JP2009074857A - Lifetime estimation method of nickel-based alloy component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ニッケル基合金部品の寿命推定方法に関するものである。 The present invention relates to a life estimation method for nickel-base alloy parts.
ニッケル基合金は、高温下における強度と耐クリープ性に優れ、ガスタービン、ジェットエンジン、化学プラント等に使用されている。また、ニッケル基合金は、表面にアルミ等をコーティングすることにより、高温下における酸化の進行による材料強度の低下が防止されて、優れた強度及び耐クリープ性が持続する。 Nickel-based alloys are excellent in strength and creep resistance at high temperatures, and are used in gas turbines, jet engines, chemical plants, and the like. In addition, by coating the surface of the nickel-based alloy with aluminum or the like, a decrease in material strength due to the progress of oxidation at high temperatures is prevented, and excellent strength and creep resistance are maintained.
しかし、このような性質を有するニッケル基合金であっても、高温・高応力に曝される使用環境下では、経年劣化による疲労破壊やクリープ破壊等が生じる。従って、このような高温・高応力下で使用されるニッケル基合金部品の余寿命を正確且つ定量的に予測することは、ニッケル基合金部品の検査や交換等の時期を計画する上で非常に重要である。 However, even a nickel-base alloy having such properties is subject to fatigue failure, creep failure, and the like due to deterioration over time in a use environment exposed to high temperature and high stress. Therefore, accurately and quantitatively predicting the remaining life of nickel-base alloy parts used under such high temperatures and high stresses is very important in planning the timing of inspection and replacement of nickel-base alloy parts. is important.
例えば下記特許文献１には、基材の表面にアルミコーティングを施したニッケル基合金からなるガスタービン動翼（ニッケル基合金部品）の寿命推定方法として、コーティング層と基材との間に形成される拡散層及び金属間化合物層の厚さを測定し、この測定値とガスタービンの稼働時間に基づいて上記金属間化合物層の成長速度係数を求め、当該成長速度係数、金属間化合物層の材料定数、金属間化合物層成長の活性化エネルギ及びガス定数からガスタービンの使用温度を推定し、当該使用温度に基づいてガスタービン動翼の交換寿命（余寿命）を推定する技術が開示されている。
しかしながら、上記従来技術によって得られた寿命推定値は、実際に稼動しているガスタービン動翼の実寿命と整合しない場合がある。従って、上記従来技術の寿命推定値に基づいて立案されたニッケル基合金部品のメンテナンス計画は、実効性に欠けるという問題がある。 However, the estimated life value obtained by the above prior art may not match the actual life of the gas turbine rotor blade that is actually operating. Therefore, there is a problem that the maintenance plan for the nickel-base alloy part, which is planned based on the estimated life value of the above-described prior art, is not effective.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、信憑性が従来よりも高いニッケル基合金部品の寿命推定方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and it aims at providing the lifetime estimation method of the nickel base alloy components whose reliability is higher than before.
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用する。
すなわち、本発明は、第１の解決手段として、ニッケル基合金からなる基材の表面に金属コーティング層が形成されたニッケル基合金部品の寿命推定方法であって、前記ニッケル基合金部品と同等な複数の試料について、前記ニッケル基合金部品の使用によって前記基材に形成される拡散層の厚さ（拡散層厚）とラーソン・ミラー・パラメータとの関係をそれぞれ求める第１工程と、各試料に関する前記関係に基づいて拡散層厚とラーソン・ミラー・パラメータとの関係を示す近似式を求める第２工程と、前記近似式とラーソン・ミラー・パラメータの定義式との連立方程式に、前記ニッケル基合金部品の拡散層厚の測定値と使用時間とを代入することにより前記ニッケル基合金部品の使用温度を求める第３工程と、このようにして求めた前記ニッケル基合金部品の使用温度を、前記ニッケル基合金部品の同等部品について予め取得されたクリープマスターカーブに当てはめることにより前記ニッケル基合金部品の破断時間を求める第４工程とを有する、という手段を採用する。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, the present invention provides, as a first solution, a life estimation method for a nickel-base alloy part in which a metal coating layer is formed on the surface of a base material made of a nickel-base alloy, which is equivalent to the nickel-base alloy part. A first step for obtaining a relationship between a thickness of a diffusion layer (diffusion layer thickness) formed on the substrate by using the nickel-based alloy component and a Larson-Miller parameter for each of the samples; A second step of obtaining an approximate expression indicating the relationship between the diffusion layer thickness and the Larson Miller parameter based on the relationship; and the simultaneous equations of the approximate expression and the Larson Miller parameter defining equation, A third step of determining the use temperature of the nickel-base alloy part by substituting the measured value of the diffusion layer thickness of the part and the use time; A fourth step of determining the fracture time of the nickel-base alloy part by applying the operating temperature of the nickel-base alloy part to a creep master curve acquired in advance for an equivalent part of the nickel-base alloy part. To do.
