火力関係設備効率化技術調査報告書（1/2） - 経済産業省

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表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(8/29) 2.3.2 クリープ破壊を防止するためのボイラー配管に対する設計の基本プラン基本プラン対応する現行の仕様規定(火技解釈)* 変更又は追加した理由等課題等設計・建設時設計・建設時 σ≦Sc 規定なし。従来の USC ボイラーの蒸気条件に溶接部の強度を確保するための継 σ:発生応力(内圧、自重及び支持比べ A-USC ボイラーではより高温と手強度低減係数については、材料ごと荷重の合計;管軸方向応力) なるため、従来材料であるフェライトに検討を要する。 Sc:(S1, k4S2, k5S3)min 系鋼では許容応力の強度不足となり、 S1:1,000 時間に 0.01%のクリープより高温での高強度材料である Ni 基を生ずる応力の平均値合金、Fe-Ni 合金が使用されることに S2:100,000 時間でクリープラプチなる。ャーを生ずる応力の最小値配管系は、配管自重及び支持荷重並 S3:100,000 時間でクリープラプチびに運転中における内圧及び温度高ャーを生ずる応力の平均値による配管軸方向の熱伸び拘束に伴 k4:係数(XX) って生じる熱荷重等を適切に設置さ材料特性に合わせた安全、かつ合理 k5:係数(XX) れたサポート位置でこれらの荷重を的な係数(k4,k5)を決定する必要が受け持つように設計される。ある。特に、Ni 基合金、Fe- Ni 合金。ここでは、これらの荷重から熱荷重を除いた機械荷重に対し、運転中における構造の成立性を確認するため、主に、配管のサポート位置における配管の管軸方向に作用する荷重に対する配管のクリープ破壊防止への配慮が必要となる。 - 267 - -267 - 供用期間中規定なし。設計・建設時でのクリープ設計の適切性確認のため検査を行う、或いは実運転実績と運転予想による評価の必要がある。供用期間中(対象外) 主要な部位において検査を行う及び或いは実運転実績と運転予想によって、強度的に問題ないことの確認を行う。 * : 主に現行のフェライト系鋼を考慮
表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(9/29) 2.4 疲労破壊を防止するための設計の基本プラン 2.4.1 疲労破壊を防止するためのボイラー本体の構造不連続部及び配管に対する設計の基本プラン基本プラン対応する現行の仕様規定(火技解釈)* 変更又は追加した理由等課題等設計・建設時設計・建設時(疲労のみを考慮する場合) ① 主要な部分注) を決定する必要がある。注) 主要耐圧部の中で最も高温・高応力部であり寿命的に厳しい代表部位の選定を行う。この部位を再弱部位として指標にしていくこととする。 ① 従来の USC ボイラーの蒸気条件に比べ A-USC ボイラーではより高温となるため、従来材料であるフェライト系鋼では許容応力の強度不足となり、より高温での高強度材料である Ni 基合金、Fe-Ni 合金が使用されることになる。 Ni 基合金、Fe-Ni 合金は、フェライト系鋼と比較して、線膨張係数が大きく、熱伝導率が小さい。このため、管の肉厚が同一条件下において、より高温で使用される A-USC ボイラーで使用予定の Ni 基合金、 Fe-Ni 合金は、USC ボイラーで使用されているフェライト系鋼と比較して熱応力は大きくなる。疲労評価は、ボイラーの起動及び停止過程並びに負荷変化等の熱過渡時に生じる応力変動履歴をベースに極大値と極小値からなる組み合わせの応力変動範囲を求めるところから始まる。評価箇所は、一般部よりも負荷される応力が厳しい構造不連続部であり、ピーク応力成分を含んだ内圧応力及び熱応力から成る合計の変動応力による疲労破壊防止への配慮が必要となる。規定なし。 ① 主要な部分において累積疲労損傷係数 Df による疲労評価を行う。 - 268 - -268 -
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平成 21 年度火力関係設
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報告書(1/2) 目次 Ⅰ.はじ
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Ⅰ.はじめに 1. 背景及び目
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2.2.1 技術基準に関する調
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ら、これらの概要調査等
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原子力安全・保安院委託
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表Ⅰ.4-1 委員等の名簿(2/6)
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表Ⅰ.4-1 委員等の名簿(4/6)
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規格基準室本多隆吉田
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表Ⅱ-1 火力関係設備効率
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表Ⅱ.1-1 700℃級超々臨界圧
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表Ⅱ.1-3 700℃級超々臨界圧
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1.1 材料特性データ調査 700
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1.1.1 発電用火力設備にお
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図Ⅱ.1.1.1-2 A-USC ボイラー
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図Ⅱ.1.1.1-7 HR6W の応力-破
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図Ⅱ.1.1.1-11 Alloy800H クリー
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. 時間・温度パラメータ外
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Dyson and McLean (CRISPEN)、Omega
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による試験片直径の減少
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Section 1.1.1 の参考文献 [1]
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表Ⅱ.1.1.1-1 検討候補材料 N
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表Ⅱ.1.1.1-2 調査対象材の
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表Ⅱ.1.1.1-2 調査対象材の
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表Ⅱ.1.1.1-3 クリープ変形
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1.1.2 発電用火力設備にお
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ク. 負荷方法(曲げ、引張-
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収集し、S-N 曲線を作成す
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- 54 - 表Ⅱ.1.1.2-2 材料特性
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表Ⅱ.1.1.2-3 疲労強度/物性
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表Ⅱ.1.1.2-4 疲労設計に関
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表Ⅱ.1.1.2-6 選定材料の物
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表Ⅱ.1.1.2-6 選定材料の物
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Grade 122 表Ⅱ.1.1.2-6 選定材
