JPH0518497A - 圧力容器の寿命予測方法 - Google Patents
圧力容器の寿命予測方法Info
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- JPH0518497A JPH0518497A JP19841791A JP19841791A JPH0518497A JP H0518497 A JPH0518497 A JP H0518497A JP 19841791 A JP19841791 A JP 19841791A JP 19841791 A JP19841791 A JP 19841791A JP H0518497 A JPH0518497 A JP H0518497A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧力容器の温度履歴に基づいて、該圧力容器
の寿命を正確に予測する。 【構成】 圧力容器の温度履歴から、該圧力容器の形成
材料に含まれる特定成分の粒界偏析量を予測し、予測し
た上記特定成分の粒界偏析量から焼戻し脆化量を推定
し、推定した上記焼戻し脆化量に基づいて圧力容器の寿
命を予測する。本発明による焼戻し脆化量の推定値を表
２に示す。焼戻し脆化量としては、シャルピー衝撃試験
における初期の破面遷移温度と脆化処理後の同遷移温度
との差を用い、その差が、例えば５０℃を超えたときに
寿命に達したと予測する。 【表１】
の寿命を正確に予測する。 【構成】 圧力容器の温度履歴から、該圧力容器の形成
材料に含まれる特定成分の粒界偏析量を予測し、予測し
た上記特定成分の粒界偏析量から焼戻し脆化量を推定
し、推定した上記焼戻し脆化量に基づいて圧力容器の寿
命を予測する。本発明による焼戻し脆化量の推定値を表
２に示す。焼戻し脆化量としては、シャルピー衝撃試験
における初期の破面遷移温度と脆化処理後の同遷移温度
との差を用い、その差が、例えば５０℃を超えたときに
寿命に達したと予測する。 【表１】
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力容器の寿命予測方
法、特に高温・高圧で使用される圧力容器についてその
寿命を予測することができる圧力容器の寿命予測方法に
関する。
法、特に高温・高圧で使用される圧力容器についてその
寿命を予測することができる圧力容器の寿命予測方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】圧力容器は、長時間に亘って高温に晒さ
れた状態で使用されるため、該容器を形成している材料
（以下、容器形成材料ともいう）の特性が使用に伴って
劣化する。このような使用に伴う圧力容器の主たる劣化
現象は焼戻し脆化である。従って、使用に伴って生じる
焼戻し脆化をリアルタイムで把握することができれば圧
力容器の保守・管理を有効に行うことが可能となり、
又、その焼戻し脆化に起因する劣化現象を定量的に予測
できれば圧力容器を形成するために用いる材料の成分設
計、及び圧力容器を使用する場合の操業条件の選択を行
うことも可能となる。
れた状態で使用されるため、該容器を形成している材料
（以下、容器形成材料ともいう）の特性が使用に伴って
劣化する。このような使用に伴う圧力容器の主たる劣化
現象は焼戻し脆化である。従って、使用に伴って生じる
焼戻し脆化をリアルタイムで把握することができれば圧
力容器の保守・管理を有効に行うことが可能となり、
又、その焼戻し脆化に起因する劣化現象を定量的に予測
できれば圧力容器を形成するために用いる材料の成分設
計、及び圧力容器を使用する場合の操業条件の選択を行
うことも可能となる。
【０００３】そのため、圧力容器の使用に伴って生じる
容器形成材料の劣化現象をリアルタイムで捕えようとす
る努力が行われてきた。
容器形成材料の劣化現象をリアルタイムで捕えようとす
る努力が行われてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、容器形
成材料の劣化現象をリアルタイムで捕えようとする上記
努力にもかかわらず、劣化現象そのものを測定する技術
は未だ開発されるに至っていない。
成材料の劣化現象をリアルタイムで捕えようとする上記
努力にもかかわらず、劣化現象そのものを測定する技術
は未だ開発されるに至っていない。
【０００５】又、焼戻し脆化は不純物の粒界偏析に関係
していることが知られているが、その定量的把握のため
に必要となる不純物の粒界偏析量の予測は、２元系の材
料に限定すれば該材料を等温に保持する場合にかろうじ
て可能であるが、圧力容器の形成に用いられる多元系の
材料では平衡状態にある場合に可能であるに過ぎないと
いう問題がある。
していることが知られているが、その定量的把握のため
に必要となる不純物の粒界偏析量の予測は、２元系の材
料に限定すれば該材料を等温に保持する場合にかろうじ
て可能であるが、圧力容器の形成に用いられる多元系の
材料では平衡状態にある場合に可能であるに過ぎないと
いう問題がある。
【０００６】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、通常用いられる圧力容器の形成に通
常用いられる鋼等の容器形成材料について、圧力容器を
使用した際の温度履歴を知ることにより、該圧力容器の
寿命を予測することを可能とする圧力容器の寿命予測方
法を提供することを課題とする。
くなされたもので、通常用いられる圧力容器の形成に通