また、ニッケル基合金部品の寿命推定方法に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段における前記第２工程において、前記第１工程で求められた複数の試料に関する拡散層厚とラーソン・ミラー・パラメータとの関係のうち、実際に使用された複数の前記ニッケル基合金部品の同等部品について予め測定された拡散層厚の分布範囲に該当するものを抽出し、当該抽出された拡散層厚とラーソン・ミラー・パラメータとの関係について近似性が最も高くなるようにラーソン・ミラー・パラメータを規定する材料定数を最適化して近似式を求める、という手段を採用する。 Further, as a second solving means related to the method of estimating the life of the nickel-based alloy part, in the second step of the first solving means, the diffusion layer thickness and Larson's thickness for the plurality of samples obtained in the first step Of the relationship with the mirror parameter, the one corresponding to the distribution range of the diffusion layer thickness measured in advance for the equivalent parts of the plurality of nickel base alloy parts actually used is extracted, and the extracted diffusion layer thickness A method is adopted in which an approximate expression is obtained by optimizing a material constant that defines the Larson-Miller parameter so that the approximation between the Larson-Miller parameter and the Larson-Miller parameter is the highest.
また、ニッケル基合金部品の寿命推定方法に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記金属コーティング層がアルミニウム層またはアルミニム合金層である、という手段を採用する。
また、ニッケル基合金部品の寿命推定方法に係る第４の解決手段として、上記第１から第３のうちいずれかの解決手段において、前記ニッケル基合金部品がガスタービンの動翼または静翼である、という手段を採用する。
Further, as a third solving means relating to the method of estimating the lifetime of the nickel-based alloy component, a means is adopted in which the metal coating layer is an aluminum layer or an aluminum alloy layer in the first or second solving means.
Further, as a fourth solving means related to the method of estimating the life of the nickel-based alloy part, in any one of the first to third solving means, the nickel-based alloy part is a moving blade or a stationary blade of a gas turbine. , Is adopted.
本発明によれば、近似式、つまりラーソン・ミラー・パラメータと拡散層厚との関係が複数の試料に関する試験結果から高精度に特定されるので、近似式とラーソン・ミラー・パラメータの定義式との連立方程式及びニッケル基合金部品の拡散層厚の測定値と使用時間とに基づいて、ニッケル基合金部品の使用温度を高精度の推定することが可能であり、よって当該使用温度の推定値に基づいてニッケル基合金部品の寿命を高精度に推定することができる。 According to the present invention, the approximate expression, that is, the relationship between the Larson Miller parameter and the diffusion layer thickness is specified with high accuracy from the test results for a plurality of samples. It is possible to estimate the operating temperature of the nickel-based alloy part with high accuracy based on the simultaneous equations of the above and the measured value of the diffusion layer thickness of the nickel-based alloy part and the usage time. Based on this, the life of the nickel-base alloy part can be estimated with high accuracy.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、ガスタービンにおける圧縮機やタービンの構成部品である動翼（ガスタービン動翼）を寿命推定対象とするものである。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this embodiment makes the lifetime estimation object the compressor blade in a gas turbine, or the moving blade (gas turbine moving blade) which is a component of a turbine.
