JP2003035608A - Ｎｉ基合金製部品のメタル温度、材料特性推定法 - Google Patents
Ｎｉ基合金製部品のメタル温度、材料特性推定法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、ガスタービンの残りの寿命を的確に
予測することを課題とする。 【解決手段】ガスタービン、ジェットエンジン等の高温
部品に使用されるＮｉ基合金の組織変化に基づいてＮｉ
基合金製高温部品のメタル温度を推定する方法におい
て、ラーソンミラーパラメーター（ＬＭＰ）の関係式：
ＬＭＰ＝（２７３＋Ｔ）（Ｋ＋ｌｏｇｔ）／１０００に
基づいて供試体の加熱温度、加熱時間から粒界炭化物の
大きさとＬＭＰパラメーターとの関係を示すベースライ
ンを求める工程と、実機の各部の断面ミクロ組織から測
定された粒界炭化物又は粒内炭化物の大きさから前記ベ
ースラインを利用してメタル温度を推定する工程とを具
備することを特徴とする。
予測することを課題とする。 【解決手段】ガスタービン、ジェットエンジン等の高温
部品に使用されるＮｉ基合金の組織変化に基づいてＮｉ
基合金製高温部品のメタル温度を推定する方法におい
て、ラーソンミラーパラメーター（ＬＭＰ）の関係式：
ＬＭＰ＝（２７３＋Ｔ）（Ｋ＋ｌｏｇｔ）／１０００に
基づいて供試体の加熱温度、加熱時間から粒界炭化物の
大きさとＬＭＰパラメーターとの関係を示すベースライ
ンを求める工程と、実機の各部の断面ミクロ組織から測
定された粒界炭化物又は粒内炭化物の大きさから前記ベ
ースラインを利用してメタル温度を推定する工程とを具
備することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン、ジ
ェットエンジンなどの高温部品、特に動翼あるいは静翼
に使用されるＮｉ基合金製部品のメタル温度、材料特性
推定法に関する。
ェットエンジンなどの高温部品、特に動翼あるいは静翼
に使用されるＮｉ基合金製部品のメタル温度、材料特性
推定法に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知の如く、例えばガスタービンの動翼
や静翼等の高温部品には、Ｎｉ基合金が使用されてい
る。こうした動翼や静翼は高温下で応力をかけられなが
ら長時間使用されるので、運転中にクリープ損傷を受
け、金属組織，特にγ’相（Ｎｉ３Ａｌ金属間化合物）
が粗大化する等の形態変化が生じる。この形態変化は材
料劣化を意味し、その要因としてＮｉ基合金の温度（メ
タル温度）、応力、使用時間等が挙げられる。従って、
ガスタービンでは、材料劣化を考慮して長時間の使用に
耐えうるように翼の材質の組成や形状等を決めている。
や静翼等の高温部品には、Ｎｉ基合金が使用されてい
る。こうした動翼や静翼は高温下で応力をかけられなが
ら長時間使用されるので、運転中にクリープ損傷を受
け、金属組織，特にγ’相（Ｎｉ３Ａｌ金属間化合物）
が粗大化する等の形態変化が生じる。この形態変化は材
料劣化を意味し、その要因としてＮｉ基合金の温度（メ
タル温度）、応力、使用時間等が挙げられる。従って、
ガスタービンでは、材料劣化を考慮して長時間の使用に
耐えうるように翼の材質の組成や形状等を決めている。
【０００３】しかし、このように配慮しても何らかの要
因でメタル温度が急激に上昇する等の理由により、ガス
タービンがその寿命に達する前に破損する可能性があ
る。そこで、動翼や静翼の劣化状況を正確に検知して残
りの寿命を的確に予測する技術が求められている。従
来、その一手段として、動翼や静翼の断面ミクロ組織に
よりγ’相の形態変化を測定してメタル温度を求めるこ
とが行われている。
因でメタル温度が急激に上昇する等の理由により、ガス
タービンがその寿命に達する前に破損する可能性があ
る。そこで、動翼や静翼の劣化状況を正確に検知して残
りの寿命を的確に予測する技術が求められている。従
来、その一手段として、動翼や静翼の断面ミクロ組織に
よりγ’相の形態変化を測定してメタル温度を求めるこ
とが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、γ’相の変化
は応力（遠心力）の影響を受けることもあり、別のパラ
メーターに基づくメタル温度や材料特性の推定が求めら
れていた。
は応力（遠心力）の影響を受けることもあり、別のパラ
メーターに基づくメタル温度や材料特性の推定が求めら
れていた。
【０００５】本発明はこうした事情を考慮してなされた
ので、ＬＭＰの関係式に基づいて供試体の加熱温度、加
熱時間から粒界炭化物又は粒内炭化物の大きさとＬＭＰ
パラメーターとの関係を示すベースラインを求めた後、
実機の各部の断面ミクロ組織から測定された粒界炭化物
又は粒内炭化物の大きさから前記ベースラインを利用し
てメタル温度を推定することにより、ガスタービンの残
りの寿命を的確に予測しえるＮｉ基合金製部品のメタル
温度推定法を提供することを目的とする。
ので、ＬＭＰの関係式に基づいて供試体の加熱温度、加
熱時間から粒界炭化物又は粒内炭化物の大きさとＬＭＰ
パラメーターとの関係を示すベースラインを求めた後、
実機の各部の断面ミクロ組織から測定された粒界炭化物
又は粒内炭化物の大きさから前記ベースラインを利用し
てメタル温度を推定することにより、ガスタービンの残
りの寿命を的確に予測しえるＮｉ基合金製部品のメタル
