WO2017013923A1 - Fatigue test method for pipe - Google Patents
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Abstract
[Solution] This fatigue test method, for a cylindrical pipe that passes steam obtained by heating water using the combustion heat of a boiler, involves: a first step for preparing a test pipe that is identical to the aforementioned pipe; a second step for installing, inside of the test pipe, a flexible coil heater 7 having insulation covering the surface; a third step for installing a temperature sensor on the outer peripheral surface of the test pipe; a fourth step for mounting the test pipe to a movable arm of a fatigue tester which moves in a reciprocating manner in the direction along the cross-section of the test pipe; a fifth step for mounting the test pipe to a pair of fixed arms of the fatigue tester such that said pair of fixed arms clamp the movable arm; and a sixth step for performing fatigue testing of the test pipe by subjecting the movable arm to reciprocating motion while controlling the temperature of the flexible coil heater on the basis of the temperature detection results of the temperature sensor so as to maintain the internal temperature of the test pipe at a fixed temperature.
Description
本発明は、配管の疲労試験方法に関する。
The present invention relates to a pipe fatigue test method.
例えば、火力発電所においてタービンを回転させるために設けられる発電用ボイラは、ボイラ給水を予熱する節炭器、ボイラのハウジングを形成しボイラ給水を飽和蒸気にする水冷壁、飽和蒸気を更に加熱して過熱蒸気にする過熱器、タービンからの蒸気を再加熱してタービンに再度供給する再熱器等を含んで構成されている。また、上記の過熱器や再熱器は、耐熱鋼（例えば低合金鋼）を材料とするボイラ管で構成されている。発電用ボイラの起動時、ボイラ管には高温高圧の蒸気が流れ、発電用ボイラの停止時、ボイラ管を流れる高温高圧の蒸気の流れが停止する。つまり、発電用ボイラの起動及び停止に伴って、ボイラ管には熱応力が発生する。発電用ボイラが長期間に亘って使用され続けると、ボイラ管には熱応力に従ってクリープ疲労損傷が発生し、ボイラ管の外周面が膨出するか或いはボイラ管の肉厚が減肉する等の変形を生じる虞がある。そこで、ボイラ管の劣化に起因する事故を未然に防止するために、ボイラ管の劣化状態を定期的に点検し、上記の膨出や減肉等の傾向管理を行っている（例えば特許文献１）。
For example, a boiler for power generation provided to rotate a turbine in a thermal power plant further comprises a economizer that preheats boiler feed water, a water cooling wall that forms a boiler housing and makes boiler feed water saturated steam, and further heats saturated steam. And a reheater that reheats the steam from the turbine and supplies it again to the turbine. Moreover, said superheater and reheater are comprised with the boiler pipe | tube made from heat-resistant steel (for example, low alloy steel). When the power generation boiler is started, high-temperature and high-pressure steam flows through the boiler pipe. When the power generation boiler is stopped, the flow of high-temperature and high-pressure steam flowing through the boiler pipe is stopped. That is, thermal stress is generated in the boiler tube as the power generating boiler is started and stopped. If the boiler for power generation continues to be used for a long period of time, creep fatigue damage will occur in the boiler tube according to thermal stress, and the outer peripheral surface of the boiler tube will bulge or the wall thickness of the boiler tube will decrease. There is a risk of deformation. Therefore, in order to prevent an accident caused by the deterioration of the boiler pipe, the deterioration state of the boiler pipe is periodically inspected, and trend management such as bulging and thinning is performed (for example, Patent Document 1). ).
ボイラ管の劣化状態を点検した結果、ボイラ管のクリープ疲労損傷が進行し、ボイラ管の余寿命が予め定められた一定時間よりも短いと診断された場合、ボイラ管の該当部分を新品のボイラ管に交換する必要がある。
As a result of checking the deterioration of the boiler pipe, if creep fatigue damage of the boiler pipe has progressed and the remaining life of the boiler pipe is diagnosed to be shorter than a predetermined time, the relevant part of the boiler pipe is replaced with a new boiler. It is necessary to replace the tube.
ボイラ管の余寿命は、ボイラ管を形成する材料（耐熱鋼の種類）や発電用ボイラ内の使用環境に応じて様々である。そのため、発電用ボイラに設置されるボイラ管と同一材料からなる試験用ボイラ管に対して使用環境を考慮した疲労試験を事前に行い、試験結果に基づいてボイラ管の大凡の交換時期を把握しておけば、ボイラ管の交換に係る準備作業を効率的に進めることが可能になる。尚、試験用ボイラ管の疲労試験には、例えば、試験用ボイラ管を収容しつつ試験用ボイラ管の管内及び管外の温度を実際の使用環境温度と同等の温度に設定するための高温炉が必要になる。しかし、高温炉は非常に高価であるため、疲労試験を導入する際の障害となっている。
The remaining life of a boiler tube varies depending on the material (type of heat-resistant steel) forming the boiler tube and the usage environment in the power generation boiler. Therefore, a fatigue test considering the operating environment is conducted in advance on a test boiler pipe made of the same material as the boiler pipe installed in the power generation boiler, and the approximate replacement time of the boiler pipe is determined based on the test results. Then, it becomes possible to efficiently advance the preparation work related to the replacement of the boiler pipe. The fatigue test of the test boiler tube is, for example, a high-temperature furnace for accommodating the test boiler tube and setting the temperature inside and outside the test boiler tube to a temperature equivalent to the actual use environment temperature. Is required. However, high temperature furnaces are very expensive and are an obstacle to introducing fatigue tests.
そこで、本発明は、低コスト及び高精度の疲労試験を可能とする配管の疲労試験方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a pipe fatigue test method that enables a low-cost and high-accuracy fatigue test.
前述した課題を解決する主たる本発明は、ボイラの燃焼熱を用いて水を加熱することによって得られる蒸気が通過する円筒型の配管の疲労試験方法であって、前記配管と同等の試験用配管を準備する第１工程と、表面が絶縁被覆された可撓性コイルヒータを前記試験用配管の内部に設置する第２工程と、温度センサを前記試験用配管の外周面上に設置する第３工程と、前記試験用配管の断面に沿う方向に往復運動する疲労試験機の可動アームを前記試験用配管と結合する第４工程と、前記疲労試験機の一対の固定アームが前記可動アームを挟むように、前記一対の固定アームを前記試験用配管と結合する第５工程と、前記試験用配管の内部温度が一定温度になるように、前記温度センサの検知結果に基づいて前記可撓性コイルヒータの加熱温度を制御しつつ、前記可動アームを往復運動させることによって、前記試験用配管の疲労試験を行う第６工程と、を含む。
The main present invention for solving the aforementioned problems is a fatigue test method for a cylindrical pipe through which steam obtained by heating water using the combustion heat of a boiler passes, and is a test pipe equivalent to the above pipe A second step of installing a flexible coil heater whose surface is insulated and coated inside the test pipe, and a third step of installing a temperature sensor on the outer peripheral surface of the test pipe. A step, a fourth step of connecting a movable arm of a fatigue tester that reciprocates in a direction along a cross section of the test pipe, and a pair of fixed arms of the fatigue tester sandwich the movable arm. As described above, the flexible coil based on the detection result of the temperature sensor so that the internal temperature of the test pipe becomes a constant temperature in the fifth step of coupling the pair of fixed arms with the test pipe. Heating the heater While controlling the degree, by reciprocating the movable arm comprises a sixth step for fatigue test of the pipe for the test.
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
Other features of the present invention will become apparent from the accompanying drawings and the description of the present specification.
本発明によれば、低コスト及び高精度の疲労試験を行うことが可能になる。
According to the present invention, a low-cost and high-precision fatigue test can be performed.
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
At least the following matters will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.
＝＝＝火力発電所の全体構成＝＝＝
図１は、本実施形態に係る疲労試験方法が実施される火力発電所の全体構成を示す図である。尚、図１に示す火力発電所の全体構成は、本実施形態に係る疲労試験方法の説明を容易に理解するための一例である。更に、本実施形態に係る疲労試験方法は、図１の火力発電所とは異なる構成の火力発電所内のボイラ管と同等の試験用ボイラ管に対して実施することも可能である。但し、疲労試験を行うための疲労試験機は、各火力発電所内のボイラ管の外径に応じて予め設計されている必要がある。 === Overall configuration of thermal power plant ===
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a thermal power plant in which the fatigue test method according to the present embodiment is performed. In addition, the whole structure of the thermal power plant shown in FIG. 1 is an example for easily understanding the description of the fatigue test method according to the present embodiment. Furthermore, the fatigue test method according to the present embodiment can be performed on a test boiler tube equivalent to a boiler tube in a thermal power plant having a configuration different from that of the thermal power plant in FIG. However, a fatigue testing machine for conducting a fatigue test needs to be designed in advance according to the outer diameter of the boiler tube in each thermal power plant.
図１は、本実施形態に係る疲労試験方法が実施される火力発電所の全体構成を示す図である。尚、図１に示す火力発電所の全体構成は、本実施形態に係る疲労試験方法の説明を容易に理解するための一例である。更に、本実施形態に係る疲労試験方法は、図１の火力発電所とは異なる構成の火力発電所内のボイラ管と同等の試験用ボイラ管に対して実施することも可能である。但し、疲労試験を行うための疲労試験機は、各火力発電所内のボイラ管の外径に応じて予め設計されている必要がある。 === Overall configuration of thermal power plant ===
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a thermal power plant in which the fatigue test method according to the present embodiment is performed. In addition, the whole structure of the thermal power plant shown in FIG. 1 is an example for easily understanding the description of the fatigue test method according to the present embodiment. Furthermore, the fatigue test method according to the present embodiment can be performed on a test boiler tube equivalent to a boiler tube in a thermal power plant having a configuration different from that of the thermal power plant in FIG. However, a fatigue testing machine for conducting a fatigue test needs to be designed in advance according to the outer diameter of the boiler tube in each thermal power plant.
以下、図１を参照しつつ、火力発電所の全体構成について説明する。
Hereinafter, the overall configuration of the thermal power plant will be described with reference to FIG.