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ソン比):これらの係数を項
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(1/7) 表Ⅱ.1.1.3-1 A-USC材料の
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(3/7) 表Ⅱ.1.1.3-1 A-USC材料の
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(5/7) 表Ⅱ.1.1.3-1 A-USC材料の
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(7/7) 表Ⅱ.1.1.3-1 A-USC材料の
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G8 は、全ての先進国間で
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具体的には次の計画がさ
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2009 年 10 月、国際エネル
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捗状況の評価･報告、最
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・市場ベースの長期投資
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建設・運営費用)に充当さ
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ハ新エネルギー等の導入
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図Ⅱ.1.2.1-1 総合エネルギ
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図Ⅱ.1.2.1-3 石炭火力発電
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る。また、2001 年以降、バ
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設計・建設コストの増加
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高クロム鋼の許容引張応
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又は 0.85 であり、この数
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(Opening)を有する円筒殻又
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発行された。この規格の
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(427℃)に上限温度を制限し
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年石炭火力発電所の効率
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and Piping Division Conference, Jul
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温度 (℃) 700 600 表Ⅱ.1.2.1-1
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図Ⅱ.1.2.1-6 EN12952-3, Annex B
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図Ⅱ.1.2.1-9 圧力容器と平
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図Ⅱ.1.2.1-12 コークス製造
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図Ⅱ.1.2.1-16 応力緩和条件
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図Ⅱ.1.2.1-20 破壊試験結果
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1.2.2 溶接及び検査・補修
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高温割れに関しては、Incon
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③ 微小領域を評価する試
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処理も必要としないため
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[548] 有川秀一、宗木政一
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Corrosion in French Nuclear Power P
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表Ⅱ.1.2.2-3(a) 溶接施工・
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表Ⅱ.1.2.2-3(c) 溶接施工・
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表Ⅱ.1.2.2-3(e) 溶接施工・
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表Ⅱ.1.2.2-4 ニッケル合金
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図Ⅱ.1.2.2-2 HST (Hot wire Switch
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図Ⅱ.1.2.2-6 マルテサイト
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図Ⅱ.1.2.2.1-9 炭素鋼の石炭
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表Ⅱ.1.2.2-6(b) 溶接材料整
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なった。この原因は、時
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図Ⅱ.1.2.3-7(a)(b)(c)は 700℃
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[583] Special Metal:INCONEL®alloy6
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表Ⅱ.1.2.3-1(a) 溶接部の靭
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表Ⅱ.1.2.3-1(c) 溶接部の靭
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図Ⅱ.1.2.3-2(a) 溶接された
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図Ⅱ.1.2.3-4 溶接金属およ
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表Ⅱ.1.2.3-2(b) 溶接部のク
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表Ⅱ.1.2.3-3(a) 溶接部の疲
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表Ⅱ.1.2.3-3(c) 溶接部の疲
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図Ⅱ.1.2.3-7(a) 973K における
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2. 規格基準に関する調査
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設計の規格・基準を適用
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Ni 基、Fe-Ni 基合金 No. 部位
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表Ⅱ.2.1.1-1 一般的な劣化
