WO2023032720A1 - 寿命評価システム及び寿命評価方法 - Google Patents

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WO2023032720A1
WO2023032720A1 PCT/JP2022/031441 JP2022031441W WO2023032720A1 WO 2023032720 A1 WO2023032720 A1 WO 2023032720A1 JP 2022031441 W JP2022031441 W JP 2022031441W WO 2023032720 A1 WO2023032720 A1 WO 2023032720A1
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WO
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evaluation
life
stress
nozzle
pipe
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PCT/JP2022/031441
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English (en)
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博之 大山
純之 下田
拓也 深堀
紘希 片渕
達也 亀山
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三菱重工業株式会社
三菱パワー株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/22—Drums; Headers; Accessories therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/38—Determining or indicating operating conditions in steam boilers, e.g. monitoring direction or rate of water flow through water tubes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G—PHYSICS
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    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to a lifespan evaluation system and a lifespan evaluation method.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-141944 filed with the Japan Patent Office on August 31, 2021, the content of which is incorporated herein.
  • High-chromium steel which is classified as high-strength heat-resistant steel, is used in boiler and piping equipment installed in thermal power plants as the operating temperature rises.
  • the vicinity of the joint with the pipe that is connected to the nozzle is under a severe stress environment where bending stress due to thermal stress, internal pressure, and self-weight is added, so evaluation of creep damage is essential.
  • nozzle creep analysis has been carried out by creep damage evaluation by non-destructive inspection and creep damage evaluation using the finite element method (see Patent Document 1, for example).
  • At least one embodiment of the present disclosure aims to evaluate the service life of a nozzle in a short period of time with relatively high accuracy.
  • a lifespan evaluation system At least one of a header or a nozzle welded portion of a pipe in a thermal power plant, or a base metal portion around a nozzle hole of the header or the pipe, is defined as a first evaluation portion to be evaluated for life, and the first Based on the nozzle type, main pipe dimensions, nozzle dimensions, evaluation pressure, evaluation temperature, and steel material type related to the evaluation part, the life evaluation stress used to evaluate the life of the first evaluation part is calculated. 1 stress calculation unit; and a first life evaluation unit that evaluates the life of the first evaluation portion based on the life evaluation stress.
  • At least one of a header or a nozzle welded portion of a pipe in a thermal power plant, or a base metal portion around a nozzle hole of the header or the pipe, is defined as a first evaluation portion to be evaluated for life, and the first A step of calculating a life evaluation stress used to evaluate the life of the first evaluation portion based on the nozzle type, main pipe dimensions, nozzle dimensions, evaluation pressure, evaluation temperature, and steel material type related to the evaluation portion. and, and evaluating the life of the first evaluation portion based on the life evaluation stress.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a lifespan evaluation system according to this embodiment
  • FIG. 4 is a flowchart schematically showing a lifespan evaluation procedure for a first evaluation portion of the lifespan evaluation system according to the present embodiment
  • It is an example of sectional drawing in the vicinity of the nozzle welding part of piping.
  • It is a figure which shows the example of a nozzle type.
  • It is a figure which shows the example of a nozzle type.
  • It is a figure which shows the example of a nozzle type.
  • 4 is a flowchart schematically showing a lifespan evaluation procedure for a second evaluation portion of the lifespan evaluation system according to the present embodiment; It is an example of a graph showing the time history of the life evaluation stress ⁇ and the change over time of the cumulative life consumption rate. It is an example of the table
  • expressions that express shapes such as squares and cylinders do not only represent shapes such as squares and cylinders in a geometrically strict sense, but also include irregularities and chamfers to the extent that the same effect can be obtained.
  • the shape including the part etc. shall also be represented.
  • the expressions “comprising”, “comprising”, “having”, “including”, or “having” one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the life evaluation system according to this embodiment.
  • a life evaluation system according to the present embodiment is a system for evaluating the life of piping in a thermal power plant.
  • a lifespan evaluation system 100 according to this embodiment includes a processing unit 101 , an input unit 103 , a storage unit 105 and an output unit 107 .
  • the processing unit 101 is a computer system provided with an input unit 103 , a storage unit 105 and an output unit 107 .
  • the lifespan evaluation system 100 may be a server provided on a network and having the functions of the processing unit 101 . If the processing unit 101 is a server provided on the network, the storage unit 105 may be a database provided on the network, and the input unit 103 and the output unit 107 are terminals connected via the network. may be part of
  • the input unit 103 is an input device such as a so-called keyboard, mouse, etc., and is used for inputting various data necessary for life evaluation of piping in a thermal power plant.
  • the processing unit 101 is composed of a CPU and the like, and by executing various programs stored in the storage unit 105, various processes necessary for the life evaluation system 100 are executed.
  • the processing unit 101 functions as a first stress calculation unit 111, a first life evaluation unit 113, a second stress calculation unit 121, a time history calculation unit 122, and a second life evaluation unit 123.
  • a first stress calculation unit 111 a first life evaluation unit 113
  • a second stress calculation unit 121 e.g., a time history calculation unit 122
  • a second life evaluation unit 123 e.g., a time history calculation unit 122, and a second life evaluation unit 123.
  • the storage unit 105 stores various programs used for processing in the processing unit 101 and various data necessary for executing the programs.
  • the output unit 107 is a notification device such as a so-called monitor, and outputs the life evaluation result of the piping of the thermal power plant calculated by the processing unit 101 as output data.
  • High-chromium steel which is classified as high-strength heat-resistant steel, is used in boiler and piping equipment installed in thermal power plants as the operating temperature rises.
  • the vicinity of the joint with the pipe that is connected to the nozzle is under a severe stress environment where bending stress due to thermal stress, internal pressure, and self-weight is added, so evaluation of creep damage is essential.
  • Nozzles come in various shapes and sizes, and tendencies of generated stress differ for each shape and size. Therefore, in order to evaluate life appropriately, evaluation by FEM elastic creep analysis is necessary. However, because of the wide variety of nozzle shapes used in thermal power plants, evaluation by FEM elastic creep analysis requires a great deal of time and labor.
  • FEM elastic creep analysis was performed in advance on a plurality of patterns with different nozzle types and dimensions of each part of the nozzle, and based on the analysis results, the life evaluation stress was parameterized. found that the life evaluation stress can be easily calculated from the nozzle type, header pipe size, nozzle size, evaluated pressure, evaluated temperature, and steel material type. As a result, when evaluating the life of the first evaluation portion, the life of the nozzle can be evaluated with relatively high accuracy without newly performing the FEM elastic creep analysis.
  • FIG. 2 is a flowchart schematically showing the lifespan evaluation procedure for the first evaluation portion of the lifespan evaluation system 100 according to the present embodiment.
  • the lifespan evaluation method using the lifespan evaluation system 100 according to the present embodiment comprises step S1 of inputting data on a first evaluation site, step S3 of calculating lifespan evaluation stress, step S5 of lifespan evaluation, and lifespan evaluation. and a step S7 of outputting the result of
  • the step S ⁇ b>1 of inputting data on the first evaluation site according to the present embodiment is a step of inputting various data on the first evaluation site to the processing unit 101 .
  • the first evaluation part according to the present embodiment is a header of a thermal power plant or a welded part of a nozzle of a pipe of a thermal power plant, and a base metal part around the nozzle hole of the header or the pipe of the thermal power plant.
  • the first evaluation part may be either a header of a thermal power plant or a welded part of a nozzle of a pipe of a thermal power plant, or a base material part around the nozzle hole of the header or the pipe of the thermal power plant.
  • the header and piping of the thermal power plant may be simply referred to as piping.
  • FIG. 3 is an example of a cross-sectional view in the vicinity of a nozzle welded portion of a pipe.
  • the first evaluation portion 5 includes the nozzle welded portion 41 and the base material portion (nozzle hole surrounding base material portion) 23 .
  • the nozzle welded portion 41 of the piping of the thermal power plant may be, for example, the nozzle welded portion of the boiler header, or may be the nozzle welded portion of the thermal power plant piping other than the boiler header.
  • the base material portion 23 around the nozzle hole of the piping of the thermal power plant may be, for example, a part where the nozzle hole 21 is formed in the header 20 of the boiler header. It may be a part forming the nozzle hole 21 in .
  • step S1 of inputting data about the first evaluation site 5 various data about the first evaluation site 5 may be input from the input unit 103, and the data stored in the storage unit 105 are read out and input to the processing unit 101. may be made.
  • Various data related to the first evaluation portion 5 to be input to the processing unit 101 in step S1 for inputting data related to the first evaluation portion 5 include data related to the nozzle 30 related to the first evaluation portion 5 to be subjected to life evaluation, Includes evaluation pressure, evaluation temperature, steel type, etc.
  • the data on the nozzle 30 related to the first evaluation portion 5 includes the nozzle type, main pipe dimensions, and nozzle dimensions, which will be described later.
  • the evaluation pressure is the internal pressure of the pipe 10 related to the first evaluation portion 5
  • the evaluation temperature is the temperature of the pipe 10 related to the first evaluation portion 5 .
  • the steel material type is the type of material of the pipe 10 related to the first evaluation portion 5, such as improved 2Cr steel, improved 9Cr steel, and 12Cr steel, which are classified as high-strength heat-resistant steel.
  • the nozzle type included in the data about the nozzle 30 related to the first evaluation part 5 is the positional relationship between the main pipe 20 and the connection pipe (nozzle) 30, and whether the connection pipe 30 penetrates the main pipe 20. or not, or information indicating which type classified from at least one aspect of the shape of the nozzle stub welded portion 41 .
  • FIGS. 4A to 4F are diagrams showing examples of nozzle types classified according to the above viewpoints.