図１は、使用開始からある程度時間が経過したガスタービン動翼１の要部断面図である。このガスタービン動翼１は、ニッケル基合金からなる基材１ａ上に拡散層１ｂ、コーティング層１ｃ及び酸化膜層１ｄが形成されたものである。本来（使用開始前）のガスタービン動翼は、基材１ａの表面にアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなるコーティング層１ｃが形成されたものであるが、高温環境下での使用によってコーティング層１ｃのアルミニウムが基材１ａ内に拡散することによって拡散層１ｂが形成されると共に、酸化によってコーティング層１ｃの表面に酸化膜層１ｄが形成される。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a gas turbine rotor blade 1 after a certain amount of time has elapsed from the start of use. In this gas turbine rotor blade 1, a
このようなガスタービン動翼１は、以下に説明するように、ラーソン・ミラー・パラメータＰの定義式（１）と、使用開始前のガスタービン動翼１と同等な複数の試料に関する熱時効試験（熱処理）の試験結果から同定されたラーソン・ミラー・パラメータＰＥと拡散層１ｂの厚さｄＥ（拡散層厚）との近似式（２）と、Ｐ＝ＰＥとして上記定義式（１）と近似式（２）とを連立させて得られる関係式（３）に基づいてガスタービン動翼１の使用温度Ｔの推定値を求め、この使用温度Ｔの推定値をガスタービン動翼１の使用温度と未使用状態から破断までの初期破断時間とに相当する関係（クリープマスターカーブ）に当てはめることにより破断時間（寿命）を推定するものである。なお、各変数の添字Ｅは、試料に関するものを意味するが、関係式（３）においてはガスタービン動翼１の拡散層厚ｄを代入するので、ｄＥをｄとしている。
Ｐ＝Ｔ・（Ｃ＋ｌｏｇｔ） （１）
ＰＥ＝（ｄＥ／α）β （２）
Ｔ＝｛（ｄ／α）β／（Ｃ＋ｌｏｇｔ）｝ （３）
Such a gas turbine rotor blade 1 includes a thermal aging test on a plurality of samples equivalent to the definition formula (1) of the Larson Miller parameter P and the gas turbine rotor blade 1 before use, as described below. An approximate expression (2) between the Larson-Miller parameter P E identified from the test result of (heat treatment) and the thickness d E (diffusion layer thickness) of the
P = T · (C + logt) (1)
P E = (d E / α) β (2)
T = {(d / α) β / (C + logt)} (3)
ラーソン・ミラー・パラメータは、周知のように、金属部品のクリープ破壊における温度と時間との関係を示すパラメータとして、上記定義式（１）で表される。この定義式（１）において、Ｔは使用温度（絶対温度）、ｔは使用時間、Ｃは材料固有の材料定数である。 As is well known, the Larson-Miller parameter is expressed by the above-described definition formula (1) as a parameter indicating the relationship between temperature and time in creep fracture of a metal part. In this defining formula (1), T is a use temperature (absolute temperature), t is a use time, and C is a material constant specific to the material.
また、近似式（２）におけるα，βは、上記試料に関する実験結果に基づいて同定される定数である。本実施形態では、以下に説明するように、定数α，βをより正確に同定するために、実際に使用された複数のガスタービン動翼１から取得した拡散層厚ｄの分布範囲に該当する熱時効試験（熱処理）の試験結果に限定して材料定数Ｃを最適化する。 In addition, α and β in the approximate expression (2) are constants identified based on the experimental results regarding the sample. In the present embodiment, as described below, in order to more accurately identify the constants α and β, this corresponds to the distribution range of the diffusion layer thickness d acquired from the plurality of gas turbine rotor blades 1 actually used. The material constant C is optimized by limiting to the test result of the thermal aging test (heat treatment).
上記熱時効試験（熱処理）では、上記複数の試料について試験温度ＴＥと試験時間ｔＥを変えた熱時効試験（熱処理）を行う。試験温度ＴＥは、大まかに把握されるガスタービン動翼１の実際の使用温度範囲内及びその近傍における複数温度、例えば４つの試験温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が設定され、一方、試験時間ｔＥについては、ガスタービン動翼１の実際の使用時間範囲内における複数の時間、例えば３つの試験時間ｔ１，ｔ２，ｔ３が設定される。すなわち、熱時効試験（熱処理）では、各試料について４つの試験温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４と３つの試験時間ｔ１，ｔ２，ｔ３とが設定される。 In the heat aging test (heat treatment), heat aging test changed for the plurality of sample test temperature T E and the test time t E (heat treatment) performed. Test temperature T E is roughly grasped by the actual operating temperature range and the plurality of temperature in the vicinity of the gas turbine rotor blade 1, for example, four test temperatures T1, T2, T3, T4 are set, whereas the test time for t E, a plurality of time within the actual use time range of the gas turbine rotor blade 1, for example, three test times t1, t2, t3 is set. That is, in the thermal aging test (heat treatment), four test temperatures T1, T2, T3, T4 and three test times t1, t2, t3 are set for each sample.