温度推定法を提供することを目的とする。
【０００６】また、本発明は、ＬＭＰの関係式に基づい
て供試体の加熱温度、加熱時間から材料特性とＬＭＰパ
ラメーターとの関係を示すベースラインを求めた後、実
機の各部の断面ミクロ組織から測定された粒界炭化物又
は粒内炭化物の大きさから前記ベースラインを利用して
材料特性を推定することにより、ガスタービンの残りの
寿命を的確に予測しえるＮｉ基合金製部品のメタル温度
推定法を提供することを目的とする。
て供試体の加熱温度、加熱時間から材料特性とＬＭＰパ
ラメーターとの関係を示すベースラインを求めた後、実
機の各部の断面ミクロ組織から測定された粒界炭化物又
は粒内炭化物の大きさから前記ベースラインを利用して
材料特性を推定することにより、ガスタービンの残りの
寿命を的確に予測しえるＮｉ基合金製部品のメタル温度
推定法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、ガス
タービン、ジェットエンジンなどの高温部品に使用され
るＮｉ基合金の組織変化に基づいてＮｉ基合金製高温部
品のメタル温度を推定する方法において、下記式（３）
に示すラーソンミラーパラメーター（ＬＭＰ）の関係式
に基づいて供試体の加熱温度、加熱時間から粒界炭化物
又は粒内炭化物の大きさとＬＭＰパラメーターとの関係
を示すベースラインを求める工程と、実機の各部の断面
ミクロ組織から測定された粒界炭化物又は粒内炭化物の
大きさから前記ベースラインを利用してメタル温度を推
定する工程とを具備することを特徴とするＮｉ基合金製
部品のメタル温度推定法である。
タービン、ジェットエンジンなどの高温部品に使用され
るＮｉ基合金の組織変化に基づいてＮｉ基合金製高温部
品のメタル温度を推定する方法において、下記式（３）
に示すラーソンミラーパラメーター（ＬＭＰ）の関係式
に基づいて供試体の加熱温度、加熱時間から粒界炭化物
又は粒内炭化物の大きさとＬＭＰパラメーターとの関係
を示すベースラインを求める工程と、実機の各部の断面
ミクロ組織から測定された粒界炭化物又は粒内炭化物の
大きさから前記ベースラインを利用してメタル温度を推
定する工程とを具備することを特徴とするＮｉ基合金製
部品のメタル温度推定法である。
【０００８】
ＬＭＰ＝（２７３＋Ｔ）（Ｋ＋ｌｏｇｔ）／１０００ …（３）
但し、式（３）において、Ｔは加熱温度(℃）、ｔは加
熱時間（ｈ）を示す。また、Ｋは定数で１５〜２０の適
当な数を示す。
熱時間（ｈ）を示す。また、Ｋは定数で１５〜２０の適
当な数を示す。
【０００９】本願第２の発明は、ガスタービン、ジェッ
トエンジンなどの高温部品に使用されるＮｉ基合金の組
織変化に基づいてＮｉ基合金製高温部品の材料特性を推
定する方法において、上記式（３）に示すラーソンミラ
ーパラメーター（ＬＭＰ）の関係式に基づいて供試体の
加熱温度、加熱時間から材料特性とＬＭＰパラメーター
との関係を示すベースラインを求める工程と、実機の各
部の断面ミクロ組織から測定された粒界炭化物又は粒内
炭化物の大きさから前記ベースラインを利用して材料特
性を推定する工程とを具備することを特徴とするＮｉ基
合金製部品の材料特性推定法である。
トエンジンなどの高温部品に使用されるＮｉ基合金の組
織変化に基づいてＮｉ基合金製高温部品の材料特性を推
定する方法において、上記式（３）に示すラーソンミラ
ーパラメーター（ＬＭＰ）の関係式に基づいて供試体の
加熱温度、加熱時間から材料特性とＬＭＰパラメーター
との関係を示すベースラインを求める工程と、実機の各
部の断面ミクロ組織から測定された粒界炭化物又は粒内
炭化物の大きさから前記ベースラインを利用して材料特
性を推定する工程とを具備することを特徴とするＮｉ基
合金製部品の材料特性推定法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明について更に詳細に
説明する。本発明において、前記粒界炭化物又は粒内炭
化物の大きさは、粒界炭化物又は粒内炭化物の粒径若し
くは幅若しくは面積を示す。ここで、粒界炭化物とは加
熱によりＮｉ基合金の表面に析出した場合を示し、粒内
炭化物とは加熱により表面に析出せずにＮｉ基合金内に
存在する場合を示す。また、例えばＩＮ７３８ＬＣのよ
うなＮｉ基合金は図５（Ａ）に示すように粒界炭化物
（粒内炭化物）が切り離されて存在するので、粒界炭化
物の径Ｒを測定することになるが、例えばＴｏｍｉｌｌ
ｏｙのようなＮｉ基合金は図５（Ｂ）に示すように鈴な
りにつながるので粒界炭化物（粒内炭化物）の幅Ｗを測
定することになる。
説明する。本発明において、前記粒界炭化物又は粒内炭
化物の大きさは、粒界炭化物又は粒内炭化物の粒径若し
くは幅若しくは面積を示す。ここで、粒界炭化物とは加
熱によりＮｉ基合金の表面に析出した場合を示し、粒内
炭化物とは加熱により表面に析出せずにＮｉ基合金内に
存在する場合を示す。また、例えばＩＮ７３８ＬＣのよ
うなＮｉ基合金は図５（Ａ）に示すように粒界炭化物
（粒内炭化物）が切り離されて存在するので、粒界炭化
物の径Ｒを測定することになるが、例えばＴｏｍｉｌｌ
ｏｙのようなＮｉ基合金は図５（Ｂ）に示すように鈴な
りにつながるので粒界炭化物（粒内炭化物）の幅Ｗを測
定することになる。
【００１１】本発明において、前記材料特性とは、Ｎｉ
基合金製高温部品のクリープ破断強度、寿命、引張強度