  • the nozzle 30 (nozzle 31) as shown in FIG. 4A is called an A type
  • the nozzle 30 (nozzle 32) as shown in FIG. 4B is called a B type
  • the nozzle 33) is called a C type.
  • the nozzle 30 (nozzle 34) as shown in FIG. 4D is called E type
  • the nozzle 30 (nozzle 35) as shown in FIG. 4E is called F type
  • the nozzle 36) is called a G type.
  • the nozzle type classification axis for example, the positional relationship between the main pipe 20 and the connecting pipe (nozzle 30) is used for classification.
  • the nozzle type is classified according to whether it is a set-on nozzle or a set-in nozzle.
  • the set-on nozzle is a type of nozzle in which a connection pipe (nozzle 30) is mounted on the mother pipe 20, such as an A-type nozzle 31 shown in FIG. 4A.
  • the set-in nozzle is, for example, a type of nozzle in which the main pipe 20 is counterbored and a connecting pipe is inserted into the counterbored hole, like the B-type nozzle 32 shown in FIG. 4B.
  • the nozzle type classification axis is, for example, classified by whether or not the connection pipe penetrates the main pipe.
  • the connecting pipe (nozzle 35) penetrates the main pipe 20
  • the connecting pipe (nozzle 30) does not penetrate the mother pipe 20.
  • the nozzle type classification axis may be classified according to, for example, the shape of the welded part of the nozzle or the shape of the groove.
  • the set-in nozzle may be classified according to the depth of the counterbored hole, the taper angle, or the like.
  • the B-type nozzle 32 shown in FIG. 4B has a relatively shallow counterbore
  • the G-type nozzle 36 shown in FIG. 4F has a relatively deep counterbore.
  • Step S3 for calculating life evaluation stress the step S3 of calculating the life evaluation stress is used to evaluate the life of the first evaluation portion 5 based on the various data input in the step S1 of inputting the data regarding the first evaluation portion 5. This is the step of calculating the life evaluation stress ⁇ to be used.
  • the outer surface hoop stress ⁇ surface of the header pipe 20, etc. for the stress that is the reference for the life evaluation stress ⁇ , nozzle type, header dimension, nozzle dimension, evaluation pressure, and It was found that the life evaluation stress can be easily calculated by multiplying the stress coefficient ⁇ , which is predetermined based on the evaluation temperature and will be described later.
  • FIG. 5 is an example of a graph showing the relationship between stress coefficient ⁇ and variable ⁇ x.
  • the stress coefficient ⁇ according to this embodiment is obtained as a value proportional to the variable ⁇ x described below.
  • the variable ⁇ x is, for example, in the following equation (1), the outer diameter D of the header 20, the outer diameter d of the nozzle 30, the thickness T of the header 20, the thickness t of the nozzle, and the depth of the counterbore. It is represented by a function with variables such as the width z, the groove angle h, the weld leg length b0, and the like. Note that these variables are the data input in step S1 for inputting data regarding the first evaluation site 5 .
  • ⁇ x f(D, d, T, t, z, h, b0) (1)
  • the function for obtaining the variable ⁇ x is predetermined for each nozzle type described above and for each portion of the first evaluation portion 5 (nozzle welded portion 41 and nozzle hole-surrounding base material portion 23), and is stored. stored in unit 105 . Also, the relationship between the stress coefficient ⁇ and the variable ⁇ x as shown in FIG. , are stored in the storage unit 105 . For the portion of the first evaluation portion 5 (the base material portion 23 around the nozzle hole), stress coefficients and variables corresponding to the outer diameter wall thickness of the header pipe and the nozzle are predetermined and stored in the storage unit 105.
  • step S3 of calculating the life evaluation stress the first stress calculation unit 111 in the processing unit 101 inputs the data on the first evaluation part 5 in step S1, and Based on this, a function for obtaining the variable ⁇ x and information on the relationship between the stress coefficient ⁇ and the variable ⁇ x are read out from the storage unit 105 . Then, the first stress calculator 111 calculates the variable ⁇ x and the stress coefficient ⁇ .
  • the first stress calculation unit 111 further determines a predetermined value based on the inspection result of the pipe 10 and the internal pressure creep test result, as in the following equation (3), for example.
  • the life evaluation stress ⁇ may be calculated in consideration of the correction coefficient ⁇ .
  • the correction coefficient ⁇ is determined in advance based on the inspection result of the pipe 10 and the internal pressure creep test result in order to improve the accuracy of the life evaluation related to the first evaluation portion 5 obtained based on the life evaluation stress ⁇ . is the correction factor.
  • the first stress calculation unit 111 is calculated in advance based on the nozzle type, main pipe dimensions, nozzle dimensions, evaluation pressure, and evaluation temperature. Calculate the life evaluation stress ⁇ in consideration of the stress coefficient ⁇ . As a result, the above stress coefficient ⁇ can be obtained immediately from the nozzle type, main pipe dimensions, nozzle dimensions, evaluation pressure, and evaluation temperature. By multiplying by , the life evaluation stress ⁇ can be easily calculated. As a result, the life of the nozzle 30 can be evaluated in a short period of time with relatively high accuracy.
  • the first stress calculator 111 calculates the life evaluation stress ⁇ in consideration of the correction coefficient ⁇ predetermined based on the inspection result of the pipe 10 and the internal pressure creep test result. can be calculated. Thereby, the precision of life evaluation of the nozzle 30 can be improved.
  • the accuracy of life evaluation of the nozzle 30 can be improved by considering the nozzle type as described above.
  • Step S5 for evaluating life is a step of evaluating the life of the first evaluation portion 5 based on the life evaluation stress ⁇ calculated in the step S3 of calculating the life evaluation stress.
  • the first life evaluation section 113 in the processing section 101 calculates the life of the first evaluation portion 5 based on the life evaluation stress ⁇ calculated in step S3 of calculating the life evaluation stress.
  • the first life evaluation unit 113 calculates the life by obtaining the creep damage rate of the first evaluation portion 5 for each minute time based on the life evaluation stress ⁇ .
  • the first life evaluator 113 may calculate the life of the first evaluation portion 5 based on the life evaluative stress ⁇ obtained by the above equation (3).
  • the first life evaluation unit 113 may calculate the life of the first evaluation portion 5 based on the life evaluation stress ⁇ obtained by the above equation (2).
  • the life calculated in step S5 for evaluating the life includes the initial crack initiation life of the nozzle weld toe 41a (see FIG. 3) related to the first evaluation portion 5, It is at least one of the service life of the material portion 23 and the fracture service life of the nozzle welded portion 41 relating to the first evaluation portion 5 .
  • the life calculated in step S5 for evaluating the life is the initial crack initiation life of the nozzle weld toe 41a (see FIG. 3) related to the first evaluation site 5, the nozzle weld toe 41a Alternatively, the lifetime of crack growth from the nozzle internal weld unwelded portion 42a (see FIG. 3), the lifetime of the nozzle hole surrounding base material portion 23 related to the first evaluation portion 5, and the pipe related to the first evaluation portion 5 It is assumed to be the rupture life of the base welded portion 41 .
  • the life evaluation system 100 based on the nozzle type, main pipe dimensions, nozzle dimensions, evaluation pressure, evaluation temperature, and steel material type, related to the first evaluation portion 5, A first stress calculator 111 that calculates the life evaluation stress ⁇ used to evaluate the life of the first evaluation portion 5, and a first life evaluation unit that evaluates the life of the first evaluation portion 5 based on the life evaluation stress ⁇ . 113.
  • the life of the pipe 10 including the nozzle 30 can be evaluated with relatively high accuracy without newly performing the FEM elastic creep analysis. Therefore, according to the life evaluation system 100 according to the present embodiment, the life of the pipe 10 including the nozzle 30 can be evaluated in a short time with relatively high accuracy.
  • the first life evaluation unit 113 determines the initial crack initiation life of the nozzle weld toe 41a related to the first evaluation portion 5, the first At least one of the life of the nozzle hole-surrounding base material portion 23 related to the evaluation portion 5 and the fracture life of the nozzle welded portion 41 related to the first evaluation portion 5 is calculated. As a result, life evaluation corresponding to the form of damage in the pipe 10 including the nozzle 30 can be performed.
  • the first life evaluation part 113 determines the nozzle weld toe part 41a or the nozzle internal weld unwelded part 42a related to the first evaluation part 5 based on the life evaluation stress ⁇ . (See FIG. 3) to calculate the crack growth life. As a result, the service life can be evaluated by the crack generated from the nozzle weld toe 41a.
  • the life evaluation method using the life evaluation system 100 according to the present embodiment includes a step S3 of calculating a life evaluation stress and a step S5 of evaluating the life.
  • Step S7 for outputting the life evaluation result is a step of outputting the life of the first evaluation portion 5 calculated in the life evaluation step S5 to the output unit 107 as the life evaluation result.
  • the first lifespan evaluation unit 113 generates display data for displaying the lifespan of the first evaluation site 5 calculated in step S5 for evaluating lifespan on the output unit 107. Output to the output unit 107 .
  • the first lifespan evaluation unit 113 may generate the lifespan of the first evaluation site 5 calculated in the lifespan evaluation step S ⁇ b>5 as, for example, voice data and output the data to the output unit 107 . That is, the data output in step S7 for outputting the life evaluation result is not limited to the display data.
  • FIG. 6 is an example of a table showing the life evaluation results of the first evaluation site 5 displayed on the output unit 107 .
  • the life evaluation result 73 of the first evaluation site 5 includes an initial crack initiation life 731 of the nozzle weld toe 41 a related to the first evaluation site 5 , a nozzle weld toe 41 a Or the life 733 of crack growth from the nozzle internal weld unwelded portion 42a (see FIG. 3), the life 735 of the nozzle hole surrounding base material portion 23 related to the first evaluation portion 5, and the first evaluation portion 5
  • the fracture life 737 of the nozzle welded portion 41 is included.