そして、上記定義式（１）における使用温度Ｔに試験温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４をそれぞれ代入すると共に使用時間ｔに試験時間ｔ１，ｔ２，ｔ３をそれぞれ代入することにより、各試料に関するラーソン・ミラー・パラメータＰＥを求める。なお、このラーソン・ミラー・パラメータＰＥの算出に際しては、別途クリープ試験等で材料定数Ｃを算出してこの値を設定する。 Then, by substituting the test temperatures T1, T2, T3, and T4 for the use temperature T in the definition formula (1) and substituting the test times t1, t2, and t3 for the use time t, respectively, determine the mirror parameter P E. When computing the Larson Miller parameter P E calculates the material constant C in a separate creep test, etc. to set this value.
続いて、上記各試料を研磨して内部を露出させ、顕微鏡を用い拡散層厚ｄＥを計測する。この拡散層厚ｄＥは、顕微鏡から出力される試料の画像について画像処理装置を用いて画像処理することによって、あるいは検査員が試料の画像を目視することによって計測される。なお、顕微鏡は拡散層厚ｄＥを計測するのに適切な分解能を有していればよく、例えば光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡を用いることができる。 Subsequently, to expose the interior by polishing the above sample, measuring the diffusion layer thickness d E using a microscope. The diffusion layer thickness d E is measured by by image processing using an image processing apparatus for image of the sample output from the microscope, or the inspector visually an image of the sample. Incidentally, the microscope needs to have a proper resolution to measure the diffusion layer thickness d E, for example, may be used an optical microscope or a scanning electron microscope.
図２は、このようにして求められた各試料のラーソン・ミラー・パラメータＰＥと拡散層厚ｄＥとの関係を示す点（計測点）を片対数グラフ上に示した図である。この図では、試料毎に異なる表記方法で計測点を示している。本実施形態では、このような各試料に関する計測点の全てに例えば最小二乗法を適用することにより、全ての試料に関するラーソン・ミラー・パラメータＰＥと拡散層厚ｄＥとの関係を示す特性直線を求める。このようにして各試料に関する熱時効試験（熱処理）の試験結果から得られた特性直線は、上述した近似式（２）において定数α、βが同定されたものである。 FIG. 2 is a graph showing points (measurement points) showing the relationship between the Larson-Miller parameter P E and the diffusion layer thickness d E of each sample thus obtained on a semi-logarithmic graph. In this figure, the measurement points are indicated by different notation methods for each sample. In the present embodiment, by applying, for example, the least square method to all of the measurement points for each sample, a characteristic line indicating the relationship between the Larson-Miller parameter P E and the diffusion layer thickness d E for all the samples. Ask for. Thus, the characteristic straight line obtained from the test result of the thermal aging test (heat treatment) for each sample is one in which the constants α and β are identified in the approximate expression (2) described above.
ここで、図２に破線で示すように、同一温度における試料の計測点は良好な直線性を示す。つまり各温度については近似性の高い特性直線を求めることができるが、全ての温度の計測点を１本の特性直線を求めるための要素とした場合には、異なる温度域が含まれるので、近似性の高い１本の特性直線を求めることは困難である。 Here, as shown by a broken line in FIG. 2, the measurement points of the sample at the same temperature show good linearity. In other words, for each temperature, it is possible to obtain a characteristic line with a high degree of approximation. However, if all temperature measurement points are used as elements for obtaining a single characteristic line, different temperature ranges are included. It is difficult to obtain a single characteristic line with high characteristics.
