결과, 깎긴 분만큼 소경관의 수명이 짧아져 버린다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은 크리프 손상을 받은 금속관의 잔여 수명을 금속관의 표면을 깎아내지 않고 측정하는 것에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 미리 작성된 마스터 커브에 근거하여, 크리프 손상을 받은 금속관의 잔여 수명을 진단하는 잔여 수명 진단방법으로서, 상기 마스터 커브는 상기 금속관과 재질 및 내외경이 동일한 테스트 피스의 외주면에 열팽창률 및 강도가 상기 금속관 이상인 금속 재료로 제작된 띠강을 장력을 부여해서 권취한 상태에서 내압 크리프 시험을 행함으로써 작성되고, 상기 띠강의 열화 정도와 상기 금속관의 잔여 수명의 관계를 나타내는 것이며, 상기 금속관의 외주면에 상기 내압 크리프 시험과 동일한 조건에서 띠강을 권취하고, 상기 띠강의 열화 정도에 의거하여 상기 금속관의 잔여 수명을 진단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 금속관이나 테스트 피스보다 얇은 띠강이 금속관이나 테스트 피스의 외주면에 장력을 부여한 상태에서 권취되어 있다. 이 때문에, 띠강은 크리프 보이드 등의 손상이 발생하기 쉬운 상태로 되어 있고, 내압 크리프 시험의 진행이나 금속관(실기)에서의 사용에 따라 열화 정도가 높아진다. 그리고, 띠강은 열팽창률 및 강도가 금속관 이상인 금속 재료로 제작되어 있기 때문에, 금속관이나 테스트 피스의 수명에 따른 내구성이 얻어진다. 이것에 의해, 띠강의 열화 정도와 금속관 및 테스트 피스의 잔여 수명의 상관관계를 취득할 수 있어서, 금속관의 표면을 깎아내지 않고 해당 금속관의 잔여 수명을 진단할 수 있다.
상술한 잔여 수명 진단방법에 있어서, 상기 띠강은 미리 열처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다. 이 방법에서는 열처리에 의해 띠강의 열화가 촉진되어 있으므로, 금속관이나 테스트 피스에의 장착 직후부터 띠강의 열화 정도에 대해서 진행을 파악할 수 있다.
상술한 잔여 수명 진단방법에 있어서, 상기 띠강은 띠상태의 금속 박판을 원통 형상으로 만곡시킴과 아울러, 둘레방향의 길이가 상기 금속관의 외주면의 길이보다 짧게 정해진 링 형상 부분과, 상기 링 형상 부분의 둘레방향 단부로부터 외주방향으로 설치된 한 쌍의 플랜지 부분과, 상기 플랜지 부분끼리의 간격을 조정함과 아울러, 상기 플랜지 부분끼리를 연결하는 연결 나사를 갖고 있는 것이 바람직하다. 이 방법에서는 연결 나사의 조임 정도(예를 들면, 조임 토크)에 따라 링 형상 부분의 장력을 용이하게 조정할 수 있다.
상술한 잔여 수명 진단방법에 있어서, 상기 띠강은 상기 금속관과 동일한 금속 재료로 제작되어 있는 것이 바람직하다. 이 방법에서는 띠강과 금속관이 동일한 재질이므로, 금속관의 잔여 수명을 정밀도 좋게 진단할 수 있다.
본 발명에 의하면, 크리프 손상을 받은 금속관의 잔여 수명을 금속관의 표면을 깎아내지 않고 측정할 수 있다.
도 1의 (a)는 띠강을 보일러관에 권취한 상태를 설명하는 평면도이다. (b)는 띠강의 구성을 설명하는 도이다. (c)는 띠강을 보일러관에 권취한 상태를 설명하는 단면도이다.
도 2의 (a)는 마스터 커브의 작성 처리의 플로우 차트이다. (b)는 잔여 수명진단 처리의 플로우 차트이다.
도 3은 내압 크리프 시험의 시험장치를 모식적으로 설명하는 도이다.
도 4의 (a)는 신품의 보일러관에 대응하는 마스터 커브의 예를 나타내는 도이다. (b)는 사용 중인 보일러관에 대응하는 마스터 커브의 예를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 우선, 도 1을 참조하여, 잔여 수명의 진단 대상인 보일러관(1)과, 이 보일러관(1)에 권취되는 띠강(2)에 대해서 설명한다.