常用いられる鋼等の容器形成材料について、圧力容器を
使用した際の温度履歴を知ることにより、該圧力容器の
寿命を予測することを可能とする圧力容器の寿命予測方
法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧力容器の温
度履歴から、該圧力容器の形成材料に含まれる特定成分
の粒界偏析量を予測し、予測した上記特定成分の粒界偏
析量から焼戻し脆化量を推定し、推定した上記焼戻し脆
化量に基づいて圧力容器の寿命を予測することにより、
前記課題を達成したものである。
度履歴から、該圧力容器の形成材料に含まれる特定成分
の粒界偏析量を予測し、予測した上記特定成分の粒界偏
析量から焼戻し脆化量を推定し、推定した上記焼戻し脆
化量に基づいて圧力容器の寿命を予測することにより、
前記課題を達成したものである。
【０００８】
【作用】本発明者は、圧力容器の形成材料として通常用
いられるＣr −Ｍo 鋼（以下、圧力容器鋼とも言う）に
ついて種々検討した結果、圧力容器の使用環境を模した
熱サイクルの下で生じる不純物（特定成分）の粒界偏析
と焼戻し脆化に関して以下の知見を得た。
いられるＣr −Ｍo 鋼（以下、圧力容器鋼とも言う）に
ついて種々検討した結果、圧力容器の使用環境を模した
熱サイクルの下で生じる不純物（特定成分）の粒界偏析
と焼戻し脆化に関して以下の知見を得た。
【０００９】（１）圧力容器鋼の焼戻し脆化量は不純物
の粒界偏析量に比例する。
の粒界偏析量に比例する。
【００１０】（２）温度履歴と使用中の各温度における
不純物の平衡偏析量がわかれば、加熱、冷却の繰返しを
含む複雑な熱サイクルの下で生じる不純物の粒界偏析量
も予測できる。
不純物の平衡偏析量がわかれば、加熱、冷却の繰返しを
含む複雑な熱サイクルの下で生じる不純物の粒界偏析量
も予測できる。
【００１１】即ち、時間t 、温度Ｔにおける特定成分i
の粒界偏析量をＸi （t ）とすると、時間t ＋Δt 、温
度Ｔ＋ΔＴにおける同成分の粒界偏析量Ｘi （t ＋Δt
）は次の（１）式で予測できる。
の粒界偏析量をＸi （t ）とすると、時間t ＋Δt 、温
度Ｔ＋ΔＴにおける同成分の粒界偏析量Ｘi （t ＋Δt
）は次の（１）式で予測できる。
【００１２】 Ｘi （t ＋Δt ）＝ exp（Ａt ）erfc［（Ａt ）1/2 ］Ｘi （t ） ＋｛１− exp（Ａt ）erfc［（Ａt ）1/2 ］｝Ｘi 0 （Ｔ＋ΔＴ） ………（１）
【００１３】ここで、Ｘi 0 （Ｔ＋ΔＴ）は温度Ｔ＋Δ
Ｔにおける成分i の平衡偏析量、Ａは拡散係数で鋼の組
成に依存する定数、erfc（x ）は誤差関数である。
Ｔにおける成分i の平衡偏析量、Ａは拡散係数で鋼の組
成に依存する定数、erfc（x ）は誤差関数である。
【００１４】本発明は、上記知見によりなされたもの
で、圧力容器の温度履歴を知ることにより、不純物の粒
界偏析量を予測し、該粒界偏析量から圧力容器の主たる
劣化現象である焼戻し脆化を定量的に推定し、この推定
した焼戻し脆化量に基づいて圧力容器の寿命を予測する
ものである。
で、圧力容器の温度履歴を知ることにより、不純物の粒
界偏析量を予測し、該粒界偏析量から圧力容器の主たる
劣化現象である焼戻し脆化を定量的に推定し、この推定
した焼戻し脆化量に基づいて圧力容器の寿命を予測する
ものである。
【００１５】本発明においては、例えば、以下の（１）
〜（６）の手順に従って圧力容器の寿命を予測する。
〜（６）の手順に従って圧力容器の寿命を予測する。
【００１６】（１）容器温度の実測データから直接、又
は容器内の熱伝導を考慮したモデルの数値解により求め
た圧力容器の温度変化から圧力容器の温度履歴を求め
る。
は容器内の熱伝導を考慮したモデルの数値解により求め
た圧力容器の温度変化から圧力容器の温度履歴を求め
る。
【００１７】（２）粒界を１つの相と見做し、マトリク
スと粒界との間で成立する平衡から不純物（特定成分）
の粒界における占有率を予測することにより、該不純物
の平衡偏析量を計算する。平衡条件は、各成分の化学ポ
テンシャルが粒界とマトリクスで等しいとして与え、且
つ各成分の粒界への偏析傾向は公知の偏析エネルギで与
える。又、その際、熱力学モデルとしては、例えば副格
子モデルを使用することができる。
スと粒界との間で成立する平衡から不純物（特定成分）
の粒界における占有率を予測することにより、該不純物
の平衡偏析量を計算する。平衡条件は、各成分の化学ポ
テンシャルが粒界とマトリクスで等しいとして与え、且
つ各成分の粒界への偏析傾向は公知の偏析エネルギで与
える。又、その際、熱力学モデルとしては、例えば副格
子モデルを使用することができる。
【００１８】（３）圧力容器の温度履歴を示す熱サイク
ルの加熱・冷却カーブを、各段の高さが５℃のステップ
で近似し、且つ各ステップにおける滞在時間を求める。
ルの加熱・冷却カーブを、各段の高さが５℃のステップ
で近似し、且つ各ステップにおける滞在時間を求める。
【００１９】（４）特定成分（元素）i について、粒界
偏析量を前記（１）式を用いて予測する。
偏析量を前記（１）式を用いて予測する。
【００２０】まず、Ｘi （０）を０とし、（n −１）ス
テップ終了時における特定成分i の粒界偏析量をＸi
（t n-1 ）として、n ステップ終了時におる該成分i の
粒界偏析量Ｘi （t n ）を次の（２）式で計算する。但
し、式中、Ｘi 0 （t n ）はステップn の温度における