本実施形態では、このような事情を回避して、より近似性の高い特性直線Ｌ、つまり近似式（２）を求めるために、上記と同様に顕微鏡を用いて実際に使用された複数のガスタービン動翼１から拡散層厚ｄの分布範囲Ｈを予め取得し、各試料に関するラーソン・ミラー・パラメータＰＥを求める際に、分布範囲Ｈに該当する試料の熱時効試験（熱処理）の試験結果（計測点）のみに限定して材料定数Ｃを最適化する。すなわち、近似式（２）の近似性が最も高くなるように、図２に示すように各試料に関する計測点を分布範囲Ｈ内に狭く限定し、この上で各試料に関するラーソン・ミラー・パラメータＰＥを求める際の材料定数Ｃを最適化する。なお、近似式（３）における材料定数Ｃも上記最適化したものを用いる。 In the present embodiment, in order to avoid such a situation and to obtain a characteristic line L with higher approximation, that is, the approximate expression (2), a plurality of gases actually used using a microscope as described above. previously obtains the distribution range H of the diffusion layer thickness d from the turbine rotor blade 1, the test results of in determining the Larson Miller parameter P E for each sample, thermal aging test of samples corresponding to the distribution range H (heat treatment) The material constant C is optimized only for (measurement points). That is, the measurement points for each sample are narrowly limited within the distribution range H as shown in FIG. 2 so that the approximation of the approximate expression (2) is the highest, and then the Larson Miller parameter P for each sample is set. The material constant C for obtaining E is optimized. Note that the material constant C in the approximate expression (3) is also optimized.
図３は、このような材料定数Ｃの最適化処理前における各試料のラーソン・ミラー・パラメータＰＥと拡散層厚ｄＥとの関係を示す計測点を片対数グラフ上に示した図である。この図３に示すように、材料定数Ｃについて最適化処理を行わない場合、各試料の計測点に関する特性直線は、分布範囲Ｈ内において乖離するので、材料定数Ｃを最適化した後の特性直線Ｌに比べて近似性が低いものとなる。 FIG. 3 is a graph showing measurement points indicating the relationship between the Larson-Miller parameter P E and the diffusion layer thickness d E of each sample before the optimization process of the material constant C on a semi-logarithmic graph. . As shown in FIG. 3, when the optimization process is not performed for the material constant C, the characteristic straight lines relating to the measurement points of the respective samples diverge within the distribution range H. Compared to L, the approximation is low.
図４は、上記ガスタービン動翼１と同等な動翼にクリープ試験を行って得られたクリープマスターカーブを示しており、上記ガスタービン動翼１の未使用状態から破断までの使用時間ｔ（初期破断時間）と使用温度Ｔとの関係に相当する特性直線を示している。本実施形態では、近似式（２）を特定することによって得られる関係式（３）にガスタービン動翼１の拡散層厚ｄの測定値を代入することによりガスタービン動翼１の使用温度Ｔの推定値を求めるが、さらに当該使用温度Ｔの推定値をクリープマスターカーブに当てはめることによってガスタービン動翼１の初期破断時間の推定値を求める。そして、ガスタービン動翼１の使用開始から現在までの使用時間ｔを上記初期破断時間の推定値から減算することによりガスタービン動翼１の破断時間（余寿命）を求める。例えば関係式（３）により、ガスタービン動翼１の使用温度ＴＳが求まると、クリープマスターカーブにより使用温度ＴＳにおける初期破断時間ｔＯが求められる。そして、この初期破断時間ｔＯからガスタービン動翼１の使用時間ｔＳを減算すれば、ガスタービン動翼１の破断時間（余寿命）ｔＮが推定される。 FIG. 4 shows a creep master curve obtained by performing a creep test on a moving blade equivalent to the gas turbine blade 1, and the usage time t ( A characteristic straight line corresponding to the relationship between the initial breaking time and the use temperature T is shown. In this embodiment, the use temperature T of the gas turbine rotor blade 1 is substituted by substituting the measured value of the diffusion layer thickness d of the gas turbine rotor blade 1 into the relational expression (3) obtained by specifying the approximate expression (2). Further, the estimated value of the initial fracture time of the gas turbine rotor blade 1 is obtained by applying the estimated value of the operating temperature T to the creep master curve. Then, the rupture time (remaining life) of the gas turbine rotor blade 1 is obtained by subtracting the use time t from the start of use of the gas turbine rotor blade 1 to the present time from the estimated value of the initial rupture time. For example, by equation (3), when the operating temperature T S of the gas turbine rotor blade 1 is obtained, the initial rupture time t O is obtained at the use temperature T S by creep master curve. Then, by subtracting the use time t S of the gas turbine rotor blade 1 from the initial break time t O , the break time (remaining life) t N of the gas turbine rotor blade 1 is estimated.
