蠕变速度分布评价方法

文档序号:10663331
蠕变速度分布评价方法
【专利摘要】该蠕变速度分布评价方法(S1)包括:从结构构件的不同位置分别制作多个试验片的试验片制作工序(S11);通过对所述多个试验片实施拉伸试验而分别获取所述多个试验片的拉伸强度的拉伸试验工序(S12);以及基于预先确定的拉伸强度与蠕变速度之间的相关关系,并且根据在拉伸试验工序(S12)中获取到的所述拉伸强度来推断所述结构构件中的蠕变速度分布的蠕变速度分布推断工序(S14)。
【专利说明】
蠕变速度分布评价方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及蠕变速度分布评价方法。
[0002] 本申请基于2014年3月13日在日本申请的特愿2014-050802号而主张优先权,并在 此援引其内容。
【背景技术】
[0003] 燃气涡轮、蒸汽涡轮等的在高温下使用的结构构件发生蠕变变形。此时,蠕变变形 的不均匀较大的结构构件有可能成为产生弯曲等不良的原因。
[0004] 例如,在燃气涡轮的压缩机等中使用的圆盘等转子构件通过与随着朝向后段而被 压缩的高温高压的流体接触而温度变高。在上述那样的高温下进行高速旋转且长期使用的 转子构件中,产生蠕变变形。而且,当转子构件的强度根据周向的位置的不同而存在偏差 时,在产生蠕变变形的情况下,周向上的变形量会发生改变,导致蠕变变形变得不均匀。其 结果是,转子在周向上不均匀地变形,随着时间经过而有可能使转子整体发生弯曲。其结果 是,有可能成为转子的轴振动的原因。
[0005] 对此,对于制造转子构件的原材料即结构构件,需要预先确认蠕变强度是否不因 周向的位置的不同而产生偏差。作为确认蠕变强度的方法,举出通过对结构构件进行蠕变 试验来确认蠕变速度的方法。另外,作为与蠕变试验相比可在短时间内确认蠕变强度的方 法,利用将对蠕变强度造成影响的因素推断为蠕变速度来使用的方法。
[0006] 作为这样的方法,例如,在专利文献1中,利用结构构件的硬度、结晶粒度、析出物 等来推断蠕变速度。具体地说,专利文献1所记载的方法中,使用硬度、结晶粒度或者析出物 的任一者中的、偏差比最大的因素来作为对蠕变强度造成影响的因素,进行FEM蠕变解析, 从而预测评价结构构件的经年弯曲量。即,在专利文件1所记载的方法中,将硬度、结晶粒度 或者析出物等中的、偏差比最大的因素推断为蠕变速度的周向上的分布而使用。
[0007] 在先技术文献
[0008] 专利文献1:日本特开2013-113144号公报

【发明内容】

[0009]发明要解决的课题
[0010] 然而,还存在专利文献1所使用的硬度、结晶粒度、或者析出物与蠕变速度之间未 确认明确的相关关系的材料,从而存在如下问题:即便仅测定任一个因素,也难以高精度地 推断结构构件中的蠕变速度不同的位置处的分布。
[0011] 本发明提供一种能够以高精度推断结构构件中的蠕变速度分布的蠕变速度分布 评价方法。
[0012]解决方案
[0013]本发明的一方式的蠕变速度分布评价方法包括:试验片制作工序,在该试验片制 作工序中,从结构构件的不同位置分别制作多个试验片;拉伸试验工序,在该拉伸试验工序 中,通过对所述多个试验片实施拉伸试验,从而分别获取所述多个试验片的拉伸强度;以及 蠕变速度分布推断工序,在该蠕变速度分布推断工序中,基于预先确定的拉伸强度与蠕变 速度之间的相关关系,根据在所述拉伸试验工序中获取到的所述拉伸强度来推断所述结构 构件中的蠕变速度分布。
[0014] 根据上述那样的蠕变速度分布评价方法,通过将在拉伸试验工序中获取到的拉伸 强度适用于拉伸强度与蠕变速度之间的相关关系,能够推断结构构件中的蠕变速度的分 布。即,通过利用在拉伸强度与蠕变速度中存在的相关关系,实施拉伸试验来测定结构构件 中的不同位置处的拉伸强度的分布,由此不用长时间地实施蠕变试验,就能够推断结构构 件中的不同位置处的蠕变速度分布。即,通过实施在短时间内结束的拉伸试验来获取拉伸 强度,能够以高精度推断结构构件中的蠕变速度分布。
[0015] 此外,在本发明的另一方式的蠕变速度分布评价方法中,也可以是,包括拉伸强度 比计算工序,在该拉伸强度比计算工序中,计算所述多个试验片的拉伸强度中的、最小拉伸 强度与最大拉伸强度的比率,来作为所述结构构件的拉伸强度比,所述蠕变速度分布推断 工序中,也可以基于所述相关关系,根据所述拉伸强度比来推断所述结构构件的最小蠕变 速度与最大蠕变速度的比率作为所述蠕变速度分布。
