(57)【要約】【課題】本発明は、ＵＯＥミル等の大型構造物で、疲労破壊の防止に優れる保守管理方法を提供する。【解決手段】疲労亀裂の発生が予測される個所の表層を一定量削除して疲労寿命を向上させる大型構造物の保守点検において、前記表層の削除量を、予め、切欠き付き疲労試験において求めた、疲労寿命延長効果が認められる量、好ましくは所定の疲労寿命に達した疲労試験片の表層を削除し、新たに、疲労試験を行うことを破断まで繰り返す際の表層の削除量であって、前記破断までの累積の疲労回数が、疲労試験片の表層を削除することなく得られる疲労寿命を超える表層の削除量とし、Ｏプレスでは表層の削除量を１．８ｍｍ以上とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
疲労亀裂の発生が予測される個所の表層を一定量削除して疲労寿命を向上させる大型構造物の保守点検方法であって、前記表層の削除量は、予め、切欠き付き疲労試験において求めた、疲労寿命延長効果が認められる量とすることを特徴とする大型構造物の保守点検方法。
【請求項２】
前記表層の削除量が、所定の疲労寿命に達した疲労試験片の表層を削除し、新たに、疲労試験を行うことを破断まで繰り返す際の表層の削除量であって、前記破断までの累積の疲労回数が、疲労試験片の表層を削除することなく得られる疲労寿命を超える表層の削除量であることを特徴とする請求項１記載の大型構造物の保守点検方法。
【請求項３】
前記表層の削除量が１．８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の大型構造物の保守点検方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型構造物の保守管理方法に関し、特にＵＯＥミル等の大型構造物で、疲労破壊の防止に優れる保守管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＯＥミル等大型構造物の場合、設計時に予測されなかった負荷の不均一や局部的な歪集中のため疲労亀裂が発生し、設備が損傷するため、定期的点検により発生した亀裂の除去や補強工事を行っている。
【０００３】
疲労による破壊の防止には、部材表面の塑性変形層が累積し、疲労亀裂の起点となる微小亀裂が生じている疲労層を、疲労亀裂の発生前に予め除去することが有効で、鉄道用レールの場合、走行用車輪の他に補助車輪を取り付け、レール表面を削正することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−３００６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
定期的点検により亀裂の発生と成長を監視し、亀裂が限界に達する前に計画的な補修工事を行うが、設備を稼動させても支障が生じない限界的な亀裂寸法の見極めは困難で、成長した亀裂の除去や補強工事も大掛かりとなり長時間の生産停止や多くの要員や多額の補修費を必要とする。
【０００５】
また、特許文献１記載の方法は、定常的に疲労層の削除が可能であるが、形状が複雑な大型構造物において定常的に疲労層を削除することは補修コストを増加させ、適用は困難である。
【０００６】
そこで、本発明は大掛かりな補強工事や長時間の生産停止不要で最小限の対応で大型構造物の疲労破壊の防止に優れる保守管理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の課題は、以下の手段により達成される。
１  疲労亀裂の発生が予測される個所の表層を一定量削除して疲労寿命を向上させる大型構造物の保守点検方法であって、前記表層の削除量は、予め、切欠き付き疲労試験において求めた、疲労寿命延長効果が認められる量とすることを特徴とする大型構造物の保守点検方法。
【０００８】
２  前記表層の削除量が、所定の疲労寿命に達した疲労試験片の表層を削除し、新たに、疲労試験を行うことを破断まで繰り返す際の表層の削除量であって、前記破断までの累積の疲労回数が、疲労試験片の表層を削除することなく得られる疲労寿命を超える表層の削除量であることを特徴とする１記載の大型構造物の保守点検方法。
【０００９】
３  前記表層の削除量が１.８mm以上であることを特徴とする１記載の大型構造物の保守点検方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大型構造物において疲労亀裂発生前の段階で、疲労層を正確に除去できるので、成長した亀裂の除去補修に比べて補修頻度は高くなるものの作業内容は簡便となり補修コストを大幅に軽減することが可能で、産業上、極めて有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、大型構造物の疲労層を削除する補修作業を行う際、予め疲労試験を行い、疲労寿命延長効果が認められる表層の削除量を求めておくことを特徴とする。以下、大型構造物をＵＯＥミルの一つであるＯプレスとして本発明を具体的に説明する。
【００１２】
図１はＯプレスの一例を示し、図において１はＯプレス、２は主フレーム、３はメインシリンダーチューブ、４はメインシリンダーラム、５はボルスターを示す。Ｏプレス１は上下のボルスター５間にＵ字形に加工された厚鋼板を挟み、メインシリンダーチューブ３内に格納されているメインシリンダーラム４の先端に取り付けられている上側のボルスター５が下降してパイプ状に製管する。
【００１３】
メインシリンダーチューブ３は主フレーム２に取り付けられているので、プレス加工の反力が、Ａ部に作用し、Ｕ字加工部６や溶接コーナ部７に応力が集中し、疲労限を超える応力により疲労亀裂が発生する。