이 보일러관(1)은 동력용 증기 배관보다 소경인 금속관이며, 직경이 30mm∼100mm이고, 두께가 3mm∼20mm인 세경관으로 구성되어 있다. 보일러관(1)의 소재로서는 슈퍼 스테인레스강(예를 들면 SUS312L), 스테인레스강(예를 들면 SUS304, SUS316), 고 크롬강(예를 들면 9크롬강, 12크롬강), 저 크롬강(예를 들면 1.0크롬강, 1.5크롬강, 2.25크롬강), 보일러용 탄소강 강관(STB) 등이 사용되고 있다. 그리고, 보일러관(1)에서 유통되는 유체의 온도는, 예를 들면 250℃∼650℃의 범위 내이며, 증기압력은, 예를 들면 2MPa∼5MPa의 범위 내이다.
띠강(2)은 도 1(a)에 나타나 있는 바와 같이 보일러관(1)의 외주면에 장력을 부여한 상태에서 권취되어 있다. 이 띠강(2)의 강도는 보일러관(1)과 같거나 보일러관(1)보다 커지도록 설정되어 있다. 그리고, 도 1(b)에 나타내는 띠강(2)은 링 형상 부분(3)과, 플랜지 부분(4)과, 연결 나사(5)를 갖고 있다.
링 형상 부분(3)은 띠 형상의 금속 박판을 원통 형상으로 형성한 부분이며, 둘레방향의 길이가 금속관의 외주면의 길이보다 약간 짧게 정해져 있다. 이 때문에, 보일러관(1)의 외주면에 링 형상 부분(3)을 권취하면, 링 형상 부분(3)에 있어서의 둘레방향 일단과 둘레방향 타단 사이에는 축방향을 따른 간극이 형성된다.
이 링 형상 부분(3)은 열팽창률 및 강도가 금속관 이상인 금속 재료로 제작되어 있다. 구체적으로는, 스테인레스강(예를 들면 SUS304, SUS316), 고 크롬강(예를 들면 9크롬강, 12크롬강), 저 크롬강(예를 들면 1.0크롬강, 1.5크롬강, 2.25크롬강) 등에서 선택된다. 또한, 링 형상 부분(3)의 두께는 보일러관(1)의 강도에 큰 영향을 주지 않을 정도로 얇게 한다. 예를 들면, 0.1mm∼1.0mm 정도의 두께로 정해져 있다. 또한, 링 형상 부분(3)(띠강(2))을 구성하는 금속 재료에 관해서, 상술한 바와 같이 열팽창률 및 강도가 보일러관(1) 이상인 것이면 좋지만, 보일러관(1)과 동일한 재료인 것이 보다 바람직하다.
플랜지 부분(4)은 링 형상 부분(3)의 둘레방향 단부로부터 외주방향을 향해서 설치된 직사각형상 부분이며, 링 형상 부분(3)과 동일한 재질로 제작되어 있다. 그리고, 이 플랜지 부분(4)은 링 형상 부분(3)의 둘레방향 단부에 한 쌍 설치되어 있고, 용접에 의해 링 형상 부분(3)과 접합되어 있다.
연결 나사(5)는 플랜지 부분(4)끼리의 간격을 조정함과 아울러, 플랜지 부분(4)끼리를 연결하는 부재이다. 이 연결 나사(5)는 볼트와 너트의 세트로 구성되고, 띠강(2)과 동일한 소재로 제작되어 있다.
도 1(c)에 나타나 있는 바와 같이, 띠강(2)을 보일러관(1)의 외주면에 권취한 상태에서 연결 나사(5)를 조이거나 풀거나 하면, 플랜지 부분(4)끼리의 간격이 변화되어서 링 형상 부분(3)의 장력(금속관에 대한 조임력)이 조정된다. 여기에서, 링 형상 부분(3)의 장력과 연결 나사(5)의 조임 토크는 상관관계가 있으므로, 조임 토크에 의거하여 링 형상 부분(3)의 장력을 설정할 수 있다.