の少なくともいずれかを示し、メタル温度とともにこれ
らの材料特性を推定することにより、部品の残り寿命を
より精度よく求めることができる。
基合金製高温部品のクリープ破断強度、寿命、引張強度
の少なくともいずれかを示し、メタル温度とともにこれ
らの材料特性を推定することにより、部品の残り寿命を
より精度よく求めることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例に係るＮｉ基合金製部
品の温度推定方法について説明する。なお、下記実施例
で述べる各部材の材質、数値等は一例を示すもので、本
発明の権利範囲を特定するものではない。
品の温度推定方法について説明する。なお、下記実施例
で述べる各部材の材質、数値等は一例を示すもので、本
発明の権利範囲を特定するものではない。
【００１３】（実施例１）本実施例１では、供試体とし
てＮｉ基合金であるＩＮＣＯ（株）製の商品名：ＩＮ７
３８ＬＣ，即ちＮｉ−１６Ｃｒ−８．５Ｃｏ−１．７Ｍ
ｏ−２．６Ｗ−１．８Ｔａ−３．４Ｔｉ−３．４４Ａｌ
−０．１２Ｃ−０．１Ｚｒ−０．０１Ｂである場合につ
いて試験した。
てＮｉ基合金であるＩＮＣＯ（株）製の商品名：ＩＮ７
３８ＬＣ，即ちＮｉ−１６Ｃｒ−８．５Ｃｏ−１．７Ｍ
ｏ−２．６Ｗ−１．８Ｔａ−３．４Ｔｉ−３．４４Ａｌ
−０．１２Ｃ−０．１Ｚｒ−０．０１Ｂである場合につ
いて試験した。
【００１４】［１］粒界炭化物の大きさとＬＭＰパラメ
ーターとの関係の求め方：ＬＭＰ値（パラメーター：
Ｐ）は、上記式（３）のラーソンミラーパラメーター
（ＬＭＰ）式、即ちＬＭＰ＝（２７３＋Ｔ℃）（Ｋ＋ｌ
ｏｇｔ）／１０００を用いる（但し、定数Ｋは１５）。
なお、定数Ｋは１５に限らず、１５〜２０のいずれか適
当な数値でもよい。
ーターとの関係の求め方：ＬＭＰ値（パラメーター：
Ｐ）は、上記式（３）のラーソンミラーパラメーター
（ＬＭＰ）式、即ちＬＭＰ＝（２７３＋Ｔ℃）（Ｋ＋ｌ
ｏｇｔ）／１０００を用いる（但し、定数Ｋは１５）。
なお、定数Ｋは１５に限らず、１５〜２０のいずれか適
当な数値でもよい。
【００１５】まず、上記Ｎｉ基合金と同じ組成の供試体
を用意して、供試体の加熱時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…ｔ
ｎに対応する供試体の加熱温度を夫々Ｔ１，Ｔ２，
Ｔ３，…Ｔｎとし、そのときの粒界炭化物の大きさ(例
えば径)を夫々Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，…Ｒｎ（加熱材炭化
物粒径）及びＲ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，…Ｒ０ｎ（初期
材炭化物粒径）とする。同時に、上記加熱時間ｔ１，ｔ
２，ｔ３，…ｔｎ、加熱温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…Ｔｎ
を夫々上記ＬＭＰ式に代入し、ＬＭＰ値（パラメーター
Ｐ）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎを求め、加熱材炭化物粒
径と初期材炭化物の比（Ｈ）とパラメーターＰ１，
Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎとの関係を示すベースラインを求め
る（図１参照）。
を用意して、供試体の加熱時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…ｔ
ｎに対応する供試体の加熱温度を夫々Ｔ１，Ｔ２，
Ｔ３，…Ｔｎとし、そのときの粒界炭化物の大きさ(例
えば径)を夫々Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，…Ｒｎ（加熱材炭化
物粒径）及びＲ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，…Ｒ０ｎ（初期
材炭化物粒径）とする。同時に、上記加熱時間ｔ１，ｔ
２，ｔ３，…ｔｎ、加熱温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…Ｔｎ
を夫々上記ＬＭＰ式に代入し、ＬＭＰ値（パラメーター
Ｐ）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎを求め、加熱材炭化物粒
径と初期材炭化物の比（Ｈ）とパラメーターＰ１，
Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎとの関係を示すベースラインを求め
る（図１参照）。
【００１６】［２］メタル温度の推定の仕方：実機（上
記組成のＮｉ基合金）の断面ミクロ組織から測定された
粒界炭化物の径（加熱材炭化物粒径と初期材炭化物粒径
の比）から上記［１］で求めた図１のベースラインに基
づいてパラメーターＰを求める。つづいて、上記ＬＭＰ
式にパラメーターＰ、加熱時間ｔを代入して実機のメタ
ル温度Ｔを求める。
記組成のＮｉ基合金）の断面ミクロ組織から測定された
粒界炭化物の径（加熱材炭化物粒径と初期材炭化物粒径
の比）から上記［１］で求めた図１のベースラインに基
づいてパラメーターＰを求める。つづいて、上記ＬＭＰ
式にパラメーターＰ、加熱時間ｔを代入して実機のメタ
ル温度Ｔを求める。