上記成分iの平衡偏析量である。
テップ終了時における特定成分i の粒界偏析量をＸi
（t n-1 ）として、n ステップ終了時におる該成分i の
粒界偏析量Ｘi （t n ）を次の（２）式で計算する。但
し、式中、Ｘi 0 （t n ）はステップn の温度における
上記成分iの平衡偏析量である。
【００２１】 Ｘi （t n ）＝ exp（Ａt ）erfc［（Ａt ）1/2 ］Ｘi （t n-1 ） ＋｛１− exp（Ａt ）erfc［（Ａt ）1/2 ］｝Ｘi 0 （t n ） ………（２）
【００２２】上記手順（２）式について、n を１から全
ステップ数Ｎまで繰返し加算することにより、特定成分
i の全粒界偏析量Ｘi （tN ）を予測できる。
ステップ数Ｎまで繰返し加算することにより、特定成分
i の全粒界偏析量Ｘi （tN ）を予測できる。
【００２３】（５）焼戻し脆化量Ｐteを上記（４）で予
測した特定成分i の全粒界偏析量Ｘi（t N ）を用いて
次の（３）式で求め、焼戻し脆化量の推定値とする。但
し、式中Ｂ、Ｃは定数である。
測した特定成分i の全粒界偏析量Ｘi（t N ）を用いて
次の（３）式で求め、焼戻し脆化量の推定値とする。但
し、式中Ｂ、Ｃは定数である。
【００２４】 Ｐte＝Ｂ＋ＣＸi （t N ） ………（３）
【００２５】ここでいう焼戻し脆化量は、例えばシャル
ピー衝撃試験における初期の破面遷移温度（v Ｔrs）と
脆化処理後の同遷移温度との差とすることができる。
ピー衝撃試験における初期の破面遷移温度（v Ｔrs）と
脆化処理後の同遷移温度との差とすることができる。
【００２６】（６）上記手順（５）で推定した焼戻し脆
化量に基づいて圧力容器の寿命を予測する。例えば、焼
戻し脆化量としてシャルピー衝撃試験における初期の破
面遷移温度と脆化処理後（使用後）の同遷移温度との差
を用い、その差が例えば５０℃を超えた場合にその圧力
容器は寿命に達したと予測する。このように寿命に達し
たと予測された圧力容器は所定の管理の下におく。
化量に基づいて圧力容器の寿命を予測する。例えば、焼
戻し脆化量としてシャルピー衝撃試験における初期の破
面遷移温度と脆化処理後（使用後）の同遷移温度との差
を用い、その差が例えば５０℃を超えた場合にその圧力
容器は寿命に達したと予測する。このように寿命に達し
たと予測された圧力容器は所定の管理の下におく。
【００２７】以上詳述した（１）〜（６）の手順に従っ
て圧力容器の熱履歴に基づいて、該圧力容器の寿命を正
確に予測することが可能となる。
て圧力容器の熱履歴に基づいて、該圧力容器の寿命を正
確に予測することが可能となる。
【００２８】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２９】下記表１に化学組成を示した２．２５Ｃr
−１Ｍo 鋼を平均使用温度５８０℃、使用中の温度変動
±２０℃、通算使用時間１００，０００時間の熱処理を
施したときの焼戻し脆化量を、前記（１）〜（６）の手
順に従って予測し、予測した該脆化量をその実測値と共
に表２に示した。
−１Ｍo 鋼を平均使用温度５８０℃、使用中の温度変動
±２０℃、通算使用時間１００，０００時間の熱処理を
施したときの焼戻し脆化量を、前記（１）〜（６）の手
順に従って予測し、予測した該脆化量をその実測値と共
に表２に示した。
【００３０】焼戻し脆化量としてはシャルピー衝撃試験
における初期の破面遷移温度と脆化処理後の同遷移温度
との差で示した。表２より、焼戻し脆化量の予測値は実
測値と良く一致しており、このことから本発明により精
度よく焼戻し脆化量が推定でき、圧力容器の寿命の予測
が可能であることがわかる。
における初期の破面遷移温度と脆化処理後の同遷移温度
との差で示した。表２より、焼戻し脆化量の予測値は実
測値と良く一致しており、このことから本発明により精
度よく焼戻し脆化量が推定でき、圧力容器の寿命の予測
が可能であることがわかる。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に示したものに限られるもの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。
が、本発明は、前記実施例に示したものに限られるもの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。
【００３４】例えば、本発明を適用できる圧力容器は、
Ｃr −Ｍo 鋼で形成されたものに限定されない。
Ｃr −Ｍo 鋼で形成されたものに限定されない。
【００３５】又、特定成分i が不純物であるＰ（リン）
の場合について説明したが、これに限られるものでな
く、該特定成分としては粒界に偏析して脆化の原因とな
るものであれば特に制限されない。
の場合について説明したが、これに限られるものでな
く、該特定成分としては粒界に偏析して脆化の原因とな
るものであれば特に制限されない。
【００３６】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、圧
力容器の熱履歴に基づいて、該圧力容器の寿命を正確に
予測することができる。
力容器の熱履歴に基づいて、該圧力容器の寿命を正確に
予測することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】圧力容器の温度履歴から、該圧力容器の形
成材料に含まれる特定成分の粒界偏析量を予測し、 予測した上記特定成分の粒界偏析量から焼戻し脆化量を