다음에, 이 띠강(2)을 사용한 보일러관(1)(금속관)의 잔여 수명진단에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 잔여 수명진단은 크게 2개의 처리로 이루어진다. 첫번째 처리는 마스터 커브의 작성 처리이며, 두번째 처리는 현장에서의 잔여 수명 진단 처리이다. 이하, 각 처리에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 띠강(2)은 보일러관(1)과 동일한 재질의 것(예를 들면 SUS304, 9크롬강)을 사용하는 것으로 한다.
우선, 마스터 커브의 작성 처리에 대해서 설명한다. 도 2(a)에 나타나 있는 바와 같이, 이 작성 처리에서는 띠강(2)의 사전 열처리가 행해진다(S11). 예를 들면, 실제 사용 온도보다 20℃∼50℃ 높은 온도로 설정된 로 내에 띠강(2)을 배치하고, 소정 기간에 걸쳐서 가열한다. 이 가열에 의해, 띠강(2)의 수명이 소비되어, 크리프 손상에 의한 상태 변화(열화)가 나타나기 쉬워진다.
예를 들면, 띠강(2)이 스테인레스강으로 제작되어 있을 경우에는 크리프 보이드가 발생하기 쉬워진다. 또한, 띠강(2)이 크롬강으로 제작되어 있을 경우에는 조립화나 미립화가 발생한다. 그리고, 사전 가열 처리에 있어서의 가열 기간은, 예를 들면 띠강(2)의 잔여 수명[(크리프 파단 시간-사용 시간)/크리프 파단 시간]이 0.5가 되는 사용 시간으로 설정한다.
다음에, 테스트 피스(11)의 제작이 행해진다(S12). 이 스텝에서는 도 3에 나타내는 테스트 피스(11)가 제작된다. 이 테스트 피스(11)는 단척관(12)과, 마개(13)와, 도관(14)을 갖고 있다. 단척관(12)은 잔여 수명의 측정 대상이 되는 보일러관(1)과 동일한 재질이며, 내외경이 동일한 단척(예를 들면 200mm∼300mm)의 금속관이다. 마개(13)는 단척관(12)의 양단에 용접되는 금속제의 원주 형상 부재이다. 이 마개(13)에 관해서도 보일러관(1)과 동일한 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 또한, 일방의 마개(13)에는 두께방향을 관통하는 관통 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 도관(14)은 테스트 피스(11)의 내부 공간과 기밀 상태로 연통되는 금속관이다. 도관(14)의 일단은 관통 구멍과 연통되도록 일방의 마개(13)에 용접된다.
테스트 피스(11)의 외주면에는 띠강(2)이 권취된다. 그때, 연결 나사(5)의 조임 정도에 따라서 링 형상 부분(3)의 장력이 조정된다. 본 실시형태에서는 보일러관(1)(금속관)에 유통시키는 유체(증기)의 압력보다 큰 힘으로 조여지도록 링 형상 부분(3)의 장력이 조정된다. 예를 들면, 보일러관(1)을 흐르는 유체의 압력이 40MPa일 경우, 링 형상 부분(3)에 의한 조임력이 50MPa(1.2배)∼80MPa(2배)가 되도록 링 형상 부분(3)의 장력이 조정된다.
띠강(2)이 장착되면, 도 2(a)에 나타나 있는 바와 같이 초기 성상의 측정이 행해진다(S13). 이 스텝에서는 내압 크리프 시험이 행해지기 직전의 띠강(2)의 성상(열화 정도)이 측정된다. 여기에서, 측정되는 띠강(2)의 성상은 잔여 수명 진단방법에 따라 정해진다. 예를 들면, 경도법이 사용되는 경우에는 띠강(2)의 경도가 측정된다. 또한, M 파라미터법이 사용되는 경우에는 크리프 보이드의 최대 입계 점유율이 측정된다. 마찬가지로, A 파라미터법이 사용되는 경우에는 A 파라미터(보이드 발생 입계수/관찰 입계 총수)가 측정된다.