[0016] 根据上述那样的蠕变速度分布评价方法,能够利用拉伸强度与蠕变速度之间的相 关关系,根据拉伸强度比而容易推断蠕变速度比。因此,不用耗费实施蠕变试验那样的较长 的时间,而能够在短时间内获取结构构件的蠕变速度比。由此,能够容易以高精度推断结构 构件中的蠕变速度的不同位置处的偏差的大小。
[0017] 此外,在本发明的另一方式的蠕变速度分布评价方法中,也可以是,包括拉伸强度 比判断工序,在该拉伸强度比判断工序中,判断在所述拉伸强度比计算工序中计算出的拉 伸强度比是否满足由所述相关关系预先确定的与蠕变速度比判断值对应的拉伸强度比判 断值。
[0018] 根据上述那样的蠕变速度分布评价方法,通过拉伸强度比判断工序来判断结构构 件的拉伸强度,由此能够判断结构构件的品质。具体地说,通过基于预先确定的蠕变速度比 判断值、与拉伸强度和蠕变速度之间的相关关系来确定拉伸强度比判断值,从而能够使用 拉伸强度而以高精度判断结构构件中的蠕变速度的偏差的大小。而且,通过对拉伸强度比 判断值与在拉伸强度比计算工序中计算出的结构构件的拉伸强度比进行比较,不用对结构 构件实际上长时间地实施蠕变试验,就能够判断不同位置处的结构构件中的蠕变速度的偏 差的大小。由此,能够对结构构件进行短时间且高精度的蠕变速度分布的评价,从而确认结 构构件的品质。
[0019] 另外,在本发明的另一方式的蠕变速度分布评价方法中,也可以是,包括热处理工 序,在该热处理工序中,在所述拉伸强度比判断工序中判断为所述拉伸强度比不满足预先 确定的拉伸强度比判断值的情况下,对所述结构构件实施热处理。
[0020] 根据上述那样的蠕变速度分布评价方法,即便是品质不适合于规定的基准的结构 构件,也能够通过热处理来重新调整材料特性,使其适合于规定的基准。
[0021] 发明效果
[0022] 根据上述的蠕变速度分布评价方法,基于预先确定的拉伸强度与蠕变速度之间的 相关关系,根据拉伸强度来推断蠕变速度,从而能够以高精度推断结构构件中的蠕变速度 分布。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明的第一实施方式中的蠕变速度分布评价方法的流程图。
[0024] 图2是示出本发明的第一实施方式中的结构构件的拉伸强度的周向上的分布的曲 线图。
[0025] 图3是示出本发明的第一实施方式中的结构构件的稳定蠕变速度的周向上的分布 的曲线图。
[0026] 图4是示出本发明的第一实施方式中的结构构件的拉伸强度比与蠕变速度比之间 的关系的曲线图。
[0027] 图5A是本发明的第一实施方式中的与试验片制作工序相关的示意图,是表示结构 构件的主视图。
[0028] 图5B是本发明的第一实施方式中的与试验片制作工序相关的示意图,是将结构构 件的侧面的一部分放大后的侧面放大图。
[0029] 图6是本发明的第二实施方式中的蠕变速度分布评价方法的流程图。
[0030] 图7是示出本发明的第二实施方式中的第一蠕变速度比判断值与第一拉伸强度比 判断值以及第二拉伸强度比判断值之间的关系的曲线图。
【具体实施方式】
[0031](第一实施方式)
[0032] 以下,参照图1至图5B,对本发明所涉及的第一实施方式的蠕变速度分布评价方法 进行说明。
[0033] 蠕变速度分布评价方法S1基于预先确定的拉伸强度与蠕变速度之间的相关关系, 根据拉伸强度来推断蠕变速度,由此对评价对象中的蠕变速度分布进行评价。本实施方式 中的蠕变速度分布评价方法S1将表1所示那样的结构构件X作为评价对象,来评价结构构件 X中的周向上的蠕变速度分布。更具体地说,在本实施方式中,作为蠕变速度而使用稳定蠕 变速度。蠕变速度分布评价方法S1包括:从结构构件X制作多个试验片的试验片制作工序 SI 1;对制作出的试验片实施拉伸试验来获取拉伸强度的拉伸试验工序S12;根据在拉伸试 验工序S12中获取到的多个拉伸强度来计算拉伸强度比的拉伸强度比计算工序S13;以及根 据拉伸强度比来推断蠕变速度分布的蠕变速度分布推断工序S14。
[0034] 本实施方式中的结构构件X是按照类似于结构构件X的构件预先获取拉伸强度与 蠕变速度之间的相关关系而成为评价对象的构件。具体地说,结构构件X是成为用于制作在 燃气涡轮等中使用的转子构件XI即圆盘的原材料的构件,成为呈圆板状的基体构件(图5A、 图5B)。即,通过切掉多余的部分α来形成圆盘,以使得结构构件X的形状成形。在此,类似于 结构构件X的构件是例如由与结构构件X相同的材料构成而制造批次不同的构件、由与结构 构件X相同的材料构成而热处理条件不同的构件等成为用于对结构构件X进行评价的基准 的构件。另外,作为结构构件X或类似于结构构件X的构件的材料,使用下述表1所记载的这 种钢材。作为一例,本实施方式的结构构件X或类似于结构构件X的构件的材料使用周向上 的强度的偏差大的低合金钢。