【００１４】
図２に疲労寿命延長効果が認められる表層削除量を求めるための疲労試験の手順を示す。大型構造物の場合、設計段階では疲労特性も考慮されているが、上述したように負荷が不均一となり、応力が集中する個所において疲労亀裂が発生するため、切欠き付試験片とし、Ｏプレスに本発明を適用する場合は、実機再現性に優れる、環状Ｒ溝付与丸棒試験片とすることが好ましい。
【００１５】
疲労試験１は、疲労特性（ＳＮ線図）を求めるために行う。得られた疲労特性（ＳＮ線図）から、疲労限に近い試験応力値を、対象部位の疲労寿命Ｎｆとして選定する。大型構造物の場合、操業中の負荷を正確に求めることが困難なことが多いため、安全側に評価できるように、疲労限に近い試験応力値による疲労回数を、対象部位の疲労寿命Ｎｆとする。
【００１６】
本発明において、疲労寿命延長効果とは、所定の疲労寿命に達した疲労試験片の表層を削除し、新たに、疲労試験を行うことを破断まで繰り返し、破断までの累積の疲労回数が、疲労試験片の表層を削除することなく得られる疲労寿命を超える場合とする。
すなわち、疲労試験で、疲労寿命Ｎｆのｎ／ｍ（ｎ＜ｍ）を所定の疲労寿命とした場合、疲労試験片の表層を一定量削除することによる疲労寿命の延長効果は、前記所定の疲労寿命に達する毎に、疲労試験片の表層を一定量削除し、新たに、疲労試験を行なうことを破断まで繰返し行なう。このとき疲労付与回数の累積が、表層の削除を行わなかった場合の疲労寿命Ｎｆより増加した分が、疲労寿命延長効果となる。
【００１７】
所定の疲労寿命は、特に規定しないが、疲労寿命Ｎｆの１／２以上１未満にすることが好ましい。１／２未満では補修回数が増加して好ましくなく、１では疲労寿命のばらつきを考慮すると亀裂発生の可能性も有り若干１より小さいほうが好ましい。以下の説明には疲労寿命Ｎｆの１／２として説明に用いる。
疲労試験２では、複数本の試験片１〜３を用い、疲労寿命Ｎｆが求まる振幅応力で疲労試験を行い、疲労寿命Ｎｆ／２で停止させる。その後、複数本の試験片１〜３の環状Ｒ溝の表層を種々の深さに研削し（試験片１は研削量Ａ、試験片２は研削量Ｂ、試験片３は研削量Ｃ）、これらの試験片について、再度、疲労試験２と同一条件（疲労寿命Ｎｆが求まる振幅応力）で疲労試験を行う（疲労試験３）。
【００１８】
疲労試験３において、疲労寿命Ｎｆ／２を超えて破断しない試験片については更に疲労試験４を、疲労試験３と研削量などを同一条件として行う。疲労寿命延長効果は、疲労試験２乃至４で得られた疲労付与回数の累積値と疲労試験１で設定した疲労寿命Ｎｆの疲労回数の差として定量化され、少ない研削量で最も大きな差が得られる研削量を、実機の保守管理における表層の削除量とする。疲労層が削除されると疲労寿命延長効果は飽和するため、前記研削量とすることにより疲労層が完全に削除されたものと推測される。
【００１９】
以下、図１に示したＯプレスを対象とし、疲労寿命延長効果が得られる場合を具体的に説明する。環状Ｒ溝付与丸棒試験片は、主フレームと同じ素材のＳＭ４９０級厚鋼板（板厚７０ｍｍ）より採取した６０Φ（ｍｍ）試験片に、先端Ｒ部が６Ｒで内径４０Φ（ｍｍ）となる環状Ｒ溝を付与する。
【００２０】
振幅応力２００ＭＰａで未破断となりＳＮ線図が得られので、疲労亀裂の発生が予測される部位の疲労寿命Ｎｆを、振幅応力２２０ＭＰａでの疲労寿命５０万回とする。
【００２１】
１）疲労層削除を行わない場合の疲労寿命ＮｆをＬ０（＝５０万回）とする。
２）疲労負荷２５万回毎に一定量の表面削除をｎ回行い、ｎ＋１回目の疲労試験で破断する際の疲労寿命をＬ１とする。
【００２２】
３）累積疲労寿命Ｌ２＝２５ｎ＋Ｌ１となり、Ｌ２＞Ｌ０の場合、表面削除による寿命延長効果が生じるものとする。
【００２３】
一方、表層除去による疲労特性の延長効果を示す疲労層残存率Ｘを導入し、
Ｌ０＝２５ｎＸ＋Ｌ１とすると、疲労層残存率Ｘが１以上では寿命延長効果が認められず、０超え、１未満では表層除去量に応じたが寿命延長効果有り、０以下では疲労層がすべて除去され完全な寿命延長効果が認められることを示すことが可能となる。
【００２４】
図３は、上述の環状Ｒ溝付与丸棒試験片を用い、種々の表層削除量で疲労試験を行ってｎ、Ｌ１を求め、Ｌ０＝２５ｎＸ＋Ｌ１、但しＬ０＝５０万回  より疲労層残存率Ｘを求めた結果を示す。
【００２５】
図中の８は、疲労層残存率Ｘが１以上で寿命延長効果が認められない領域、９は疲労層残存率Ｘが、０超え、１未満で表層除去量に応じた寿命延長効果が認められる領域、１０は疲労層残存率Ｘが０以下で、寿命延長効果が認められる領域を示す。図より、表層削除量を１．８ｍｍ以上とすると疲労層残存率Ｘが０以下となり、寿命延長効果が認められる。
【００２６】
但し、本発明を実機に適用する場合、表層削除量は１.８mm以上とするが、削除しすぎると肉厚が薄くなり強度が減少するため、設計時の安全率や稼動状況等を考慮して具体的表層削除量を設定する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を適用するＯプレスの一例を示す図。
【図２】本発明における表層の削除量を求める手順を説明する図。
【図３】実施例で、疲労層残存率Ｘに及ぼす表層の削除量の影響を示す図。
【符号の説明】
【００２８】
１  Ｏプレス
２  主フレーム
３  メインシリンダーチューブ
４  メインシリンダーラム
５  ボルスター  
６  Ｕ字加工部
７  溶接コーナ部 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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