기타 진단 방법에 대해서는 보이드 면적률법, 보이드 개수 밀도법, L 파라미터법, 자기법을 들 수 있다. 그리고, 이들 진단 방법을 사용할 경우에는 대응하는 성상이 측정된다. 또한, 이하의 설명에서는 M 파라미터법에 의해 진단을 행할 경우를 예로 드는 것으로 한다.
초기 성상의 측정이 행해지면, 내압 크리프 시험이 행해진다.
이 내압 크리프 시험에서는 우선 테스트 피스(11)의 가압 및 가열이 행해진다(S14). 예를 들면, 도 3에 나타나 있는 바와 같이 테스트 피스(11)가 가열로(21) 중에 배치됨과 아울러, 도관(22)에 있어서의 로 외의 부분에 압력계(23)가 접속된다. 그리고, 로 외에 있어서 도관(24)이 분기되어 물탱크(25)에 접속된다. 분기된 도관(24)의 도중에는 밸브(26)와 펌프(27)가 설치된다. 가열로(21) 중에서 테스트 피스(11)를 가열시킴과 아울러, 펌프(27)를 동작시켜서 물을 공급하면, 이 물이 증기가 되어서 테스트 피스(11)의 내압을 상승시킨다. 테스트 피스(11)의 내압을 물의 공급에 의해 조정하면서, 테스트 피스(11)의 가압 및 가열이 행해진다. 예를 들면, 40MPa, 600℃의 조건하에서 테스트 피스(11)의 가압 및 가열이 행해진다.
본 실시형태에 있어서, 띠강(2)에는 테스트 피스(11)를 구성하는 단척관(12)보다 얇은 금속판이 사용되고, 장력이 부여된 상태에서 단척관(12)에 권취되어 있다. 이 때문에, 띠강(2)은 단척관(12)보다 조기부터 크리프 보이드가 발생하고, 가압 및 가열에 따라서 크리프 보이드가 증가하기 쉽다. 또한, 띠강(2)에의 장력의 부여 방법 다음에, 크리프 보이드의 증가 속도를 조정할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 띠강(2)이 미리 열처리되어 있으므로, 시험 초기부터 크리프 보이드를 확인할 수 있다.
다음에, 도 2(a)에 나타나 있는 바와 같이 중도 중지 타이밍이 도래했는지의 여부가 판정된다(15). 여기에서, 중도 중지 타이밍이란 손상 상태의 측정 타이밍에 상당한다. 손상의 진행은 잔여 수명이 짧아질수록 현저해지는 것을 경험상 알고 있다. 이 때문에, 중도 중지 타이밍도 또한 시험 기간이 길어질수록 짧은 간격이 되도록 설정되어 있다. 그리고, 중도 중지 타이밍이 도래하면 중간 성상의 측정(S16)으로 이행하고, 도래하여 있지 않으면 시험 종료 판정(S17)으로 이행한다.
중간 성상의 측정(S16)에서는 테스트 피스(11)에 대한 가압 및 가열이 일단 정지되고, 띠강(2)에 대한 성상 측정이 행해진다. 여기에서의 성상 측정은 스텝 S13의 초기 성상의 측정과 동일하게 하여 행해진다. 또한, 본 실시형태에서는 M 파라미터법으로의 진단이 행해지기 때문에, 크리프 보이드의 최대 입계 점유율이 측정된다. 이 성상 측정이 종료되면, 측정 후의 띠강(2)을 동일 장력으로 테스트 피스(11)에 재차 권취한다. 그리고, 시험 종료의 판정(S17)으로 이행한다.
시험 종료의 판정(S17)에서는 내압 크리프 시험의 종료의 여부가 판정된다. 여기에서는, 테스트 피스(11)가 파단되었는지의 여부에 기초하여 시험의 종료 여부가 판정된다. 즉, 테스트 피스(11)가 파단되었을 경우에는 시험 종료(Y)라고 판정되고, 파단되어 있지 않을 경우에는 시험 계속(N)이라고 판정된다.
시험 종료라고 판정되면, 마스터 커브의 작성이 행해진다(S18). 여기에서는, 테스트 피스(11)(보일러관(1))에 대한 크리프 손상과 띠강(2)의 열화 정도의 관계를 나타내는 마스터 커브가 작성된다. 도 4(a)의 예에서는 횡축에 크리프 손상이 설정되고, 종축에 최대 입계 점유율이 설정되어 있다. 또한, 크리프 손상의 최대값은 파단(관의 수명)이기 때문에, 횡축은 파단까지의 잔여 수명을 나타내고 있다고 한다. 그리고, 마스터 커브의 작성에 의해 일련의 처리가 종료된다.