火力発電所１は、ボイラ２、蒸気発生器３、水冷壁４、蒸気弁５、高圧タービン６、中圧タービン７、低圧タービン８、再熱器９、復水器１０、給水ポンプ１１、発電機１２を含んで構成されている。
The thermal power plant 1 includes a boiler 2, a steam generator 3, a water cooling wall 4, a steam valve 5, a high pressure turbine 6, a medium pressure turbine 7, a low pressure turbine 8, a reheater 9, a condenser 10, a feed water pump 11, and a power generation The machine 12 is configured.
ボイラ２は、外部から供給される燃料（例えば微粉炭の状態の石炭）と空気を混合して燃焼ガスを生成し、燃焼ガスの熱（燃焼熱）を用いて水を水蒸気に換える熱交換装置である。ボイラ２には、蒸気発生器３、水冷壁４、再熱器９が収容されている。蒸気発生器３は、復水器１０から供給される水を予熱する節炭器（不図示）と、水冷壁４から供給される飽和蒸気を更に加熱して過熱蒸気にする過熱器（不図示）と、を含んで構成されている。水冷壁４は、ボイラ２のハウジングを形成し、余熱された水を飽和蒸気にして過熱器に供給する。蒸気弁５は、蒸気発生器４で生成される過熱蒸気の流量を制御する調整弁である。
The boiler 2 mixes fuel supplied from outside (for example, coal in the form of pulverized coal) and air to generate combustion gas, and uses heat of the combustion gas (combustion heat) to change water to steam. It is. The boiler 2 contains a steam generator 3, a water cooling wall 4, and a reheater 9. The steam generator 3 includes a economizer (not shown) that preheats water supplied from the condenser 10, and a superheater (not shown) that further heats the saturated steam supplied from the water cooling wall 4 to superheated steam. ) And. The water cooling wall 4 forms the housing of the boiler 2 and supplies the preheated water as saturated steam to the superheater. The steam valve 5 is a regulating valve that controls the flow rate of superheated steam generated by the steam generator 4.
高圧タービン６、中圧タービン７、低圧タービン８の回転軸１３は同一であって、発電機１２の回転軸１４と結合されている。高圧タービン６には、蒸気発生器３で生成される過熱蒸気（第１蒸気）が蒸気弁５を介して供給される。高圧タービン６は、第１蒸気を膨張させ、膨張後の蒸気（第２蒸気）をボイラ２内の再熱器９に供給する。再熱器９は、第２蒸気を再熱し、再熱蒸気（第３蒸気）として中圧タービン７に供給する。中圧タービン７は、第３蒸気を膨張させ、膨張後の蒸気（第４蒸気）を低圧タービン８に供給する。低圧タービン８は、第４蒸気を膨張させる。
The rotary shafts 13 of the high-pressure turbine 6, the intermediate-pressure turbine 7, and the low-pressure turbine 8 are the same and are coupled to the rotary shaft 14 of the generator 12. Superheated steam (first steam) generated by the steam generator 3 is supplied to the high-pressure turbine 6 via the steam valve 5. The high-pressure turbine 6 expands the first steam and supplies the expanded steam (second steam) to the reheater 9 in the boiler 2. The reheater 9 reheats the second steam and supplies it to the intermediate pressure turbine 7 as reheated steam (third steam). The intermediate pressure turbine 7 expands the third steam and supplies the expanded steam (fourth steam) to the low pressure turbine 8. The low pressure turbine 8 expands the fourth steam.
復水器１０は、低圧タービン８が第４蒸気を膨張させた後の排気を凝縮して復水に換える。給水ポンプ１１は、復水器１０で生成される復水を昇圧して給水としてボイラ２内の蒸気発生器３に戻している。
The condenser 10 condenses the exhaust gas after the low-pressure turbine 8 expands the fourth steam and converts it into condensate. The feed water pump 11 boosts the condensate generated by the condenser 10 and returns it to the steam generator 3 in the boiler 2 as feed water.
そして、発電機１２は、電力が発電されるように、第４蒸気が膨張した際に発生する動力で駆動される。
And the generator 12 is driven by the power generated when the fourth steam expands so that electric power is generated.
上記の蒸気発生器３や再熱器９は蒸気を循環させるボイラ管（配管）を含んで構成されている。本実施形態に係る疲労試験方法は、上記のボイラ管に対して実質的に材料、外径、肉厚等が同一の試験用ボイラ管を疲労試験機に装着することによって実施される。その詳細については後述する。
The steam generator 3 and the reheater 9 described above include a boiler pipe (pipe) for circulating steam. The fatigue test method according to the present embodiment is implemented by mounting a test boiler pipe having substantially the same material, outer diameter, wall thickness, etc. to the above-described boiler pipe in a fatigue tester. Details thereof will be described later.
＝＝＝疲労試験機＝＝＝
図２は、本実施形態に係る疲労試験方法に用いられる疲労試験機に対して試験用ボイラ管が装着される前の様子を示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る疲労試験方法に用いられる疲労試験機に対して試験用ボイラ管が装着された後の様子を示す斜視図である。尚、Ｘ軸は疲労試験機に装着された試験用ボイラ管の長手方向に沿う水平軸であり、Ｙ軸はＸ軸に直交する水平軸であり、Ｚ軸はＸ軸及びＹ軸に直交する垂直軸である。図４は、本実施形態に係る疲労試験方法において、試験用ボイラ管の内部に挿入されるコイルヒータを示す斜視図である。 === Fatigue testing machine ===
FIG. 2 is a perspective view showing a state before the test boiler pipe is attached to the fatigue testing machine used in the fatigue testing method according to the present embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing a state after the test boiler pipe is mounted on the fatigue testing machine used in the fatigue testing method according to the present embodiment. The X axis is a horizontal axis along the longitudinal direction of the test boiler tube mounted on the fatigue testing machine, the Y axis is a horizontal axis orthogonal to the X axis, and the Z axis is orthogonal to the X axis and the Y axis. Vertical axis. FIG. 4 is a perspective view showing a coil heater inserted into the test boiler tube in the fatigue test method according to the present embodiment.
図２は、本実施形態に係る疲労試験方法に用いられる疲労試験機に対して試験用ボイラ管が装着される前の様子を示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る疲労試験方法に用いられる疲労試験機に対して試験用ボイラ管が装着された後の様子を示す斜視図である。尚、Ｘ軸は疲労試験機に装着された試験用ボイラ管の長手方向に沿う水平軸であり、Ｙ軸はＸ軸に直交する水平軸であり、Ｚ軸はＸ軸及びＹ軸に直交する垂直軸である。図４は、本実施形態に係る疲労試験方法において、試験用ボイラ管の内部に挿入されるコイルヒータを示す斜視図である。 === Fatigue testing machine ===
FIG. 2 is a perspective view showing a state before the test boiler pipe is attached to the fatigue testing machine used in the fatigue testing method according to the present embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing a state after the test boiler pipe is mounted on the fatigue testing machine used in the fatigue testing method according to the present embodiment. The X axis is a horizontal axis along the longitudinal direction of the test boiler tube mounted on the fatigue testing machine, the Y axis is a horizontal axis orthogonal to the X axis, and the Z axis is orthogonal to the X axis and the Y axis. Vertical axis. FIG. 4 is a perspective view showing a coil heater inserted into the test boiler tube in the fatigue test method according to the present embodiment.
以下、図２～図４を参照しつつ、本実施形態に係る疲労試験方法において用いられる疲労試験機について説明する。
Hereinafter, a fatigue testing machine used in the fatigue testing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
疲労試験機１００は、ボイラ２内における実際の温度環境と同等の温度環境を生成し、当該温度環境下において、ボイラ２内に設置されるボイラ管と同等である円筒型の試験用ボイラ管２００に対して、外周面の膨出や肉厚の減肉等のクリープ疲労損傷の程度を確認するための疲労試験を行う装置である。特に、疲労試験機１００は、例えば１～２ｍに切断された試験用ボイラ管２００を水平に保持した状態で、試験用ボイラ管２００に対して垂直方向の曲げ荷重を継続的に加えるという疲労試験を行う装置である。上記の疲労試験を行うための要素として、疲労試験機１００は、試験用ボイラ管２００を水平に保持する固定機構３００と、試験用ボイラ管２００を保持しつつ試験用ボイラ管２００の断面に沿う方向に往復運動する可動機構４００と、を含んで構成されている。尚、試験用ボイラ管２００は、耐熱鋼（例えば低合金綱、高合金綱、炭素鋼、ステンレス鋼）を材料として形成されている。
The fatigue testing machine 100 generates a temperature environment equivalent to the actual temperature environment in the boiler 2, and in this temperature environment, a cylindrical test boiler pipe 200 that is equivalent to a boiler pipe installed in the boiler 2. On the other hand, it is a device that performs a fatigue test for confirming the extent of creep fatigue damage such as swelling of the outer peripheral surface and thickness reduction. In particular, the fatigue testing machine 100 is a fatigue test in which a vertical bending load is continuously applied to the test boiler tube 200 in a state where the test boiler tube 200 cut into, for example, 1 to 2 m is held horizontally. It is a device that performs. As an element for performing the above fatigue test, the fatigue testing machine 100 follows the cross section of the test boiler pipe 200 while holding the test boiler pipe 200 while holding the test boiler pipe 200 horizontally. And a movable mechanism 400 that reciprocates in the direction. The test boiler tube 200 is made of heat-resistant steel (for example, low alloy steel, high alloy steel, carbon steel, stainless steel).