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No. PCC のダメージメカニ
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No. PCC のダメージメカニ
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表Ⅱ.2.1.1-4 平成11 年度の
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表Ⅱ.2.1.1-5 平成11 年度の
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表Ⅱ.2.1.1-5 平成11 年度の
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表Ⅱ.2.1.1-5 平成11 年度の
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表Ⅱ.2.1.1-6 平成16 年度の
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表Ⅱ.2.1.1-6 平成16 年度の
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表Ⅱ.2.1.1-6 平成16 年度の
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表Ⅱ.2.1.1-7 平成17 年度の
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表Ⅱ.2.1.1-7 平成17 年度の
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表Ⅱ.2.1.1-7 平成17 年度の
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表Ⅱ.2.1.1-7 平成17 年度の
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表Ⅱ.2.1.1-7 平成17 年度の
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表Ⅱ.2.1.1-8 平成18 年度の
Page 219 and 220: 表Ⅱ.2.1.1-8 平成18 年度の
Page 221 and 222: 表Ⅱ.2.1.1-8 平成18 年度の
Page 223 and 224: 表Ⅱ.2.1.1-9 ISO の損傷モー
Page 225 and 226: 表Ⅱ.2.1.1-11 損傷モードと
Page 227 and 228: 表Ⅱ.2.1.1-13 A-USCボイラー
Page 229 and 230: (39) ⑦ ⑧ ⑨ (32) (38) (33) (37
Page 231 and 232: (1) 損傷防止要件の検討損
Page 233 and 234: 表Ⅱ.2.1.2-1 損傷防止要件(2
Page 241 and 242: 表Ⅱ.2.1.2-2 損傷モード防
Page 243 and 244: 表Ⅱ.2.1.2-2 損傷モード防
Page 245 and 246: 参考文献表Ⅱ.2.1.2-2 損傷
Page 247 and 248: 2.2 設計・建設の技術基準
Page 249 and 250: 表Ⅱ.2.2.1-1 技術要素及び
Page 261 and 262: 2.2.2 仕様規定の調査 (1) 仕
Page 263 and 264: 表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(1/29
Page 265 and 266: 表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(3/29
Page 267 and 268: 表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(5/29
Page 269: 表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(7/29
Page 273 and 274: ② 除外条件について決定
Page 275 and 276: 表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(13/2
Page 277 and 278: 表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(15/2
Page 279 and 280: 表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(17/2
Page 281 and 282: 表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(19/2
Page 283 and 284: 表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(21/2
Page 285 and 286: 表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(23/2
Page 287 and 288: 表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(25/2
Page 289 and 290: 溶接鋼管毎に実施すれば
Page 291 and 292: 表Ⅱ.2.2.2-1 基本プラン(29/2
Page 293 and 294: 厳しさ脆性破壊火技第
Page 295 and 296: 2.2.2.1 仕様規定(材料)構成
Page 297 and 298: No 1 2 2.2.2.1.2 基本プランに
Page 299 and 300: このうち②板材の制限は
Page 301 and 302: 表Ⅱ.2.2.2.1-2 技術基準に対
Page 303 and 304: 水素損傷脆化・遅れ割れ
Page 305 and 306: 表Ⅱ.2.2.2.1-4 ボイラ内部の
Page 307 and 308: 表Ⅱ.2.2.2.1-4 ボイラ内部の
Page 309 and 310: 表Ⅱ.2.2.2.1-5 母材の非破壊
Page 311 and 312: No. 規格 5 ASME Sec.Ⅷ Div.1UHT
Page 313 and 314: 引張試験分析試験機
Page 315 and 316: ⑧ 水圧試験又は非破壊試
Page 317 and 318: 母材の区分 P ｸﾞﾙｰﾌ
Page 319 and 320: 表Ⅱ.2.2.2.2-2 候補材と母材
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表Ⅱ.2.2.2.2-3 候補材料の化
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表Ⅱ.2.2.2.2-3 候補材料の化
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表Ⅱ.2.2.2.2.-4 候補材の ASME
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表Ⅱ.2.2.2.2-6 室温での機械
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表Ⅱ.2.2.2.2-8 表面仕上げに
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表Ⅱ.2.2.2.2-10 化学分析に
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表Ⅱ.2.2.2.2-10 化学分析に
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表Ⅱ.2.2.2.2-11 引張試験に
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表Ⅱ.2.2.2.2-11 引張試験に
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表Ⅱ.2.2.2.2-12 水圧試験又
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表Ⅱ.2.2.2.2-13 検査と再検
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許容値板ｼｰﾄ& ｽﾄﾘ
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表Ⅱ.2.2.2.2-15 製品のﾏｰ
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2.2.2.3 材料に関する規定の
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表Ⅱ.2.2.2.3-3 各規格の衝撃
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USC-別図第 1 USC-別図第 2 No
