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タービン翼の探傷方法

国内特許コード P120006646
整理番号 S2010-1044-N0
掲載日 2012年2月21日
出願番号 特願2010-170057
公開番号 特開2012-032195
登録番号 特許第5531257号
出願日 平成22年7月29日(2010.7.29)
公開日 平成24年2月16日(2012.2.16)
登録日 平成26年5月9日(2014.5.9)
発明者
  • 浜田 晴一
  • 寺前 哲夫
  • 多田 直哉
出願人
  • 東京電力ホールディングス株式会社
  • 国立大学法人 岡山大学
発明の名称 タービン翼の探傷方法
発明の概要 【課題】内部壁面に生じたき裂を熟練を要することなく判定可能なタービン翼の探傷方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかるタービン翼の探傷方法の代表的な構成は、内部に冷却用の空気を通過させる冷却空間を有するタービン翼に対し、該内部壁面のき裂を判定する探傷方法であって、き裂のないタービン翼に荷重を印加した場合の高さ分布の変化を基準分布変化として取得し(ステップ304)、検査対象のタービン翼に荷重を印加した場合の高さ分布の変化を検査分布変化として取得し(ステップ310)、基準分布変化と検査分布変化の差分において、正負が逆転する位置にき裂が存在すると判定する(ステップ316)ことを特徴とする。
【選択図】図4
従来技術、競合技術の概要



火力発電所や原子力発電所ではタービンを回転させることによって発電を行っている。タービンは、軸に固定されたタービン翼(タービンブレード)に高温の蒸気や燃焼ガスなどの流体を通過させることによって、50Hzであれば3000rpmの速度で回転させている。タービン翼はロータ(翼車)の外周に数十枚から100枚以上が着脱可能に取り付けられている。タービン翼は高温の流体にさらされるため、内部に空気や蒸気が流通する冷却空間を形成している。このような構造をしたタービン翼、例えば動翼には、流体から受ける圧力と、ロータを回転させる反力の曲げ応力と、強い遠心力と、回転振動とに加えて、高温であるという条件が加わり、き裂が生じるおそれがある。





そのため、タービン翼は定期的に点検作業が行われる。このとき探傷検査が行われ、まだ損傷(き裂)を受けていないタービン翼は継続使用される。ここで探傷検査の精度を鑑みて、運転中に破損する危険を避けるために、き裂が確認できなくても疑わしきものは使用しないこととなっている。しかしタービン翼は、構造が複雑であることと、高い寸法精度、高品質な材料が要求されることから、高価な部材である。このため、タービン翼の劣化を適切に評価し、交換時期を最適化したいという要請がある。





例えば特許文献1には、タービンのロータとタービン翼との取付け部位に超音波検査法を適用して欠陥の有無の検査を行うタービンの検査方法が開示されている。特許文献1では、タービン翼をロータに植え込んだ状態では外部に露出しない取付け部位を、まず超音波探傷法によって検査している。そして、欠陥が検出されなかった場合、複数のうちの一部のタービン翼をロータから抜き取って取付け部位を露出させ、その取付け部位を超音波探傷法よりもさらに欠陥検出限界(検出可能な欠陥の長さの下限)の小さい非破壊検査法によって検査している。





特許文献1では、上記欠陥検出限界の小さい非破壊検査法として、まず周知の磁粉探傷法や浸透探傷法が適用されている。そして、それらよりもさらに欠陥検出限界の小さい方法として、レプリカ法が適用されている。このレプリカ法とは、液状シリコンゴムを主成分とした樹脂によってタービン翼の外表面を転写したレプリカを作成し、そのレプリカの形状を測定することでタービン翼の欠陥を検出する方法である。特許文献1ではこれらの検査方法により、タービン翼の検査作業が効率良くかつ精度良く実施できるとされている。

産業上の利用分野



本発明は、内部に冷却用の空気を通過させる冷却空間を有するタービン翼に対し、その内部壁面のき裂を判定する探傷方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
内部に冷却用の空気を通過させる冷却空間を有するタービン翼に対し、該内部壁面のき裂を判定する探傷方法であって、
き裂のないタービン翼に荷重を印加した場合の高さ分布の変化を基準分布変化として取得し、
検査対象のタービン翼に荷重を印加した場合の高さ分布の変化を検査分布変化として取得し、
前記基準分布変化と検査分布変化の差分において、正負が逆転する位置にき裂が存在すると判定することを特徴とするタービン翼の探傷方法。

【請求項2】
前記基準分布変化は、き裂のないタービン翼に荷重を印加することに代えて、数値解析によって取得することを特徴とする請求項1に記載のタービン翼の探傷方法。

【請求項3】
前記基準分布変化は、き裂のないタービン翼に荷重を印加することに代えて、検査対象のタービン翼に逆向きに荷重を印加した場合の高さ分布の変化を取得することを特徴とする請求項1に記載のタービン翼の探傷方法。

【請求項4】
前記検査分布変化を取得する際には、前記内部壁面に生じたき裂が広がるようにタービン翼が反る方向に荷重を印加することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のタービン翼の探傷方法。

【請求項5】
超音波の反射を用いてき裂を判定する超音波探傷を行い、
前記超音波探傷においてき裂があると判定された位置に弾性変形を生じさせると共に、該位置の基準分布変化および検査分布変化を取得することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のタービン翼の探傷方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010170057thum.jpg
出願権利状態 登録
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