【００１７】このように、上記実施例１によれば、Ｎｉ
基合金製部品と同じ組成の供試体を用いて加熱材炭化物
粒径と初期材炭化物の比（Ｈ）とパラメーターＰとの関
係から図１に示すようなベースラインを求め、このベー
スラインを利用して実機の加熱時間ｔにおける加熱材炭
化物粒径と初期材炭化物の比（Ｈ）及び加熱温度ｔより
加熱温度Ｔを求めるため、使用中の実機のメタル温度を
的確に推定することができ、実機の残りの寿命を推定す
ることができる。
基合金製部品と同じ組成の供試体を用いて加熱材炭化物
粒径と初期材炭化物の比（Ｈ）とパラメーターＰとの関
係から図１に示すようなベースラインを求め、このベー
スラインを利用して実機の加熱時間ｔにおける加熱材炭
化物粒径と初期材炭化物の比（Ｈ）及び加熱温度ｔより
加熱温度Ｔを求めるため、使用中の実機のメタル温度を
的確に推定することができ、実機の残りの寿命を推定す
ることができる。
【００１８】（実施例２）本実施例２では、供試体とし
てＮｉ基合金である三菱重工業（株）製の商品名：Ｔｏ
ｍｉｌｌｏｙ，即ちＮｉ−２２Ｃｒ−８Ｃｏ−９Ｍｏ−
３Ｗ−０．３Ｔｉ−１Ａｌ−０．０７Ｃである場合につ
いて試験した。
てＮｉ基合金である三菱重工業（株）製の商品名：Ｔｏ
ｍｉｌｌｏｙ，即ちＮｉ−２２Ｃｒ−８Ｃｏ−９Ｍｏ−
３Ｗ−０．３Ｔｉ−１Ａｌ−０．０７Ｃである場合につ
いて試験した。
【００１９】［１］粒界炭化物の面積とＬＭＰパラメー
ターとの関係の求め方：ＬＭＰ値（パラメーター：Ｐ）
は、上記式（３）のラーソンミラーパラメーター（ＬＭ
Ｐ）式、即ちＬＭＰ＝（２７３＋Ｔ℃）（Ｋ＋ｌｏｇ
ｔ）／１０００を用いる。
ターとの関係の求め方：ＬＭＰ値（パラメーター：Ｐ）
は、上記式（３）のラーソンミラーパラメーター（ＬＭ
Ｐ）式、即ちＬＭＰ＝（２７３＋Ｔ℃）（Ｋ＋ｌｏｇ
ｔ）／１０００を用いる。
【００２０】まず、上記Ｎｉ基合金と同じ組成の供試体
を用意して、供試体の加熱時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…ｔ
ｎに対応する供試体の加熱温度を夫々Ｔ１，Ｔ２，
Ｔ３，…Ｔｎとし、そのときの粒界炭化物の大きさ(例
えば面積)を夫々Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…Ｓｎとする。同
時に、上記加熱時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…ｔｎ、加熱温
度Ｔ １，Ｔ２，Ｔ３，…Ｔｎを夫々上記ＬＭＰ式に代入
してＬＭＰ値（パラメーターＰ）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…
Ｐｎを求め、粒界炭化物の粒径Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…Ｓ
ｎとパラメーターＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎとの関係を
示すベースラインを求める（図２参照）。
を用意して、供試体の加熱時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…ｔ
ｎに対応する供試体の加熱温度を夫々Ｔ１，Ｔ２，
Ｔ３，…Ｔｎとし、そのときの粒界炭化物の大きさ(例
えば面積)を夫々Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…Ｓｎとする。同
時に、上記加熱時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…ｔｎ、加熱温
度Ｔ １，Ｔ２，Ｔ３，…Ｔｎを夫々上記ＬＭＰ式に代入
してＬＭＰ値（パラメーターＰ）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…
Ｐｎを求め、粒界炭化物の粒径Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…Ｓ
ｎとパラメーターＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎとの関係を
示すベースラインを求める（図２参照）。
【００２１】［２］メタル温度の推定の仕方：実機（上
記組成のＮｉ基合金）の断面ミクロ組織から測定された
粒界炭化物の面積から上記［１］で求めた図２のベース
カーブに基づいてパラメーターＰを求める。つづいて、
上記ＬＭＰ式にパラメーターＰ、加熱時間ｔを代入して
実機のメタル温度Ｔを求める。
記組成のＮｉ基合金）の断面ミクロ組織から測定された
粒界炭化物の面積から上記［１］で求めた図２のベース
カーブに基づいてパラメーターＰを求める。つづいて、
上記ＬＭＰ式にパラメーターＰ、加熱時間ｔを代入して
実機のメタル温度Ｔを求める。
【００２２】このように、上記実施例２によれば、Ｎｉ
基合金製部品と同じ組成の供試体を用いて粒界炭化物の
面積とパラメーターＰとの関係から図２に示すようなベ
ースカーブを求め、このベースカーブを利用して実機の
加熱時間ｔにおける粒界炭化物の面積及び加熱温度ｔよ
り加熱温度Ｔを求めるため、使用中の実機のメタル温度
を的確に推定することができ、実機の残りの寿命を推定
することができる。
基合金製部品と同じ組成の供試体を用いて粒界炭化物の
面積とパラメーターＰとの関係から図２に示すようなベ