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2.2.2.4 仕様規定(構造)構成
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表Ⅱ.2.2.2.4-1 仕様規定(構
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表Ⅱ.2.2.2.4-1 仕様規定(構
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表Ⅱ.2.2.2.4-1 仕様規定(構
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表Ⅱ.2.2.2.4-1 仕様規定(構
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表Ⅱ.2.2.2.4-1 仕様規定(構
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表Ⅱ.2.2.2.4-1 仕様規定(構
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ASME Section III Division 1 Subsect
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表Ⅱ.2.2.2.4-参考1 仕様規定
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ASME Sec. III Div. 1 Subsec. NH 表
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また、EN においては、ク
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表Ⅱ.2.2.2.5-1 火技解釈及び
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表Ⅱ.2.2.2.5-参考 1 設計マ
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である。現行のボイラー
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LMPn=[-a1-{a1 2 -4×a2×(a0-logσn)
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と考える。従って、現段
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E ⋅t σ C ≈ 0. 2 ~ r 0 . 3 E
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クリープ疲労損傷算出に
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次に、ASME Sec.Ⅲ NH ,T-1400
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【Step-3】・・・疲労損傷
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ASME Sec.Ⅲ NH のクリープ‐
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クリープ破断曲線につい
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寿命評価に用いていると
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応力 ksi 100 10 曲線-4 1 17 18
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表Ⅱ.2.2.2.6-19 クリープ疲
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表Ⅱ.2.2.2.6-2 ボイラー及び
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表Ⅱ.2.2.2.6-3 ボイラー及び
Page 407 and 408:
表Ⅱ.2.2.2.6-5 A-USC ボイラー
Page 409 and 410:
表Ⅱ.2.2.2.6-6 設計荷重規
Page 411 and 412:
表Ⅱ.2.2.2.6-6 設計荷重規
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表Ⅱ.2.2.2.6-6 設計荷重規
Page 415 and 416:
表Ⅱ.2.2.2.6-8 A-USC ボイラー
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【表Ⅱ.2.2.2.6-8 の検討のた
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表Ⅱ.2.2.2.6-11 損傷モード
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表Ⅱ.2.2.2.6-12 計算規定と
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表Ⅱ.2.2.2.6-14 火技解釈に
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表Ⅱ.2.2.2.6-14 火技解釈に
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表Ⅱ.2.2.2.6-15 円筒殻の厚
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図Ⅱ.2.2.2.6-1 ボイラ、ボイ
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応力 σu、σy、f (ksi) 応力
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許容応力 f (ksi) 許容応力 f
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各々×応力した場合の等価
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等価な合計運転時間 Th (h)
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図Ⅱ.2.2.2.6-11 溶接継手強
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* ASME Sec. III Appendices の Appe
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図Ⅱ2.2.2.6-14 ASME Sec. III Subs
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* 溶接構造物の場合の設計
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ボイラｰの運用形態の推
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溶接で作り込む品質が、
Page 451 and 452:
表Ⅱ.2.2.2.7-1 火技解釈第10
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表Ⅱ.2.2.2.7-2 ASME Sec. I に規
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表Ⅱ.2.2.2.7-4 仕様規定(溶
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表Ⅱ.2.2.2.7-5 700℃級火力発
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表Ⅱ.2.2.2.7-6 ’09b Add. ASME S
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表Ⅱ.2.2.2.7-6 ’09b Add. ASME S
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表Ⅱ.2.2.2.7-6 ’09b Add. ASME S
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表Ⅱ.2.2.2.7-6 ’09b Add. ASME S
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表Ⅱ.2.2.2.7-6 ’09b Add. ASME S
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表Ⅱ.2.2.2.7-7 ’08a.Add. ASME S
