JPH02167443A - 非破壊検査による余寿命診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高温、高圧下で使用される金属部材の非破壊
検査結果に基づいて、該金属部材の経年劣化の進行状態
を評価すると共に余寿命を診断する自動装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

高温、高圧下で使用される金属部材の上側として、火力
発電プラントにおける蒸気タービンの主要構成部材は、
一般に１０万時間クリープ破断強度に基づいて設計、製
作さオしている。

一方、現実の問題として稼動時間が１０万時間に達した
火力発電プラントの数が半分以上になってきている。

その上、最近の火力発電プラントの運用形態は起動・停
止頻度が高いので、構成部材の熱経歴変化が激しく、経
年劣化が促進されている。

このため、構成部材の損傷量（即ち、経年劣化の進行の
度合＝寿命消費量）を非破壊手段によって正しく把握し
、余寿命を適確に診断し得る評価技術の開発が期待され
ている。

高温、高圧下において使用される金属材料の余寿命診断
に関する最新の技術としては、技術雑誌「電気現場技術
」Ｖｏｌ、２５．　Ｎｎ３０５　（昭和６２年１０月号
）５７〜６２ページに“タービン設備の余寿命診断技術
の現状と今後の課題″が公知である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記公知文献を含めて、従来技術における非破壊検査は
一般に、複数項目の非破壊検査が併用される。その理由
は、後に詳連する如く、それぞれの非破壊検査項目（例
えばクリープ損傷度や疲労損傷量）ごとに長所・短所が
あるからである。

而して、複数項目の非破壊検査結果を比較検討し、更に
当該機器の稼働経歴や既往の検査記録を参照して総合的
に判断を下すことは、高度の経験。

知識を必要とし、その上多大の時間と労力とを要する。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、高度の知
識、経験を必要とせず、 複数項目の非破壊検査結果の比較検討と、当該機器の稼
働経歴、検査記録の参照検討とを、迅速かつ容易に遂行
して、 適確に余寿命を診断し得る自動装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために創作した本発明に係る余寿
命診断装置は 経歴を保存する情報ファイルと、 経歴情報と現状情報（非破壊検査）とに基づいて複数項
目の寿命消費量を算出する寿命消費量演算部と、 上記複数項目の寿命消費量の中から最も高精度で期待し
得るものを選出する寿命消費量比較器と、上記の選出さ
れた寿命消費量に基づいて今後の余寿命を算出する余寿
命演算部と、 上記余寿命算出結果を表示すると共に、これを前記情報
ファイルに送って記憶させる表示・出力手段とを設ける
。

本発明を実施する際、前記の情報ファイルに、非破壊検
査項目ごとに、測定値と損傷量との関係のデータを記憶
させておくことが望ましい。

また、前記の寿命消費量比較器は、その時の条件下で、
複数の非破壊検査項目の中の、どの項目が最も高精度を
期待できるかを判別するためのプログラムを備えておく
と良い。

〔作用〕

前記の情報ファイルを設けておくことにより、診断の参
照とすべき過去の情報が、コンパクトに確実に保存され
、しかも迅速、容易に読み出すことができる。

前記の寿命消費量演算部は、経歴情報と現状情報とに基
づいて複数項目についての寿命消費量を算出し、 前記寿命消費量比較器は該複数項目の中から最も適正な
寿命消費量を選定する。

これにより、寿命の何％を既に開化したかが解るので、
前記の余寿命演算部は今後の運転計画と睨み合わせて余
寿命を算出する。

上記の算出値は表示・出力部によって表示されるととも
に、前記情報ファイルに収納されて次回の余寿命算出に
利用される。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る余寿命診断装置の一実施例を示す
系統図である。

この実施例は蒸気タービンを構成している鉄鋼部材の余
寿命を診断するために構成されたものである。

当該蒸気タービン、及び、評価対象部材に関する経歴（
運転時間、温度、起動・停止の（ロ）数、並びに、非破
壊検査経歴があればその測定値など）は、情報ファイル
エに記憶されている。

本例における情報ファイル１は、複数の蒸気タービンプ
ラントについて、それぞれの重要構成部材（鉄鋼性部材
に限る）についての情報を全て収納している。

使用条件入力装置３ａはキーボード（図示せず）を備え
ており、このキーボードを操作して、例えば何々火力発
電所信号機などと指定して診断対象部品名を入力すると
、情報ファイル１中の必要な情報が寿命消費量演算部４
ａに人力される。

一方、２は非破壊検査装置であって、その測定値は非破
壊検査測定値入力装置３ｂを介して前記の寿命消費演算
部４ａに入力される。

上試の非破壊検査装置２は、診断対象部林について、例
えば硬度、電気抵抗値などの損傷量推定に必要な測定値
を出力し、入力装置３ｂを介して寿命消費量演算部４ａ
に入力させる。このときの入力媒体は１通信回線、フロ
ッピディスク、キーボード操作など、任意の公知手段を
使用し得る。