  • the evaluation stress ⁇ 1 shown in the life evaluation result 73 of the first evaluation portion 5 is the life evaluation stress ⁇ used to obtain the fracture life 737 of the nozzle weld 41 related to the first evaluation portion 5.
  • the evaluation stress ⁇ 2 shown in the life evaluation result 73 of the first evaluation portion 5 is the life evaluation used to obtain the initial crack initiation life 731 of the nozzle weld toe 41a related to the first evaluation portion 5. is the stress ⁇ .
  • the evaluation stress ⁇ 3 shown in the life evaluation result 73 of the first evaluation portion 5 is the life evaluation stress ⁇ used to obtain the crack propagation life 733 from the nozzle weld toe 41a.
  • the evaluation stress ⁇ 4 shown in the life evaluation result 73 of the first evaluation portion 5 is the life evaluation stress ⁇ used to obtain the life 735 of the nozzle hole-surrounding base material portion 23 related to the first evaluation portion 5. be.
  • the base material of the pipe 10 of a thermal power plant, the longitudinal welded portion of the pipe 10, and the circumferential welded portion of the pipe 10 are subjected to thermal stress, stress generated by internal pressure, bending stress due to self-weight, and other stresses generated by external forces. works. Since this thermal stress causes a relaxation phenomenon that decreases with time, it is necessary to consider this relaxation phenomenon in order to grasp an appropriate life span. Conventionally, FEM elastic creep analysis was performed for creep damage evaluation (lifetime evaluation) considering the relaxation phenomenon, which required a great deal of time and labor.
  • a site when the base material portion of the pipe 10 of the thermal power plant, the longitudinal weld portion of the pipe 10, or the circumferential weld portion of the pipe 10 is subject to life evaluation, these parts are the second evaluation. called a site.
  • the life evaluation initial stress used to evaluate the life of the second evaluation part is calculated.
  • the time history of the life consumption rate of the second evaluation part is calculated in consideration of the stress relaxation of the thermal expansion stress at the second evaluation part, so that the life of the second evaluation part is calculated. can be evaluated.
  • the analysis result of a general-purpose piping stress analysis system that is generally used in designing the piping 10 is used to estimate the life in consideration of the relaxation phenomenon.
  • the life of the second evaluation portion can be evaluated with relatively high accuracy without performing the FEM elastic creep analysis for the purpose. That is, since the analysis result of the general-purpose piping stress analysis system is obtained at the time of designing the pipe 10, if the initial stress at the time of designing the second evaluation portion included in this analysis result is acquired, the second evaluation portion It is possible to easily calculate the life evaluation initial stress used for life evaluation. Therefore, in the life evaluation system 100 according to the present embodiment, the life of the second evaluation portion is evaluated as follows.
  • FIG. 7 is a flow chart schematically showing the lifespan evaluation procedure for the second evaluation portion of the lifespan evaluation system 100 according to the present embodiment.
  • the life evaluation method using the life evaluation system 100 according to the present embodiment includes step S11 of inputting data on the second evaluation part, step S12 of inputting the initial stress, step S13 of calculating the life evaluation stress, time It has a step S14 of calculating the history, a step S15 of evaluating the life, and a step S17 of outputting the life evaluation result.
  • the step S ⁇ b>11 of inputting data regarding the second evaluation site according to the present embodiment is a step of inputting various data regarding the second evaluation site to the processing unit 101 .
  • the second evaluation parts according to the present embodiment are the base material part of the pipe 10 of the thermal power plant, the longitudinal welded part of the pipe 10 and the circumferential welded part of the pipe 10 .
  • the second evaluation portion may be any one of the base material portion of the pipe 10 of the pipe of the thermal power plant, the longitudinal welded portion of the pipe 10 , or the circumferential welded portion of the pipe 10 .
  • the pipe 10 may be a boiler header pipe or a boiler pipe other than the boiler header pipe.
  • the pipe 10 may be the mother pipe 20 or the nozzle 30 .
  • step S11 of inputting data regarding the second evaluation site various data regarding the second evaluation site may be input from the input unit 103, and the data stored in the storage unit 105 are read out and input to the processing unit 101. You may do so.
  • Various data related to the second evaluation site input to the processing unit 101 in step S11 for inputting data related to the second evaluation site are data related to the dimensions of the pipe 10 related to the second evaluation site that is the target of life evaluation, evaluation Includes pressure, evaluation temperature, steel type, etc.
  • the evaluation pressure is the internal pressure of the pipe 10 related to the second evaluation portion
  • the evaluation temperature is the temperature of the pipe 10 related to the second evaluation portion.
  • the steel material type is the type of material of the pipe 10 related to the first evaluation portion, such as improved 2Cr steel, improved 9Cr steel, and 12Cr steel, which are classified as high-strength heat-resistant steel.
  • Step S12 for inputting initial stress The step S12 of inputting the initial stress according to the present embodiment is a step of inputting the initial stress at the time of designing the second evaluation portion.
  • step S12 of inputting the initial stress the initial stress at the time of designing the second evaluation portion is acquired from the analysis result of the general-purpose piping stress analysis system obtained at the time of designing the pipe 10 .
  • the analysis result of the general-purpose piping stress analysis system or the initial stress at the time of designing the second evaluation part included in the analysis result is stored in advance in the storage unit 105
  • step S12 for inputting the initial stress The initial stress at the time of designing the second evaluation portion can be read out from the storage unit 105 and acquired.
  • Step S13 for calculating life evaluation stress The step S13 of calculating the life evaluation stress according to the present embodiment is input to the processing unit 101 in the step S12 of inputting the various data input in the step S11 of inputting the data on the second evaluation part and the initial stress. Based on the obtained various data, the initial stress (initial stress for life evaluation) of the life evaluation stress ⁇ used for life evaluation of the second evaluation portion is calculated.
  • step S13 of calculating the life evaluation stress the second stress calculation unit 121 of the processing unit 101 inputs the various data input in step S11 of inputting the data on the second evaluation part and the initial stress in step S12. Considering the data of the dimensions of the pipe 10 related to the second evaluation part among the various data input to the processing unit 101, the life evaluation initial stress is calculated from the initial stress at the time of designing the second evaluation part. .
  • Step S14 of calculating the time history is based on the life evaluation initial stress calculated in step S13 of calculating the life evaluation stress, taking into account the stress relaxation of the thermal expansion stress at the second evaluation portion.
  • 2 is a step of calculating the time history of the stress relaxation trajectory (the time history of the life evaluation stress ⁇ ) of the evaluation site.
  • FIG. 8 is an example of a graph showing the time history of the life evaluation stress ⁇ and the change over time of the cumulative life consumption rate. In the graph shown in FIG. 8, the horizontal axis is a logarithmic axis regarding elapsed time.
  • the time history calculation unit 122 of the processing unit 101 calculates the stress relaxation trajectory after considering the primary creep 91 with a relatively high speed and the secondary creep 92 with a relatively low speed. Calculated by time history.
  • step S15 for evaluating the life is to calculate the life (accumulated life consumption rate) of the second evaluation portion based on the time history of the life evaluation stress ⁇ calculated in step S14 for calculating the time history. It is a step to In step S15 for evaluating the life, the second life evaluation unit 123 of the processing unit 101 calculates the degree of creep damage for each minute time based on the time history of the life evaluation stress ⁇ calculated in step S14 for calculating the time history. By doing so, the cumulative life consumption rate is calculated.
  • the cumulative life consumption rate is defined as 0 when the initial state of the pipe 10 is not accumulated creep damage, and 1 when the pipe 10 is broken due to accumulated creep damage.
  • Step S17 for outputting the life evaluation result is a step of outputting the life of the second evaluation portion calculated in the life evaluation step S15 to the output unit 107 as the life evaluation result.
  • the second life evaluation unit 123 generates and outputs display data for displaying the life of the second evaluation site calculated in step S15 for evaluating life on the output unit 107. Output to the unit 107 .
  • the second lifespan evaluation unit 123 may generate the lifespan of the second evaluation site calculated in step S15 for evaluating the lifespan as, for example, voice data and output the data to the output unit 107 . That is, the data output in step S17 for outputting the life evaluation result is not limited to the display data.
  • FIG. 9 is an example of a table showing the result of life evaluation of the second evaluation portion displayed on the output unit 107. As shown in FIG.
  • the life evaluation result 80 of the second evaluation portion displayed in the output unit 107 various data 81 input in step S11 for inputting data on the second evaluation portion and the initial stress are included.
  • Data 82 such as the initial stress at the time of designing the second evaluation portion acquired in step S12 to be input and the life evaluation result 83 of the second evaluation portion are included.
  • the life evaluation result 83 of the second evaluation portion includes, for example, if the second evaluation portion is the welded portion of the welded joint, the life of the circumferential welded portion of the welded joint is included. If the second evaluation portion is the base material of the pipe 10, the life of the base material of the pipe 10 is included.
  • the second stress calculator 121 calculates the life evaluation initial stress in consideration of the thickness distribution in the circumferential direction of the elbow or the bent portion. good.
  • the time history calculation section 122 may calculate the above-described time history in consideration of the thickness distribution. That is, the elbows and vents of the piping 10 of the thermal power plant are manufactured by bending a straight pipe. Therefore, there is a thickness distribution in the circumferential direction at the elbows and bends. As described above, it is possible to improve the accuracy of life evaluation of the second evaluation portion by considering the thickness distribution in the circumferential direction at the elbow and the bend portion.