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表Ⅱ.2.2.2.7-7 ’08a.Add. ASME S
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項目仕様規定(溶接)構成
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Page 477 and 478:
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Page 481 and 482:
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- 480 - 2.2.2.8 製作技術の調
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- 482 - b. じん性値、クリー
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- 484 - 示す。これらの試験
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- 486 - は、熱間塑性加工が
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- 488 - ① 溶接工程におけ
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- 490 - 定に従い自主規定と
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- 492 - じないのか検証して
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- 494 - 表Ⅱ.2.2.2.8 -1 A-USC 候
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- 496 - [続き]表Ⅱ.2.2.2.8-2
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- 498 - 表Ⅱ.2.2.2.8-4 溶接に
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表Ⅱ.2.2.2.8-5 溶接工程にお
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Page 507 and 508:
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表Ⅱ.2.2.2.8-6 試験検査工程
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表Ⅱ.2.2.2.8-6 試験検査工程
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表Ⅱ.2.2.2.8-7 加工工程にお
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表Ⅱ.2.2.2.8-8 熱処理工程に
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- 514 - 図Ⅱ.2.2.2.8-1(a) アン
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- 516 - 表Ⅱ.2.2.2.8-10(a) 局部
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- 518 - 58 82 図Ⅱ.2.2.2.8-5(b)
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- 520 - 表Ⅱ.2.2.2.8-11 冷間加
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表Ⅱ.2.2.2.8-13 食違い量の
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- 524 - 規格表Ⅱ.2.2.2.8-14(b)
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- 526 - 【算出事例】条件 (
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- 528 - 表Ⅱ.2.2.2.8-19 冷間加
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- 530 - 表Ⅱ.2.2.2.8-19 冷間加
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- 532 - スエージ加工 L t Lf L
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表Ⅱ.2.2.2.8-22 厚さが異な
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- 536 - 表Ⅱ.2.2.2.8-24 JIS B 225
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2.2.2.9 溶接の施工方法に関
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程度] d. HR6W(43Ni-23Cr-6W-NB-Ti-
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(e) 割れ感受性の評価を行
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時間をおきパス間温度(一
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されることによりじん性
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① オーステナイト系ステ
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② 溶接士の技能の確認項
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表Ⅱ.2.2.2.9-1(a) 溶接工程
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表Ⅱ.2.2.2.9-1(a) 溶接工程
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表Ⅱ.2.2.2.9-1(a) 溶接工程
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表Ⅱ.2.2.2.9-1(b) 溶接工程
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表Ⅱ.2.2.2.9-1(c) 溶接工程
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表Ⅱ.2.2.2.9-1(c) 溶接工程
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表Ⅱ.2.2.2.9-2 確認項目及び
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表Ⅱ.2.2.2.9-4 ASME Sec.Ⅸにお
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表Ⅱ.2.2.2.9-4 ASME Sec.Ⅸにお
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表Ⅱ.2.2.2.9-5(別表第7参照)
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表Ⅱ.2.2.2.9-6 溶接方法別の
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表Ⅱ.2.2.2.9-8(別表第10参照)
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表Ⅱ.2.2.2.9-9(別表第11参照)
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被覆アーク溶接棒ガ
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表Ⅱ.2.2.2.9-12(別表第20参照
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表Ⅱ.2.2.2.9-14(検査解釈別
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表Ⅱ.2.2.2.9-15(別表第 13 参