또한, 도 4(a)의 예에서는 내압 크리프 시험의 개시부터 띠강(2)을 장착했을 경우에 대해서 설명했지만, 이 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 내압 크리프 시험의 개시부터 규정 시간이 경과한 테스트 피스(11)에 대하여 띠강(2)을 부착해도 좋다. 이 경우, 도 4(b)에 나타나 있는 바와 같이 테스트 피스(11)에 대한 크리프 손상이 진행된 시점부터 띠강(2)의 열화 정도가 취득된다. 이러한 마스터 커브를 작성해 둠으로써 사용 중인 보일러관(1)에 대한 잔여 수명 진단이 행해진다.
다음에, 현장에서의 잔여 수명 진단처리에 대해서 설명한다. 도 2(b)에 나타나 있는 바와 같이, 이 진단 처리에서는 띠강(2)의 사전 열처리가 행해진다(S21). 이 사전 열처리는 마스터 커브의 작성시와 같은 조건에서 행해진다. 사전 열처리에 이어서 띠강(2)의 장착 처리가 행해진다(S22). 예를 들면, 보일러관(1)의 신품으로의 교환시에 띠강(2)이 장착된다. 띠강(2)의 장착에 있어서는 연결 나사(5)의 조임 정도를 조정하여 마스터 커브의 작성시와 동일한 장력을 부여한다. 또한, 사용 중인 보일러관(1)에 띠강(2)을 장착할 경우에는 보일러관(1)의 사용 기간이 마스터 커브 작성시의 규정 시간에 도달한 시점에서 띠강(2)을 장착한다.
띠강(2)이 장착되면 초기 성상의 측정이 행해진다(S23). 이 스텝에서는 장착 직후에 있어서의 띠강(2)의 성상(열화 정도)이 측정된다. 여기에서도, 마스터 커브의 작성시와 마찬가지로 측정되는 띠강(2)의 성상은 잔여 수명 진단방법에 따라 정해진다. 본 실시형태에서는 M 파라미터법이 사용되고 있으므로, 크리프 보이드의 최대 입계 점유율이 측정된다.
그 후에는 정기 점검이 행해지는 시기인지의 여부가 판정되고(S24), 정기 점검의 시기가 도래하면 띠강(2)의 성상이 측정되고(S25), 사용 한계인지의 여부가 진단된다(S26). 예를 들면, 정기 점검 시에 띠강(2)(링 형상 부분(3))에 있어서의 크리프 보이드의 최대 입계 점유율이 측정되고, 마스터 커브에 적용함으로써 잔여 수명(크리프 손상)이 구해진다. 구해진 잔여 수명으로부터 다음번의 정기 점검까지 사용 한계에 도달할 것인지의 여부가 진단된다. 그리고, 사용 한계라고 진단되었을 경우, 보일러관(1)의 교환이 행해진다(S27). 한편, 사용 한계는 아니라고 진단되었을 경우, 측정 후의 띠강(2)은 동일한 장력으로 보일러관(1)에 재차 권취되고, 다음의 정기 점검시까지 정치된다(S24).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 잔여 수명 진단방법에 의하면, 보일러관(1)(금속관)이나 테스트 피스(11)보다 얇은 띠강(2)이 보일러관(1)이나 테스트 피스(11)의 외주면에 장력을 가한 상태에서 권취되어 있으므로, 띠강(2)은 크리프 보이드 등의 손상이 발생하기 쉬운 상태로 되어 있다. 이 때문에, 내압 크리프 시험의 진행이나 보일러관(1)에서의 사용에 따라 열화 정도가 높아진다. 그리고, 띠강(2)은 열팽창률 및 강도가 보일러관(1)이나 테스트 피스(11) 이상의 금속 재료로 제작되어 있기 때문에, 보일러관(1)이나 테스트 피스(11)의 수명에 따른 내구성이 얻어진다. 이것에 의해, 띠강(2)의 열화 정도와 보일러관(1) 및 테스트 피스(11)의 잔여 수명의 상관관계를 취득할 수 있고, 보일러관(1)의 표면을 깎아내지 않고 보일러관(1)의 잔여 수명을 진단할 수 있다.