  • each part of the pipe 10 may be made of, for example, high chromium steel containing about 9 to 12% by mass of chromium or low alloy steel containing about 1 to 3% by mass of chromium.
  • the steel type for pipe 10 may be any of a variety of steels used in creep temperature ranges.
  • the life evaluation system 100 includes a nozzle welded portion 41 of a header or pipe 10 of a thermal power plant, or a base material around a nozzle hole of the header or pipe 10 of a thermal power plant.
  • At least one of the portions 23 is the first evaluation portion 5 to be evaluated for life, and nozzle type, main pipe dimensions, nozzle dimensions, evaluation pressure, evaluation temperature, and steel material type related to the first evaluation portion 5
  • a first stress calculator 111 that calculates the life evaluation stress ⁇ used for evaluating the life of the first evaluation portion 5 based on the first stress calculation unit 111 that evaluates the life of the first evaluation portion 5 based on the life evaluation stress ⁇ and a 1 lifespan evaluation unit 113 .
  • the first life evaluation part 113 determines the initial value of the nozzle weld toe 41a related to the first evaluation part 5 based on the life evaluation stress ⁇ . At least one of the crack initiation life, the life of the nozzle hole-surrounding base material portion 23 related to the first evaluation portion 5, or the fracture life of the nozzle weld portion 41 related to the first evaluation portion 5 may be calculated. .
  • the first life evaluator 113 determines whether the nozzle weld toe 41a or pipe It is preferable to calculate the lifetime of crack growth from the unwelded portion 42a (see FIG. 3) of the base-internal weld.
  • the first stress calculator 111 calculates the nozzle type, main pipe dimension, nozzle dimension, evaluation pressure, and It is preferable to calculate the life evaluation stress ⁇ in consideration of the stress coefficient ⁇ predetermined based on the evaluation temperature.
  • the above stress coefficient ⁇ can be immediately obtained from the nozzle type, main pipe dimensions, nozzle dimensions, evaluated pressure, and evaluated temperature, and the obtained stress coefficient ⁇ is used for life evaluation.
  • the life evaluation stress ⁇ can be easily calculated by multiplying the stress that serves as a reference for the stress ⁇ . As a result, the service life of the pipe 10 including the nozzle 30 can be evaluated in a short period of time with relatively high accuracy.
  • the first stress calculator 111 considers a predetermined correction coefficient ⁇ based on the inspection result of the pipe 10 and the internal pressure creep test result. to calculate the life evaluation stress ⁇ .
  • the nozzle type includes the positional relationship between the main pipe 20 and the connection pipe (nozzle 30), the connection pipe (pipe It is preferable to classify the nozzles based on at least one of whether or not the base 30 ) penetrates the main pipe 20 or the shape of the nozzle welded portion 41 .
  • the precision of life evaluation of the pipe 10 including the nozzle 30 can be improved by considering the nozzle types classified from the above point of view.
  • a second stress calculator 121 that calculates the life evaluation initial stress used to evaluate the life of the second evaluation portion, and based on the life evaluation initial stress, the stress relaxation of the thermal expansion stress in the second evaluation portion is considered.
  • a time history calculation unit 122 that calculates the time history of the stress relaxation trajectory of the two evaluation sites, and a second life evaluation unit 123 that evaluates the life of the second evaluation site based on the time history may be provided.
  • the life of the second evaluation portion is calculated based on the initial stress at the time of designing the second evaluation portion, the type of the second evaluation portion, the evaluation pressure, the evaluation temperature, and the steel material type. Calculate the initial stress for life evaluation used for evaluation, and calculate the time history of the life consumption rate of the second evaluation portion based on the calculated initial stress for life evaluation, taking into consideration the stress relaxation of the thermal expansion stress at the second evaluation portion. Thus, the life of the second evaluation portion can be evaluated.
  • the second stress calculator 121 calculates the circumferential direction of the elbow or the bend. It is preferable to calculate the initial stress for life evaluation in consideration of the thickness distribution of .
  • the time history calculation section 122 may calculate the time history in consideration of the thickness distribution.
  • Bent portions such as elbows and bent pipes of piping 10 of a thermal power plant are manufactured by bending straight pipes. Therefore, the bend portion has a thickness distribution in the circumferential direction. According to the above configuration (8), the accuracy of life evaluation of the second evaluation portion can be improved by considering the thickness distribution in the circumferential direction in the bend portion.