また、前記の非破壊検査装置２は、比較のために必要な
ときは健全材料に関する測定値も出力する。

このようにして必要な情報を入力された寿命消費量演算
部４ａは、各種の非破壊試験の測定値に基づいて寿命消
費量を算出する。

ここに寿命消費量とは、測定時点において既に消費した
寿命であって、その主たるものは、高温下で応力を受け
て進行するクリープ損傷量と、繰返し熱応力（特に、起
動と停止との繰返し）によって進行する疲労損傷量とで
ある。

これらの損傷量（損耗の進行の度合）は、実験的に求め
られた損傷量診断線図（マスターカーブ）と、実測デー
タとの比較によって求められる。

第２図は硬度低下量（ΔＨｖ　）とクリープ損傷量（φ
ｃ＋）との関係を示す図表で、クリープ損傷量（φｃ＋
）の増加に伴って硬度低下量（ΔＨｖ）一 は１次比例的に増加していることが解る。このような関
係を数値化又は数式化したデータを、前記の情報ファイ
ル１に記憶させておく。

第３図は電気抵抗率比低下量（ΔＲρ）とクリープ損傷
量（φＣａ）との関係を示す図表である。

電気抵抗率比の定義については前記公知文献に解説され
ている。このような関係を数値化又は数式化したデータ
も、前記の情報ファイル１に記憶させておく。

第４図はレプリカ法における測定値とクリープ損傷量と
の関係を示す図表である。このレプリカ法はＡパラメー
タ法とも呼ばれ、アセチルセルロースフィルムを用いて
金属組織を写し取って検鏡し、一つの直線（参照線）が
横切る粒界の総数に刻する、ボイドの有る粒界の比率を
求めるもので、次式のＡパラメータとする。

健全な粒界数十ボイドのある粒界数 第４図に示した、Ａパラメータとクリープ損傷量（φｃ
２）との関係を数値化又は数式化したデータも、前記の
情報ファイル１に記憶させておく。

第１図において、寿命消費量演算部４ａでは、情報ファ
イル１に格納されていた第２図〜第４図の関係を呼び出
されるとともに、非破壊検査装置２から測定値を人力さ
れ、 硬度低下量ΔＨｖに基づくクリープ損傷量φｃ１と、電
気抵抗率比低下量ΔＲρに基づくクリープ損傷量φｃ３
と、Ａパラメータに基づくクリープ損傷量φｃ２とを算
出する。

ここで、上記３種類のクリープ損傷量φＣ１゜φＣ３，
φｃ２の内の何れが最も信頼できるかを判断しなければ
ならないので、これらの出力信号を寿命消費量比較器５
に人力する。

次に、複数個のクリープ損傷量を比較して、最も適正な
ものを選出する作用について連べる。

複数個の非破壊診断方法には、それぞれ粘度上の特徴が
ある。例えば、クリープ損傷に関して連べると、前述の
文献しこよれば、硬度測定法は、クリープ損傷の全寿命
が把握できるが、データのバラツキが大きく、高い精度
は、期待できないようである。一方、電気抵抗法は、ク
リープ損傷の比較的小さい場合に精度が商い。又、レプ
リカ法は、クリープ損傷の比較的大きい場合に精度が高
いという特徴がある。従って、複数個の非破壊診断デー
タがある場合に、寿命消費量演算部４ａで得られた複数
個の寿命消費量から、１．つの値を選択する時には、そ
れぞれの精度を考慮して選択することが必要になる。寿
命消費量比較器５の具体的な作用について、第６図〜第
８図を参照しつつ次に述べる。

第６図は、前記３種類の寿命消費量（クリープ損傷量）
φＣ１，φｅ２．φｃ３から一つの値を選択する場合の
説明図である。

第６図において、硬度測定法のデータによって得られた
寿命消費′ｋｋ（クリープ損傷量）　（φｃ＋）８が、
５０％以上である場合は、レプリカ法による寿命消費量
（クリープ損傷（ｉ）　　（φｃ２）９を選択する。も
し５０％以下であれば電気抵抗法による寿命消費量（詳
しくは電気抵抗率比低下量を用いたクリープ損傷量）（
φｃ３）　１．０を選択する。

第７図及び第８図は、それぞれ２種類のクリープ損傷量
φｃ２．φｃ３から一つの値を選択する場合を示す説明
図である。

レプリカ法によるクリープ損傷率を先に試験したときは
第７図に示す如く、レプリカ法によるクリープ損傷量（
φｃ２）９が５０％以上であれば、レプリカ法によるク
リープ損傷量（φＣ２）９が、そのままクリープ損傷量
（寿命剤＊量）として選択される。もし５０％以下であ
れば電気抵抗法によるクリープ損傷量（φｃ３）　１０
が選択される。