このような本実施形態によれば、近似式（２）、つまりラーソン・ミラー・パラメータＰと拡散層厚ｄとの関係が複数の試料に関する熱時効試験（熱処理）の試験結果から高精度に特定されるので、関係式（３）と拡散層厚ｄとに基づいてガスタービン動翼１の使用温度Ｔを高精度に推定することが可能であり、よって当該使用温度Ｔの推定値に基づいてガスタービン動翼１の寿命を高精度に推定することができる。
また、近似式（２）とラーソン・ミラー・パラメータＰの定義式との関係式（３）及びニッケル基合金部品の拡散層厚ｄの測定値と使用時間ｔとに基づいて、寿命の推定が可能なので、寿命推定の工程が単純化されて、ガスタービン動翼１の寿命を迅速に推定することができる。
According to the present embodiment, the approximate expression (2), that is, the relationship between the Larson Miller parameter P and the diffusion layer thickness d is specified with high accuracy from the test results of the thermal aging test (heat treatment) for a plurality of samples. Therefore, it is possible to estimate the operating temperature T of the gas turbine rotor blade 1 with high accuracy based on the relational expression (3) and the diffusion layer thickness d, and thus based on the estimated value of the operating temperature T. The life of the gas turbine rotor blade 1 can be estimated with high accuracy.
Further, based on the relational expression (3) between the approximate expression (2) and the definition expression of the Larson-Miller parameter P, and the measured value of the diffusion layer thickness d of the nickel-base alloy part and the usage time t, the lifetime is estimated. Since this is possible, the life estimation process is simplified, and the life of the gas turbine rotor blade 1 can be estimated quickly.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下の変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、近似式（２）の近似性が最も高くなるように、各試料に関する計測点を分布範囲Ｈ内に狭く限定し、この上で各試料に関するラーソン・ミラー・パラメータＰＥを求める際の材料定数Ｃを最適化したが、これはガスタービン動翼１の使用温度Ｔの推定精度のさらなる向上を目的とするものであり、必ずしも必須の処理ではない。
（２）上記実施形態では、ラーソン・ミラー・パラメータＰＥの算出に際して、別途クリープ試験等で材料定数Ｃを算出してこの値を設定したが、一般的に用いられる「２０」に設定してもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) In the above embodiment, the measurement points for each sample are narrowly limited within the distribution range H so that the approximation of the approximate expression (2) becomes the highest, and then the Larson-Miller parameter P for each sample is set. The material constant C for obtaining E was optimized, but this is intended to further improve the estimation accuracy of the operating temperature T of the gas turbine rotor blade 1, and is not necessarily an essential process.
(2) In the above embodiment, when calculating the Larson Miller parameter P E, but this value is set by calculating the material constant C in a separate creep tests etc., by setting the commonly used "20" Also good.
（３）上記実施形態では、ガスタービン動翼１を寿命推定対象としたが、本発明における寿命推定対象（ニッケル基合金部品）はガスタービン動翼１に限定されない。本発明は、コーティング層を有する各種のニッケル基合金部品に適用可能である。例えばガスタービンの静翼にも本発明を適用することができる。
（４）上記実施形態では、基材１ａの表面にアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなるコーティング層１ｃを有するガスタービン動翼１を寿命推定対象としたが、本発明の金属コーティング層は、このようなコーティング層１ｃに限定されない。本発明は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金以外の金属からなる金属コーティング層を有するニッケル基合金部品にも適用可能である。
(3) In the above embodiment, the gas turbine rotor blade 1 is the life estimation target, but the life estimation object (nickel-based alloy part) in the present invention is not limited to the gas turbine rotor blade 1. The present invention is applicable to various nickel-base alloy parts having a coating layer. For example, the present invention can be applied to a stationary blade of a gas turbine.