  • the steel material type may include high-chromium steel, which is high-strength heat-resistant steel.
  • the configurations (1) to (8) above are suitable for life evaluation of the piping 10 of a thermal power plant made of high-chromium steel.
  • a life evaluation method is a service life evaluation method in which at least one of the nozzle welded portion 41 of the pipe 10 of a thermal power plant or the base material portion 23 around the nozzle hole of the pipe 10 has a life.
  • the service life of the pipe 10 including the nozzle 30 can be evaluated in a short time with relatively high accuracy.
  • First evaluation part 10 Piping 20 Main pipe 21 Nozzle hole 23 Nozzle hole surrounding base material 30 Nozzle (connecting pipe) 41 nozzle welded part 41a nozzle weld toe part 42a nozzle internal weld unwelded part 100 life evaluation system 101 processing unit 103 input unit 105 storage unit 107 output unit 111 first stress calculation unit 113 first life evaluation unit 121 2 stress calculation unit 122 time history calculation unit 123 second life evaluation unit

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Abstract

本開示の少なくとも一実施形態に係る寿命評価システムは、火力発電プラントの管寄せ又は配管の管台溶接部、又は、上記管寄せ又は上記配管の管台穴周り母材部の少なくとも一方を寿命の評価の対象である第１評価部位とし、第１評価部位に係る、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類に基づいて、第１評価部位についての寿命の評価に用いる寿命評価応力を算出する第１応力算出部と、寿命評価応力に基づいて、第１評価部位の寿命を評価する第１寿命評価部とを備える。

Description

寿命評価システム及び寿命評価方法
　本開示は、寿命評価システム及び寿命評価方法に関する。
　本願は、２０２１年８月３１日に日本国特許庁に出願された特願２０２１－１４１９４４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　火力発電プラントに設けられたボイラ設備や配管設備では、運転温度の上昇に伴い、高強度耐熱鋼に分類される高クロム鋼が使用されているが、管寄せや配管などの母管とそれらに接続されて管台を構成する管との接合部付近は、熱応力、内圧及び自重による曲げ応力等が付加する厳しい応力環境下にあるため、クリープ損傷の評価が不可欠となっている。従来、管台のクリープ解析は、非破壊検査によるクリープ損傷評価や、有限要素法を用いたクリープ損傷評価が行われてきた（例えば特許文献１参照）。
特許５８４８２２４号公報
　しかし、管台には様々な形状、寸法があり、その形状や寸法毎に発生応力の傾向が異なる。そのため、適切に寿命を評価する為には、ＦＥＭ弾性クリープ解析による評価が必要である。しかし、火力発電プラントに用いられる管台形状は多種多様であることから、ＦＥＭ弾性クリープ解析による評価には多大な時間と労力が必要である。
　本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、管台の寿命評価を短時間で比較的精度よく評価することを目的とする。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る寿命評価システムは、
　火力発電プラントの管寄せ又は配管の管台溶接部、又は、前記管寄せ又は前記配管の管台穴周り母材部の少なくとも一方を寿命の評価の対象である第１評価部位とし、前記第１評価部位に係る、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類に基づいて、前記第１評価部位についての寿命の評価に用いる寿命評価応力を算出する第１応力算出部と、
　前記寿命評価応力に基づいて、前記第１評価部位の寿命を評価する第１寿命評価部と
を備える。
（２）本開示の少なくとも一実施形態に係る寿命評価方法は、
　火力発電プラントの管寄せ又は配管の管台溶接部、又は、前記管寄せ又は前記配管の管台穴周り母材部の少なくとも一方を寿命の評価の対象である第１評価部位とし、前記第１評価部位に係る、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類に基づいて、前記第１評価部位についての寿命の評価に用いる寿命評価応力を算出するステップと、
　前記寿命評価応力に基づいて、前記第１評価部位の寿命を評価するステップと
を備える。
　本開示の少なくとも一実施形態によれば、管台の寿命評価を短時間で比較的精度よく評価できる。
本実施形態に係る寿命評価システムの構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る寿命評価システムの第１評価部位に係る寿命評価手順を概略的に示すフローチャートである。 配管の管台溶接部の近傍における断面図の一例である。 管台タイプの例を示す図である。 管台タイプの例を示す図である。 管台タイプの例を示す図である。 管台タイプの例を示す図である。 管台タイプの例を示す図である。 管台タイプの例を示す図である。 応力係数βと、変数βｘとの関係を示すグラフの一例である。 出力部において表示される第１評価部位の寿命評価の結果を表す表の一例である。 本実施形態に係る寿命評価システムの第２評価部位に係る寿命評価手順を概略的に示すフローチャートである。 寿命評価応力σの時刻歴、及び、累積寿命消費率の経時変化を表すグラフの一例である。 出力部において表示される第２評価部位の寿命評価の結果を表す表の一例である。
　以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
　例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
（寿命評価システム１００の全体構成）
　図１は、本実施形態に係る寿命評価システムの構成を示すブロック図である。
　本実施形態に係る寿命評価システムは、火力発電プラントの配管の寿命を評価するシステムである。
　本実施形態に係る寿命評価システム１００は、処理部１０１と、入力部１０３と、記憶部１０５と、出力部１０７とを備えている。
　処理部１０１は、入力部１０３、記憶部１０５、及び出力部１０７とともに設けられたコンピュータシステムである。なお、寿命評価システム１００は、ネットワーク上に設けられていて処理部１０１の機能を有するサーバであってもよい。処理部１０１がネットワーク上に設けられたサーバであれば、記憶部１０５は、ネットワーク上に設けられたデータベースであってもよく、入力部１０３や出力部１０７は、ネットワークを介して接続された端末の一部であってもよい。
　入力部１０３は、いわゆるキーボードやマウス等の入力装置であり、火力発電プラントの配管に係る寿命評価のために必要な各種データの入力作業に用いられる。
　処理部１０１は、ＣＰＵ等で構成されており、記憶部１０５に記憶された各種プログラムを実行することにより、寿命評価システム１００に必要な各種処理が実行される。本実施形態では、処理部１０１は、第１応力算出部１１１と、第１寿命評価部１１３と、第２応力算出部１２１と、時刻歴算出部１２２と、第２寿命評価部１２３とを機能ブロックとして有する。第１応力算出部１１１、第１寿命評価部１１３、第２応力算出部１２１、時刻歴算出部１２２、及び、第２寿命評価部１２３の詳細については後で詳述する。
　記憶部１０５には、処理部１０１での処理に利用される各種プログラム、及び、該プログラムの実施に必要となる各種データ類が記憶されている。
　出力部１０７は、いわゆるモニタ等の報知装置であり、処理部１０１で算出された、火力発電プラントの配管に係る寿命の評価結果を出力データとして出力する。
（火力発電プラントの配管の寿命評価について）
　火力発電プラントに設けられたボイラ設備や配管設備では、運転温度の上昇に伴い、高強度耐熱鋼に分類される高クロム鋼が使用されているが、管寄せや配管などの母管とそれらに接続されて管台を構成する管との接合部付近は、熱応力、内圧及び自重による曲げ応力等が付加する厳しい応力環境下にあるため、クリープ損傷の評価が不可欠となっている。
　管台には様々な形状、寸法があり、その形状や寸法毎に発生応力の傾向が異なる。そのため、適切に寿命を評価する為には、ＦＥＭ弾性クリープ解析による評価が必要である。しかし、火力発電プラントに用いられる管台形状は多種多様であることから、ＦＥＭ弾性クリープ解析による評価には多大な時間と労力が必要である。
　発明者らが鋭意検討した結果、管台タイプや管台の各部の寸法が異なる複数のパターンについて予めＦＥＭ弾性クリープ解析を実施し、その解析結果に基づいて、寿命評価応力をパラメータ化しておくことで、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類から寿命評価応力を容易に算出できることを見出した。これにより、第１評価部位の寿命評価に際して、新たにＦＥＭ弾性クリープ解析を実施しなくても管台の寿命評価を比較的精度よく評価できる。
（寿命評価システム１００における第１評価部位に係る寿命評価について）
　以下、本実施形態に係る寿命評価システム１００における寿命評価について説明する。
　図２は、本実施形態に係る寿命評価システム１００の第１評価部位に係る寿命評価手順を概略的に示すフローチャートである。
　本実施形態に係る寿命評価システム１００を用いた寿命評価方法は、第１評価部位に関するデータを入力するステップＳ１と、寿命評価応力を算出するステップＳ３と、寿命を評価するステップＳ５と、寿命評価の結果を出力するステップＳ７とを有する。
（第１評価部位に関するデータを入力するステップＳ１）
　本実施形態に係る、第１評価部位に関するデータを入力するステップＳ１は、第１評価部位に関する各種のデータを処理部１０１に入力するステップである。
　ここで、本実施形態に係る第１評価部位は、火力発電プラントの管寄せ又は火力発電プラントの配管の管台溶接部、及び、上記管寄せ又は上記配管の管台穴周り母材部である。なお、第１評価部位は、火力発電プラントの管寄せ又は火力発電プラントの配管の管台溶接部、又は、上記管寄せ又は上記配管の管台穴周り母材部の何れかであってもよい。
　以下の説明では、火力発電プラントの管寄せ及び配管のことを単に配管と称することもある。
