高温強度評価試験

経年劣化調査、クリープ損傷評価、余寿命評価

火力発電設備を始めとする経年高温機器の材料は、使用中に組織変化、クリープ変形やクリープボイドが生成、成長(連結)、き裂へと進展します。これらを観察することにより経年劣化の調査、クリープ損傷や寿命の評価を行なうことができます。

実機材に直接レプリカを使う非破壊的手法のスンプ法(レプリカ法)による検査と、実機より切り出したサンプルを用いる破壊的手法の抜管調査があります。

  • スンプ法による検査(非破壊的手法)

    【評価項目】

    組織(光学顕微鏡による組織観察、走査型電子顕微鏡によるボイド評価、透過型電子顕微鏡による析出物観察)

  • 抜管調査(破壊的手法)

    【評価項目】

    組織(光学顕微鏡による組織観察、走査型電子顕微鏡によるボイド評価、透過型電子顕微鏡による析出物観察)

    機械的性質(引張性質、硬さなど)、クリープ試験( パラメータ法、アイソストレス法)

余寿命評価法

破壊試験法以外の非破壊手法による評価精度は一般的にfactor of 2(倍半分)と言われています。また、非破壊的な余寿命評価手法は、材料の劣化に伴って発生する組織、ボイド、析出物などの変化を指標としますが、これらは必ずしも損傷量0%から100%の全領域にわたって変化するわけではありません。寿命評価にあたっては、これらの指標で寿命のどの範囲が検出可能か、対象材質の特徴を考慮して、適切な手法を選定、併用しています。

  • 出典:B. Neubauer, Nuclear Tec., 66, 308 (1984)

    出典:B. Neubauer, Nuclear Tec., 66, 308 (1984)

非破壊的手法と破壊的手法(クリープ試験)を採用しています。

評価手法 適用部位
母材 溶接部
非破壊的手法 組織対比法(1)
ボイド法(2)
結晶粒変形法(3)
硬さ測定法
破壊的手法 クリープ試験法
  1. 組織対比法 (ボイドやき裂の発生状況、ミクロ組織の状況、炭化物の析出状況)
  2. Aパラメーター法 (観察結晶粒界数に対するボイド発生粒界数の比)、ボイド個数密度法(単位面積当たりのボイドの個数比)、ボイド面積率法(単位面積当たりのボイド面積比)
  3. 結晶粒変形法 (結晶粒の変形度合い)

実施機器例

  • ボイラ

    ボイラチューブ(過熱器管、再熱器管、蒸発管)、主蒸気管、再熱蒸気管、管寄、スタブ、バルブ

  • タービン

    ロータ、動翼、静翼、燃焼器、ケーシング

  • 化学プラント

    加熱炉管、分解炉管、リフォーマーチューブ

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