技術開発ニュース　No.169

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• カテゴリ： 技術開発ニュース
• 作成日： 2025/03/12 21:57:14
• 要約：

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• ページ： 16
• 研　究　成　果 劣化 異なる発電所の最もボイドが出にくい先進 合金鋼製のタービンロータで材料検査を実施 ボイド イメージ イメージ • • イメージ ボイドの発生と増加が寿命を支配 使用限界 予測した箇所にボイド発見 新しいボイド指標により寿命を 定量評価（寿命延長を実現） 605℃ 100MPa ボイド 新ボイド指標 5μm 結晶 粒界 ボイド(約1μm) 10µm 電子顕微鏡によるボイド探索 0 今後取替不要 585℃ 150MPa 570℃ 200MPa 0% 電子顕微鏡写真 第 3 図　蒸気タービンロータのボイド観察 0.2 寿命 寿命 0.4 0.6 0.8 1 100% 発電所での検査状況 約１週間かけて、初めて、先進合金鋼からボイドを発見す ることができた。しかし、見られたボイドの数は数個と少 なく、材料が劣化しているのかしていないのか判断が難し く、寿命の定量評価に課題が残った。 　ボイド自体は発生することが確認できたため、時間と費 用をかけ異なる製造メーカの主な合金鋼６種類について、 実機環境を加速再現した延べ 20 年相当におよぶ長期材料 劣化試験と、人工劣化材総数約 100 点について、ボイドの 発生時期やその形態の特徴に関して延べ 100 週間研究した。 　その結果、先進合金鋼特有の現象として、ボイドの発生 数は少ないが、一つのボイドが大きく成長する特徴を見出 した。ボイドの個数、または大きさを評価した面積率のど (翼部は未描写) 2: 外表面 ちらかでは十分ではなく、その両者を併用した新たな評価 解析による寿命消費分布 1: 中心孔 指標を考案することで、寿命全般にわたって高精度に評価 予測した２箇所でボイドを発見 できることがわかった。 回転中心 第 4 図　タービンロータの材料検査状況および数値解析結果 5 再現性確認と技術確立 　第 2 の壁、設計情報がなく各機器の弱点部位が不明であ 6 成果、まとめ ることについて、実機運転データおよび独自の寿命評価ア 　本研究では、蒸気タービン主要機器の余寿命診断技術を ルゴリズムを組み込んだ数値解析により、検査が可能な弱 開発し、ユーザーサイドでの「手の内化」に成功した。具 点部位を特定することができた。第 3 の壁、高頻度起動停 体的には、適切な寿命評価指標が不明であったことに対し 止の影響について、多数の材料試験の結果、現実的な実機 て、ボイドの成長に着目した新しい寿命評価指標を確立で 稼働条件ではその影響は無視し得ることを明らかにできた。 きた。また、検査すべき弱点部位や今後の高頻度起動停止 　以上の開発技術に関する再現性確認のため、異なる発電 の影響についても明らかにすることができた。 所における最もボイドが出にくい先進合金鋼製のタービン 　本研究成果は ( 株 )JERA 西日本の全てとなる 10 発電所 ロータで材料検査を行った（第 4 図）。その結果、数値解析 および東日本 7 発電所相当に適用可能で、その内 4 発電所 にて予測した第 1、2 番目の弱点部位において劣化度に応 相当については、すでにロータ以外の翼、車室、主要弁を じたボイドを確認するとともに、新しいボイド指標により 含めて余寿命診断を実施済みで、寿命延長を実現している。 寿命を定量評価し、十分な余寿命を有すると診断でき、今 後取替不要とすることができた。以上の結果、ボイド検査 による新しい寿命評価指標が確立できた。 技術開発ニュース 2025.03／No.169 16 
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