的构件中不同的位置处测定出的拉伸强度的分布的宽度、与在和获取到拉伸强度的位置对 应的位置处测定出的蠕变速度的分布的宽度如图2以及图3所示那样成为相同的趋势。具体 地说,在本实施方式中,在类似于结构构件X的构件的周向的不同位置处制作拉伸试验片并 测定各自的拉伸强度。然后,针对在与获取到拉伸强度的位置对应的位置处制作出的蠕变 试验片,实施蠕变试验并分别测定稳定蠕变速度。这样测定出的拉伸强度和稳定蠕变速度 具有若一方增加则另一方减少这样的相关关系。
[0038]在本实施方式中,基于拉伸强度与蠕变速度之间的相关关系,获取拉伸强度的偏 差的大小与稳定蠕变速度的偏差的大小之间的关系,来作为拉伸强度比与蠕变速度比之间 的关系。
[0039]拉伸强度比表示结构构件X或类似于结构构件X的构件中的拉伸强度的分布的状 态。具体地说,拉伸强度比例如是在结构构件X中不同的位置处测定出的多个拉伸强度中 的、最大值与最小值的比率。在本实施方式中,拉伸强度比被计算为,图2所示那样的结构构 件X的拉伸强度的周向的分布的数据中的、最小拉伸强度TSmin相对于最大拉伸强度TSmax 的比率。
[0040] 即,拉伸强度比表示一个结构构件X中的拉伸强度的偏差的大小。因此,拉伸强度 比接近1表示最大拉伸强度TSmax与最小拉伸强度TSmin之差小、从而结构构件X中的拉伸强 度的偏差小,拉伸强度比接近0表示最大拉伸强度TSmax与最小拉伸强度TSmin之差大,从而 结构构件X中的拉伸强度的偏差大。
[0041] 蠕变速度比表示结构构件X或类似于结构构件X的构件中的蠕变速度的分布的状 态。具体地说,蠕变速度比例如是在结构构件X中不同的位置处测定出的多个蠕变速度中 的、最小值与最大值的比率。在本实施方式中,蠕变速度比被计算为,图3所示那样的结构构 件X的稳定蠕变速度的周向的分布的数据中的、最大蠕变速度CRmax相对于最小蠕变速度 CRmiη的比率。即,蠕变速度比表示一个结构构件X中的稳定蠕变速度的偏差的大小。因此, 蠕变速度比接近1表示最大蠕变速度CRmax与最小蠕变速度CRmin之差小、从而结构构件X中 的稳定蠕变速度的偏差小,拉伸强度比大于1表示最大蠕变速度CRmax与最小蠕变速度 CRmin之差大、从而结构构件X中的稳定蠕变速度的偏差大。
[0042] 因此,基于拉伸强度与蠕变速度之间的相关关系,针对多个类似于结构构件X的构 件而根据拉伸强度以及稳定蠕变速度来获取拉伸强度比以及蠕变速度比,由此计算拉伸强 度比与蠕变速度比之间的关系。具体地说,拉伸强度比与蠕变速度比之间的关系通过从多 个类似于结构构件X的构件预先计算出拉伸强度比以及蠕变速度比,由此确定为图4所示那 样的线形的相关关系的曲线图。
[0043]如图5A所示,试验片制作工序S11中,从结构构件X的外周部分的规定位置A制作试 验片。本实施方式的试验片制作工序S11中,在从规定位置A起沿周向隔开恒定的间隔的多 个位置处制作拉伸试验片。具体地说,本实施方式的试验片制作工序S11中,在从规定位置A 起沿周向每旋转45度后的位置即B至Η的位置处,也分别制作用于实施拉伸试验的拉伸试验 片。而且,在本实施方式的试验片制作工序S11中,结构构件X是制作圆盘等转子构件XI之前 的基体构件,因此,如图5Β所示,从在制作转子构件XI时不需要的外周部分的成为余壁的部 分α制作拉伸试验片。
[0044]需要说明的是,试验片的采取位置的间距并不局限于本实施方式那样每隔45度, 能够以结构构件X的材料试验结果为基础而在30度至90度之间任意地进行选择。
[0045] 拉伸试验工序S12中,对在从结构构件X的规定位置A到沿周向旋转后的位置Η为止 的不同位置处制作出的拉伸试验片分别实施拉伸试验,并测定拉伸强度。
[0046] 拉伸强度比计算工序S13中,使用由多个拉伸试验片测定出的拉伸强度来计算拉 伸强度比。具体地说,在拉伸强度比计算工序S13中,根据测定出的多个拉伸强度来提取最 大拉伸强度TSmax与最小拉伸强度TSmin,并计算最小拉伸强度TSmin相对于最大拉伸强度 TSmax的比,从而获取拉伸强度比。