또한, 띠강(2)은 미리 열처리가 실시되어서 열화가 촉진되어 있으므로, 보일러관(1)이나 테스트 피스(11)에의 장착 직후부터 띠강(2)의 열화 정도에 대해서 진행이 파악될 수 있다. 또한, 띠강(2)은 보일러관(1)과 동일한 금속 재료로 제작되어 있으므로, 보일러관(1)의 잔여 수명을 정밀도 좋게 진단할 수 있다.
또한, 띠강(2)은 띠 형상의 금속 박판을 원통 형상으로 만곡시킴과 아울러, 둘레방향의 길이가 보일러관(1)의 외주면의 길이보다 짧게 정해진 링 형상 부분(3)과, 이 링 형상 부분(3)의 둘레방향 단부로부터 외주방향으로 설치된 한 쌍의 플랜지 부분(4)과, 플랜지 부분(4)끼리의 간격을 조정함과 아울러 플랜지 부분(4)끼리를 연결하는 연결 나사(5)를 갖고 있으므로, 연결 나사(5)에 대한 조임 토크에 따라 링 형상 부분(3)의 장력을 용이하게 조정할 수 있다.
이상의 실시형태의 설명은 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하는 일 없이 변경, 개량될 수 있음과 아울러 본 발명에는 그 등가물이 포함된다. 예를 들면, 다음과 같이 구성해도 좋다.
상술한 실시형태에서는 사전에 열처리를 행해서 띠강(2)의 수명을 미리 소비시키고 있었지만, 이 방법에 한정되지 않는다. 예를 들면, 사전 열처리를 행하지 않은 띠강(2)을 사용해도 좋다.
상술한 실시형태에서는 링 형상 부분(3)의 양단에 한 쌍의 플랜지 부분(4)을 설치하고, 플랜지 부분(4)끼리의 간격을 연결 나사(5)로 조정하도록 구성했지만, 링 형상 부분(3)의 장력을 조정할 수 있으면 다른 기구이어도 좋다.
또한, 금속관으로서 보일러관(1)을 예시했지만, 동력용 증기용의 대경 배관이어도 본 발명은 마찬가지로 적용할 수 있다.
1…보일러관 2…띠강
3…링 형상 부분 4…플랜지 부분
5…연결 나사 11…테스트 피스
12…단척관 13…마개
14…도관 21…가열로
22…도관 23…압력계
24…도관 25…물탱크
26…밸브 27…펌프

Claims (5)

  1. 미리 작성된 마스터 커브에 근거하여 크리프 손상을 받은 금속관의 잔여 수명을 진단하는 잔여 수명 진단방법으로서,
    상기 마스터 커브는 상기 금속관과 재질 및 내외경이 동일한 테스트 피스의 외주면에 열팽창률 및 강도가 상기 금속관 이상인 금속 재료로 제작된 띠강을 장력을 부여해서 권취한 상태에서 내압 크리프 시험을 행함으로써 작성되고, 상기 띠강의 열화 정도와 상기 금속관의 잔여 수명의 관계를 나타내는 것이고,
    상기 금속관의 외주면에 상기 내압 크리프 시험과 동일한 조건에서 띠강을 권취하고, 상기 띠강의 열화 정도에 의거하여 상기 금속관의 잔여 수명을 진단하는 것을 특징으로 하는 잔여 수명 진단방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 띠강은 미리 열처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 잔여 수명 진단방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 띠강은,
    띠 형상의 금속 박판을 원통 형상으로 만곡시킴과 아울러, 둘레방향의 길이가 상기 금속관의 외주면의 길이보다 짧게 정해진 링 형상 부분과,
    상기 링 형상 부분의 둘레방향 단부로부터 외주방향으로 설치된 한 쌍의 플랜지 부분과,
    상기 플랜지 부분끼리의 간격을 조정함과 아울러, 상기 플랜지 부분끼리를 연결하는 연결 나사를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 잔여 수명 진단방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 띠강은 상기 금속관과 동일한 금속 재료로 제작되어 있는 것을 특징으로 하는 잔여 수명 진단방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 띠강은 상기 금속관과 동일한 금속 재료로 제작되어 있는 것을 특징으로 하는 잔여 수명 진단방법.