固定機構３００は、試験用ボイラ管２００を水平に保持するための要素として、基台３０１、支脚３０２Ａ，３０２Ｂ、固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂを含んで構成されている。基台３０１は、平板形状を呈し、試験用ボイラ管２００を載置するための部材である。支脚３０２Ａ，３０２Ｂは、基台３０１の上面（＋Ｚ側）がＸ軸及びＹ軸で形成されるＸＹ平面に沿って水平となるように、基台３０１の両端（±Ｘ側）において、基台３０１の下面（－Ｚ側）を支持する部材である。固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂは、基台３０１の両端（±Ｘ側）において、基台３０１の上面（＋Ｚ側）から上方（＋Ｚ方向）に向かって立設する部材である。固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂは、試験用ボイラ管２００を挿入するための円形状を呈する同一内径の挿入孔３０４Ａ，３０４Ｂを有し、挿入孔３０４Ａ，３０４ＢをＸ軸に沿う方向から見たときに挿入孔３０４Ａ，３０４Ｂが重なるように配置されている。
The fixing mechanism 300 includes a base 301, support legs 302A and 302B, and fixing arms 303A and 303B as elements for holding the test boiler pipe 200 horizontally. The base 301 has a flat plate shape and is a member for mounting the test boiler tube 200. The support legs 302A and 302B are formed at the bases at both ends (± X side) of the base 301 so that the upper surface (+ Z side) of the base 301 is horizontal along the XY plane formed by the X axis and the Y axis. This is a member that supports the lower surface (−Z side) of 301. The fixed arms 303A and 303B are members that are erected from the upper surface (+ Z side) of the base 301 upward (+ Z direction) at both ends (± X side) of the base 301. The fixed arms 303A and 303B have circular insertion holes 304A and 304B having the same inner diameter for inserting the test boiler tube 200, and are inserted when the insertion holes 304A and 304B are viewed from the direction along the X axis. It arrange | positions so that hole 304A, 304B may overlap.
可動機構４００は、試験用ボイラ管２００を保持しつつ試験用ボイラ管２００の断面に沿う方向に往復運動するための要素として、橋渡板４０１、支脚４０２Ａ，４０２Ｂ、往復動装置４０３、可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂを含んで構成されている。橋渡板４０１は、平板形状を呈し、固定機構３００を跨ぐように配置される部材である。支脚４０２Ａ，４０２Ｂは、橋渡板４０１の上面（＋Ｚ側）及び下面（－Ｚ側）がＸＹ平面に沿って水平となるように、橋渡板４０１の両端（±Ｘ側）において、橋渡板４０１の下面（－Ｚ側）を支持する部材である。往復動装置４０３は、橋渡板４０１の下面（－Ｚ側）の中心位置から吊り下がるように固定され、一定のトルクに従って試験用ボイラ管２００の断面に沿う方向（垂直方向：±Ｚ方向）に往復運動する装置である。例えば、往復動装置４０３として、シリンダが圧油動作に応じて往復運動する油圧シリンダを採用することが可能である。可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂは、固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂの配列方向（Ｘ軸に沿う方向）において、固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂの間に挟まるように、往復動装置４０３の先端箱４０５に対して一部が埋設されて固定される部材である。可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂは、試験用ボイラ管２００を挿入するための円形状を呈する挿入孔３０４Ａ，３０４Ｂと同一内径の挿入孔４０６Ａ，４０６Ｂを有し、挿入孔４０６Ａ，４０６ＢをＸ軸に沿う方向から見たときに挿入孔４０６Ａ，４０６Ｂが重なって見えるように配置されている。尚、挿入孔３０４Ａ，３０４Ｂ，４０６Ａ，４０６Ｂの内径は、試験用ボイラ管２００が挿入可能となるように、試験用ボイラ管２００の外径よりも僅かに大きく設定されている。そして、試験用ボイラ管２００を固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂ及び可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂに装着する場合、挿入孔３０４Ａ，３０４Ｂ，４０６Ａ，４０６ＢをＸ軸に沿う方向から見たときに挿入孔３０４Ａ，３０４Ｂ，４０６Ａ，４０６Ｂが重なって見えるように、往復動装置４０３の垂直方向における往復動位置が調整される。
The movable mechanism 400 includes a bridge plate 401, support legs 402A and 402B, a reciprocating device 403, and a movable arm 404A as elements for reciprocating in the direction along the cross section of the test boiler tube 200 while holding the test boiler tube 200. , 404B. The bridge plate 401 is a member that has a flat plate shape and is disposed so as to straddle the fixing mechanism 300. The support legs 402A and 402B are arranged at both ends (± X side) of the bridge plate 401 so that the upper surface (+ Z side) and the lower surface (−Z side) of the bridge plate 401 are horizontal along the XY plane. It is a member that supports the lower surface (−Z side). The reciprocating device 403 is fixed so as to hang from the center position of the lower surface (−Z side) of the bridge plate 401, and in a direction (vertical direction: ± Z direction) along the cross section of the test boiler tube 200 according to a constant torque. It is a device that reciprocates. For example, as the reciprocating device 403, it is possible to employ a hydraulic cylinder in which the cylinder reciprocates according to the pressure oil operation. The movable arms 404A and 404B are partly in relation to the tip box 405 of the reciprocating device 403 so as to be sandwiched between the fixed arms 303A and 303B in the arrangement direction of the fixed arms 303A and 303B (the direction along the X axis). It is a member that is buried and fixed. The movable arms 404A, 404B have insertion holes 406A, 406B having the same inner diameter as the circular insertion holes 304A, 304B for inserting the test boiler tube 200, and the insertion holes 406A, 406B are in the direction along the X axis. The insertion holes 406A and 406B are arranged so as to overlap each other when viewed from above. The inner diameters of the insertion holes 304A, 304B, 406A, 406B are set slightly larger than the outer diameter of the test boiler pipe 200 so that the test boiler pipe 200 can be inserted. When the test boiler tube 200 is attached to the fixed arms 303A, 303B and the movable arms 404A, 404B, the insertion holes 304A, 304B, when the insertion holes 304A, 304B, 406A, 406B are viewed from the direction along the X axis. The reciprocating position in the vertical direction of the reciprocating device 403 is adjusted so that 406A and 406B appear to overlap.
可撓性コイルヒータ５００は、ボイラ２内における実際の温度環境と同等の温度環境を生成するために、試験用ボイラ管２００の内部を加熱する部材である。可撓性コイルヒータ５００の表面は、絶縁材料（例えばセラミックス）を用いて全体的に被覆されている。熱電対６００は、試験用ボイラ管２００の外周面の温度を検知する部材である。保温部材７００（図５Ｅ）は、疲労試験を行う際に、試験用ボイラ管２００の外周面を覆うように巻き付けられた後に、ワイヤ８００（図５Ｅ）を引き回して固定される部材である。疲労試験機１００は、熱電対６００による温度検知結果に基づいて、試験用ボイラ管２００の内部温度が一定温度（例えば６００℃）となるように、可撓性コイルヒータ５００の加熱温度（通電量）を制御する制御装置（不図示）を有している。尚、制御装置は、上記の制御に限らず、疲労試験に係る全ての制御を行う。
The flexible coil heater 500 is a member that heats the inside of the test boiler tube 200 in order to generate a temperature environment equivalent to the actual temperature environment in the boiler 2. The surface of the flexible coil heater 500 is entirely covered with an insulating material (for example, ceramic). The thermocouple 600 is a member that detects the temperature of the outer peripheral surface of the test boiler tube 200. The heat retaining member 700 (FIG. 5E) is a member that is wound around the outer peripheral surface of the test boiler tube 200 and then fixed by drawing the wire 800 (FIG. 5E) when performing a fatigue test. The fatigue testing machine 100 determines the heating temperature of the flexible coil heater 500 based on the temperature detection result by the thermocouple 600 so that the internal temperature of the test boiler tube 200 becomes a constant temperature (for example, 600 ° C.). ) Is controlled. In addition, a control apparatus performs not only said control but all the control which concerns on a fatigue test.
＝＝＝疲労試験＝＝＝
＜＜第１実施形態＞＞
図５Ａ～図５Ｅは、本実施形態に係る疲労試験方法を実施するための工程を示す要部平面図である。疲労試験方法は、説明の便宜上、例えば図５Ａ～図５Ｅの順序で実施されることとするが、疲労試験方法を最終的に実施できるのであれば、上記の順序を一部変更して実施されることとしてもよい。 === Fatigue test ===
<< First Embodiment >>
FIG. 5A to FIG. 5E are principal part plan views showing steps for carrying out the fatigue test method according to the present embodiment. For convenience of explanation, the fatigue test method is performed, for example, in the order of FIGS. 5A to 5E. However, if the fatigue test method can be finally performed, the above-described order is partially changed. It is also good to do.
＜＜第１実施形態＞＞
図５Ａ～図５Ｅは、本実施形態に係る疲労試験方法を実施するための工程を示す要部平面図である。疲労試験方法は、説明の便宜上、例えば図５Ａ～図５Ｅの順序で実施されることとするが、疲労試験方法を最終的に実施できるのであれば、上記の順序を一部変更して実施されることとしてもよい。 === Fatigue test ===
<< First Embodiment >>
FIG. 5A to FIG. 5E are principal part plan views showing steps for carrying out the fatigue test method according to the present embodiment. For convenience of explanation, the fatigue test method is performed, for example, in the order of FIGS. 5A to 5E. However, if the fatigue test method can be finally performed, the above-described order is partially changed. It is also good to do.
以下、図５Ａ～図５Ｅを参照しつつ、本実施形態に係る疲労試験方法を用いて行われる疲労試験について説明する。
Hereinafter, a fatigue test performed using the fatigue test method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 5E.
先ず、ボイラ２内に設置されているボイラ管に対して材料、外径、肉厚等が実質的に同一の試験用ボイラ管２００を準備する。尚、試験用ボイラ管２００は、疲労試験機１００に装着する関係上、固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂ間の距離を僅かに超える全長（例えば１～２ｍ程度の全長）を有し、隣接する試験用ボイラ管２００の開口同士を突き合わせて溶接加工した結果生じる溶接部２０１を有することとする（工程１）。
First, a test boiler pipe 200 having substantially the same material, outer diameter, thickness and the like is prepared for the boiler pipe installed in the boiler 2. The test boiler tube 200 has a total length (for example, a total length of about 1 to 2 m) slightly exceeding the distance between the fixed arms 303A and 303B because it is mounted on the fatigue testing machine 100, and is adjacent to the test boiler. It is assumed that a welded portion 201 is formed as a result of welding the openings of the pipe 200 with each other (step 1).