また、電気抵抗法によるクリープ損傷量（寿命消費量）
（φｃ３）　１０を先に試験したときは第８図に示すよ
うに、φＣ３≦５０％であればφＣ３をそのまま選択し
、φＣ３＞５０％であればレプリカ法による寿命消費量
（クリープ損傷量）（φＣ２）９を採用する。

これらの寿命消費量（クリープ損傷＋ｉ）φＣ１゜φＣ
２，φＣ３は、その時点における損耗の進行度合であっ
て、余寿命そのものではない。

そこで、第６図〜第８図のようにして選択した寿命消費
量（クリープ損傷量）に基づいて、第工図に示した余寿
命演算部４ｂによって余寿命を算出する。

いま仮に、蒸気タービンの運転条件が長年月に互って一
定であるとすると、余寿命の評価時点における運転経歴
時間数がＨ時間であり、寿命消費量がａ％であるとする
と、残存寿命は比例計算によってＨＸ　（１００−ａ）
　／　ａ　　（時間）と算出される。

しかし、実際には長年月の間に運転条件が変化するので
、余寿命演算部４ｂに対して前記寿命消費量比較器５で
選定した寿命消費量を人力すると共に、運転計画入力装
置６から今後の年間運転時間や起動停止頻度（計画値）
を人力し、余寿命出力装置７に対して余寿命年数を出力
する。

上記出力内容は、提出書類プリンタ８によって表示され
ると共に、情報ファイルエに記憶せしめられる。

以」二はクリープ損傷に関する余寿命診断についての実
施例を説明したが、クリープ損傷以外の寿命消費、例え
ば疲労損傷量に関する余寿命診断を行うには、前述の第
２図〜第４図の関係に代えて第５図の関係などを用いれ
ば良い。

本第５図は、金属材料に発生している微小亀裂の中の最
大長さと疲労損傷量との関係を示す図表である。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明の余寿命診断装置によれば
、 品温、高圧条件下で運転される金属部林について、 高度の知識、経験を必要とせず、 迅速かつ容易に、 非破壊検査に基づく余寿命診断を自動的に行うことがで
きるという、優れた実用的効果を奏し、高温高圧条件で
稼働する機器の管理技術の向上と省力化に貢献するとこ
ろ多大である。

【図面の簡単な説明】

第工図は本発明に係る余寿命診断装置の一実施例を示す
系統図である。 第２図乃至第５図は、上記実施例における寿命消費量演
算部の機能を説明するための図表である。 第６図乃至第８図は、前記実施例における複数項目の寿
命消費量を比較してその内の一つを選定する手法の説明
図表である。 工・・・情報ファイル、２・・・非破壊検査装置、３ａ
・・使用条件入力装置、３ｂ・・・非破壊検査側定位人
力装置、４ａ・・・寿命消費量演算部、４ｂ・・・余寿
命演算部、５　・寿命？Ｉ！１費量比絞量比較器・・運
転計画人力装置、７・・・余寿命出力装置、８・・・表
示手段としての提出書類プリンタ。 代理人弁理士　　秋　　本　　正　　実】５ （八／−Ｉ　Ｖ）−ｉＴｆ”ｓａＰ”４１１ｑＡ−ＩＬ
さｌＶ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属部材の経年劣化に関する非破壊検査結果に基づ
   いて、該金属材料の余寿命を算出して診断する装置にお
   いて、 診断対象である金属部材を含む機器類の使用経歴情報お
   よび検査経歴情報を保存する情報ファイルと、 上記の情報ファイルから読み出された情報、および、現
   時点における非破壊検査情報を入力されて、複数項目の
   寿命消費量を算出する寿命消費量演算部と、 上記複数項目の寿命消費量の中から最も精度の高い寿命
   消費量を選択して出力する寿命消費量比較器と、 上記の寿命消費比較器から出力された寿命消費量に関す
   る情報と、今後の運転計画とを入力されて余寿命を算出
   する余寿命演算部と、 上記余寿命演算部の算出結果を表示すると共に該計算結
   果を前記情報ファイルに入力させる表示・出力手段と、
   を有することを特徴とする、非破壊検査による余寿命診
   断装置。 ２、前記の情報ファイルには、非破壊検査項目ごとの測
   定値と損傷量との関係のデータを有しているものである
   ことを特徴とする、請求項１に記載した非破壊検査によ
   る余寿命診断装置。 ３、前記の寿命消費量比較器は、前記寿命消費量演算部
   において算出された寿命消費量の大小に基づいて、複数
   項目の寿命消費量の中から最も精度の高い項目を選出す
   るプログラムを有しているものであることを特徴とする
   、請求項１に記載した非破壊検査による余寿命診断装置
   。