　図３は、配管の管台溶接部の近傍における断面図の一例である。図３の例であれば、本実施形態に係る第１評価部位５は、管台溶接部４１、及び、配管１０（母管２０）の管台穴２１の周りの母材部（管台穴周り母材部）２３である。
　火力発電プラントの配管の管台溶接部４１は、例えばボイラ管寄せの管台溶接部であってもよく、ボイラ管寄せ以外の火力発電プラントの配管の管台溶接部であってもよい。火力発電プラントの配管の管台穴周り母材部２３は、例えばボイラ管寄せの母管２０において管台穴２１を形成する部位であってもよく、ボイラ管寄せ以外のボイラ配管の母管２０において管台穴２１を形成する部位であってもよい。
　第１評価部位５に関するデータを入力するステップＳ１では、第１評価部位５に関する各種のデータを入力部１０３から入力してもよく、記憶部１０５に記憶されたデータを読み出して処理部１０１に入力されるようにしてもよい。
　第１評価部位５に関するデータを入力するステップＳ１において処理部１０１に入力される第１評価部位５に関する各種のデータは、寿命評価の対象である第１評価部位５に係る管台３０に関するデータ、評価圧力、評価温度、鋼材種類等を含む。
　第１評価部位５に係る管台３０に関するデータには、後述する管台タイプ、母管寸法、管台寸法が含まれる。
　ここで、評価圧力は、第１評価部位５に係る配管１０の内圧であり、評価温度は、第１評価部位５に係る配管１０の温度である。
　また、鋼材種類とは、例えば高強度耐熱鋼に分類される改良２Ｃｒ鋼、改良９Ｃｒ鋼、１２Ｃｒ鋼等、第１評価部位５に係る配管１０の材料の種類のことである。
（管台のタイプについて）
　第１評価部位５に係る管台３０に関するデータに含まれる、管台タイプとは、母管２０と接続管（管台）３０との位置関係、接続管３０が母管２０を貫通しているか否か、又は、管台溶接部４１の形状の少なくとも何れか一つの観点で分類された何れのタイプのものであるのかを示す情報である。
　図４Ａから図４Ｆは、上記の観点で分類された管台タイプの例を示す図である。
　図４Ａに示すような管台３０（管台３１）をＡタイプと称し、図４Ｂに示すような管台３０（管台３２）をＢタイプと称し、図４Ｃに示すような管台３０（管台３３）をＣタイプと称する。図４Ｄに示すような管台３０（管台３４）をＥタイプと称し、図４Ｅに示すような管台３０（管台３５）をＦタイプと称し、図４Ｆに示すような管台３０（管台３６）をＧタイプと称する。
　本実施の形態では、管台タイプの分類軸として、例えば、母管２０と接続管（管台３０）との位置関係で分類する。この場合、管台タイプを、セットオン管台であるか、セットイン管台であるかによって分類する。セットオン管台は、例えば図４Ａに示すＡタイプの管台３１のように、母管２０の上に接続管（管台３０）が乗るタイプの管台である。セットイン管台は、例えば、図４Ｂに示すＢタイプの管台３２のように、母管２０にザグリ加工を施してザグリ穴の中に接続管を挿入するタイプの管台である。
　本実施の形態では、管台タイプの分類軸として、例えば、接続管が母管を貫通しているか否かで分類する。例えば、図４Ｅに示すＦタイプの管台３５では、接続管（管台３５）が母管２０を貫通しており、図４Ａから図４Ｄ及び図４Ｆに示すその他のタイプの管台３０では、接続管（管台３０）が母管２０を貫通していない。
　本実施の形態では、管台タイプの分類軸として、例えば、管台溶接部の形状、又は、開先形状によって分類してもよい。
　本実施の形態では、管台タイプの分類軸として、例えば、セットイン管台におけるザグリ穴の深さやテーパ角等によって分類してもよい。例えば、図４Ｂに示すＢタイプの管台３２では、ザグリ穴の深さは比較的浅く、図４Ｆに示すＧタイプの管台３６では、ザグリ穴の深さは比較的深い。
（寿命評価応力を算出するステップＳ３）
　本実施形態に係る、寿命評価応力を算出するステップＳ３は、第１評価部位５に関するデータを入力するステップＳ１で入力された各種のデータに基づいて、第１評価部位５についての寿命の評価に用いる寿命評価応力σを算出するステップである。
　発明者らが鋭意検討した結果、例えば母管２０の外表面フープ応力σθｓｕｒｆａｃｅ等、寿命評価応力σの基準となる応力に対し、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、及び、評価温度に基づいて予め定められた、後述する応力係数βを乗じることで寿命評価応力を容易に算出できることを見出した。
　図５は、応力係数βと、変数βｘとの関係を示すグラフの一例である。
　本実施形態に係る応力係数βは、以下で説明する変数βｘに比例する値として求められる。
　変数βｘは、例えば以下の（１）式のように、母管２０の外径Ｄ、管台３０の外径ｄ、母管２０の肉厚Ｔ、管台の肉厚ｔ、ザグリ穴の深さｚ、開先角度ｈ、溶接脚長ｂ０等を変数とする関数で表される。なお、これらの変数は、第１評価部位５に関するデータを入力するステップＳ１で入力されたデータである。
　　βｘ＝ｆ（Ｄ，ｄ，Ｔ，ｔ，ｚ，ｈ，ｂ０）　　　・・・（１）
　なお、変数βｘを求める関数は、上述した管台タイプ毎、及び、第１評価部位５の部位（管台溶接部４１及び管台穴周り母材部２３）毎に予め定められていて、記憶部１０５に記憶されている。また、図５に示すような応力係数βと変数βｘとの関係についても、上述した管台タイプ毎、及び、第１評価部位５の部位（管台溶接部４１）毎に予め定められていて、記憶部１０５に記憶されている。
　また第１評価部位５の部位（管台穴周り母材部２３）については、母管と管台の外径肉厚に応じた応力係数と変数が予め定められていて、記憶部１０５に記憶されている。
　寿命評価応力を算出するステップＳ３では、処理部１０１における第１応力算出部１１１は、第１評価部位５に関するデータを入力するステップＳ１で入力された管台タイプ及び第１評価部位５の部位に基づき、変数βｘを求める関数、及び、応力係数βと変数βｘとの関係に関する情報を記憶部１０５から読み出す。そして、第１応力算出部１１１は、変数βｘ及び応力係数βを算出する。
　次いで、第１応力算出部１１１は、第１評価部位５に関するデータを入力するステップＳ１で入力された評価圧力から、例えば母管２０の外表面フープ応力σθｓｕｒｆａｃｅ等、寿命評価応力σの基準となる応力を算出する。そして、第１応力算出部１１１は、例えば以下の（２）式のように、算出した応力に応力係数βを乗じて、寿命評価応力σを算出する。
　　　σ＝σθｓｕｒｆａｃｅ×β　　　・・・（２）
（補正係数Ψについて）
　寿命評価応力を算出するステップＳ３では、例えば以下の（３）式のように、第１応力算出部１１１は、さらに、配管１０の検査結果、及び、内圧クリープ試験結果に基づいて予め定められた補正係数Ψを考慮して寿命評価応力σを算出してもよい。
　なお、補正係数Ψは、寿命評価応力σに基づいて求める第１評価部位５に係る寿命評価の精度を向上すべく、配管１０の検査結果、及び、内圧クリープ試験結果に基づいて、予め定められた補正係数である。補正係数Ψは、記憶部１０５に記憶されている。
　　　σ＝σθｓｕｒｆａｃｅ×β×Ψ　　　・・・（３）
　上述したように、本実施形態に係る寿命評価システム１００では、第１応力算出部１１１は、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、及び、評価温度に基づいて予め定められた応力係数βを考慮して寿命評価応力σを算出する。
　これにより、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、及び、評価温度から上記の応力係数βを直ちに求めることができ、求めた応力係数βを寿命評価応力σの基準となる応力に乗じることで寿命評価応力σを容易に算出できる。これにより、管台３０の寿命を短時間で比較的精度よく評価できる。
　本実施形態に係る寿命評価システム１００では、第１応力算出部１１１は、配管１０の検査結果、及び、内圧クリープ試験結果に基づいて予め定められた補正係数Ψを考慮して寿命評価応力σを算出してもよい。
　これにより、管台３０の寿命評価の精度を向上できる。
　本実施形態に係る寿命評価システム１００では、上述したように管台タイプを考慮することで、管台３０の寿命評価の精度を向上できる。
（寿命を評価するステップＳ５）
　本実施形態に係る、寿命を評価するステップＳ５は、寿命評価応力を算出するステップＳ３で算出した寿命評価応力σに基づいて、第１評価部位５の寿命を評価するステップである。寿命を評価するステップＳ５では、処理部１０１における第１寿命評価部１１３は、寿命評価応力を算出するステップＳ３で算出した寿命評価応力σに基づいて、第１評価部位５の寿命を算出する。具体的には、第１寿命評価部１１３は、寿命評価応力σに基づいて微小時間毎の第１評価部位５のクリープ損傷率を求めることで寿命を算出する。
　ここで、第１寿命評価部１１３は、上述した（３）式で求められた寿命評価応力σに基づいて、第１評価部位５の寿命を算出するとよい。なお、第１寿命評価部１１３は、上述した（２）式で求められた寿命評価応力σに基づいて、第１評価部位５の寿命を算出してもよい。
　寿命を評価するステップＳ５で算出する寿命は、第１評価部位５に係る管台溶接止端部４１ａ（図３参照）の初期き裂発生寿命、第１評価部位５に係る管台穴周り母材部２３の寿命、又は、第１評価部位５に係る管台溶接部４１の破断寿命の少なくとも何れか一つである。以下の説明では、寿命を評価するステップＳ５で算出する寿命は、第１評価部位５に係る管台溶接止端部４１ａ（図３参照）の初期き裂発生寿命、管台溶接止端部４１ａまたは管台内部溶接未溶着部４２ａ（図３参照）からのき裂の進展寿命、第１評価部位５に係る管台穴周り母材部２３の寿命、及び、第１評価部位５に係る管台溶接部４１の破断寿命であるものとする。
　上述したように、本実施形態に係る寿命評価システム１００は、第１評価部位５に係る、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類に基づいて、第１評価部位５についての寿命の評価に用いる寿命評価応力σを算出する第１応力算出部１１１と、寿命評価応力σに基づいて、第１評価部位５の寿命を評価する第１寿命評価部１１３とを備える。
　これにより、第１評価部位５の寿命評価に際して、新たにＦＥＭ弾性クリープ解析を実施しなくても管台３０を含む配管１０の寿命評価を比較的精度よく評価できる。したがって、本実施形態に係る寿命評価システム１００によれば、管台３０を含む配管１０の寿命を短時間で比較的精度よく評価できる。
　本実施形態に係る寿命評価システム１００では、第１寿命評価部１１３は、寿命評価応力σに基づいて、第１評価部位５に係る管台溶接止端部４１ａの初期き裂発生寿命、第１評価部位５に係る管台穴周り母材部２３の寿命、又は、第１評価部位５に係る管台溶接部４１の破断寿命の少なくとも何れか一つを算出する。
　これにより、管台３０を含む配管１０における損傷の形態に対応した寿命評価ができる。
　本実施形態に係る寿命評価システム１００では、第１寿命評価部１１３は、寿命評価応力σに基づいて、第１評価部位５に係る管台溶接止端部４１ａまたは管台内部溶接未溶着部４２ａ（図３参照）からのき裂の進展寿命を算出する。
　これにより、管台溶接止端部４１ａから発生したき裂による寿命評価ができる。
　本実施形態に係る寿命評価システム１００を用いた寿命評価方法は、寿命評価応力を算出するステップＳ３と、寿命を評価するステップＳ５とを含んでいる。
　これにより、上述したように、第１評価部位５の寿命評価に際して、新たにＦＥＭ弾性クリープ解析を実施しなくても管台３０の寿命評価を比較的精度よく評価できる。したがって、本実施形態に係る寿命評価システム１００を用いた寿命評価方法によれば、管台３０を含む配管１０の寿命を短時間で比較的精度よく評価できる。
（寿命評価の結果を出力するステップＳ７）