次に、固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂ及び可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂの配列方向（Ｘ軸に沿う方向）から見たときに、可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂに夫々穿設されている挿入孔４０６Ａ，４０６Ｂが固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂに夫々穿設されている挿入孔３０４Ａ，３０４Ｂと重なって見えるように、往復動装置４０３の垂直方向における往復動位置を調整する。この工程は、試験用ボイラ管２００を固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂ及び可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂに装着するための準備工程である（図５Ａ：工程２）。尚、往復動装置４０３の動作が停止しているとき（又は、往復動装置４０３の電源が投入されていないとき）、可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂの垂直方向の停止位置（ニュートラルな停止位置）が工程２の位置となるように、往復動装置４０３が設計されている場合、工程２は不要である。
Next, when viewed from the arrangement direction of the fixed arms 303A and 303B and the movable arms 404A and 404B (the direction along the X axis), the insertion holes 406A and 406B respectively formed in the movable arms 404A and 404B are fixed arms. The reciprocating position in the vertical direction of the reciprocating device 403 is adjusted so as to overlap the insertion holes 304A and 304B formed in 303A and 303B, respectively. This step is a preparatory step for mounting the test boiler tube 200 on the fixed arms 303A and 303B and the movable arms 404A and 404B (FIG. 5A: step 2). When the operation of the reciprocating device 403 is stopped (or when the power of the reciprocating device 403 is not turned on), the vertical stop position (neutral stop position) of the movable arms 404A and 404B is a process. If the reciprocating device 403 is designed so as to be in position 2, step 2 is not necessary.
次に、試験用ボイラ管２００を挿入孔３０４Ａ，３０４Ｂ，４０６Ａ，４０６Ｂに挿入し、試験用ボイラ管２００を固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂ及び可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂに装着する。この工程によって、試験用ボイラ管２００は、基台３０１上において水平に保持された状態になる。尚、溶接部２０１は、可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂの間に存在していることとする（図５Ｂ：工程３）。
Next, the test boiler tube 200 is inserted into the insertion holes 304A, 304B, 406A, and 406B, and the test boiler tube 200 is attached to the fixed arms 303A and 303B and the movable arms 404A and 404B. By this step, the test boiler pipe 200 is held horizontally on the base 301. In addition, the welding part 201 shall exist between movable arm 404A, 404B (FIG. 5B: process 3).
次に、可撓性コイルヒータ５００を試験用ボイラ管２００の一方の開口（－Ｘ側）から挿入し、可撓性コイルヒータ５００が試験用ボイラ管２００の内部に収まるように設置する。この工程によって、試験用ボイラ管２００の内部を加熱することが可能になる。可撓性コイルヒータ５００は、弾性変形しやすい性質を有する他にセラミックス等の絶縁材料によって絶縁被覆されているため、疲労試験の際に破損することなく加熱動作を継続することが可能になる（図５Ｃ：工程４）。
Next, the flexible coil heater 500 is inserted from one opening (−X side) of the test boiler tube 200 and installed so that the flexible coil heater 500 is accommodated in the test boiler tube 200. By this step, the inside of the test boiler tube 200 can be heated. Since the flexible coil heater 500 has a property of being easily elastically deformed and is covered with an insulating material such as ceramics, the heating operation can be continued without being damaged during a fatigue test ( FIG. 5C: Step 4).
次に、試験用ボイラ管２００の長手方向（Ｘ軸に沿う方法）において、試験用ボイラ管２００が挿入孔３０４Ａ，３０４Ｂ，４０６Ａ，４０６Ｂからずれないように、固定アーム３０３Ａの固定アーム３０３Ｂとは反対側（－Ｘ側）の面に対してキャップ９００Ａを装着し、同様に、固定アーム３０３Ｂの固定アーム３０３Ａとは反対側（＋Ｘ側）の面に対してキャップ９００Ｂを装着する。キャップ９００Ａ，９００Ｂの装着が行われると、試験用ボイラ管２００が挿入孔３０４Ａ，３０４Ｂ，４０６Ａ，４０６Ｂからずれなくなる他に、試験用ボイラ管２００の両端の開口が塞がれることに伴って、可撓性コイルヒータ５００によって加熱された試験用ボイラ管２００の内部の熱が試験用ボイラ管２００の両端の開口から放熱し難くなる。又、キャップ９００Ａを装着する際に、試験用ボイラ管２００の一方の開口から露出する可撓性コイルヒータ５００の一方の端子を導線９０１Ａと電気的に接続する。同様に、試験用ボイラ管２００の他方の開口から露出する可撓性コイルヒータ５００の他方の端子を導線９０１Ｂと電気的に接続する。導線９０１Ａ，９０１Ｂは、制御装置から導出されてキャップ９００Ａ，９００Ｂを貫通する導線である。従って、制御装置は、可撓性コイルヒータ５００を通電し、試験用ボイラ管２００の内部を加熱することが可能になる。又、熱電対６００を試験用ボイラ管２００の外周面に取り付ける。熱電対６００は、制御装置と接続されている。従って、制御装置は、熱電対６００による温度検知結果に基づいて、試験用ボイラ管２００の内部温度が一定温度となるように、可撓性コイルヒータ５００の通電量を制御することが可能になる（図５Ｄ：行程５）。
Next, in the longitudinal direction of the test boiler tube 200 (method along the X axis), the fixed arm 303B of the fixed arm 303A is used so that the test boiler tube 200 does not deviate from the insertion holes 304A, 304B, 406A, 406B. The cap 900A is attached to the surface on the opposite side (−X side). Similarly, the cap 900B is attached to the surface on the opposite side (+ X side) of the fixed arm 303B to the fixed arm 303A. When the caps 900A and 900B are attached, the test boiler tube 200 is not displaced from the insertion holes 304A, 304B, 406A and 406B, and the openings at both ends of the test boiler tube 200 are closed. The heat inside the test boiler tube 200 heated by the flexible coil heater 500 is difficult to dissipate from the openings at both ends of the test boiler tube 200. Further, when the cap 900A is attached, one terminal of the flexible coil heater 500 exposed from one opening of the test boiler tube 200 is electrically connected to the conducting wire 901A. Similarly, the other terminal of the flexible coil heater 500 exposed from the other opening of the test boiler tube 200 is electrically connected to the conducting wire 901B. Conductive wires 901A and 901B are derived from the control device and penetrate the caps 900A and 900B. Therefore, the control device can energize the flexible coil heater 500 to heat the inside of the test boiler tube 200. Further, the thermocouple 600 is attached to the outer peripheral surface of the test boiler tube 200. The thermocouple 600 is connected to the control device. Therefore, the control device can control the energization amount of the flexible coil heater 500 based on the temperature detection result by the thermocouple 600 so that the internal temperature of the test boiler tube 200 becomes a constant temperature. (FIG. 5D: Process 5).
次に、試験用ボイラ管２００の内部の熱が試験用ボイラ管２００自体を通して放熱し難くなるように、保温部材７００を試験用ボイラ管２００の外周面に巻き付けた後、ワイヤ８００を保温部材７００の外周面に引き回し、保温部材７００を試験用ボイラ管２００に固定する（図５Ｅ：行程６）。
Next, after the heat insulation member 700 is wound around the outer peripheral surface of the test boiler tube 200 so that the heat inside the test boiler tube 200 is difficult to dissipate through the test boiler tube 200 itself, the wire 800 is attached to the heat insulation member 700. The heat retaining member 700 is fixed to the test boiler tube 200 (FIG. 5E: step 6).
上記の行程１～工程６を行うことによって、試験用ボイラ管２００に対する疲労試験を行うための準備が完了する。そして、制御装置に対して疲労試験を行うための指示を入力すると、制御装置は、往復動装置４０３、可撓性コイルヒータ５００、熱電対６００を動作させる。具体的には、制御装置は、試験用ボイラ管２００の内部温度が一定温度となるように、熱電対６００から得られる温度検知結果に基づいて可撓性コイルヒータ５００の通電量を制御しつつ、試験用ボイラ管２００に対して一定の曲げ荷重が継続的に加わるように、往復動装置４０３を垂直方向に往復動させる。このようにして、試験用ボイラ管２００に対する疲労試験を行うことが可能になる。
The preparation for conducting the fatigue test on the test boiler pipe 200 is completed by performing the above-described steps 1 to 6. And if the instruction | indication for performing a fatigue test is input with respect to a control apparatus, a control apparatus will operate the reciprocating device 403, the flexible coil heater 500, and the thermocouple 600. FIG. Specifically, the control device controls the energization amount of the flexible coil heater 500 based on the temperature detection result obtained from the thermocouple 600 so that the internal temperature of the test boiler tube 200 becomes a constant temperature. The reciprocating device 403 is reciprocated in the vertical direction so that a constant bending load is continuously applied to the test boiler tube 200. In this way, it is possible to perform a fatigue test on the test boiler pipe 200.
＜＜第２実施形態＞＞
図６は、本実施形態に係る他の疲労試験方法において、試験用ボイラ管に装着される補強装置を示す斜視図である。図７は、本実施形態に係る他の疲労試験方法において、試験用ボイラ管に装着される補強装置を示す分解平面図である。図８は、本実施形態に係る他の疲労試験方法において、試験用ボイラ管に装着される補強装置を示す平面図である。図９は、本実施形態に係る他の疲労試験方法において、試験用ボイラ管に装着される補強装置を示す他の平面図である。 << Second Embodiment >>
FIG. 6 is a perspective view showing a reinforcing device attached to a test boiler pipe in another fatigue test method according to the present embodiment. FIG. 7 is an exploded plan view showing a reinforcing device attached to a test boiler pipe in another fatigue test method according to the present embodiment. FIG. 8 is a plan view showing a reinforcing device attached to a test boiler pipe in another fatigue test method according to the present embodiment. FIG. 9 is another plan view showing a reinforcing device attached to a test boiler pipe in another fatigue test method according to the present embodiment.