[0047] 蠕变速度分布推断工序S14中,基于预先确定的拉伸强度与蠕变速度之间的相关 关系,使用在拉伸试验工序S12中获取到的拉伸强度来推断结构构件X中的蠕变速度分布。 本实施方式的蠕变速度分布推断工序S14中,根据由拉伸强度与蠕变速度之间的相关关系 而计算出的拉伸强度比与蠕变速度比之间的关系、以及在拉伸强度比计算工序S13中使用 拉伸强度而计算出的拉伸强度比,推断结构构件X的蠕变速度比来作为蠕变速度分布。具体 地说,蠕变速度分布推断工序S14中,通过将计算出的拉伸强度比适用于前述的图4的曲线 图所示的拉伸强度比与蠕变速度比之间的关系,由此推断对应的蠕变速度比。
[0048] 接下来,对第一实施方式的蠕变速度分布评价方法S1的作用进行说明。
[0049] 在第一实施方式的蠕变速度分布评价方法S1中,作为试验片制作工序S11,在成为 评价对象的结构构件X的规定位置A处,从在制作转子构件XI时不需要的外周部分的成为余 壁的部分α制作拉伸试验片。同样,也在从规定位置A起沿周向每旋转45度后的位置即B至Η 的位置处制作拉伸试验片(图5Α)。使用制作出的多个拉伸试验片在拉伸试验工序S12中实 施拉伸试验,由此从各拉伸试验片测定拉伸强度。然后,在拉伸强度比计算工序S13中,从测 定出的多个拉伸强度提取最大拉伸强度TSmax和最小拉伸强度TSmin,并计算拉伸强度比。 通过将由拉伸强度比计算工序S13计算出的拉伸强度比适用于预先确定的拉伸强度比与蠕 变速度比之间的关系,由此获取蠕变速度比来作为结构构件X中的蠕变速度分布。
[0050] 根据上述那样的蠕变速度分布评价方法S1,通过将在拉伸试验工序S12中获取到 的拉伸强度适用于拉伸强度与蠕变速度之间的相关关系,从而能够推断结构构件X中的蠕 变速度分布。即,通过利用在拉伸强度与蠕变速度中存在的相关关系,来实施拉伸试验并测 定在结构构件中的周向上的不同位置处的拉伸强度的分布,由此,不用长时间地实施蠕变 试验,就能够推断结构构件X中的周向上的蠕变速度分布。即,通过实施在短时间内结束的 拉伸试验来获取拉伸强度,由此能够高精度地推断结构构件X中的蠕变速度分布。
[0051] 此外,利用基于拉伸强度与蠕变速度的相关关系而求出的拉伸强度比与蠕变速度 比之间的关系,能够根据拉伸强度比容易地推断蠕变速度比。因此,不用像实施蠕变试验这 样耗费较长的时间,就能够在短时间内获取结构构件X的蠕变速度比。由此,能够容易以高 精度来推断成为评价对象的结构构件X中的蠕变速度的周向的不同位置处的偏差的大小。 [0052](第二实施方式)
[0053]接下来,参照图6以及图7对第二实施方式的蠕变速度分布评价方法S2进行说明。
[0054]在第二实施方式中,对与第一实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记并省 略详细的说明。该第二实施方式的蠕变速度分布评价方法S2与第一实施方式的不同之处在 于,利用拉伸强度与蠕变速度之间的相关关系而根据拉伸强度比来判断结构构件X是否适 合于规定的基准。
[0055] 即,第二实施方式的蠕变速度分布评价方法S2中,作为规定的基准,判断是否超过 由相关关系预先确定的与蠕变速度比判断值对应的拉伸强度比判断值。具体地说,蠕变速 度分布评价方法S2制造作为评价对象的结构构件X,判断在拉伸强度比计算工序S13中计算 出的拉伸强度比是否超过拉伸强度比判断值,并根据判断结果来对结构构件X进行处理。更 具体地说,如图6所示,蠕变速度分布评价方法S2包括:制造结构构件X的结构构件制造工序 S21;从制造出的结构构件X制作试验片的试验片制作工序SI 1;对制作出的试验片实施拉伸 试验的拉伸试验工序S12;根据在拉伸试验工序S12中获取到的多个拉伸强度来计算拉伸强 度比的拉伸强度比计算工序S13;以及判断计算出的拉伸强度比是否超过预先确定的拉伸 强度比判断值的拉伸强度比判断工序S22。此外,蠕变速度分布评价方法S2包括:基于拉伸 强度比判断工序S22中的判断结果来实施蠕变试验的蠕变试验工序S23;对蠕变试验工序 S23中的试验结果进行判断的蠕变试验结果判断工序S24;基于拉伸强度比判断工序S22和 蠕变试验结果判断工序S24中的判断结果来调查结构构件X的调查工序S25;以及对调查工 序S25中的调查结果进行判断的材质调查结果判断工序S26。
[0056] 结构构件制造工序S21由材料制造成为评价对象的结构构件X。本实施方式的结构 构件制造工序S21具有:熔解原材料的熔解工序S211;将熔解后的材料形成规定的形状的锻 造工序S212;以及对成为规定的形状的结构构件X实施热处理的热处理工序S213。