推定し、 推定した上記焼戻し脆化量に基づいて圧力容器の寿命を
予測することを特徴とする圧力容器の寿命予測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19841791A JPH0518497A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 圧力容器の寿命予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19841791A JPH0518497A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 圧力容器の寿命予測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0518497A true JPH0518497A (ja) | 1993-01-26 |
Family
ID=16390769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19841791A Pending JPH0518497A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | 圧力容器の寿命予測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0518497A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012205700A1 (de) | 2011-04-06 | 2012-10-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Druckbehälter |
| KR20220055630A (ko) * | 2020-10-27 | 2022-05-04 | 주식회사 글로비즈 | 복합 소재 압력 용기의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법 및 시스템 |
| WO2025098815A1 (de) * | 2023-11-10 | 2025-05-15 | Zf Cv Systems Global Gmbh | Verfahren zum bestimmen einer lebensdauerinformation eines wasserstoffspeichers für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug, computerprogramm und/oder computerlesbares medium, datenverarbeitungsvorrichtung, fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug |
-
1991
- 1991-07-12 JP JP19841791A patent/JPH0518497A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012205700A1 (de) | 2011-04-06 | 2012-10-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Druckbehälter |
| CN102734634A (zh) * | 2011-04-06 | 2012-10-17 | 本田技研工业株式会社 | 压力容器 |
| US8671768B2 (en) | 2011-04-06 | 2014-03-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Pressure vessel with lifetime value director |
| DE102012205700B4 (de) * | 2011-04-06 | 2016-08-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Druckbehälter |
| KR20220055630A (ko) * | 2020-10-27 | 2022-05-04 | 주식회사 글로비즈 | 복합 소재 압력 용기의 결함을 진단하고 남은 수명을 계산하는 방법 및 시스템 |
| WO2025098815A1 (de) * | 2023-11-10 | 2025-05-15 | Zf Cv Systems Global Gmbh | Verfahren zum bestimmen einer lebensdauerinformation eines wasserstoffspeichers für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug, computerprogramm und/oder computerlesbares medium, datenverarbeitungsvorrichtung, fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug |
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