図６は、本実施形態に係る他の疲労試験方法において、試験用ボイラ管に装着される補強装置を示す斜視図である。図７は、本実施形態に係る他の疲労試験方法において、試験用ボイラ管に装着される補強装置を示す分解平面図である。図８は、本実施形態に係る他の疲労試験方法において、試験用ボイラ管に装着される補強装置を示す平面図である。図９は、本実施形態に係る他の疲労試験方法において、試験用ボイラ管に装着される補強装置を示す他の平面図である。 << Second Embodiment >>
FIG. 6 is a perspective view showing a reinforcing device attached to a test boiler pipe in another fatigue test method according to the present embodiment. FIG. 7 is an exploded plan view showing a reinforcing device attached to a test boiler pipe in another fatigue test method according to the present embodiment. FIG. 8 is a plan view showing a reinforcing device attached to a test boiler pipe in another fatigue test method according to the present embodiment. FIG. 9 is another plan view showing a reinforcing device attached to a test boiler pipe in another fatigue test method according to the present embodiment.
以下、図６～図９を参照しつつ、試験用ボイラ管２００に装着される補強装置２５０について説明する。
Hereinafter, the reinforcing device 250 attached to the test boiler pipe 200 will be described with reference to FIGS.
補強装置２５０は、ボイラ２内に設置されているボイラ管の余寿命がクリープ疲労損傷に伴って短くなるのを抑制するために、ボイラ管の外周面に対して密着するように装着される補強部材である。本疲労試験において、補強装置２５０は、ボイラ管の代わりに試験用ボイラ管２００の外周面に対して密着するように装着される。補強装置２５０は、試験用ボイラ管２００の外周面に対して密着するように装着される第１補強部材２５１Ａ及び第２補強部材２５１Ｂを含んで構成されている。
The reinforcement device 250 is a reinforcement that is attached so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the boiler pipe in order to prevent the remaining life of the boiler pipe installed in the boiler 2 from being shortened due to creep fatigue damage. It is a member. In this fatigue test, the reinforcing device 250 is mounted so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the test boiler pipe 200 instead of the boiler pipe. The reinforcing device 250 includes a first reinforcing member 251A and a second reinforcing member 251B that are attached so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the test boiler tube 200.
第１補強部材２５１Ａは、耐熱鋼（例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３０４）を材料として形成されている。又、第１補強部材２５１Ａは、Ｘ軸及びＹ軸で形成されるＸＹ平面が試験用ボイラ管２００の中心軸を通るように試験用ボイラ管２００が切断された場合の、試験用ボイラ管２００の上側（＋Ｚ側）の半周分の外周面に対して面接触するように、半円筒形状を呈している。又、第１補強部材２５１ＡのＸ軸に沿う方向の長さＬは、試験用ボイラ管２００が熱応力に応じたクリープ疲労損傷や応力腐食割れＳＣＣ（Stress Corrosion Cracking）を発生し難くなるように、例えば試験用ボイラ管２００の直径の２倍以上の長さに設定されている。又、第１補強部材２５１Ａの肉厚は、Ｘ軸に沿う方向の両端に熱応力が集中しないように、Ｘ軸に沿う方向において第１補強部材２５１Ａの中央から両端に向かうにつれて薄くなっている。特に、第１補強部材２５１Ａの肉厚は、Ｘ軸に沿う方向において、第１補強部材２５０Ａの中央付近では一定であるが、第１補強部材２５１Ａの中央から遠ざかった位置から両端に向かうにつれて、円錐の外周面のように一定割合で徐々に薄くなっている。尚、一定割合は、Ｘ軸に沿う方向の長さ１００ｍｍに対して肉厚が５ｍｍ薄くなる程度の割合に設定されていることとする。又、第１補強部材２５１Ａの両端の肉厚は、５ｍｍ程度に設定されることとする。
The first reinforcing member 251A is made of heat resistant steel (for example, stainless steel SUS316, SUS304). In addition, the first reinforcing member 251A is the test boiler pipe 200 when the test boiler pipe 200 is cut so that the XY plane formed by the X axis and the Y axis passes through the central axis of the test boiler pipe 200. A semi-cylindrical shape is provided so as to make surface contact with the outer peripheral surface of the upper half (+ Z side) of the outer periphery. The length L in the direction along the X axis of the first reinforcing member 251A is such that the test boiler tube 200 is less likely to cause creep fatigue damage or stress corrosion cracking SCC (Stress Corrosion Cracking) according to thermal stress. For example, the length is set to be twice or more the diameter of the test boiler tube 200. Further, the thickness of the first reinforcing member 251A becomes thinner from the center of the first reinforcing member 251A toward both ends in the direction along the X axis so that thermal stress is not concentrated on both ends in the direction along the X axis. . In particular, the thickness of the first reinforcing member 251A is constant in the vicinity of the center of the first reinforcing member 250A in the direction along the X axis, but from the position away from the center of the first reinforcing member 251A toward both ends, It gradually becomes thinner at a constant rate like the outer peripheral surface of the cone. The fixed ratio is set to a ratio that the thickness is reduced by 5 mm with respect to the length of 100 mm in the direction along the X axis. The thickness of both ends of the first reinforcing member 251A is set to about 5 mm.
第１補強部材２５０ＡのＹ軸に沿う方向の両側（±Ｙ側）には、第１フランジ２５２がＸ軸に沿う方向に設けられている。又、第１フランジ２５２は、耐熱鋼（例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３０４）を材料として形成され、例えば長尺Ｌ’（＜Ｌ）の平板形状を呈している。又、第１フランジ２５２には、Ｘ軸に沿う方向に複数の第１孔２５３が実質的に等間隔で穿設されている。又、第１フランジ２５２は、第１補強部材１００Ａに対して、溶接加工によって一体的に設けられている。
First flanges 252 are provided in the direction along the X axis on both sides (± Y side) in the direction along the Y axis of the first reinforcing member 250A. The first flange 252 is made of heat-resistant steel (for example, stainless steel SUS316, SUS304), and has a flat plate shape of, for example, a long L ′ (<L). A plurality of first holes 253 are formed in the first flange 252 at substantially equal intervals in the direction along the X axis. Further, the first flange 252 is integrally provided by welding with respect to the first reinforcing member 100A.
同様に、第２補強部材２５１Ｂは、耐熱鋼（例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３０４）を材料として形成されている。又、第２補強部材２５１Ｂは、Ｘ軸及びＹ軸で形成されるＸＹ平面が試験用ボイラ管２００の中心軸を通るように試験用ボイラ管２００が切断された場合の、試験用ボイラ管２００の下側（－Ｚ側）の半周分の外周面に対して面接触するように、半円筒形状を呈している。又、第２補強部材２５１ＢのＸ軸に沿う方向の長さは、試験用ボイラ管２００が熱応力に応じたクリープ疲労損傷や応力腐食割れを発生し難くなるように、例えば試験用ボイラ管２００の直径の２倍以上の長さに設定されている。又、第２補強部材２５１Ｂの肉厚は、Ｘ軸に沿う方向の両端に熱応力が集中しないように、第２補強部材２５１ＢのＸ軸に沿う方向の中央から両端に向かうにつれて薄くなっている。特に、第２補強部材２５１Ｂの肉厚は、Ｘ軸に沿う方向において、第２補強部材２５１Ｂ中央付近では一定であるが、第２補強部材２５１Ｂの中央から遠ざかった位置から両端に向かうにつれて、円錐の外周面のように一定割合で徐々に薄くなっている。尚、一定割合は、Ｘ軸に沿う方向の長さ１００ｍｍに対して肉厚が５ｍｍ薄くなる程度の割合に設定されていることとする。又、第２補強部材２５１Ｂの両端の肉厚は、５ｍｍ程度に設定されることとする。
Similarly, the second reinforcing member 251B is made of heat resistant steel (for example, stainless steel SUS316, SUS304). The second reinforcing member 251 </ b> B is a test boiler tube 200 when the test boiler tube 200 is cut so that the XY plane formed by the X axis and the Y axis passes through the central axis of the test boiler tube 200. It has a semi-cylindrical shape so as to come into surface contact with the outer peripheral surface of the lower half (−Z side) of the lower side. The length of the second reinforcing member 251B in the direction along the X-axis is, for example, such that the test boiler tube 200 is less likely to cause creep fatigue damage or stress corrosion cracking according to thermal stress. It is set to a length that is at least twice the diameter. Further, the thickness of the second reinforcing member 251B becomes thinner from the center of the second reinforcing member 251B in the direction along the X axis toward both ends so that thermal stress does not concentrate at both ends in the direction along the X axis. . In particular, the thickness of the second reinforcing member 251B is constant in the vicinity of the center of the second reinforcing member 251B in the direction along the X axis, but the cone increases toward the both ends from a position away from the center of the second reinforcing member 251B. It gradually becomes thinner at a constant rate like the outer peripheral surface of. The fixed ratio is set to a ratio that the thickness is reduced by 5 mm with respect to the length of 100 mm in the direction along the X axis. The thickness of both ends of the second reinforcing member 251B is set to about 5 mm.
第２補強部材２５１ＢのＹ軸に沿う方向の両側（±Ｙ側）には、第２フランジ２５４がＸ軸に沿う方向に設けられている。又、第２フランジ２５４は、耐熱鋼（例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３０４）を材料として形成され、長尺Ｌ’（＜Ｌ）の平板形状を呈している。又、第２フランジ２５４には、Ｘ軸に沿う方向に複数の第２孔２５５が実質的に等間隔で穿設されている。又、第２フランジ２５５は、第２補強部材２５１Ｂに対して、溶接加工によって一体的に設けられている。
The second flange 254 is provided in the direction along the X axis on both sides (± Y side) in the direction along the Y axis of the second reinforcing member 251B. The second flange 254 is made of a heat-resistant steel (for example, stainless steel SUS316, SUS304) and has a long flat plate shape of L ′ (<L). The second flange 254 has a plurality of second holes 255 formed at substantially equal intervals in the direction along the X axis. Moreover, the 2nd flange 255 is integrally provided with the 2nd reinforcement member 251B by welding.