[0057]熔解工序S211将构成结构构件X的原材料熔解。
[0058]锻造工序S212使结构构件X成形为规定的形状。本实施方式的锻造工序S212通过 利用砧座等施加压力,而将圆盘状的基体构件成形。
[0059] 热处理工序S213对由锻造工序S212形成的结构构件X进行淬火、回火等热处理,从 而调整结构构件X的材料特性。
[0060] 拉伸强度比判断工序S22中,根据预先计算出的拉伸强度比与蠕变速度比之间的 关系,来判断作为结构构件X中的蠕变速度的偏差的大小是否满足能够允许的规定的基准。 具体地说,在拉伸强度比判断工序S22中,如图7所示,作为为了防止结构构件X中转子弯曲 而能够允许的规定的基准,将与结构构件X的不同位置处的稳定蠕变速度的偏差的上限值 对应的蠕变速度比判断值预先确定为第一蠕变速度比判断值CR1。用于防止该转子弯曲的 允许基准由结构构件X的材料强度以及使用环境/条件来决定。例如,在蠕变速度在整周上 非常低、即便存在蠕变速度差而变形也非常小的情况下等,第一蠕变速度比判断值CR1成为 较大的值。第一蠕变速度比判断值CR1是表示在由结构构件X制造圆盘等转子构件XI的情况 下、结构构件X的稳定蠕变速度的偏差落入蠕变速度的分布在转子构件XI中的周向上能够 允许的范围内的基准值。即,通过低于第一蠕变速度比判断值CR1来表示结构构件X中的蠕 变速度的周向的偏差小,认为该结构构件X适合作为制造转子构件XI的原材料。第一蠕变速 度比判断值〇?1例如最大蠕变速度〇1^1使用相对于最小蠕变速度0?1^11为2.3倍左右的值 来设定。此外,对于严格防止变形的不均匀的结构构件X,优选使用1.5倍左右的值来设定。
[0061] 此外,在拉伸强度比判断工序S22中,通过将设定好的第一蠕变速度比判断值CR1适 用于如图7所示那样根据拉伸强度与蠕变速度之间的相关关系而计算出的拉伸强度比与蠕 变速度比之间的关系,由此将对应的拉伸强度比判断值确定为第一拉伸强度比判断值TS1。
[0062] 此外,在拉伸强度比判断工序S22中,作为比第一拉伸强度比判断值TS1允许的范 围宽的基准而预先确定第二拉伸强度比判断值TS2。即,第二拉伸强度比判断值TS2是表示 如下水平的拉伸强度比判断值:并非可靠地认为该结构构件X适合作为制造转子构件XI的 原材料,而是具有可用作原材料的可能性。第二拉伸强度比判断值TS2例如设定为使用相对 于第一拉伸强度比判断值TS1为1.5倍左右的值。
[0063] 而且,在拉伸强度比判断工序S22中,判断在拉伸强度比计算工序S13中计算出的 拉伸强度比是否超过第一拉伸强度比判断值TS1或者第二拉伸强度比判断值TS2。具体地 说,在本实施方式的拉伸强度比判断工序S22中,在计算出的拉伸强度比超过第一拉伸强度 比判断值TS1的情况下,判断为认为该结构构件X适合作为制造转子构件XI的材料,在实施 转子构件XI中不存在问题。另外,在拉伸强度比判断工序S22中,在计算出的拉伸强度比低 于第一拉伸强度比判断值TS1而超过第二拉伸强度比判断值TS2的情况下,认为该结构构件 X具有能够用作制造转子构件XI的材料的可能性,实际上通过蠕变试验工序S23来实施蠕变 试验。另外,在拉伸强度比判断工序S22中,在计算出的拉伸强度比低于第一拉伸强度比判 断值TS1以及第二拉伸强度比判断值TS2的情况下,认为该结构构件X不适合作为制造转子 构件XI的材料,在调查工序S25中实施结构构件X的成分分析、组织试验等的材质调查。
[0064] 蠕变试验工序S23对于在拉伸强度比判断工序S22中判断为具有能够用作制造转 子构件XI的材料的可能性的结构构件X实施蠕变试验,并测定稳定蠕变速度来作为蠕变速 度。本实施方式的蠕变试验工序S23在拉伸强度比判断工序S22中判断为拉伸强度比低于第 一拉伸强度比判断值TS1而超过第二拉伸强度比判断值TS2的情况下,与拉伸试验工序S12 相同,在从结构构件X的规定位置A到沿周向旋转后的位置Η为止的不同位置处分别制作蠕 变试验片。在蠕变试验工序S23中,实际上对制作出的蠕变试验片实施蠕变试验,并分别测 定稳定蠕变速度来作为蠕变速度。