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表Ⅱ.2.2.2.9-16(別表第 14 参
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表Ⅱ.2.2.2.9-16(別表第 14 参
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表Ⅱ.2.2.2.9-18(a)(附図第 2
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表Ⅱ.2.2.2.9-19(附図第1参照)
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表Ⅱ.2.2.2.9-21 断面マクロ/
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表Ⅱ.2.2.2.9-22(検査解釈別
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表Ⅱ.2.2.2.9-25 海外 A-USC ボ
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表Ⅱ.2.2.2.9-27 A-USC異材継手
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図Ⅱ.2.2.2.9-1 各種ニッケル
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- 604 - 火 STPA28 (改良 9%Cr 鋼
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図Ⅱ.2.2.2.9-10 Effect of Ni,Mn a
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温度 [℃] 温度 [℃] 1,200 1
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2.2.2.10 製作に関する設計
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表Ⅱ.2.2.2.10-2 ISO 16528 技術
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2.2.2.11 試験検査方法に関
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厚の約 10%である場合の疲
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溶接中の入熱が抑えられ
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確認していく必要がある
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来の超音波探傷試験にて
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外観検査の判定基準表
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P.No. 火技解釈別表第 24 放
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表Ⅱ.2.2.2.11-5 ISO 16528 技術
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表Ⅱ.2.2.2.11-7(別表第24参照
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表Ⅱ.2.2.2.11-9(a) ISO16528-1 Boi
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表Ⅱ.2.2.2.11-10 放射線透過
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溶接欠陥 (きずの種類) 1.
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表Ⅱ.2.2.2.11-12 超音波探傷
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表Ⅱ.2.2.2.11-12 超音波探傷
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表Ⅱ.2.2.2.11-13 ASME Code Case22
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表Ⅱ.2.2.2.11-13 ASME Code Case22
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TOFD探傷法の原理 : Time of Fl
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表Ⅱ.2.2.2.11-15 浸透探傷試
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2.2.2.12 耐圧試験等に関す
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表Ⅱ.2.2.2.12-1 仕様規定(耐
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基準化した耐圧試験圧力
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表Ⅱ.2.2.2.12-参考 2 耐圧試
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2.2.2.12.2 最終試験(水圧試
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表Ⅱ.2.2.2.12-5 耐圧試験の
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定することができる。 ③
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⑥ FITNET FFS[12] FITNET FFS は
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表Ⅱ.2.3-2 トルク管理[7] ス
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表Ⅱ.2.3-4 Inspection Planning Ri
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表Ⅱ.2.3-5 Damage Mechanism と
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表Ⅱ.2.3-5 Damage Mechanism と
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表Ⅱ.2.3-6 ASME B&PV Code Sec. XI
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2630 容器表Ⅱ.2.3-6 ASME B&PV
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石油精製・石油化学プラ
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計画的な検査腐食の検出
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継続使用 YES クラス 1 機器
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締め付け方向 Group 1 → Grou
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Design of New Structures Flaw Infor
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No Detected or postulated defect? Y
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Calculate critical flaw size Determ
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3. 国際規格等調査「1. 高
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火力関係設備効率化技術調査 報告書（1/2） - 経済産業省

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火力関係設備効率化技術調査報告書（1/2） - 経済産業省