上記の説明から明らかなように、第１補強部材２５１Ａ及び第２補強部材２５１Ｂは、両部材２５１Ａ，２５１Ｂの間に試験用ボイラ管２００を挟むように配置したときに対称な形状を呈することとなる。よって、第１補強部材２５１Ａ及び第２補強部材２５１Ｂが試験用ボイラ管２００を境に対称となるように配置された状態において、第１フランジ２５２及び第２フランジ２５４を重ね合わせると、第１補強部材２５１Ａ及び第２補強部材２５１Ｂの内周面（窪んでいる側の面）が試験用ボイラ管２００の外周面に対して面接触し、複数の第１孔２５３及び複数の第２孔２５５同士がずれることなく重なり合った状態になる。そして、複数の第１孔２５３及び複数の第２孔２５５に複数のボルト２５６を挿入した後、複数のボルト２５６に複数のナット２５７を螺合させて締め付けると、第１補強部材２５１Ａ及び第２補強部材２５１Ｂは試験用ボイラ管２００の外周面に対して密着して装着された状態になる。尚、第１補強部材２５１Ａ及び第２補強部材２５１Ｂが重なり合うことによって形成される補強装置２５０の内径は、一定のままである。
As is clear from the above description, the first reinforcing member 251A and the second reinforcing member 251B have a symmetrical shape when disposed so that the test boiler tube 200 is sandwiched between the members 251A and 251B. Become. Therefore, if the first flange 252 and the second flange 254 are overlapped in a state where the first reinforcing member 251A and the second reinforcing member 251B are arranged so as to be symmetrical with respect to the test boiler tube 200, the first reinforcing member The inner peripheral surfaces (surfaces that are recessed) of the member 251A and the second reinforcing member 251B are in surface contact with the outer peripheral surface of the test boiler tube 200, and the plurality of first holes 253 and the plurality of second holes 255 are in contact with each other. It will be in the state where it overlapped without slipping. When a plurality of bolts 256 are inserted into the plurality of first holes 253 and the plurality of second holes 255 and then a plurality of nuts 257 are screwed into the plurality of bolts 256 and tightened, the first reinforcing member 251A and the second The reinforcing member 251B is in close contact with the outer peripheral surface of the test boiler tube 200. Note that the inner diameter of the reinforcing device 250 formed by overlapping the first reinforcing member 251A and the second reinforcing member 251B remains constant.
図１０Ａ～図１０Ｄは、本実施形態に係る他の疲労試験方法を実施するための工程を示す要部平面図である。疲労試験方法は、説明の便宜上、例えば図１０Ａ～図１０Ｄの順序で実施されることとするが、疲労試験方法を最終的に実施できるのであれば、上記の順序を一部変更して実施されることとしてもよい。又、図１０Ａ～図１０Ｄの工程を実施するにあたって、固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂは基台３０１に対して着脱自在な機構によって取り付けられ、可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂは先端箱４０５に対して着脱自在な機構によって取り付けられ、挿入孔４０７Ａ，４０７Ｂは補強装置２５０を挿入可能な径を有することとする。又、説明の便宜上、図１０Ｂ及び図１０Ｃにおいて、第１フランジ２５２、第２フランジ２５４、ボルト２５６、ナット２５７、固定バンド２５８は省略されている。
10A to 10D are main part plan views showing steps for carrying out another fatigue test method according to the present embodiment. For convenience of explanation, the fatigue test method is performed, for example, in the order of FIGS. 10A to 10D. However, if the fatigue test method can be finally performed, the above-described order may be partially changed. It is also good to do. 10A to 10D, the fixed arms 303A and 303B are attached to the base 301 by a detachable mechanism, and the movable arms 404A and 404B are detachable from the tip box 405. The insertion holes 407A and 407B have a diameter into which the reinforcing device 250 can be inserted. For convenience of explanation, the first flange 252, the second flange 254, the bolt 256, the nut 257, and the fixing band 258 are omitted in FIGS. 10B and 10C.
以下、図１０Ａ～図１０Ｄを参照しつつ、本実施形態に係る他の疲労試験方法を用いて行われる疲労試験について説明する。
Hereinafter, a fatigue test performed using another fatigue test method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 10A to 10D.
先ず、ボイラ２内に設置されているボイラ管に対して材料、外径、肉厚等が実質的に同一の試験用ボイラ管２００を準備する。尚、試験用ボイラ管２００は、疲労試験機１００に装着する関係上、固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂ間の距離を僅かに超える全長（例えば１～２ｍ程度の全長）を有し、隣接する試験用ボイラ管２００の開口同士を突き合わせて溶接加工した結果生じる溶接部２０１を有することとする。そして、試験用ボイラ管２００の両端が露出するように、試験用ボイラ管２００の溶接部２０１を含む外周面に対して補強装置２５０を装着する（工程１）。
First, a test boiler pipe 200 having substantially the same material, outer diameter, thickness and the like is prepared for the boiler pipe installed in the boiler 2. The test boiler tube 200 has a total length (for example, a total length of about 1 to 2 m) slightly exceeding the distance between the fixed arms 303A and 303B because it is mounted on the fatigue testing machine 100, and is adjacent to the test boiler. Suppose that it has the welding part 201 which arises as a result of having welded the opening of the pipe | tube 200 to each other. And the reinforcement apparatus 250 is mounted | worn with respect to the outer peripheral surface containing the welding part 201 of the test boiler pipe | tube 200 so that the both ends of the test boiler pipe | tube 200 may be exposed (process 1).
次に、基台３０１から固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂを取り外し、先端箱４０５から可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂを取り外す。そして、第１フランジ２５２及び第２フランジ２５４の一端（－Ｘ側）が可動アーム４０４Ａに当接するまで、補強装置２５０が装着された状態である試験用ボイラ管２００の一端（－Ｘ側）を可動アーム４０４Ａに穿設された挿入孔４０７Ａに挿入するとともに、第１フランジ２５２及び第２フランジ２５４の他端（＋Ｘ側）が可動アーム４０４Ｂに当接するまで、上記の試験用ボイラ管２００の他端（＋Ｘ側）を可動アーム４０４Ｂに穿設された挿入孔４０７Ｂに挿入する。可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂが第１フランジ２５２及び第２フランジ２５４を挟んだ状態になったら、可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂを先端箱４０５に取り付ける。次に、可動アーム４０４Ａの可動アーム４０４Ｂとは反対側（－Ｘ側）における補強装置２５０の外周面と、可動アーム４０４Ｂの可動アーム４０４Ａとは反対側（＋Ｘ側）における補強装置２５０の外周面と、に対して、第１補強部材２５１Ａ及び第２補強部材２５１Ｂを試験用ボイラ管２００に密着させるための固定バンド２５８を装着する。次に、上記の試験用ボイラ管２００の一端を固定アーム３０３Ａに穿設された挿入孔３０４Ａに挿入するとともに、上記の試験用ボイラ管２００の他端を固定アーム３０３Ｂに穿設された挿入孔３０４Ｂに挿入する。固定アーム３０４Ａ，３０４Ｂが補強装置２５０の両端に当接したら、可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂの垂直位置を調整しながら、固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂを基台３０１に取り付ける。これによって、試験用ボイラ管２００は、疲労試験機１００に固定される。尚、溶接部２０１は、可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂの間に存在していることとする（図１０Ａ：工程２）。
Next, the fixed arms 303A and 303B are removed from the base 301, and the movable arms 404A and 404B are removed from the tip box 405. Then, until one end (−X side) of the first flange 252 and the second flange 254 comes into contact with the movable arm 404A, one end (−X side) of the test boiler pipe 200 in which the reinforcing device 250 is mounted is connected. While inserting into the insertion hole 407A drilled in the movable arm 404A, until the other end (+ X side) of the first flange 252 and the second flange 254 contacts the movable arm 404B, The end (+ X side) is inserted into an insertion hole 407B formed in the movable arm 404B. When the movable arms 404A and 404B are sandwiched between the first flange 252 and the second flange 254, the movable arms 404A and 404B are attached to the tip box 405. Next, the outer peripheral surface of the reinforcing device 250 on the opposite side (−X side) of the movable arm 404A to the movable arm 404B, and the outer peripheral surface of the reinforcing device 250 on the opposite side (+ X side) of the movable arm 404B to the movable arm 404A. In contrast, a fixing band 258 for attaching the first reinforcing member 251A and the second reinforcing member 251B to the test boiler tube 200 is attached. Next, one end of the test boiler tube 200 is inserted into the insertion hole 304A formed in the fixed arm 303A, and the other end of the test boiler tube 200 is inserted in the fixed arm 303B. Insert into 304B. When the fixed arms 304A and 304B come into contact with both ends of the reinforcing device 250, the fixed arms 303A and 303B are attached to the base 301 while adjusting the vertical positions of the movable arms 404A and 404B. As a result, the test boiler tube 200 is fixed to the fatigue testing machine 100. In addition, the welding part 201 shall exist between movable arm 404A, 404B (FIG. 10A: process 2).
次に、可撓性コイルヒータ５００を試験用ボイラ管２００の一方の開口（－Ｘ側）から挿入し、可撓性コイルヒータ５００が試験用ボイラ管２００の内部に収まるように設置する。この工程によって、試験用ボイラ管２００の内部を加熱することが可能になる。可撓性コイルヒータ５００は、弾性変形しやすい性質を有する他にセラミックス等の絶縁材料によって絶縁被覆されているため、疲労試験の際に破損することなく加熱動作を継続することが可能になる（図１０Ｂ：工程３）。
Next, the flexible coil heater 500 is inserted from one opening (−X side) of the test boiler tube 200 and installed so that the flexible coil heater 500 is accommodated in the test boiler tube 200. By this step, the inside of the test boiler tube 200 can be heated. Since the flexible coil heater 500 has a property of being easily elastically deformed and is covered with an insulating material such as ceramics, the heating operation can be continued without being damaged during a fatigue test ( FIG. 10B: Step 3).