[0065] 在蠕变试验结果判断工序S24中,将在蠕变试验工序S23中测定出的多个稳定蠕变 速度的偏差的大小与第一蠕变速度比判断值CR1直接比较而进行判断。具体地说,在蠕变试 验结果判断工序S24中,根据测定出的多个稳定蠕变速度来计算蠕变速度比,判断该蠕变速 度比是否低于第一蠕变速度比判断值CR1。在蠕变试验结果判断工序S24中,在计算出的蠕 变速度比低于第一蠕变速度比判断值CR1的情况下,判断为该结构构件X能够用作制造转子 构件XI的材料。另一方面,在蠕变试验结果判断工序S24中,在计算出的蠕变速度比超过第 一懦变速度比判断值CR1的情况下,认为该结构构件X不适合用作制造转子构件XI的材料, 在调查工序S25中实施结构构件X的成分分析、组织试验等的材质调查。
[0066] 在调查工序S25中,对于在拉伸强度比判断工序S22中判断为无法用作制造转子构 件XI的材料的结构构件X,实施成分分析、组织试验等的材质调查。
[0067] 材质调查结果判断工序S26基于调查工序S25的材质调查的结果,计算升温速度、 加热时间、加热温度等,来作为用于使结构构件X成为被认为可用作制造圆盘等转子构件XI 的材料的状态的热处理条件。基于计算结果,通过热处理来调整结构构件X之后,判断是否 能够用作制造圆盘等转子构件XI的材料。在判断为能够用作制造转子构件XI的材料的情况 下,在实施材质调查结果判断工序S26之后,基于计算出的热处理条件,对结构构件X再次实 施热处理工序S213,再次调整结构构件X的材料特性。另一方面,无法发现被认为可用作制 造转子构件XI的材料的热处理条件的结构构件X被认为无法用作制造转子构件XI的材料, 不制造圆盘而将其废弃。
[0068] 接下来,对第二实施方式的蠕变速度分布评价方法S2的作用进行说明。
[0069] 在第二实施方式的蠕变速度分布评价方法S2中,在熔解工序S211中将原材料熔解, 在锻造工序S212中成形之后,在热处理工序S213中实施淬火、回火等热处理来调整材料特性, 从而制造结构构件X。将制造出的结构构件X作为评价对象,与第一实施方式相同,通过实施 试验片制作工序S11、拉伸试验工序S12、以及拉伸强度比计算工序S13来计算拉伸强度比。
[0070] 在拉伸强度比判断工序S22中,判断计算出的结构构件X的拉伸强度比是否超过第 一拉伸强度比判断值TS1以及第二拉伸强度比判断值TS2。在拉伸强度比判断工序S22中,在 判断为计算出的拉伸强度比超过第一拉伸强度比判断值TS1的情况下,认为该结构构件X适 合作为制造该转子构件XI的材料。
[0071 ]然后,实施产品加工,由结构构件X制造圆盘来作为转子构件XI。
[0072] 另外,在拉伸强度比判断工序S22中,在计算出的拉伸强度比低于第一拉伸强度比 判断值TS1而超过第二拉伸强度比判断值TS2的情况下,认为该结构构件X具有能够用作制 造转子构件XI的材料的可能性。然后,在蠕变试验工序S23中,由结构构件X制作蠕变试验片 并实际上实施蠕变试验。在实施蠕变试验工序S23之后,根据在蠕变试验中测定出的稳定蠕 变速度来计算蠕变速度比,并直接比较判断是否低于第一蠕变速度比判断值CR1。在计算出 的蠕变速度比低于第一蠕变速度比判断值CR1的情况下,认为该结构构件X能够用作制造转 子构件XI的材料,实施产品加工而由结构构件X制造圆盘。另一方面,在计算出的蠕变速度 比超过第一蠕变速度比判断值CR1的情况下,认为该结构构件X不适合用作制造转子构件XI 的材料,在调查工序S25中实施结构构件X的成分分析、组织试验等的材质调查。
[0073] 此外,在拉伸强度比判断工序S22中,在判断为计算出的拉伸强度比低于第一拉伸 强度比判断值TS1以及第二拉伸强度比判断值TS2的情况下,认为该结构构件X无法用作制 造转子构件XI的材料。然后,在调查工序S25中实施结构构件X的材质调查。
[0074] 基于调查工序S25中的材质调查的结果,在材质调查结果判断工序S26中计算用于 使结构构件X成为能够用作制造转子构件XI的材料的状态的升温速度、加热时间、加热温度 等热处理条件。在材质调查结果判断工序S26中未发现能够使用的热处理条件的结构构件X 被认为无法用作制造转子构件XI的材料,不制造圆盘而将其废弃。另一方面,对于在材质调 查结果判断工序S26中发现了能够使用的热处理条件的结构构件X而言,基于计算出的升温 速度、加热时间、加热温度,在热处理工序S213中对结构构件X再次实施热处理来调整材料 特性。