ースカーブを求め、このベースカーブを利用して実機の
加熱時間ｔにおける粒界炭化物の面積及び加熱温度ｔよ
り加熱温度Ｔを求めるため、使用中の実機のメタル温度
を的確に推定することができ、実機の残りの寿命を推定
することができる。
【００２３】（実施例３）本実施例３では、供試体とし
てＮｉ基合金であるＳｐｅｃｉａｌ Ｍｅｔａｌｓ社製
の商品名：Ｕ５２０，即ちＮｉ−１９Ｃｒ−１２Ｃｏ−
６Ｍｏ−１Ｗ−３Ｔｉ−２Ａｌ−０．０５Ｃ−０．００
５Ｂである場合について試験した。
てＮｉ基合金であるＳｐｅｃｉａｌ Ｍｅｔａｌｓ社製
の商品名：Ｕ５２０，即ちＮｉ−１９Ｃｒ−１２Ｃｏ−
６Ｍｏ−１Ｗ−３Ｔｉ−２Ａｌ−０．０５Ｃ−０．００
５Ｂである場合について試験した。
【００２４】［１］粒界炭化物の幅とＬＭＰパラメータ
ーとの関係の求め方：ＬＭＰ値（パラメーター：Ｐ）
は、上記式（３）のラーソンミラーパラメーター（ＬＭ
Ｐ）式、即ちＬＭＰ＝（２７３＋Ｔ℃）（１５＋ｌｏｇ
ｔ）／１０００を用いる。
ーとの関係の求め方：ＬＭＰ値（パラメーター：Ｐ）
は、上記式（３）のラーソンミラーパラメーター（ＬＭ
Ｐ）式、即ちＬＭＰ＝（２７３＋Ｔ℃）（１５＋ｌｏｇ
ｔ）／１０００を用いる。
【００２５】まず、上記Ｎｉ基合金と同じ組成の供試体
を用意して、供試体の加熱時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…ｔ
ｎに対応する供試体の加熱温度を夫々Ｔ１，Ｔ２，
Ｔ３，…Ｔｎとし、そのときの粒界炭化物の大きさ(例
えば幅)を夫々Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，…Ｗｎとする。同時
に、上記加熱時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…ｔｎ、加熱温度
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…Ｔｎを夫々上記ＬＭＰ式に代入し
てＬＭＰ値（パラメーターＰ）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐ
ｎを求め、粒界炭化物の幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，…Ｗｎと
パラメーターＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎとの関係を示す
ベースラインを求める（図３参照）。
を用意して、供試体の加熱時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…ｔ
ｎに対応する供試体の加熱温度を夫々Ｔ１，Ｔ２，
Ｔ３，…Ｔｎとし、そのときの粒界炭化物の大きさ(例
えば幅)を夫々Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，…Ｗｎとする。同時
に、上記加熱時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…ｔｎ、加熱温度
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…Ｔｎを夫々上記ＬＭＰ式に代入し
てＬＭＰ値（パラメーターＰ）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐ
ｎを求め、粒界炭化物の幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，…Ｗｎと
パラメーターＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎとの関係を示す
ベースラインを求める（図３参照）。
【００２６】［２］メタル温度の推定の仕方：実機（上
記組成のＮｉ基合金）の断面ミクロ組織から測定された
粒界炭化物の幅から上記［１］で求めた図３のベースラ
インに基づいてパラメーターＰを求める。つづいて、上
記ＬＭＰ式にパラメーターＰ、加熱時間ｔを代入して実
機のメタル温度Ｔを求める。
記組成のＮｉ基合金）の断面ミクロ組織から測定された
粒界炭化物の幅から上記［１］で求めた図３のベースラ
インに基づいてパラメーターＰを求める。つづいて、上
記ＬＭＰ式にパラメーターＰ、加熱時間ｔを代入して実
機のメタル温度Ｔを求める。
【００２７】このように、上記実施例３によれば、Ｎｉ
基合金製部品と同じ組成の供試体を用いて粒界炭化物の
幅とパラメーターＰとの関係から図３に示すようなベー
スラインを求め、このベースラインを利用して実機の加
熱時間ｔにおける粒界炭化物の幅及び加熱温度ｔより加
熱温度Ｔを求めるため、使用中の実機のメタル温度を的
確に推定することができ、実機の残りの寿命を推定する
ことができる。
基合金製部品と同じ組成の供試体を用いて粒界炭化物の
幅とパラメーターＰとの関係から図３に示すようなベー
スラインを求め、このベースラインを利用して実機の加
熱時間ｔにおける粒界炭化物の幅及び加熱温度ｔより加
熱温度Ｔを求めるため、使用中の実機のメタル温度を的
確に推定することができ、実機の残りの寿命を推定する
ことができる。
【００２８】（実施例４）本実施例４では、供試体とし
てＮｉ基合金であるＳｐｅｃｉａｌ Ｍｅｔａｌｓ社製
