[发明专利]高温部件的蠕变损伤评价方法以及损伤评价系统

说明书

技术领域

本发明涉及高速中子炉或火力发电成套设备等所使用的结构材料，涉及在数百度以上的高温区域所使用且受到蠕变所产生的损伤的高温部件的蠕变损伤评价方法以及损伤评价系统。

背景技术

构成高速中子炉或火力发电成套设备的部件中，运行中的温度达到数百度以上的部位使用耐热钢或耐热合金。这些材料由于在高温下长时间持续接受负荷而受到蠕变、蠕变疲劳、脆化等损伤，根据其程度来决定寿命。其损伤度因温度或应力、环境等而不同，因此，即使是同样设计的部件，损伤度和寿命也根据使用条件而不同。

因此，对于这些高温部件在运行中评价损伤，推定剩余寿命等，对部件或成套设备的继续使用、更换等进行判定。高温部件中，对数情况下由蠕变产生的损伤变得特别重要，提出各种对其进行评价的方法。

这些方法中，预先求出寿命消费率和硬度或电阻率、或者A参数或孔洞面积率等与蠕变孔洞有关的参数的关系，作为损伤发展曲线。通过将实际结构物中所测量的硬度或A参数与所述损伤发展曲线进行对照来评价损伤。

作为本技术领域的背景技术，有日本特开2003-65978号公报（专利文献1）。该专利文献1中记载了“生成正电子消灭平均寿命和材料的寿命消费率的关系曲线，（中间省略）判定损伤的程度、寿命消费率或者剩余寿命。”。

另外，还有日本特开2004-333389号公报（专利文献2）。该专利文献2中记载了“求出相对于碳化物中所含有的M₇C₃型碳化物的M₆C型碳化物的量比，（中间省略）评价蠕变损伤的进行程度。”。

另外，还有日本特开2006-258621号公报（专利文献3）。该专利文献3中记载了“推定部件表面的硬度，根据预先生成的硬度和应变量的关系来推定该部件的应变量，与另外求出的蠕变曲线进行比较来求出蠕变损伤。”。

另外，还有日本特开2008-249732号公报（专利文献4）。该专利文献4中记载了“构筑部件的运行中的时间和当时的硬度的数据，根据构筑的数据，通过一次近似式来近似时间和硬度的关系，对该近似式实施概率论的统计处理而推定硬度，（中间省略）从该推定的硬度来推定蠕变损伤度。”。

另外，还有日本特开2009-92478号公报（专利文献5）。该专利文献5中记载了“计算在耐热钢的表面生成的孔洞的个数密度，用耐热钢的多轴度进行规范化，根据预先生成的表示耐热钢的寿命比和用多轴度进行了规范化的孔洞的个数密度之间的相关性的曲线，根据用所述多轴度将检查对象的耐热钢的表面所生成的孔洞的个数密度进行规范化所得的值来判定检查对象的耐热钢的蠕变损伤的程度。”。

另外，还有日本特开2010-164430号公报（专利文献6）。该专利文献6中记载了“预先求出试验材料的蠕变应变量和结晶方位分布的相关性，测量调查材料的结晶方位分布，并通过应用于预先求出的相关性来推定调查材料的蠕变应变量。”。

作为所述损伤发展曲线的例子，列举了专利文献1的“正电子消灭平均寿命和材料的寿命消费率之间的关系曲线”和专利文献3的“预先生成的硬度和应变量的关系”、专利文献6的“试验材料的蠕变应变量和结晶方位分布之间的相关性”等。这些主要是在实验中求出的，该试验大多使用标准的圆棒试验来进行，一般情况下所负荷的应力也是单轴状态。另一方面，实际结构物中很少成为单轴应力状态，一般情况下，由于部件的形状或焊接区等的材料不连续而形成2轴、3轴拉伸的多轴应力场。

多轴应力场中，变形受到约束，因此与单轴状态相比应变的进展变慢。另一方面，部件断裂时的韧性也下降。因此，通过将单轴状态的试验所求出的应变或变形的数据和成为多轴状态的实际结构物中的测量值之间比较而进行的损伤评价有可能包括很大的误差。另外，已知在多轴状态下，蠕变孔洞的产生、成长会加速，专利文献5所记载的基于孔洞的个数密度的评价，也难以将单轴试验所采取的数据直接应用于实际结构物。

作为应力多轴性的处理，例如在专利文献5中，在基于孔洞的个数密度的损伤评价法中考虑了应力多轴性的效果。该方法中，用结构分析来求出评价部位的多轴度，将用同部位所实际测量到的孔洞个数密度除以所述多轴度而得到的值作为损伤度，通过与成为基准的损伤发展曲线进行对照来评价损伤。即，成为假定损伤度和多轴度成比例地变化的评价。