[0075]通过对在热处理工序S213中实施了热处理的结构构件X再次实施试验片制作工序 S11、拉伸试验工序S12、以及拉伸强度比计算工序S13来计算拉伸强度比,实施拉伸强度比判 断工序S22。在拉伸强度比判断工序S22中的判断结果超过第一拉伸强度比判断值TS1的情况 下,认为该结构构件X适合作为制造转子构件XI的材料,并制造圆盘。反之,在拉伸强度比判断 工序S22中的判断结果再次低于第一拉伸强度比判断值TS1的情况下,认为该结构构件X不 适合作为制造转子构件XI的材料,在调查工序S25中实施结构构件X的成分分析、组织试验 等的材质调查。这样,直至认为适合作为制造转子构件XI的材料而制造圆盘、或者认为不适 合作为制造转子构件XI的材料而废弃为止,对结构构件X重复热处理工序S213以后的工序。
[0076]根据上述那样的蠕变速度分布评价方法S2,通过利用拉伸强度比判断工序S22来 对结构构件X判断拉伸强度,从而能够容易判断结构构件X是否适合用作制造转子构件XI等 产品的材料等的品质。具体地说,利用根据在结构构件X中能够允许的稳定蠕变速度的偏差 的上限值而预先确定的第一蠕变速度比判断值CR1、与基于拉伸强度和蠕变速度之间的相 关关系而计算的拉伸强度比与蠕变速度比之间的关系,确定第一拉伸强度比判断值TS1,由 此能够使用拉伸强度而高精度地判断结构构件X中的稳定蠕变速度的偏差的大小。即,通过 对第一拉伸强度比判断值TS1与在拉伸强度比计算工序S13中计算出的结构构件X的拉伸强 度比进行比较,从而对作为评价对象的结构构件X实际上不用长时间地实施蠕变试验,就能 够判断周向上的稳定蠕变速度的偏差的大小。由此,能够对结构构件X短时间且高精度地进 行蠕变速度分布的评价,从而确认结构构件X的品质。
[0077] 另外,在拉伸强度比判断工序S22中判断为拉伸强度比低于预先确定的第一拉伸 强度比判断值TS1以及第二拉伸强度比判断值TS2的情况下,实施对结构构件X实施热处理 的热处理工序S213。由此,即便是无法用作制作圆盘等转子构件XI的材料等的、品质不适合 于规定的基准的结构构件X,也能够通过热处理对材料特性重新进行调整,使其适合于基准 而用作转子构件XI。
[0078] 此外,通过将比第一拉伸强度比判断值TS1允许的范围宽的第二拉伸强度比判断 值TS2也在拉伸强度比判断工序S22中用作基准,从而能够设置多个基准来判断结构构件X 是否能够用作制造转子构件XI的材料。因此,通过以多个基准进行判断,能够更精细地确认 结构构件X的品质。
[0079] 另外,通过基于拉伸强度比判断工序S22中的判断结果,在实施调查工序S25之后 实施热处理工序S213,从而能够有效地调整材料特性,以使得无法用作制造转子构件XI的 材料的结构构件X适合于规定的基准。由此,通过有效地调整品质不适合于基准的结构构件 X,能够使其适合于规定的基准。
[0080] 需要说明的是,基于拉伸强度比判断工序S22中的判断结果的结构构件X的处理工 序并不局限于本实施方式。例如,也可以在通过拉伸强度比判断工序S22进行判断之后,不 实施调查工序S25而实施热处理工序S213。另外,也可以在不实施调查工序S25而实施多次 热处理工序S213之后,在由拉伸强度比判断工序S22判断为拉伸强度比低于第一拉伸强度 比判断值TS1以及第二拉伸强度比判断值TS2的情况下,实施调查工序S25,或者实施蠕变试 验工序S23。此外,也可以在实施蠕变试验结果判断工序S24之后,对超过第一蠕变速度比判 断值CR1的结构构件X实施热处理工序S213。因此,实施拉伸强度比判断工序S22之后的实施 调查工序S25、蠕变试验工序S23、热处理工序S213的顺序、次数等并不局限于本实施方式, 根据需要适当设定即可。
[0081] 另外,也可以代替拉伸强度比判断工序S22,与第一实施方式相同,根据拉伸强度 比来推断蠕变速度比。例如,也可以将推断出的蠕变速度比与第一蠕变速度比判断值CR1直 接比较而进行判断、或者计算与第二拉伸强度比判断值TS2对应的第二蠕变速度比判断值, 与该第二蠕变速度比判断值直接比较而进行判断。
[0082] 以上,参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明,然而各实施方式中的各结 构以及它们的组合等仅为一例,在不脱离本发明的主旨的范围内,能够进行结构的附加、省 略、置换、以及其他的变更。另外,本发明不由实施方式限定,仅由请求保护的范围限定。 [0083]需要说明的是,在本实施方式中,作为结构构件X而举出了制造转子构件XI的基体构 件的例子,但不局限于此。即,使用担心经年老化等而想要评价蠕变速度分布的结构构件X即可。 [0084]另外,结构构件X的材料并不局限于本实施方式那样的低合金钢。