の商品名：Ｕ５２０，即ちＮｉ−１９Ｃｒ−１２Ｃｏ−
６Ｍｏ−１Ｗ−３Ｔｉ−２Ａｌ−０．０５Ｃ−０．００
５Ｂである場合について試験した。
てＮｉ基合金であるＳｐｅｃｉａｌ Ｍｅｔａｌｓ社製
の商品名：Ｕ５２０，即ちＮｉ−１９Ｃｒ−１２Ｃｏ−
６Ｍｏ−１Ｗ−３Ｔｉ−２Ａｌ−０．０５Ｃ−０．００
５Ｂである場合について試験した。
【００２９】［１］粒界炭化物の幅とＬＭＰパラメータ
ーとの関係の求め方：上記実施例３で述べたような方法
により、図３に示すように粒界炭化物の幅Ｗ １，Ｗ２，
Ｗ３，…ＷｎとパラメーターＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎ
との関係を示すベースラインを求める。同時に、粒界炭
化物の幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，…Ｗｎに対応する寿命幅Ｌ
１，Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎをもとめておく。そして、図４
に示すように、粒界炭化物の幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，…Ｗ
ｎと寿命Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎとの関係を示す特性
図を求める。
ーとの関係の求め方：上記実施例３で述べたような方法
により、図３に示すように粒界炭化物の幅Ｗ １，Ｗ２，
Ｗ３，…ＷｎとパラメーターＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…Ｐｎ
との関係を示すベースラインを求める。同時に、粒界炭
化物の幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，…Ｗｎに対応する寿命幅Ｌ
１，Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎをもとめておく。そして、図４
に示すように、粒界炭化物の幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，…Ｗ
ｎと寿命Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎとの関係を示す特性
図を求める。
【００３０】［２］寿命の推定の仕方：実機（上記組成
のＮｉ基合金）の断面ミクロ組織から測定された粒界炭
化物の幅から上記［１］で求めた図４の特性図に基づい
て粒界炭化物の幅Ｗを求める。このように、上記実施例
４によれば、Ｎｉ基合金製部品と同じ組成の供試体を用
いて粒界炭化物の幅ＷとパラメーターＰとの関係から図
３に示すようなベースラインを求めるとともに、粒界炭
化物の幅Ｗと寿命Ｌとの関係を示す特性図（図４）を求
め、この特性図を利用して実機の加熱時間ｔにおける粒
界炭化物の幅より寿命Ｌを求めるため、使用中の実機の
寿命を的確に推定することができる。
のＮｉ基合金）の断面ミクロ組織から測定された粒界炭
化物の幅から上記［１］で求めた図４の特性図に基づい
て粒界炭化物の幅Ｗを求める。このように、上記実施例
４によれば、Ｎｉ基合金製部品と同じ組成の供試体を用
いて粒界炭化物の幅ＷとパラメーターＰとの関係から図
３に示すようなベースラインを求めるとともに、粒界炭
化物の幅Ｗと寿命Ｌとの関係を示す特性図（図４）を求
め、この特性図を利用して実機の加熱時間ｔにおける粒
界炭化物の幅より寿命Ｌを求めるため、使用中の実機の
寿命を的確に推定することができる。
【００３１】なお、上記実施例１〜３では実機のメタル
温度を推定する場合について述べ、実施例４では寿命を
求める場合について述べたが、メタル温度とともに寿命
を求めてもよい。また、上記実施例では、粒界炭化物の
幅を求める場合について述べたが、粒界炭化物の径を求
める場合でもよい。更に、粒界炭化物の幅（又は径）の
代わりに、粒内炭化物の幅（又は径）を求める場合でも
よい。
温度を推定する場合について述べ、実施例４では寿命を
求める場合について述べたが、メタル温度とともに寿命
を求めてもよい。また、上記実施例では、粒界炭化物の
幅を求める場合について述べたが、粒界炭化物の径を求
める場合でもよい。更に、粒界炭化物の幅（又は径）の
代わりに、粒内炭化物の幅（又は径）を求める場合でも
よい。
【００３２】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、Ｌ
ＭＰの関係式に基づいて供試体の加熱温度、加熱時間か
ら粒界炭化物の大きさとＬＭＰパラメーターとの関係を
示すベースラインを求めた後、実機の各部の断面ミクロ
組織から測定された粒界炭化物の大きさから前記ベース
ラインを利用してメタル温度を推定することにより、ガ
スタービンの残りの寿命を的確に予測しえるＮｉ基合金
製部品のメタル温度推定法を提供できる。
ＭＰの関係式に基づいて供試体の加熱温度、加熱時間か
ら粒界炭化物の大きさとＬＭＰパラメーターとの関係を
示すベースラインを求めた後、実機の各部の断面ミクロ
組織から測定された粒界炭化物の大きさから前記ベース
ラインを利用してメタル温度を推定することにより、ガ
スタービンの残りの寿命を的確に予測しえるＮｉ基合金
製部品のメタル温度推定法を提供できる。