次に、固定アーム３０３Ａの固定アーム３０３Ｂとは反対側（－Ｘ側）の面に対してキャップ９００Ａを装着し、同様に、固定アーム３０３Ｂの固定アーム３０３Ａとは反対側（＋Ｘ側）の面に対してキャップ９００Ｂを装着する。キャップ９００Ａ，９００Ｂの装着が行われると、試験用ボイラ管２００の両端の開口が塞がれることに伴って、可撓性コイルヒータ５００によって加熱された試験用ボイラ管２００の内部の熱が試験用ボイラ管２００の両端の開口から放熱し難くなる。又、キャップ９００Ａを装着する際に、試験用ボイラ管２００の一方の開口から見える可撓性コイルヒータ５００の一方の端子を導線９０１Ａと電気的に接続する。同様に、試験用ボイラ管２００の他方の開口から見える可撓性コイルヒータ５００の他方の端子を導線９０１Ｂと電気的に接続する。導線９０１Ａ，９０１Ｂは、制御装置から導出されてキャップ９００Ａ，９００Ｂを貫通する導線である。従って、制御装置は、可撓性コイルヒータ５００の通電量を制御しつつ、試験用ボイラ管２００の内部を加熱することが可能になる。又、熱電対６００を補強装置２５０の外周面に取り付ける。熱電対６００は、制御装置と接続されている。従って、制御装置は、熱電対６００による温度検知結果に基づいて、試験用ボイラ管２００の内部温度が一定温度となるように、可撓性コイルヒータ５００の通電量を制御することが可能になる（図１０Ｃ：行程４）。
Next, the cap 900A is attached to the surface of the fixed arm 303A opposite to the fixed arm 303B (-X side), and similarly, the surface of the fixed arm 303B opposite to the fixed arm 303A (+ X side). A cap 900B is attached. When the caps 900A and 900B are attached, the heat inside the test boiler tube 200 heated by the flexible coil heater 500 is tested as the openings at both ends of the test boiler tube 200 are closed. It becomes difficult to radiate heat from the openings at both ends of the boiler pipe 200 for use. Further, when the cap 900A is attached, one terminal of the flexible coil heater 500 that can be seen from one opening of the test boiler tube 200 is electrically connected to the conducting wire 901A. Similarly, the other terminal of the flexible coil heater 500 visible from the other opening of the test boiler tube 200 is electrically connected to the lead wire 901B. Conductive wires 901A and 901B are derived from the control device and penetrate the caps 900A and 900B. Therefore, the control device can heat the inside of the test boiler tube 200 while controlling the energization amount of the flexible coil heater 500. Further, the thermocouple 600 is attached to the outer peripheral surface of the reinforcing device 250. The thermocouple 600 is connected to the control device. Therefore, the control device can control the energization amount of the flexible coil heater 500 based on the temperature detection result by the thermocouple 600 so that the internal temperature of the test boiler tube 200 becomes a constant temperature. (FIG. 10C: Step 4).
次に、試験用ボイラ管２００の内部の熱が試験用ボイラ管２００及び補強装置２５０を通して放熱し難くなるように、保温部材７００を試験用ボイラ管２００の外周面に巻き付けた後、ワイヤ８００を保温部材７００の外周面に引き回し、保温部材７００を試験用ボイラ管２００に固定する（図１０Ｄ：行程５）。
Next, after the thermal insulation member 700 is wound around the outer peripheral surface of the test boiler tube 200 so that the heat inside the test boiler tube 200 is hardly dissipated through the test boiler tube 200 and the reinforcing device 250, the wire 800 is The heat insulating member 700 is drawn around the outer peripheral surface of the heat insulating member 700, and the heat insulating member 700 is fixed to the test boiler tube 200 (FIG. 10D: step 5).
上記の行程１～工程５を行うことによって、試験用ボイラ管２００に対する疲労試験を行うための準備が完了する。そして、制御装置に対して疲労試験を行うための指示を入力すると、制御装置は、往復動装置４０３、可撓性コイルヒータ５００、熱電対６００を動作させる。具体的には、制御装置は、試験用ボイラ管２００の内部温度が一定温度となるように、熱電対６００から得られる温度検知結果に基づいて可撓性コイルヒータ５００の通電量を制御しつつ、試験用ボイラ管２００に対して一定の曲げ荷重が継続的に加わるように、往復動装置４０３を垂直方向に往復動させる。このようにして、ボイラ管に補強装置２５０を装着する実際の使用環境と同等の使用環境を実現しながら、試験用ボイラ管２００に対する疲労試験を行うことが可能になる。
The preparation for performing the fatigue test on the test boiler tube 200 is completed by performing the above-described steps 1 to 5. And if the instruction | indication for performing a fatigue test is input with respect to a control apparatus, a control apparatus will operate the reciprocating device 403, the flexible coil heater 500, and the thermocouple 600. FIG. Specifically, the control device controls the energization amount of the flexible coil heater 500 based on the temperature detection result obtained from the thermocouple 600 so that the internal temperature of the test boiler tube 200 becomes a constant temperature. The reciprocating device 403 is reciprocated in the vertical direction so that a constant bending load is continuously applied to the test boiler tube 200. In this way, it is possible to perform a fatigue test on the test boiler pipe 200 while realizing a use environment equivalent to the actual use environment in which the reinforcing device 250 is mounted on the boiler pipe.
以上説明したように、本実施形態に係る、ボイラの燃焼熱を用いて水を加熱することによって得られる蒸気が通過する円筒型のボイラ管の疲労試験方法は、ボイラ管と同等の試験用ボイラ管２００を準備する第１工程と、表面が絶縁被覆された可撓性コイルヒータ５００を試験用ボイラ管２００の内部に設置する第２工程と、熱電対６００を試験用ボイラ管２００の外周面上に設置する第３工程と、試験用ボイラ管２００の断面に沿う方向に往復運動する疲労試験機１００の可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂに対して試験用ボイラ管５００を装着する第４工程と、疲労試験機１００の固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂが可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂを挟むように、固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂに対して試験用ボイラ管２００を装着する第５工程と、試験用ボイラ管の内部温度が一定温度になるように、熱電対６００の温度検知結果に基づいて可撓性コイルヒータ５００の加熱温度を制御しつつ、可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂを往復運動させることによって、試験用ボイラ管２００の疲労試験を行う第６工程と、を含む。そして、第１工程～第５工程を行うことによって、低コスト及び高精度の疲労試験を行うことが可能になる。
As described above, the fatigue test method for a cylindrical boiler tube through which steam obtained by heating water using the combustion heat of the boiler according to this embodiment passes is a test boiler equivalent to a boiler tube. A first step of preparing the tube 200, a second step of installing the flexible coil heater 500 whose surface is insulated and coated inside the test boiler tube 200, and an outer peripheral surface of the test boiler tube 200. A third step of installing the test boiler tube, a fourth step of mounting the test boiler tube 500 on the movable arms 404A and 404B of the fatigue testing machine 100 reciprocating in the direction along the cross section of the test boiler tube 200, and fatigue. A fifth tester tube 200 is attached to the fixed arms 303A and 303B so that the fixed arms 303A and 303B of the test machine 100 sandwich the movable arms 404A and 404B. The movable arms 404A and 404B are reciprocated while controlling the heating temperature of the flexible coil heater 500 based on the temperature detection result of the thermocouple 600 so that the internal temperature of the test boiler tube becomes constant. And a sixth step of performing a fatigue test of the test boiler pipe 200. By performing the first to fifth steps, it becomes possible to perform a low-cost and high-precision fatigue test.
又、本実施形態に係る疲労試験方法において、試験用ボイラ管２００の外周面に保温部材７００を巻き付けて固定する第７工程を、第６工程の前に含む。そして、第７工程を行うことによって、試験用ボイラ管２００の内部の熱が試験用ボイラ管２００を通して放熱し難くなるため、更に高精度の疲労試験を行うことが可能になる。
Moreover, in the fatigue test method according to the present embodiment, the seventh step of wrapping and fixing the heat retaining member 700 around the outer peripheral surface of the test boiler tube 200 is included before the sixth step. By performing the seventh step, it becomes difficult to dissipate the heat inside the test boiler tube 200 through the test boiler tube 200, so that a more accurate fatigue test can be performed.
又、本実施形態に係る疲労試験方法において、試験用ボイラ管２００の内部の熱が試験用ボイラ管２００の両端の開口から放熱し難くなるように、開口をキャップ９００Ａ，９００Ｂで塞ぐ第８工程を、第６工程の前に含む。そして、第８工程を行うことによって、試験用ボイラ管２００の内部の熱が試験用ボイラ管２００を通して放熱し難くなるため、更に高精度の疲労試験を行うことが可能になる。
Further, in the fatigue test method according to the present embodiment, the eighth step of closing the openings with the caps 900A and 900B so that the heat inside the test boiler pipe 200 is not easily radiated from the openings at both ends of the test boiler pipe 200. Is included before the sixth step. By performing the eighth step, it becomes difficult to dissipate the heat inside the test boiler tube 200 through the test boiler tube 200, so that a more accurate fatigue test can be performed.
又、本実施形態に係る疲労試験方法において、図６に示すような、試験用ボイラ管２００の長手方向に沿う方向の長さが試験用ボイラ管２００の直径の２倍以上に設定されるとともに試験用ボイラ管２００の断面に沿う方向の肉厚が両端に向かうにつれて薄くなる補強装置２５０を、試験用ボイラ管２００の外周面に装着する。そして、ボイラ管に補強装置２５０を装着する実際の使用環境と同等の使用環境を実現しながら、試験用ボイラ管２００に対する疲労試験を行うことが可能になる。
In the fatigue test method according to the present embodiment, the length in the direction along the longitudinal direction of the test boiler pipe 200 is set to be twice or more the diameter of the test boiler pipe 200 as shown in FIG. A reinforcing device 250 is attached to the outer peripheral surface of the test boiler pipe 200 so that the thickness in the direction along the cross section of the test boiler pipe 200 decreases toward both ends. And it becomes possible to perform the fatigue test with respect to the test boiler pipe | tube 200, implement | achieving the use environment equivalent to the actual use environment which mounts the reinforcement apparatus 250 to a boiler pipe.
又、本実施形態に係る疲労試験方法において、図７に示すように、補強装置２５０を試験用ボイラ管２００の溶接部２０１を含む外周面に装着する。そして、ボイラ管に補強装置２５０を装着する実際の使用環境と同等の使用環境を実現しながら、試験用ボイラ管２００に対する疲労試験を行うことが可能になる。
Further, in the fatigue test method according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, the reinforcing device 250 is attached to the outer peripheral surface including the welded portion 201 of the test boiler pipe 200. And it becomes possible to perform the fatigue test with respect to the test boiler pipe | tube 200, implement | achieving the use environment equivalent to the actual use environment which mounts the reinforcement apparatus 250 to a boiler pipe.