　本実施形態に係る、寿命評価の結果を出力するステップＳ７は、寿命を評価するステップＳ５で算出した第１評価部位５の寿命を寿命評価の結果として出力部１０７に出力するステップである。寿命評価の結果を出力するステップＳ７では、第１寿命評価部１１３は、寿命を評価するステップＳ５で算出した第１評価部位５の寿命を出力部１０７において表示するための表示データを生成して出力部１０７に出力する。なお、第１寿命評価部１１３は、寿命を評価するステップＳ５で算出した第１評価部位５の寿命を例えば音声データとして生成して出力部１０７に出力してもよい。すなわち、寿命評価の結果を出力するステップＳ７において出力されるデータは、表示データに限定されない。
　図６は、出力部１０７において表示される第１評価部位５の寿命評価の結果を表す表の一例である。
　図６に示すように、出力部１０７において表示される第１評価部位５の寿命評価の結果７０には、第１評価部位５に関するデータを入力するステップＳ１で入力した各種のデータ７１と、第１評価部位５の寿命評価の結果７３とが含まれる。
　図６に示すように、第１評価部位５の寿命評価の結果７３には、第１評価部位５に係る管台溶接止端部４１ａの初期き裂発生寿命７３１、管台溶接止端部４１ａまたは管台内部溶接未溶着部４２ａ（図３参照）からのき裂の進展寿命７３３、第１評価部位５に係る管台穴周り母材部２３の寿命７３５、及び、第１評価部位５に係る管台溶接部４１の破断寿命７３７が含まれている。
　なお、第１評価部位５の寿命評価の結果７３において示された評価応力σ１は、第１評価部位５に係る管台溶接部４１の破断寿命７３７を求めるために用いられた寿命評価応力σである。
　第１評価部位５の寿命評価の結果７３において示された評価応力σ２は、第１評価部位５に係る管台溶接止端部４１ａの初期き裂発生寿命７３１を求めるために用いられた寿命評価応力σである。
　第１評価部位５の寿命評価の結果７３において示された評価応力σ３は、管台溶接止端部４１ａからのき裂の進展寿命７３３を求めるために用いられた寿命評価応力σである。
　第１評価部位５の寿命評価の結果７３において示された評価応力σ４は、第１評価部位５に係る管台穴周り母材部２３の寿命７３５を求めるために用いられた寿命評価応力σである。
（寿命評価システム１００における第２評価部位に係る寿命評価について）
　さらに本実施形態に係る寿命評価システム１００における寿命評価について説明する。
　火力発電プラントの配管１０の母材部、上記配管１０の長手溶接部、及び、上記配管１０の円周溶接部には、熱応力と、内圧による応力や自重による曲げ応力等、外力による発生応力が作用する。この熱応力は時間と共に減少していくリラクゼーション現象が発生する為、適切な寿命を把握する為には、このリラクゼーション現象を考慮した評価必要がある。従来においては、リラクゼーション現象を考慮したクリープ損傷評価（寿命評価）のためにＦＥＭ弾性クリープ解析を実施しており、多大な時間と労力が必要であった。
　以下の説明では、火力発電プラントの配管１０の母材部、上記配管１０の長手溶接部、又は、上記配管１０の円周溶接部を寿命評価の対象とする場合、これらの部位を第２評価部位と称する。
　第２評価部位の設計時の初期応力、第２評価部位の種類、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類に基づいて、第２評価部位についての寿命の評価に用いる寿命評価初期応力を算出し、算出した寿命評価初期応力に基づいて、第２評価部位における熱膨張応力の応力緩和を考慮して第２評価部位の寿命消費率の時刻歴を算出することで、第２評価部位の寿命を評価できる。
　ここで、第２評価部位の設計時の初期応力については、配管１０の設計に際して一般的に用いられている汎用配管応力解析システムの解析結果を使用することで、リラクゼーション現象を考慮した寿命評価のためのＦＥＭ弾性クリープ解析を実施しなくても第２評価部位の寿命を比較的精度よく評価できる。すなわち、汎用配管応力解析システムの解析結果は、配管１０の設計時に得られているので、この解析結果に含まれる、第２評価部位の設計時の初期応力を取得すれば、第２評価部位についての寿命の評価に用いる寿命評価初期応力を容易に算出できる。
　そこで、本実施形態に係る寿命評価システム１００では、次のようにして第２評価部位の寿命を評価するようにしている。
　図７は、本実施形態に係る寿命評価システム１００の第２評価部位に係る寿命評価手順を概略的に示すフローチャートである。
　本実施形態に係る寿命評価システム１００を用いた寿命評価方法は、第２評価部位に関するデータを入力するステップＳ１１と、初期応力を入力するステップＳ１２と、寿命評価応力を算出するステップＳ１３と、時刻歴を算出するステップＳ１４と、寿命を評価するステップＳ１５と、寿命評価の結果を出力するステップＳ１７とを有する。
（第２評価部位に関するデータを入力するステップＳ１１）
　本実施形態に係る、第２評価部位に関するデータを入力するステップＳ１１は、第２評価部位に関する各種のデータを処理部１０１に入力するステップである。
　ここで、本実施形態に係る第２評価部位は、火力発電プラントの配管１０の母材部、上記配管１０の長手溶接部、及び、上記配管１０の円周溶接部である。なお、第２評価部位は、火力発電プラントの配管の配管１０の母材部、上記配管１０の長手溶接部、又は、上記配管１０の円周溶接部の何れかであってもよい。
　配管１０は、ボイラ管寄せの配管であってもよく、ボイラ管寄せ以外のボイラ配管であってもよい。配管１０は、母管２０であってもよく、管台３０であってもよい。
　第２評価部位に関するデータを入力するステップＳ１１では、第２評価部位に関する各種のデータを入力部１０３から入力してもよく、記憶部１０５に記憶されたデータを読み出して処理部１０１に入力されるようにしてもよい。
　第２評価部位に関するデータを入力するステップＳ１１において処理部１０１に入力される第２評価部位に関する各種のデータは、寿命評価の対象である第２評価部位に係る、配管１０の寸法に関するデータ、評価圧力、評価温度、鋼材種類等を含む。
　ここで、評価圧力は、第２評価部位に係る配管１０の内圧であり、評価温度は、第２評価部位に係る配管１０の温度である。
　また、鋼材種類とは、例えば高強度耐熱鋼に分類される改良２Ｃｒ鋼、改良９Ｃｒ鋼、１２Ｃｒ鋼等、第１評価部位に係る配管１０の材料の種類のことである。
（初期応力を入力するステップＳ１２）
　本実施形態に係る、初期応力を入力するステップＳ１２は、第２評価部位の設計時の初期応力を入力するステップである。初期応力を入力するステップＳ１２では、配管１０の設計時に得られている、汎用配管応力解析システムの解析結果から第２評価部位の設計時の初期応力を取得する。
　例えば、汎用配管応力解析システムの解析結果、又は、該解析結果に含まれる第２評価部位の設計時の初期応力を予め記憶部１０５に記憶しておけば、初期応力を入力するステップＳ１２において、記憶部１０５から第２評価部位の設計時の初期応力を読み出して取得できる。
（寿命評価応力を算出するステップＳ１３）
　本実施形態に係る、寿命評価応力を算出するステップＳ１３は、第２評価部位に関するデータを入力するステップＳ１１で入力された各種のデータ、及び、初期応力を入力するステップＳ１２で処理部１０１に入力された各種のデータに基づいて、第２評価部位についての寿命の評価に用いる寿命評価応力σの初期応力（寿命評価初期応力）を算出するステップである。寿命評価応力を算出するステップＳ１３では、処理部１０１の第２応力算出部１２１は、第２評価部位に関するデータを入力するステップＳ１１で入力された各種のデータ、及び、初期応力を入力するステップＳ１２で処理部１０１に入力された各種のデータの内の第２評価部位に係る配管１０の寸法のデータを考慮して、第２評価部位の設計時の初期応力から、寿命評価初期応力を算出する。
（時刻歴を算出するステップＳ１４）
　本実施形態に係る、時刻歴を算出するステップＳ１４は、寿命評価応力を算出するステップＳ１３で算出した寿命評価初期応力に基づいて、第２評価部位における熱膨張応力の応力緩和を考慮して第２評価部位の応力緩和軌道の時刻歴（寿命評価応力σの時刻歴）を算出するステップである。
　図８は、寿命評価応力σの時刻歴、及び、累積寿命消費率の経時変化を表すグラフの一例である。なお、図８に示すグラフにおいて、横軸は、経過時間に関する対数軸である。
　時刻歴を算出するステップＳ１４では、処理部１０１の時刻歴算出部１２２は、比較的速度が大きい一次クリープ９１と、比較的速度が小さい二次クリープ９２とを考慮した上で、応力緩和軌道を時刻歴で算出する。
（寿命を評価するステップＳ１５）
　本実施形態に係る、寿命を評価するステップＳ１５は、時刻歴を算出するステップＳ１４で算出した寿命評価応力σの時刻歴に基づいて、第２評価部位に係る寿命（累積寿命消費率）を算出するステップである。寿命を評価するステップＳ１５では、処理部１０１の第２寿命評価部１２３は、時刻歴を算出するステップＳ１４で算出した寿命評価応力σの時刻歴に基づいて、微小時間毎のクリープ損傷度を算出することで累積寿命消費率を算出する。
　累積寿命消費率は、クリープ損傷が蓄積していない、配管１０の初期の状態を０とし、クリープ損傷が蓄積して配管１０が破断する状態を１とする。
（寿命評価の結果を出力するステップＳ１７）
　本実施形態に係る、寿命評価の結果を出力するステップＳ１７は、寿命を評価するステップＳ１５で算出した第２評価部位の寿命を寿命評価の結果として出力部１０７に出力するステップである。寿命評価の結果を出力するステップＳ１７では、第２寿命評価部１２３は、寿命を評価するステップＳ１５で算出した第２評価部位の寿命を出力部１０７において表示するための表示データを生成して出力部１０７に出力する。なお、第２寿命評価部１２３は、寿命を評価するステップＳ１５で算出した第２評価部位の寿命を例えば音声データとして生成して出力部１０７に出力してもよい。すなわち、寿命評価の結果を出力するステップＳ１７において出力されるデータは、表示データに限定されない。
　図９は、出力部１０７において表示される第２評価部位の寿命評価の結果を表す表の一例である。
　図９に示すように、出力部１０７において表示される第２評価部位の寿命評価の結果８０には、第２評価部位に関するデータを入力するステップＳ１１で入力した各種のデータ８１と、初期応力を入力するステップＳ１２で取得した第２評価部位の設計時の初期応力等のデータ８２と、第２評価部位の寿命評価の結果８３とが含まれる。
　図９に示す例では、第２評価部位の寿命評価の結果８３として、例えば第２評価部位が溶接接手の溶接部であれば、この溶接接手の円周溶接部の寿命が含まれており、第２評価部位が配管１０の母材であれば、この配管１０の母材部の寿命が含まれている。
　なお、第２応力算出部１２１は、第２評価部位がエルボや曲げ加工管等のベンド部である場合、エルボやベンド部における周方向の肉厚分布を考慮して寿命評価初期応力を算出するとよい。時刻歴算出部１２２は、第２評価部位がエルボやベンド部である場合、肉厚分布を考慮して上述した時刻歴を算出するとよい。
　すなわち、火力発電プラントの配管１０のエルボやベント部については、直管を曲げ加工することで製作される。そのため、エルボやベンド部には円周方向の肉厚分布が存在する。
　上述したように、エルボやベンド部における周方向の肉厚分布を考慮することで、第２評価部位の寿命評価の精度を向上できる。
（鋼材の種類について）
　幾つかの実施形態では、配管１０に係る鋼材種類は、高強度耐熱鋼で説明したがこれに限られない。
　すなわち、幾つかの実施形態では、配管１０の各部は、例えばクロムを９～１２質量％程度含有する高クロム鋼やクロムを１～３質量％程度含有する低合金鋼で形成されていてもよい。幾つかの実施形態では、配管１０に係る鋼材種類は、クリープ温度域で使用される種々の鋼材の何れかであってもよい。
　本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