【００３３】また、本発明によれば、ＬＭＰの関係式に
基づいて供試体の加熱温度、加熱時間から材料特性とＬ
ＭＰパラメーターとの関係を示すベースラインを求めた
後、実機の各部の断面ミクロ組織から測定された粒界炭
化物の大きさから前記ベースラインを利用して材料特性
を推定することにより、ガスタービンの残りの寿命を的
確に予測しえるＮｉ基合金製部品の材料特性推定法を提
供できる。
基づいて供試体の加熱温度、加熱時間から材料特性とＬ
ＭＰパラメーターとの関係を示すベースラインを求めた
後、実機の各部の断面ミクロ組織から測定された粒界炭
化物の大きさから前記ベースラインを利用して材料特性
を推定することにより、ガスタービンの残りの寿命を的
確に予測しえるＮｉ基合金製部品の材料特性推定法を提
供できる。
【図１】本発明に係るＮｉ基合金製部品に使用されるＭ
ＧＡ１４００の加熱材炭化物粒径／初期材炭化物粒径と
ＬＭＰ式による加熱条件パラメーターとの関係を示す特
性図。
ＧＡ１４００の加熱材炭化物粒径／初期材炭化物粒径と
ＬＭＰ式による加熱条件パラメーターとの関係を示す特
性図。
【図２】本発明に係るＮｉ基合金製部品に使用されるＴ
ｏｍｉｌｌｏｙの炭化物の面積とＬＭＰ式による加熱条
件パラメーターとの関係を示す特性図。
ｏｍｉｌｌｏｙの炭化物の面積とＬＭＰ式による加熱条
件パラメーターとの関係を示す特性図。
【図３】本発明に係るＮｉ基合金製部品に使用されるＵ
５２０の粒界炭化物の幅とＬＭＰ式による加熱条件パラ
メーターとの関係を示す特性図。
５２０の粒界炭化物の幅とＬＭＰ式による加熱条件パラ
メーターとの関係を示す特性図。
【図４】本発明に係るＮｉ基合金製部品に使用されるＵ
５２０の寿命と粒界炭化物の幅との関係を示す特性図。
５２０の寿命と粒界炭化物の幅との関係を示す特性図。
【図５】本発明に係るＮｉ基合金と同組成の供試体にお
ける粒界炭化物の幅若しくは径の説明図。
ける粒界炭化物の幅若しくは径の説明図。
１…粒界炭化物。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 鳥越 泰治
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
Ｆターム(参考） 2F056 TZ00
3G002 EA06
Claims (5)
- 【請求項１】 ガスタービン、ジェットエンジンなどの
高温部品に使用されるＮｉ基合金の組織変化に基づいて
Ｎｉ基合金製高温部品のメタル温度を推定する方法にお
いて、 下記式（１）に示すラーソンミラーパラメーター（ＬＭ
Ｐ）の関係式に基づいて供試体の加熱温度、加熱時間か
ら粒界炭化物又は粒内炭化物の大きさとＬＭＰパラメー
ターとの関係を示すベースラインを求める工程と、実機
の各部の断面ミクロ組織から測定された粒界炭化物又は
粒内炭化物の大きさから前記ベースラインを利用してメ
タル温度を推定する工程とを具備することを特徴とする
Ｎｉ基合金製部品のメタル温度推定法。 ＬＭＰ＝（２７３＋Ｔ）（Ｋ＋ｌｏｇｔ）／１０００ …（１） 但し、式（１）において、Ｔは加熱温度(℃）、ｔは加
熱時間（ｈ）を示す。また、Ｋは定数で１５〜２０の適
当な数を示す。 - 【請求項２】 前記粒界炭化物又は粒内炭化物の大きさ
は、粒界炭化物又は粒内炭化物の粒径若しくは幅若しく
は面積であることを特徴とする請求項１記載のＮｉ基合
金製部品のメタル温度推定法。 - 【請求項３】 ガスタービン、ジェットエンジンなどの
高温部品に使用されるＮｉ基合金の組織変化に基づいて
Ｎｉ基合金製高温部品の材料特性を推定する方法におい
て、 下記式（２）に示すラーソンミラーパラメーター（ＬＭ
Ｐ）の関係式に基づいて供試体の加熱温度、加熱時間か
ら材料特性とＬＭＰパラメーターとの関係を示すベース
ラインを求める工程と、実機の各部の断面ミクロ組織か
ら測定された粒界炭化物又は粒内炭化物の大きさから前
記ベースラインを利用して材料特性を推定する工程とを
具備することを特徴とするＮｉ基合金製部品の材料特性
推定法。 ＬＭＰ＝（２７３＋Ｔ）（Ｋ＋ｌｏｇｔ）／１０００ …（２） 但し、式（２）において、Ｔは加熱温度(℃）、ｔは加
熱時間（ｈ）を示す。また、Ｋは定数で１５〜２０の適
当な数を示す。 - 【請求項４】 前記粒界炭化物又は粒内炭化物の大きさ
は、粒界炭化物又は粒内炭化物の粒径若しくは幅若しく
は面積であることを特徴とする請求項３記載のＮｉ基合
金製部品の材料特性推定法。 - 【請求項５】 前記材料特性は、Ｎｉ基合金製高温部品
のクリープ破断強度、寿命、引張強度のいずれかである
ことを特徴とする請求項３記載のＮｉ基合金製部品の材
料特性推定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001221991A JP3794943B2 (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | Ｎｉ基合金製部品のメタル温度、材料特性推定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001221991A JP3794943B2 (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | Ｎｉ基合金製部品のメタル温度、材料特性推定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003035608A true JP2003035608A (ja) | 2003-02-07 |