又、本実施形態に係る疲労試験方法において、ステンレス鋼ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３０４からなる補強装置２５０を試験用ボイラ管２００の外周面に装着することとする。
In the fatigue test method according to this embodiment, a reinforcing device 250 made of stainless steel SUS316 and SUS304 is attached to the outer peripheral surface of the test boiler tube 200.
又、本実施形態に係る疲労試験方法において、熱電対６００を試験用ボイラ管２００又は補強装置２５０の外周面上に配置することとする。
Further, in the fatigue test method according to the present embodiment, the thermocouple 600 is arranged on the outer peripheral surface of the test boiler tube 200 or the reinforcing device 250.
又、本実施形態に係る疲労試験方法において、可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂに形成される挿入孔４０６Ａ，４０６Ｂ，４０７Ａ，４０７Ｂに試験用ボイラ管２００を挿入することによって、可動アーム４０４Ａ，４０４Ｂを試験用ボイラ管２００と結合することとする。
In the fatigue test method according to the present embodiment, the test boiler tube 200 is inserted into the insertion holes 406A, 406B, 407A, 407B formed in the movable arms 404A, 404B, so that the movable arms 404A, 404B are used for testing. It shall be combined with the boiler tube 200.
又、本実施形態に係る疲労試験方法において、固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂに形成される挿入孔３０４Ａ，３０４Ｂに試験用ボイラ管２００を挿入することによって、固定アーム３０３Ａ，３０３Ｂを試験用ボイラ管２００と結合することとする。
Further, in the fatigue test method according to the present embodiment, the test boiler tube 200 is inserted into the insertion holes 304A and 304B formed in the fixed arms 303A and 303B, whereby the fixed arms 303A and 303B are connected to the test boiler tube 200. It will be combined.
尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
In addition, said embodiment is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
１００ 疲労試験機
２００ 試験用ボイラ管
２０１ 溶接部
２５０ 補強装置
２５１Ａ 第１補強部材
２５１Ｂ 第２補強部材
２５２ 第１フランジ
２５３ 第１孔
２５４ 第２フランジ
２５５ 第２孔
２５６ ボルト
２５７ ナット
２５８ 固定バンド
３００ 固定機構
３０１ 基台
３０２Ａ，３０２Ｂ，４０２Ａ，４０２Ｂ 支脚
３０３Ａ，３０３Ｂ 固定アーム
３０４Ａ，３０４Ｂ，４０６Ａ，４０６Ｂ，４０７Ａ，４０７Ｂ 挿入孔
４００ 可動機構
４０１ 橋渡板
４０３ 往復動装置
４０４Ａ，４０４Ｂ 可動アーム
４０５ 先端箱
５００ 可撓性コイルヒータ
６００ 熱電対
７００ 保温部材
８００ ワイヤ DESCRIPTION OFSYMBOLS 100 Fatigue testing machine 200 Test boiler pipe 201 Welding part 250 Reinforcement device 251A 1st reinforcement member 251B 2nd reinforcement member 252 1st flange 253 1st hole 254 2nd flange 255 2nd hole 256 Bolt 257 Nut 258 Fixed band 300 Fixed Mechanism 301 Base 302A, 302B, 402A, 402B Support leg 303A, 303B Fixed arm 304A, 304B, 406A, 406B, 407A, 407B Insertion hole 400 Movable mechanism 401 Bridge plate 403 Reciprocating device 404A, 404B Movable arm 405 Tip box 500 Possible Flexible coil heater 600 Thermocouple 700 Thermal insulation member 800 Wire
２００ 試験用ボイラ管
２０１ 溶接部
２５０ 補強装置
２５１Ａ 第１補強部材
２５１Ｂ 第２補強部材
２５２ 第１フランジ
２５３ 第１孔
２５４ 第２フランジ
２５５ 第２孔
２５６ ボルト
２５７ ナット
２５８ 固定バンド
３００ 固定機構
３０１ 基台
３０２Ａ，３０２Ｂ，４０２Ａ，４０２Ｂ 支脚
３０３Ａ，３０３Ｂ 固定アーム
３０４Ａ，３０４Ｂ，４０６Ａ，４０６Ｂ，４０７Ａ，４０７Ｂ 挿入孔
４００ 可動機構
４０１ 橋渡板
４０３ 往復動装置
４０４Ａ，４０４Ｂ 可動アーム
４０５ 先端箱
５００ 可撓性コイルヒータ
６００ 熱電対
７００ 保温部材
８００ ワイヤ DESCRIPTION OF
Claims (10)
- ボイラの燃焼熱を用いて水を加熱することによって得られる蒸気が通過する円筒型の配管の疲労試験方法であって、
前記配管と同等の試験用配管を準備する第１工程と、
表面が絶縁被覆された可撓性コイルヒータを前記試験用配管の内部に設置する第２工程と、
温度センサを前記試験用配管の外周面上に設置する第３工程と、
前記試験用配管の断面に沿う方向に往復運動する疲労試験機の可動アームに対して前記試験用配管を装着する第４工程と、
前記疲労試験機の一対の固定アームが前記可動アームを挟むように、前記一対の固定アームに対して前記試験用配管を装着する第５工程と、
前記試験用配管の内部温度が一定温度になるように、前記温度センサの温度検知結果に基づいて前記可撓性コイルヒータの加熱温度を制御しつつ、前記可動アームを往復運動させることによって、前記試験用配管の疲労試験を行う第６工程と、
を含むことを特徴とする配管の疲労試験方法。 A fatigue test method for a cylindrical pipe through which steam obtained by heating water using combustion heat of a boiler passes,
A first step of preparing a test pipe equivalent to the pipe;
A second step of installing a flexible coil heater whose surface is insulated and coated inside the test pipe;
A third step of installing a temperature sensor on the outer peripheral surface of the test pipe;
A fourth step of attaching the test pipe to a movable arm of a fatigue testing machine that reciprocates in a direction along a cross section of the test pipe;
A fifth step of attaching the test pipe to the pair of fixed arms so that the pair of fixed arms of the fatigue testing machine sandwich the movable arm;
By reciprocating the movable arm while controlling the heating temperature of the flexible coil heater based on the temperature detection result of the temperature sensor so that the internal temperature of the test pipe becomes a constant temperature, A sixth step of conducting a fatigue test on the test pipe;
A method for fatigue testing of piping, comprising: - 前記第４工程において、前記試験用配管の断面に沿う方向に往復運動する前記疲労試験機の一対の可動アームに対して前記試験用配管を装着する
ことを特徴とする請求項１に記載の配管の疲労試験方法。 2. The pipe according to claim 1, wherein in the fourth step, the test pipe is attached to a pair of movable arms of the fatigue testing machine that reciprocates in a direction along a cross section of the test pipe. Fatigue test method. - 前記試験用配管の外周面に保温部材を巻き付けて固定する第７工程
を前記第６工程の前に含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配管の疲労試験方法。 The pipe fatigue test method according to claim 1 or 2, further comprising a seventh step of winding and fixing a heat retaining member around an outer peripheral surface of the test pipe before the sixth step. - 前記試験用配管の内部の熱が前記試験用配管の両端の開口から放熱しないように、前記開口を蓋部材で塞ぐ第８工程
を前記第６工程の前に含むことを特徴とする請求項３に記載の配管の疲労試験方法。 The eighth step of closing the opening with a lid member is included before the sixth step so that heat inside the test pipe is not dissipated from the openings at both ends of the test pipe. The fatigue test method for piping as described in 1. - 前記第１工程において、前記試験用配管の長手方向に沿う方向の長さが前記試験用配管の直径の２倍以上に設定されるとともに前記試験用配管の断面に沿う方向の肉厚が両端に向かうにつれて薄くなる補強部材を、前記試験用配管の外周面に装着する
ことを特徴とする請求項１～請求項４の何れか一項に記載の配管の疲労試験方法。 In the first step, the length in the direction along the longitudinal direction of the test pipe is set to be not less than twice the diameter of the test pipe, and the thickness in the direction along the cross section of the test pipe is at both ends. The pipe fatigue test method according to any one of claims 1 to 4, wherein a reinforcing member that becomes thinner as it goes is attached to an outer peripheral surface of the test pipe. - 前記第１工程において、前記補強部材を前記試験用配管の溶接部を含む外周面に装着する
ことを特徴とする請求項５に記載の配管の疲労試験方法。 The pipe fatigue test method according to claim 5, wherein, in the first step, the reinforcing member is attached to an outer peripheral surface including a welded portion of the test pipe. - 前記第１工程において、ステンレス鋼からなる前記補強部材を前記試験用配管の外周面に装着する
ことを特徴とする請求項６に記載の配管の疲労試験方法。 The pipe fatigue test method according to claim 6, wherein, in the first step, the reinforcing member made of stainless steel is attached to an outer peripheral surface of the test pipe. - 前記第３工程において、熱電対を含む前記温度センサを前記試験用配管の外周面上に配置する
ことを特徴とする請求項１～請求項７の何れか一項に記載の配管の疲労試験方法。 The pipe fatigue test method according to any one of claims 1 to 7, wherein, in the third step, the temperature sensor including a thermocouple is disposed on an outer peripheral surface of the test pipe. . - 前記第４工程において、前記可動アームに形成される挿入孔に前記試験用配管を挿入することによって、前記可動アームを前記試験用配管と結合する
ことを特徴とする請求項１～請求項８の何れか一項に記載の配管の疲労試験方法。 The movable arm is connected to the test pipe by inserting the test pipe into an insertion hole formed in the movable arm in the fourth step. The piping fatigue test method according to any one of the above. - 前記第５工程において、前記一対の固定アームに形成される挿入孔に前記試験用配管を挿入することによって、前記一対の固定アームを前記試験用配管と結合する
ことを特徴とする請求項１～請求項９の何れか一項に記載の配管の疲労試験方法。 The pair of fixed arms is coupled to the test pipe by inserting the test pipe into insertion holes formed in the pair of fixed arms in the fifth step. The pipe fatigue test method according to claim 9.
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