(4) In the above embodiment, the gas turbine rotor blade 1 having the coating layer 1c made of aluminum or aluminum alloy on the surface of the
１…ガスタービン動翼（ニッケル基合金部品）
１ａ…基材
１ｂ…拡散層
ｄ，ｄＥ…拡散層厚
1 ... Gas turbine blade (nickel-base alloy parts)
1a ...
Claims (4)
前記ニッケル基合金部品と同等な複数の試料について、前記ニッケル基合金部品の使用によって前記基材に形成される拡散層の厚さ（拡散層厚）とラーソン・ミラー・パラメータとの関係をそれぞれ求める第１工程と、
各試料に関する前記関係に基づいて拡散層厚とラーソン・ミラー・パラメータとの関係を示す近似式を求める第２工程と、
前記近似式とラーソン・ミラー・パラメータの定義式との連立方程式に、前記ニッケル基合金部品の拡散層厚の測定値と使用時間とを代入することにより前記ニッケル基合金部品の使用温度を求める第３工程と、
このようにして求めた前記ニッケル基合金部品の使用温度を、前記ニッケル基合金部品の同等部品について予め取得されたクリープマスターカーブに当てはめることにより前記ニッケル基合金部品の破断時間を求める第４工程と、
を有することを特徴とするニッケル基合金部品の寿命推定方法。 A method for estimating the life of a nickel-based alloy component in which a metal coating layer is formed on the surface of a substrate made of a nickel-based alloy,
With respect to a plurality of samples equivalent to the nickel-base alloy part, the relationship between the thickness of the diffusion layer (diffusion layer thickness) formed on the base material by using the nickel-base alloy part and the Larson Miller parameter is obtained. The first step;
A second step of obtaining an approximate expression indicating a relationship between the diffusion layer thickness and the Larson-Miller parameter based on the relationship regarding each sample;
The use temperature of the nickel-base alloy part is obtained by substituting the measured value of the diffusion layer thickness of the nickel-base alloy part and the use time into the simultaneous equations of the approximate expression and the Larson-Miller parameter definition formula. 3 steps,
A fourth step of determining the fracture time of the nickel-base alloy part by applying the use temperature of the nickel-base alloy part thus obtained to a creep master curve obtained in advance for an equivalent part of the nickel-base alloy part; and ,
A method for estimating the life of a nickel-base alloy part, comprising:
ことを特徴とする請求項１記載のニッケル基合金部品の寿命推定方法。 In the second step, among the relationship between the diffusion layer thickness and the Larson-Miller parameter for the plurality of samples obtained in the first step, the equivalent parts of the plurality of nickel-based alloy components actually used are previously stored. Extract the one corresponding to the measured distribution range of the diffusion layer thickness, and define the Larson Miller parameter so that the relationship between the extracted diffusion layer thickness and the Larson Miller parameter is the most approximate The method for estimating the life of a nickel-base alloy part according to claim 1, wherein the approximate expression is obtained by optimizing the material constant.
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| JP2007242596A Pending JP2009074857A (en) | 2007-09-19 | 2007-09-19 | Lifetime estimation method of nickel-based alloy component |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009074857A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103267683A (en) * | 2013-04-28 | 2013-08-28 | 扬州大学 | A method of determining the remaining useful life of heat-resistant metallic materials |
| CN113744816A (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-03 | 南通深南电路有限公司 | Method and apparatus for processing electroless nickel-gold |
| CN114566236A (en) * | 2022-03-31 | 2022-05-31 | 北航（四川）西部国际创新港科技有限公司 | Prediction method and system for high-temperature endurance/creep life of high-temperature alloy containing coating |
-
2007
- 2007-09-19 JP JP2007242596A patent/JP2009074857A/en active Pending
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| CN103267683A (en) * | 2013-04-28 | 2013-08-28 | 扬州大学 | A method of determining the remaining useful life of heat-resistant metallic materials |
| CN113744816A (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-03 | 南通深南电路有限公司 | Method and apparatus for processing electroless nickel-gold |
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