| JP3794943B2 JP3794943B2 (ja) | 2006-07-12 |
Family
ID=19055557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001221991A Expired - Lifetime JP3794943B2 (ja) | 2001-07-23 | 2001-07-23 | Ｎｉ基合金製部品のメタル温度、材料特性推定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3794943B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006208214A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Babcock Hitachi Kk | 耐熱部材の熱履歴推定方法 |
| JP2015059827A (ja) * | 2013-09-19 | 2015-03-30 | Ntn株式会社 | 鋼製部品の使用温度および使用時間の推定方法 |
| JP2015151996A (ja) * | 2014-02-19 | 2015-08-24 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン部材の温度推定方法 |
| WO2018092259A1 (ja) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Ｃｕ（銅）を含むオーステナイト系耐熱鋼の使用温度の推定方法、Ｃｕを含むオーステナイト系耐熱鋼のクリープ損傷寿命の推定方法、Ｃｕを含むオーステナイト系耐熱鋼製伝熱管の使用温度の推定方法及びＣｕを含むオーステナイト系耐熱鋼製伝熱管のクリープ損傷寿命の推定方法 |
| JP2019002908A (ja) * | 2017-06-15 | 2019-01-10 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 耐熱部材の検査方法 |
| WO2022209810A1 (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | 三菱重工マリンマシナリ株式会社 | コンプレッサ羽根車の余寿命評価方法 |
| JP2022155465A (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-13 | 三菱重工マリンマシナリ株式会社 | コンプレッサ羽根車の余寿命評価方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP6448724B1 (ja) * | 2017-08-10 | 2019-01-09 | 九州電力株式会社 | 余寿命評価方法 |
-
2001
- 2001-07-23 JP JP2001221991A patent/JP3794943B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2015151996A (ja) * | 2014-02-19 | 2015-08-24 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン部材の温度推定方法 |
| WO2018092259A1 (ja) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Ｃｕ（銅）を含むオーステナイト系耐熱鋼の使用温度の推定方法、Ｃｕを含むオーステナイト系耐熱鋼のクリープ損傷寿命の推定方法、Ｃｕを含むオーステナイト系耐熱鋼製伝熱管の使用温度の推定方法及びＣｕを含むオーステナイト系耐熱鋼製伝熱管のクリープ損傷寿命の推定方法 |
| JPWO2018092259A1 (ja) * | 2016-11-18 | 2019-10-10 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Ｃｕ（銅）を含むオーステナイト系耐熱鋼の使用温度の推定方法、Ｃｕを含むオーステナイト系耐熱鋼のクリープ損傷寿命の推定方法、Ｃｕを含むオーステナイト系耐熱鋼製伝熱管の使用温度の推定方法及びＣｕを含むオーステナイト系耐熱鋼製伝熱管のクリープ損傷寿命の推定方法 |
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| WO2019198679A1 (ja) * | 2017-06-15 | 2019-10-17 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 耐熱部材の検査方法 |
| WO2022209810A1 (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | 三菱重工マリンマシナリ株式会社 | コンプレッサ羽根車の余寿命評価方法 |
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