[0085] 例如,结构构件X的材料也可以用于如表1的J材至P材那样的高铬钢之类的高合金钢。
[0086] 此外,在本实施方式中,基于拉伸强度与蠕变速度之间的相关关系,计算拉伸强度 以及稳定蠕变速度的周向上的偏差的大小的关系来作为拉伸强度比与蠕变速度比之间的 关系,但不局限于此。例如,也可以基于拉伸强度与蠕变速度之间的相关关系,求出最大拉 伸强度TSmax与最小拉伸强度TSmin的差值以及最大懦变速度CRmax与最小懦变速度CRmin 的差值之间的关系而进行利用。需要说明的是,最大拉伸强度TSmax与最小拉伸强度TSmin 的差值以及最大蠕变速度CRmaX与最小蠕变速度CRmin的差值之间的关系也能够如拉伸强 度比与蠕变速度比之间的关系那样,确定为线形的相关关系的曲线图。
[0087] 此外,在本实施方式中,基于屈服应力(0.2%屈服强度)与蠕变速度之间的相关关 系,能够计算屈服应力以及稳定蠕变速度的周向上的偏差的大小的关系来作为屈服应力比 与蠕变速度比之间的关系。
[0088] 工业实用性
[0089] 根据上述的蠕变速度分布评价方法,基于预先确定的拉伸强度与蠕变速度之间的相 关关系,根据拉伸强度来推断蠕变速度,从而能够以高精度推断结构构件中的蠕变速度分布。
[0090] 附图标记说明:
[0091] S1、S2 蠕变速度分布评价方法
[0092] X 结构构件
[0093] XI 转子构件
[0094] α 成为余壁的部分
[0095] S11 试验片制作工序
[0096] Α 规定位置
[0097] S12 拉伸试验工序
[0098] S13 拉伸强度比计算工序
[00"] TSmax 最大拉伸强度
[0100] TSmin 最小拉伸强度
[0101] CRmax 最大蠕变速度
[0102] CRmin 最小蠕变速度
[0103] S14 蠕变速度分布推断工序
[0104] S21 结构构件制造工序
[0105] S211 熔解工序
[0106] S212 锻造工序
[0107] S213 热处理工序
[0108] S22 拉伸强度比判断工序
[0109] CR1 第一蠕变速度比判断值
[0110] TS1 第一拉伸强度比判断值
[0111] TS2 第二拉伸强度比判断值
[0112] S23 蠕变试验工序
[0113] S24 蠕变试验结果判断工序
[0114] S25 调查工序
【主权项】
1. 一种蠕变速度分布评价方法,其中, 所述蠕变速度分布评价方法包括: 试验片制作工序,在该试验片制作工序中,从结构构件的不同位置分别制作多个试验 片; 拉伸试验工序,在该拉伸试验工序中,通过对所述多个试验片实施拉伸试验,分别获取 所述多个试验片的拉伸强度;以及 蠕变速度分布推断工序,在该蠕变速度分布推断工序中,基于预先确定的拉伸强度与 蠕变速度之间的相关关系,根据在所述拉伸试验工序中获取到的所述拉伸强度来推断所述 结构构件中的蠕变速度分布。2. 根据权利要求1所述的蠕变速度分布评价方法,其中, 所述蠕变速度分布评价方法包括拉伸强度比计算工序,在该拉伸强度比计算工序中, 计算所述多个试验片的拉伸强度中的最小拉伸强度与最大拉伸强度的比率,来作为所述结 构构件的拉伸强度比, 所述蠕变速度分布推断工序中,基于所述相关关系,根据所述拉伸强度比来推断所述 结构构件的最小蠕变速度与最大蠕变速度的比率作为所述蠕变速度分布。3. 根据权利要求2所述的蠕变速度分布评价方法,其中, 所述蠕变速度分布评价方法包括拉伸强度比判断工序,在该拉伸强度比判断工序中, 判断在所述拉伸强度比计算工序中计算出的拉伸强度比是否满足由所述相关关系预先确 定的与蠕变速度比判断值对应的拉伸强度比判断值。4. 根据权利要求3所述的蠕变速度分布评价方法,其中, 所述蠕变速度分布评价方法包括热处理工序,在该热处理工序中,在所述拉伸强度比 判断工序中判断为所述拉伸强度比不满足预先确定的拉伸强度比判断值的情况下,对所述 结构构件实施热处理。
【文档编号】G01N3/00GK106030276SQ201580007706
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年3月12日
【发明人】山本隆, 山本隆一, 金子秀明, 手塚宣和, 广川晴, 广川一晴
【申请人】三菱日立电力系统株式会社
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