　上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る寿命評価システム１００は、火力発電プラントの管寄せ又は配管１０の管台溶接部４１、又は、上記管寄せ又は上記配管１０の管台穴周り母材部２３の少なくとも一方を寿命の評価の対象である第１評価部位５とし、第１評価部位５に係る、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類に基づいて、第１評価部位５についての寿命の評価に用いる寿命評価応力σを算出する第１応力算出部１１１と、寿命評価応力σに基づいて、第１評価部位５の寿命を評価する第１寿命評価部１１３とを備える。
　発明者らが鋭意検討した結果、管台タイプや管台の各部の寸法が異なる複数のパターンについて予めＦＥＭ弾性クリープ解析を実施し、その解析結果に基づいて、寿命評価応力σをパラメータ化しておくことで、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類から寿命評価応力σを容易に算出できることを見出した。これにより、第１評価部位５の寿命評価に際して、新たにＦＥＭ弾性クリープ解析を実施しなくても管台３０を含む配管１０の寿命評価を比較的精度よく評価できる。したがって、上記（１）の構成によれば、管台３０を含む配管１０の寿命を短時間で比較的精度よく評価できる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、第１寿命評価部１１３は、寿命評価応力σに基づいて、第１評価部位５に係る管台溶接止端部４１ａの初期き裂発生寿命、第１評価部位５に係る管台穴周り母材部２３の寿命、又は、第１評価部位５に係る管台溶接部４１の破断寿命の少なくとも何れか一つを算出するとよい。
　上記（２）の構成によれば、管台３０を含む配管１０における損傷の形態に対応した寿命評価ができる。
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、第１寿命評価部１１３は、寿命評価応力σに基づいて、第１評価部位５に係る管台溶接止端部４１ａまたは管台内部溶接未溶着部４２ａ（図３参照）からのき裂の進展寿命を算出するとよい。
　上記（３）の構成によれば、管台溶接止端部４１ａまたは管台内部溶接未溶着部４２ａ（図３参照）から発生したき裂による寿命評価ができる。
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、第１応力算出部１１１は、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、及び、評価温度に基づいて予め定められた応力係数βを考慮して寿命評価応力σを算出するとよい。
　上記（４）の構成によれば、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、及び、評価温度から上記の応力係数βを直ちに求めることができ、求めた応力係数βを寿命評価応力σの基準となる応力に乗じることで寿命評価応力σを容易に算出できる。これにより、管台３０を含む配管１０の寿命を短時間で比較的精度よく評価できる。
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、第１応力算出部１１１は、配管１０の検査結果、及び、内圧クリープ試験結果に基づいて予め定められた補正係数Ψを考慮して寿命評価応力σを算出するとよい。
　上記（５）の構成によれば、管台３０を含む配管１０の寿命評価の精度を向上できる。
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、管台タイプは、母管２０と接続管（管台３０）との位置関係、接続管（管台３０）が母管２０を貫通しているか否か、又は、管台溶接部４１の形状の少なくとも何れか一つの観点で分類されているとよい。
　上記（６）の構成によれば、上記の観点で分類された管台タイプを考慮することで、管台３０を含む配管１０の寿命評価の精度を向上できる。
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、配管１０の母材部、配管１０の長手溶接部、又は、配管１０の円周溶接部の少なくとも何れか一つを寿命の評価の対象である第２評価部位とし、第２評価部位の設計時の初期応力、第２評価部位の種類、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類に基づいて、第２評価部位についての寿命の評価に用いる寿命評価初期応力を算出する第２応力算出部１２１と、寿命評価初期応力に基づいて、第２評価部位における熱膨張応力の応力緩和を考慮して第２評価部位の応力緩和軌道の時刻歴を算出する時刻歴算出部１２２と、上記時刻歴に基づいて第２評価部位の寿命を評価する第２寿命評価部１２３と、を備えるとよい。
　上記（７）の構成によれば、第２評価部位の設計時の初期応力、第２評価部位の種類、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類に基づいて、第２評価部位についての寿命の評価に用いる寿命評価初期応力を算出し、算出した寿命評価初期応力に基づいて、第２評価部位における熱膨張応力の応力緩和を考慮して第２評価部位の寿命消費率の時刻歴を算出することで、第２評価部位の寿命を評価できる。
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、第２応力算出部１２１は、第２評価部位がエルボ、又は、ベンド部である場合、エルボ、又は、ベンド部における周方向の肉厚分布を考慮して寿命評価初期応力を算出するとよい。時刻歴算出部１２２は、第２評価部位がエルボ、又は、ベンド部である場合、肉厚分布を考慮して上記時刻歴を算出するとよい。
　火力発電プラントの配管１０のエルボや曲げ加工管等のベント部については、直管を曲げ加工することで製作される。そのため、ベンド部には円周方向の肉厚分布が存在する。
　上記（８）の構成によれば、ベンド部における周方向の肉厚分布を考慮することで、第２評価部位の寿命評価の精度を向上できる。
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかの構成において、上記鋼材種類は、高強度耐熱鋼である高クロム鋼を含むとよい。
　上記（９）の構成のように、上記（１）乃至（８）の構成は、高クロム鋼で形成されている火力発電プラントの配管１０の寿命評価に適している。
（１０）本開示の少なくとも一実施形態に係る寿命評価方法は、火力発電プラントの配管１０の管台溶接部４１、又は、上記配管１０の管台穴周り母材部２３の少なくとも一方を寿命の評価の対象である第１評価部位５とし、第１評価部位５に係る、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類に基づいて、第１評価部位５についての寿命の評価に用いる寿命評価応力σを算出するステップ（寿命評価応力σを算出するステップＳ３）と、寿命評価応力σに基づいて、第１評価部位５の寿命を評価するステップ（寿命を評価するステップＳ５）とを備える。
　上記（１０）の方法によれば、上述したように、第１評価部位５の寿命評価に際して、新たにＦＥＭ弾性クリープ解析を実施しなくても管台の寿命評価を比較的精度よく評価できる。したがって、上記（１０）の方法によれば、管台３０を含む配管１０の寿命を短時間で比較的精度よく評価できる。
５　第１評価部位
１０　配管
２０　母管
２１　管台穴
２３　管台穴周り母材部
３０　管台（接続管）
４１　管台溶接部
４１ａ　管台溶接止端部
４２ａ　管台内部溶接未溶着部
１００　寿命評価システム
１０１　処理部
１０３　入力部
１０５　記憶部
１０７　出力部
１１１　第１応力算出部
１１３　第１寿命評価部
１２１　第２応力算出部
１２２　時刻歴算出部
１２３　第２寿命評価部

Claims (10)

  1. 　火力発電プラントの管寄せ又は配管の管台溶接部、又は、前記管寄せ又は前記配管の管台穴周り母材部の少なくとも一方を寿命の評価の対象である第１評価部位とし、前記第１評価部位に係る、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類に基づいて、前記第１評価部位についての寿命の評価に用いる寿命評価応力を算出する第１応力算出部と、
    　前記寿命評価応力に基づいて、前記第１評価部位の寿命を評価する第１寿命評価部と
    を備える寿命評価システム。
  2. 　前記第１寿命評価部は、前記寿命評価応力に基づいて、前記第１評価部位に係る管台溶接止端部の初期き裂発生寿命、前記第１評価部位に係る前記管台穴周り母材部の寿命、又は、前記第１評価部位に係る管台溶接部の破断寿命の少なくとも何れか一つを算出する
    請求項１に記載の寿命評価システム。
  3. 　前記第１寿命評価部は、前記寿命評価応力に基づいて、前記第１評価部位に係る前記管台溶接止端部からのき裂の進展寿命を算出する
    請求項２に記載の寿命評価システム。
  4. 　前記第１応力算出部は、前記管台タイプ、前記母管寸法、前記管台寸法、前記評価圧力、及び、前記評価温度に基づいて予め定められた応力係数を考慮して前記寿命評価応力を算出する
    請求項１乃至３の何れか一項に記載の寿命評価システム。
  5. 　前記第１応力算出部は、前記配管の検査結果、及び、内圧クリープ試験結果に基づいて予め定められた補正係数を考慮して前記寿命評価応力を算出する
    請求項４に記載の寿命評価システム。
  6. 　前記管台タイプは、母管と接続管との位置関係、前記接続管が前記母管を貫通しているか否か、又は、管台溶接部の形状の少なくとも何れか一つの観点で分類されている
    請求項１乃至３の何れか一項に記載の寿命評価システム。
  7. 　前記配管の母材部、前記配管の長手溶接部、又は、前記配管の円周溶接部の少なくとも何れか一つを寿命の評価の対象である第２評価部位とし、前記第２評価部位の設計時の初期応力、前記第２評価部位の種類、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類に基づいて、前記第２評価部位についての寿命の評価に用いる寿命評価初期応力を算出する第２応力算出部と、
    　前記寿命評価初期応力に基づいて、前記第２評価部位における熱膨張応力の応力緩和を考慮して前記第２評価部位の応力緩和軌道の時刻歴を算出する時刻歴算出部と、
    　前記時刻歴に基づいて前記第２評価部位の寿命を評価する第２寿命評価部と、
    を備える
    請求項１乃至３の何れか一項に記載の寿命評価システム。
  8. 　前記第２応力算出部は、前記第２評価部位がエルボ、又は、ベンド部である場合、前記エルボ、又は、前記ベンド部における周方向の肉厚分布を考慮して前記寿命評価初期応力を算出し、
    　時刻歴寿命算出部は、前記第２評価部位が前記エルボ、又は、前記ベンド部である場合、前記肉厚分布を考慮して前記時刻歴を算出する
    請求項７に記載の寿命評価システム。
  9. 　前記鋼材種類は、高強度耐熱鋼である高クロム鋼を含む
    請求項１乃至３の何れか一項に記載の寿命評価システム。
  10. 　火力発電プラントの管寄せ又は配管の管台溶接部、又は、前記管寄せ又は前記配管の管台穴周り母材部の少なくとも一方を寿命の評価の対象である第１評価部位とし、前記第１評価部位に係る、管台タイプ、母管寸法、管台寸法、評価圧力、評価温度、及び、鋼材種類に基づいて、前記第１評価部位についての寿命の評価に用いる寿命評価応力を算出するステップと、
    　前記寿命評価応力に基づいて、前記第１評価部位の寿命を評価するステップと
    を備える寿命評価方法。
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