[发明专利]裂纹进展预测方法及程序

说明书

技术领域

本发明涉及一种裂纹进展预测方法及程序，预测例如燃气轮机等在高温环境下使用的部件上产生的疲劳裂纹的裂纹长度的进展。 

背景技术

例如，作为构成燃气轮机的高温部件的燃烧器内缸、尾筒、涡轮的动叶片、静叶片、套筒(分割环)等暴露于高温高压的气体中，同时承受随着起动停止而变动的热应力，因此容易受到高温疲劳、热疲劳以及蠕变造成的损伤。特别是在涡轮动叶片上，还受到转子旋转产生的离心力或燃烧气体产生的气体弯曲力，因而损伤很大，需要进行严格的保养管理。因此，在适当的间隔设定查点日程，在查点时根据需要拆下部件进行检查，根据损伤的程度进行部件的更换或修补。 

另一方面，由于实施查点，产生与燃气轮机装置的解体或检查对应的费用，并且无法发电，因此优选将定期查点的间隔延长。因此，要求提高燃气轮机高温部件的耐久性的同时，也要求将定期检查间隔合理化。另外，还希望降低已损伤的高温部件的修补所需要的费用和时间，因此要求降低修补基准，容许即使不进行修补，到下一次定期检查为止损伤也不会扩大到失去功能的程度的小裂纹。 

为了满足上述要求，需要高精度地预测高温部件上产生的裂纹的进展变化。关于高温部件的裂纹长度的预测，如例如专利文献1或专利文献2所公开的那样，提出了观察使用的部件的最大裂纹长度等，基于该结果预测应力或温度，基于该预测值及由试件得到的主曲线(master curve)预测疲劳寿命的方法。 

专利文献1：日本特开平10-160646号公报 

专利文献2：日本特开平9-195795号公报 

但是，如上述专利文献1、2公开的方法所述，基于使用的高温部件的最大裂纹长度测定结果来预测裂纹的进展变化，具有以下问题。 

第一个问题在于，高温部件的裂纹进展变化很不均匀。其原因可以认为是多个影响因素在实用上存在不可避免的偏差(离散)。作为影响因素，例如作为高温部件的环境因素有高温燃烧气体或冷却空气的温度或热传导率等，作为材料特性因素有热传导率或热膨胀系数等，另外特别是作为材料强度特性因素有规定疲劳裂纹产生寿命(反复数和裂纹产生寿命的关系)或裂纹进展曲线的材料参数等，另外作为形状因素有壁厚等的尺寸公差。因此，在某燃气轮机的运转中通过使用的高温部件而实际测量的最大裂纹长度或最大裂纹进展曲线的数据，不能用于预测其他不同规格的高温部件运转时或运转条件变更时的裂纹进展变化。 

第二个问题是关于定期检查时测定的裂纹长度的处理的问题。在发明人预先研究时就发现，在裂纹微小的情况下，根据检测方法的种类或检查员的能力(例如经验年数、熟练度等)的不同，检测界限的大小不同，并且测定值大不相同。因此，基于本次的检查结果(裂纹长度的测定值)来预测下次以后的定期检查时的裂纹长度时，除了上述裂纹进展曲线自身的偏差之外，还叠加了基于本次的测定误差的偏差。因此，不得不在下次定期检查时的裂纹长度预测值中设定相当大的安全系数。 

另外，在通过计算机的模拟来预测高温部件从新品时开始到废弃为止的裂纹的变化的情况下，达到相当于定期检查的起动停止次数时，基于裂纹的长度判断是否有必要进行修补及修补方法，但在利用检查时测定的裂纹长度作为该判断的基准的裂纹长度的情况下与不使用该 裂纹长度的情况下，会得到大不相同的结果，这是可以想到的。 

对于第二个问题，由于以上问题，需要考虑检查时的裂纹长度的测定误差及误判断而将概率的方法引入预测方法，但迄今为止并没有公开这种预测方法。 

发明内容

本发明用于解决上述问题，其目的在于提供一种裂纹进展预测方法及程序，通过考虑检查者或检查方法造成的误差的偏差，来实现裂纹进展预测精度的提高。 

为了解决上述问题，本发明采用以下方法。 

本发明提供一种裂纹进展预测方法，包括：相关信息生成工序，通过多个检查者或/和多种检查方法来测定在试验体上产生的裂纹长度，求出由该测定得到的数据与实际的裂纹状态之间的相关信息；裂纹长度推测工序，基于被检查体在检查时由检查者测定的裂纹长度和上述相关信息，推测在上述被检查体上产生的实际裂纹长度；以及裂纹进展曲线推测工序，推测以在上述裂纹长度推测工序中推测出的裂纹长度为起点的上述被检查体的裂纹进展曲线。