KR1020167006492A 2014-01-24 2014-01-24 크리프 손상을 받은 금속관의 잔여 수명 진단방법 KR101726711B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/051495 WO2015111184A1 (ja) 2014-01-24 2014-01-24 クリープ損傷を受ける金属管の余寿命診断方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160043034A KR20160043034A (ko) 2016-04-20
KR101726711B1 true KR101726711B1 (ko) 2017-04-13

Family

ID=53681013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167006492A KR101726711B1 (ko) 2014-01-24 2014-01-24 크리프 손상을 받은 금속관의 잔여 수명 진단방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9880087B2 (ko)
EP (1) EP3098590B1 (ko)
JP (1) JP5763868B1 (ko)
KR (1) KR101726711B1 (ko)
CN (1) CN105593664A (ko)
PL (1) PL3098590T3 (ko)
WO (1) WO2015111184A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6516325B2 (ja) * 2015-03-26 2019-05-22 三菱重工業株式会社 管の余寿命評価方法
US20170356870A1 (en) * 2016-06-14 2017-12-14 3M Innovative Properties Company Remote communication and powering of sensors for monitoring pipelines
CN107014744B (zh) * 2017-04-24 2019-06-18 湘潭大学 一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀率监测装置及监测方法
JP6974984B2 (ja) * 2017-08-30 2021-12-01 三菱パワー株式会社 余寿命評価方法及び保守管理方法
CN107884434B (zh) * 2017-11-10 2019-10-18 哈尔滨学院 一种基于超声波的智能金属线胀系数测量装置
JP6733748B1 (ja) * 2018-09-25 2020-08-05 中国電力株式会社 余寿命診断曲線作成方法
CN112730065B (zh) * 2020-12-29 2022-04-26 北京航空航天大学 一种异种钢焊接接头蠕变损伤的评价方法
CN112986005A (zh) * 2021-03-01 2021-06-18 中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中电力试验研究院 一种电站受热面管焊接接头蠕变试验方法
JP2023032150A (ja) * 2021-08-26 2023-03-09 株式会社東芝 作成方法、作成装置、作成システム、プログラム、及び記憶媒体
CN114739794B (zh) * 2022-04-12 2022-11-25 扬州大学 一种真空玻璃试验机

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009145185A (ja) 2007-12-13 2009-07-02 Chugoku Electric Power Co Inc:The クリープ寿命評価方法
JP2010014600A (ja) 2008-07-04 2010-01-21 Kansai Electric Power Co Inc:The クリープ寿命を推定するための試験片、およびそれを用いたクリープ寿命の推定方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2928726A (en) * 1955-05-09 1960-03-15 Standard Oil Co Corrosion testing device
JPS63157058A (ja) * 1986-12-22 1988-06-30 Babcock Hitachi Kk 金属部材の寿命予知法
US5377533A (en) * 1992-07-20 1995-01-03 Shaw; Larry Method of taking erosion/corrosion measurements
CA2074239A1 (en) * 1992-07-20 1994-01-21 Larry Shaw Taking erosion/corrosion measurements
US6047591A (en) * 1999-02-23 2000-04-11 Sunoco, Inc. (R&M) Corrosion ring gauge and method
JP3976938B2 (ja) 1999-03-05 2007-09-19 中国電力株式会社 クリープ寿命評価方法
AUPQ040599A0 (en) * 1999-05-18 1999-06-10 Cmi Malco Pty Ltd An erosion detector
US7194913B2 (en) * 2002-08-26 2007-03-27 Shell Oil Company Apparatuses and methods for monitoring stress in steel catenary risers
JP4054834B2 (ja) * 2004-06-21 2008-03-05 中国電力株式会社 クリープ余寿命の総合評価方法
CA2731110A1 (en) * 2008-08-20 2010-02-25 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for evaluating high temperature wear life
JP4750868B2 (ja) * 2009-03-19 2011-08-17 株式会社日立製作所 高温下で使用されるボルトの余寿命診断方法
KR101140337B1 (ko) * 2010-08-31 2012-05-03 한국전력공사 잔여수명 평가방법
JP2012189476A (ja) * 2011-03-11 2012-10-04 Tokyo Electric Power Co Inc:The 模擬鋼管部材を利用した腐食環境測定装置と、当該腐食環境測定装置を使用した腐食環境測定方法
JP5931381B2 (ja) * 2011-09-13 2016-06-08 三菱日立パワーシステムズ株式会社 損傷評価方法およびメンテナンス評価指標の策定方法
JP5752061B2 (ja) * 2012-01-19 2015-07-22 三菱重工業株式会社 配管の寿命の評価基準設定方法及び配管の寿命評価方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009145185A (ja) 2007-12-13 2009-07-02 Chugoku Electric Power Co Inc:The クリープ寿命評価方法
JP2010014600A (ja) 2008-07-04 2010-01-21 Kansai Electric Power Co Inc:The クリープ寿命を推定するための試験片、およびそれを用いたクリープ寿命の推定方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3098590A4 (en) 2017-01-25
EP3098590A1 (en) 2016-11-30
KR20160043034A (ko) 2016-04-20
PL3098590T3 (pl) 2019-01-31
US20160258860A1 (en) 2016-09-08
EP3098590B1 (en) 2018-06-27
WO2015111184A1 (ja) 2015-07-30
US9880087B2 (en) 2018-01-30
CN105593664A (zh) 2016-05-18
JP5763868B1 (ja) 2015-08-12
JPWO2015111184A1 (ja) 2017-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101726711B1 (ko) 크리프 손상을 받은 금속관의 잔여 수명 진단방법
JP6026711B1 (ja) 配管の補強装置、配管の補強方法
JPWO2014155558A1 (ja) 加熱及び加圧により劣化した製品のクリープ余寿命の予測方法、及び、この予測方法に用いる検量線作成方法
JP2007071360A (ja) 高温中空部材の補強方法
US20170082526A1 (en) Method for predicting remaining life of hose and method for diagnosing deterioration level of hose
JP2013108952A (ja) 疲労寿命評価用試験片及びこれを用いた疲労寿命評価方法
CN103528705B (zh) 可拆卸高压多点柔性热电偶
Chen Fatigue behaviour of coke drum materials and its application to extend the service lives of coke drums
Kec et al. Oil transmission pipelines with corrosion defects reinforced by two types of sleeves: comparison efficiency of sleeves
JP6367681B2 (ja) 配管の残留応力改善方法、氷栓間への不凍液供給方法、および配管の残留応力改善装置
JP4767184B2 (ja) ボイラー管および付属配管の健全性評価方法
JP5675559B2 (ja) ボイラチューブの補強方法及び補強構造
JP4831624B2 (ja) ボイラ用炭素鋼及びＭｏ鋼の黒鉛化損傷診断法
JP5903120B2 (ja) クリープ損傷評価方法
RU2643681C2 (ru) Способ испытания элементов котельного оборудования и трубопроводов на прочность и герметичность
WO2015107652A1 (ja) ベイナイト組織を有する配管の余寿命を検量線を用いて推定する方法
JP5052556B2 (ja) 金属部材の寿命評価方法
JPS62153733A (ja) 応力腐食割れ試験管の製造方法
JP2004176791A (ja) 配管の補強方法、ボイラ設備、配管部材
AU2016259287B2 (en) Method to install a wear-resistant polymer sleeve in a metal pipe bend stiffener
JPS63157058A (ja) 金属部材の寿命予知法
Cho et al. Failure Analysis of Stress Reliever in Heat-Transport Pipe of District Heating System
Shin et al. Evaluation of fracture resistance curve of a welded pipe with a circumferential through wall crack in four point bending
JP5479985B2 (ja) 配管の熱処理方法
Smyth Repairing Pipe Defects (Cracking, Arc Burns, Corrosion, Dents) Without Operational Outages Using the PETROSLEEVE Compression Sleeve Repair Technique

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant