(57)【要約】【課題】実機に使用された部品を用いて高精度に歪みを評価し、回復処理前にその歪みに基づいて、高い信頼性のあるガスタービン部品の寿命評価を行なうことができるガスタービン部品の寿命判定装置およびガスタービン部品の寿命判定方法を提供することを目的とする。【解決手段】ガスタービン部品の寿命判定装置１０は、実機に使用されたガスタービン部品の種別情報を収得する種別情報収得手段２１と、ガスタービン部品における歪みを計測する歪み計測手段２２と、種別情報収得手段２１が収得したガスタービン部品の種別情報に基づいて、歪みデータベース５０に格納された該ガスタービン部品に対応するデータを参照し、歪み計測手段２２で計測された歪みに基づいて、該ガスタービン部品が再利用可能か否かを判定する再利用評価手段２３とを備える。【選択図】図１
2009115059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実機に使用されたガスタービン部品を用いて該ガスタービン部品の寿命を判定する寿命判定装置であって、
前記ガスタービン部品の種別情報を収得する種別情報収得手段と、
前記ガスタービン部品における歪みを計測する歪み計測手段と、
前記ガスタービン部品を構成する各種材料に対して、少なくとも、歪みとクリープ破断時間との関係に係るデータを格納するデータベースと、
前記種別情報収得手段が収得したガスタービン部品の種別情報に基づいて、前記データベースに格納された該ガスタービン部品に対応するデータを参照し、前記歪み計測手段で計測された歪みに基づいて、該ガスタービン部品が再利用可能か否かを判定する再利用評価手段と
を具備することを特徴とするガスタービン部品の寿命判定装置。
【請求項２】
前記ガスタービン部品に用いられている材料が、結晶凝固方向が制御された合金であることを特徴とする請求項１記載のガスタービン部品の寿命判定装置。
【請求項３】
前記結晶凝固方向が制御された合金が、一方向凝固合金であることを特徴とする請求項２記載のガスタービン部品の寿命判定装置。
【請求項４】
前記結晶凝固方向が制御された合金が、単結晶合金であることを特徴とする請求項２記載のガスタービン部品の寿命判定装置。
【請求項５】
前記歪み計測手段によって計測される歪みが、前記ガスタービン部品における平均的な歪みであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のガスタービン部品の寿命判定装置。
【請求項６】
前記歪み計測手段によって計測される歪みが、前記ガスタービン部品における局所的な歪みであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のガスタービン部品の寿命判定装置。
【請求項７】
前記局所的な歪みが、前記ガスタービン部品における高応力となる部位の歪みであることを特徴とする請求項６記載のガスタービン部品の寿命判定装置。
【請求項８】
前記高応力となる部位が、動翼付根部またはシュラウド部であることを特徴とする請求項７記載のガスタービン部品の寿命判定装置。
【請求項９】
実機に使用されたガスタービン部品を用いて該ガスタービン部品の寿命を判定するガスタービン部品の寿命判定装置における寿命判定方法であって、
前記ガスタービン部品の種別情報を種別情報収得手段が収得する種別情報収得ステップと、
前記ガスタービン部品における歪みを歪み計測手段が計測する歪み計測ステップと、
前記種別情報収得手段が収得したガスタービン部品の種別情報に基づいて、データベースに格納された、該収得したガスタービン部品に対応する、歪みとクリープ破断時間との関係に係るデータを参照し、前記歪み計測手段で計測された歪みに基づいて、再利用評価手段が該ガスタービン部品が再利用可能か否かを判定する再利用評価ステップと
を具備することを特徴とするガスタービン部品の寿命判定方法。
【請求項１０】
前記ガスタービン部品に用いられている材料が、結晶凝固方向が制御された合金であることを特徴とする請求項９記載のガスタービン部品の寿命判定方法。
【請求項１１】
前記結晶凝固方向が制御された合金が、一方向凝固合金であることを特徴とする請求項１０記載のガスタービン部品の寿命判定方法。
【請求項１２】
前記結晶凝固方向が制御された合金が、単結晶合金であることを特徴とする請求項１０記載のガスタービン部品の寿命判定方法。
【請求項１３】
前記歪み計測手段によって計測される歪みが、前記ガスタービン部品における平均的な歪みであることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項記載のガスタービン部品の寿命判定方法。
【請求項１４】
前記歪み計測手段によって計測される歪みが、前記ガスタービン部品における局所的な歪みであることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項記載のガスタービン部品の寿命判定方法。
【請求項１５】
前記局所的な歪みが、前記ガスタービン部品における高応力となる部位の歪みであることを特徴とする請求項１４記載のガスタービン部品の寿命判定方法。
【請求項１６】
前記高応力となる部位が、動翼付根部またはシュラウド部であることを特徴とする請求項１５記載のガスタービン部品の寿命判定方法。
【請求項１７】
請求項９乃至１６のいずれか１項記載のガスタービン部品の寿命判定方法における再利用評価ステップにおいて前記再利用評価手段が再利用可能と判定したガスタービン部品に、高圧下で熱処理を施し、その後、溶体化熱処理および時効熱処理を施すことを特徴とするガスタービン部品の回復処理方法。
【請求項１８】
請求項１７記載のガスタービン部品の回復処理方法によって再利用可能な状態となったことを特徴とするガスタービン部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回復処理を施すことにより再利用可能な、例えば、ガスタービン動翼等のガスタービン部品を判定するためのガスタービン部品の寿命判定装置およびガスタービン部品の寿命判定方法、ガスタービン部品の寿命判定方法によって再利用可能と評価されたガスタービン部品の回復処理方法およびこの回復処理方法によって再利用可能な状態となったガスタービン部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン発電プラントでは、ガスタービンと同軸に設けられた圧縮機の駆動によって圧縮された圧縮空気は、燃焼器に導入され、燃焼器ライナで燃料と燃焼反応を生じる。高温の燃焼ガスは、トランジションピースおよび静翼を経て動翼に導かれ、この動翼を回転駆動させる。
【０００３】
ガスタービンの高温部品である燃焼器ライナ、トランジションピース、静翼および動翼には、Ｎｉ基、Ｃｏ基またはＮｉ−Ｆｅ基の耐熱超合金が用いられているが、ガスタービンの運転とともに種々の損傷または欠陥が見られる。これらの高温部品は、高温の燃焼ガス雰囲気に晒されるため、材質劣化が生じる。さらに動翼については、高速回転により遠心応力でクリープ損傷が蓄積する。また、ガスタービンの起動あるいは停止時には、その熱履歴に遠心応力が重畳した熱疲労が生じ、さらに損傷が蓄積する。
【０００４】
ここで、ガスタービンの高温部品の保守管理においては、機器の設計段階で決まるクリープあるいは疲労寿命、および実機の運転や立地上の環境により設定される寿命に基づいて、同一機種あるいは同一運転形態のガスタービンを分類し、分類された各グループの先行機の実績を用いて設計寿命を補正し、後続機の保守管理を行っている。例えば、ガスタービンの高温部品の劣化、損傷診断を効率的に精度良く予測する保守管理方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、ガスタービンの高温部品の中で動翼に関して、運転にて生じた材質劣化とともに蓄積したクリープ損傷や疲労損傷は、主強化相であるγ’相［Ｎｉ３（Ａｌ，Ｔｉ）］が固溶する温度以上、かつ動翼が溶融しない温度の範囲で熱間等方加圧処理を施し、その後、溶体化熱処理、時効熱処理を順に施すことで寿命延伸を可能とする技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、これらの熱処理を施すことによりすべての動翼が寿命延伸できるものではなく、使用中に蓄積された損傷量、すなわち歪みによって大きく影響される。歪みが大きい場合には、熱処理後に再結晶が生じて材料強度が著しく減少する。特に、一方向凝固および単結晶などの結晶制御合金は、この影響が顕著に現れる。この状態で再使用する場合には、強度不足に起因する破壊事故につながる恐れもある。したがって、熱処理前には、高温部品に係る材料が再結晶化するか否かを判定するために、歪みを定量的に推定する手法が必要である。
【０００６】
ここで、材料の歪みを推定する手法として切断手法やＸ線回折手法等が知られている。また、変形抵抗の違いにより変化する硬さと歪みとの相関関係を予め求めておき、歪みを推定したい材料の硬さを計測することにより歪みを推定する技術も開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２９３０４９号公報
【特許文献２】特開平１１−３３５８０２号公報
【特許文献３】特開平８−２４７９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、従来のガスタービンの高温部品の保守管理方法では、必要に応じて定期点検毎に補修を繰返し、管理寿命に到達した後には一律に廃却処分となり、高価な新しい部品と交換するため経済性に欠けていた。また、高温部品に係る材料が再結晶化するか否かを判定するためには、回復処理前すなわち熱処理前に歪みを定量的に推定することが必要となる。しかしながら、従来のガスタービンの高温部品の保守管理方法では、熱処理前に歪みを定量的に推定するものではなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記した事情を考慮してなされたものであり、実機に使用された部品を用いて高精度に歪みを評価し、回復処理前にその歪みに基づいて、高い信頼性のあるガスタービン部品の寿命評価を行なうことができるガスタービン部品の寿命判定装置およびガスタービン部品の寿命判定方法を提供することを目的とする。さらに、ガスタービン部品の寿命判定方法によって再利用可能と評価されたガスタービン部品の回復処理方法およびこの回復処理方法によって再利用可能となったガスタービン部品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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のガスタービン部品の寿命判定装置は、実機に使用されたガスタービン部品を用いて該ガスタービン部品の寿命を判定する寿命判定装置であって、前記ガスタービン部品の種別情報を収得する種別情報収得手段と、前記ガスタービン部品における歪みを計測する歪み計測手段と、前記ガスタービン部品を構成する各種材料に対して、少なくとも、歪みとクリープ破断時間との関係に係るデータが格納されたデータベースと、前記種別情報収得手段が収得したガスタービン部品の種別情報に基づいて、前記データベースに格納された該ガスタービン部品に対応するデータを参照し、前記歪み計測手段で計測された歪みに基づいて、該ガスタービン部品が再利用可能か否かを判定する再利用評価手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明のガスタービン部品の寿命判定方法は、実機に使用されたガスタービン部品を用いて該ガスタービン部品の寿命を判定するガスタービン部品の寿命判定装置における寿命判定方法であって、前記ガスタービン部品の種別情報を種別情報収得手段が収得する種別情報収得ステップと、前記ガスタービン部品における歪みを歪み計測手段が計測する歪み計測ステップと、前記種別情報収得手段が収得したガスタービン部品の種別情報に基づいて、データベースに格納された、該収得したガスタービン部品に対応する、歪みとクリープ破断時間との関係に係るデータを参照し、前記歪み計測手段で計測された歪みに基づいて、再利用評価手段が該ガスタービン部品が再利用可能か否かを判定する再利用評価ステップとを具備することを特徴とする。
【００１１】
上記したガスタービン部品の寿命判定装置およびガスタービン部品の寿命判定方法によれば、実機、すなわちガスタービンに実際に使用されていたガスタービン部品を用いて歪みを計測し、その計測した歪みを用いて寿命判定を実行することができる。そのため高い信頼性を有した評価を行なうことができる。また、回復処理を施しても再利用することができないガスタービン部品を、回復処理を施す前に特定することができる。
【００１２】
本発明のガスタービン部品の回復処理方法は、上記したガスタービン部品の寿命判定方法における再利用評価ステップにおいて再利用評価手段が再利用可能と判定したガスタービン部品に、高圧下で熱処理を施し、その後、大気圧下で溶体化熱処理および時効熱処理を施すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のガスタービン部品の寿命判定装置およびガスタービン部品の寿命判定方法によれば、実機に使用された部品を用いて高精度に歪みを評価し、回復処理前にその歪みに基づいて、高い信頼性のあるガスタービン部品の寿命評価を行なうことができる。さらに、ガスタービン部品の回復処理方法によれば、ガスタービン部品の寿命判定方法によって再利用可能と評価されたガスタービン部品を再利用可能な状態にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施の形態のガスタービン部品の寿命判定装置１０の主要な構成を示す機能ブロック図であり、図２は、ガスタービン部品の寿命判定装置１０の動作を示したフローチャートである。図３は、歪みとクリープ破断時間との関係を示す概略図である。
【００１６】
ガスタービン部品の寿命判定装置１０（以下、寿命判定装置１０という）は、本発明に係るガスタービン部品の寿命判定方法を実行する機能を実現すべく書き換え可能メモリなどのプログラムデータベース２０に格納されたプログラムを制御手段３０により実行するコンピュータ等によって構成される。この制御手段３０は、内部での種々の演算処理を実行するＣＰＵ等の演算手段、システム情報等が記憶されたＲＯＭ等の不揮発性メモリや更新可能に情報を記憶するＲＡＭ等の半導体メモリで構成された記憶手段、および内部での種々の動作や外部との情報授受を司る制御手段等を有する。また、制御手段３０は、入出力インターフェース４０からの入力やインストールされたプログラムの内容等に応じて様々な情報処理を実行するものとなっており、後述の動作における評価処理等を実行したり、各構成部を制御する中核を担う。
【００１７】
また、寿命判定装置１０は、コンピュータ等が一般に備えられるキーボードやポインティング・デバイス等で構成される、使用者等による文字入力や選択入力等を受け付けて制御手段３０等へ供給する入出力インターフェース４０を備えている。さらに、寿命判定装置１０は、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイ等で構成される、制御手段３０による制御の下で所定の情報表示をする表示手段６０を備えている。また、寿命判定装置１０は、ハードディスク等の記憶手段で構成される、プログラムデータベース２０や歪みデータベース５０等を備えている。そして、上記した各構成部は、システムバス７０で接続されている。
【００１８】
次に、プログラムデータベース２０に格納された各種機能手段について説明する。
【００１９】
プログラムデータベース２０には、種別情報収得手段２１、歪み計測手段２２および再利用評価手段２３の機能手段が格納されている。
【００２０】
種別情報収得手段２１は、入出力インターフェース４０等によって入力された、例えばガスタービン部品の種別情報等の情報を収得する。ガスタービン部品の種別情報として、例えば、プラント名称、ガスタービン部品名、使用材料等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、温度や圧力等の作動条件もガスタービン部品の種別情報として入力してもよい。また、ガスタービン部品の種別情報等に基づいて、予めデータベース等に収納された温度や圧力等の作動条件を入力するようにしてもよい。なお、上記したガスタービン部品としては、ガスタービンの高温部品であり、特にＮｉ基超合金等によって製造されている動翼、静翼あるいは燃焼器ライナ、トランジションピース等が挙げられる。
【００２１】
歪み計測手段２２は、実機に使用されたガスタービン部品における歪みを計測するものである。歪み計測手段２２は、例えば、歪み計測装置からの計測結果に係る出力を直接入出力インターフェース４０を介して入力し、その入力された情報に基づいて歪みを算出するものであってもよい。また、歪み計測手段２２は、例えば、作業者などによって入出力インターフェース４０から入力された、歪み計測装置で得られた歪みに係る情報を収得して解析するものであってもよい。さらに、歪み計測手段２２自体が、歪み計測部および歪み解析部を備え、歪み計測部からの計測結果に係る出力を歪み解析部で解析して歪みを算出するものであってもよい。
【００２２】
ここで、歪みは、例えば、ガスタービン部品の使用前後で計測された寸法に基づいて、その寸法差より求めることができる。また、ガスタービン部品の使用前後で計測された組織に基づいて、その組織の差より歪みを求めることもできる。さらに、有限要素法（ＦＥＭ）解析により温度および応力を推定して歪みを求めてもよい。
【００２３】
上記した組織の差より歪みを求める方法は、ラフト化と呼ばれるγ’相の異方的粗大化を利用して求めるものである。具体的には、このラフト化は、応力の作用する方向に対して垂直な方向に生じ、このラフト化した応力の作用する方向に対して垂直な方向の長さと、応力との間には所定の相関関係を有する。この相関関係に基づいて、ラフト化した応力の作用する方向に対して垂直な方向の長さから応力を算出し、この応力から歪みを算出する。また、上記した有限要素法（ＦＥＭ）解析により歪みを求める場合には、例えば、歪みを算出するために必要な演算因子である、ガスタービン部品の構造データ、初期応力、温度、材料物性値等の情報を収納したデータベースを備える。そして、データベースに収納されたデータ等に基づいて、ＦＥＭ解析により歪みを求める。
【００２４】
再利用評価手段２３は、種別情報収得手段２１が収得したガスタービン部品の種別情報に基づいて、歪みデータベース５０に格納された、該収得したガスタービン部品に対応する、歪みとクリープ破断時間との関係に係るデータを参照し、歪み計測手段２２で計測された歪みに基づいて、該ガスタービン部品が再利用可能か否かを判定する。なお、歪みデータベース５０には、ガスタービン部品を構成する各種材料に対して、少なくとも、歪みとクリープ破断時間との関係に係るデータ等が格納されている。歪みデータベース５０に格納される情報は、これに限られるものではなく、例えば、応力とクリープ破断時間との関係に係るデータ等の情報を格納してもよい。
【００２５】
再利用評価手段２３は、例えば、図３に示す、歪みデータベース５０に予め格納された歪みとクリープ破断時間との関係が示されるマスターカーブに基づいて、予め設定された、許容可能なクリープ破断時間の範囲に対応する歪み限界範囲８０を参照して、ガスタービン部品が再利用可能か否かを判定する。ここで、図３に示したマスターカーブは、ガスタービン部品として動翼が選択された場合におけるマスターカーブの一例である。この動翼は、表１に示す化学組成のＮｉ基超合金（Rene８０：米国ＧＥ社製）の一方向凝固材で構成されている。なお、表１に示す化学組成は重量％で示されている。
【００２６】
【表１】
2009115059.tif 000003
【００２７】
ここで、歪みデータベース５０に予め格納された、歪みとクリープ破断時間との関係が示されるマスターカーブは、種々の歪みを与えた試験片を予め作製し、回復処理を施す際に行う熱処理履歴を想定した熱処理を各試験片に施し、その後にクリープ試験を行なって破断時間を計測した結果に基づいて得られる。一般的に、歪みとクリープ破断時間との関係は、図３に示すように、歪みが大きくなるに伴い、再結晶化する割合が高くなるので、クリープ破断時間が短くなる。
【００２８】
本発明において、歪み限界範囲８０は、歪みが１〜２％の範囲としている。この範囲を限界範囲とするのは、この歪み限界範囲８０を超えると、後述する回復処理を施しても、再結晶化が顕著に生じ、著しく機械的強度が低下するからである。すなわち、この歪み限界範囲８０を超えたガスタービン部品に対して回復処理を施しても、再利用することはできない。したがって、歪み計測手段２２で計測された歪みが、この歪み限界範囲８０を超えた場合には、再利用評価手段２３は、そのガスタービン部品を再利用不可能と判定する。一方、歪み計測手段２２で計測された歪みが、この歪み限界範囲８０を超えない場合には、再利用評価手段２３は、そのガスタービン部品を再利用可能と判定する。再利用評価手段２３において再利用不可能と判定されたガスタービン部品は廃棄され、一方、再利用可能と判定されたガスタービン部品は、回復処理が施される。
【００２９】
この回復処理は、容器中に加熱装置を配備した圧力容器と不活性ガスタンクおよび不活性ガスを圧縮し容器中に送り込む圧縮装置、使用した不活性ガスを回収するガス回収装置および加熱装置内に配備した回復処理を行うガスタービン部品を保持する容器からなる装置を用いて行なわれる。この容器中にガスタービン部品をセットし、一旦容器内を排気した後、不活性ガスを封入し、加圧しながら昇温し、所定の温度および圧力でγ’相の母材への完全固溶を図るとともに、不可避的に生じた局部溶解による欠陥あるいは使用時に生じたクリープあるいは疲労による損傷を回復させる。なお、この熱処理において、温度は、特に高温部に使用されるガスタービン部品を構成するＮｉ基超合金の主強化相であるγ’相［Ｎｉ３（Ａｌ，Ｔｉ）］が固溶する温度以上、かつ該ガスタービン部品が溶融せずに、しかも自重により変形を生じない温度の範囲に設定される。
【００３０】
また、この高圧下での熱処理後の状態は、新材を鋳造し凝固した状態に等しいことから、その後、ガスタービン部品に対して、大気圧下で溶体化熱処理および時効熱処理を施すことが好ましい。ここで、高圧下における熱処理を施す装置がガス冷却装置を装備し、毎分４０℃以上で冷却可能な装置を装備している場合、γ’相を固溶させる熱処理を施した後、本来の本合金の溶体化熱処理温度（特に部分溶体化熱処理温度）で一旦保持した後、急冷することで溶体化熱処理を兼ねることもできる。
【００３１】
また、回復処理時に加圧する際の圧力は、回復処理時に局所に偏析した元素の拡散を加速し、かつ不可避的に生じた局部の溶解あるいは運転時に生じたクリープあるいは疲労による損傷（欠陥）をその処理温度で回復させるのに十分な圧力であり、かつ回復処理時に設計上問題を生じるような変形を生じさせない圧力である必要がある。
【００３２】
なお、上記した寿命判定装置１０における各種機能手段２１〜２３は、上記したように、メモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの適宜なプログラムデータベース２０等の記憶装置に格納したプログラムとして実現してもよいし、ハードウェアとして実現してもよい。プログラムとして実現する場合には、本発明の寿命判定装置１０の制御手段３０がプログラム実行に合わせてプログラムデータベース２０より該当するプログラムを制御手段３０のメモリ等に読み出して、これを実行することとなる。
【００３３】
次に、寿命判定装置１０の動作について図２を参照して説明する。
【００３４】
まず、寿命判定装置１０は、入出力インターフェース４０から実機に使用されたガスタービン部品の種別情報が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００３５】
ステップＳ１０１の判定で、ガスタービン部品の種別情報が入力されていないと判定した場合（ステップＳ１０１のＮｏ）には、寿命判定装置１０は、処理をステップＳ１０１に戻す。
【００３６】
一方、ステップＳ１０１の判定で、ガスタービン部品の種別情報が入力されたと判定した場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）には、寿命判定装置１０は、制御手段３０によって種別情報収得手段２１を機能させ、ガスタービン部品の種別情報を収得する（ステップＳ１０２）。なお、寿命判定装置１０は、ガスタービン部品の種別情報を、例えば制御手段３０のＲＡＭ等に記憶する。
【００３７】
続いて、寿命判定装置１０は、制御手段３０によって歪み計測手段２２を機能させ、実機に使用されたガスタービン部品を用いて計測された歪みに係る情報を収得する（ステップＳ１０３）。また、寿命判定装置１０は、歪みに係る情報を、例えば制御手段３０のＲＡＭ等に記憶する。
【００３８】
続いて、寿命判定装置１０は、制御手段３０によって再利用評価手段２３を機能させ、種別情報収得手段２１が収得したガスタービン部品の種別情報に基づいて、歪みデータベース５０に格納された、該収得したガスタービン部品に対応する、歪みとクリープ破断時間との関係に係るデータを参照し、歪み計測手段２２で計測された歪みに基づいて、該ガスタービン部品が再利用可能か否かを判定する（ステップＳ１０４）。ガスタービン部品が再利用可能か否かの判定は、歪みデータベース５０に予め格納された歪みとクリープ破断時間との関係が示されるマスターカーブに基づいて、クリープ破断時間が減少する領域において、予め設定された、許容可能なクリープ破断時間の範囲に対応する歪み限界範囲を参照し（図３参照）、この範囲を超えたか否かで判定する。
【００３９】
ステップＳ１０４の判定で、再利用可能であると判定した場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）には、寿命判定装置１０の表示手段６０には、例えば、評価されたガスタービン部品は再利用可能であることに係る情報等が表示される（ステップＳ１０５）。
【００４０】
一方、ステップＳ１０４の判定で、再利用不可能であると判定した場合（ステップＳ１０４のＮｏ）には、寿命判定装置１０の表示手段６０には、例えば、評価されたガスタービン部品は再利用不可能であることに係る情報等が表示される（ステップＳ１０６）。
【００４１】
上記したように、一実施の形態のガスタービン部品の寿命判定装置１０およびガスタービン部品の寿命判定方法によれば、実機、すなわちガスタービンに実際に使用されていたガスタービン部品を用いて歪みを計測し、その計測した歪みを用いて寿命判定を実行することができるので、高い信頼性を有した評価を行なうことができる。
【００４２】
また、ガスタービン部品を再利用可能とするための回復処理を施す前に、回復処理を施した後の利用可能性を評価することができる。すなわち、回復処理を施しても再利用することができないガスタービン部品を、回復処理を施す前に特定することができる。これによって、再利用可能性のないガスタービン部品に対して、回復処理等を施す工程を削減できるので、経済性が向上する。
【００４３】
次に、上記した寿命判定装置１０において再利用可能であると判定されたガスタービン部品は、上記した回復処理、すなわち熱処理が施され、再利用可能な状態にされる。
【００４４】
次に、ガスタービン部品が再利用可能であるか否かの判定を、上記した歪み限界範囲（１〜２％）に基づいて行なうことが適正であることを実施例および比較例に基づいて説明する。
【００４５】
まず、ガスタービンに実際に使用されていた第２段動翼をガスタービン部品として用いた場合について説明する。図４は、この第２段動翼１５０を示す平面図である。図５は、以下に示す実施例および比較例において計測された第２段動翼１５０の歪みを、歪みとクリープ破断時間との関係を示すマスターカーブとともに示した図である。図６は、以下に示す実施例および比較例における第２段動翼１５０の回復処理後のクリープ破断時間を示した図である。なお、図６には、新品の第２段動翼に対してクリープ破断時間を計測した結果を点線で示している。
【００４６】
第２段動翼１５０は、表１に示す化学組成のＮｉ基超合金（Rene８０：米国ＧＥ社製）の一方向凝固材で構成されている。また、第２段動翼１５０の先端部にはシュラウド１５１が設けられている。
【００４７】
（実施例１）
実施例１では、試料１として、上記した本発明に係るガスタービン部品の寿命判定方法で、再利用可能であると判定された第２段動翼を用いた。この試料１の歪みは０．１％であった。ここで、歪みは、図４に示すように、動翼のプラットフォーム１５２からシュラウド１５１の端部までの有効部長Ｌの実機における運転前後の寸法変化を計測することにより求めた。すなわち、ここでの歪みは、動翼の有効部の平均的な歪みである。
【００４８】
図５に示すように、試料１における歪みは、歪み限界範囲８０の歪みよりも小さく、歪みとクリープ破断時間との関係を示すマスターカーブからクリープ破断時間が十分に長いことがわかった。
【００４９】
続いて、試料１に対して上記した回復処理を施した。ここで、回復処理における熱間等方加圧処理は、所定の容器中に試料１をセットし、一旦容器内を排気した後、アルゴンガスを封入し、加圧しながら昇温した。熱間等方加圧処理後、大気圧下で溶体化熱処理および時効熱処理を施した。
【００５０】
次に、上記したように回復処理を施した試料１について、クリープ試験機によりクリ−プ破断時間を計測した。計測された結果を図６に示す。なお、クリ−プ破断時間の計測は、同じ条件の試料１を２個用意して、それぞれに対してクリ−プ破断時間を計測したため、図６には、試料１について２つのクリ−プ破断時間の計測結果が示されている。
【００５１】
（比較例１）
比較例１では、試料２として、上記した本発明に係るガスタービン部品の寿命判定方法で、再利用不可能であると判定された第２段動翼を用いた。この試料２の歪みは２％よりわずかに大きかった。なお、歪みは、実施例１の場合と同様の方法で計測した。
【００５２】
図５に示すように、試料２における歪みは、歪み限界範囲８０の歪みよりも若干大きく、歪みとクリープ破断時間との関係を示すマスターカーブからクリープ破断時間は、実施例１の場合と比べて短いことがわかった。
【００５３】
この試料２に対して、実施例１の場合と同様の方法で、回復処理を施した。次に、回復処理を施した試料２について、実施例１の場合と同様の方法で、クリ−プ破断時間を計測した。計測された結果を図６に示す。
【００５４】
（比較例２）
比較例２では、試料３として、上記した本発明に係るガスタービン部品の寿命判定方法で、再利用不可能であると判定された第２段動翼を用いた。この試料３の歪みは２％より大きく上回った。なお、歪みは、実施例１の場合と同様の方法で計測した。
【００５５】
図５に示すように、試料３における歪みは、歪み限界範囲８０の歪みよりも大きく、歪みとクリープ破断時間との関係を示すマスターカーブからクリープ破断時間は、比較例１の場合と比べて短いことがわかった。
【００５６】
この試料３に対して、実施例１の場合と同様の方法で、回復処理を施した。次に、回復処理を施した試料３について、実施例１の場合と同様の方法で、クリ−プ破断時間を計測した。計測された結果を図６に示す。
【００５７】
次に、上記した実施例１や比較例１〜２の場合と同様に、ガスタービンに実際に使用されていた第２段動翼を用い、局所的な歪みに基づいて、寿命判定がなされた第２段動翼に対して回復処理を施し、クリ−プ破断時間を計測した実施例および比較例について説明する。
【００５８】
図７は、第２段動翼１５０を示す平面図である。図８は、以下に示す実施例および比較例において計測された第２段動翼１５０の歪みを、歪みとクリープ破断時間との関係を示すマスターカーブとともに示した図である。図９は、以下に示す実施例および比較例における第２段動翼１５０の回復処理後のクリープ破断時間を示した図である。なお、図９には、新品の第２段動翼に対してクリープ破断時間を計測した結果を点線で示している。
【００５９】
（実施例２）
実施例２では、試料４として、上記した本発明に係るガスタービン部品の寿命判定方法で、再利用可能であると判定された第２段動翼を用いた。この試料４の歪みは０．１％であった。ここで、歪みは、図７に示すように、動翼のプラットフォーム１５２から翼端部に向かって所定の長さをとった付根部長Ｌ１の実機における運転前後の寸法変化を計測することにより求めた。すなわち、ここでの歪みは、動翼の局所的な歪みであり、特に応力が高くなる部位の歪みである。
【００６０】
図８に示すように、試料４における歪みは、歪み限界範囲８０の歪みよりも小さく、歪みとクリープ破断時間との関係を示すマスターカーブからクリープ破断時間が十分に長いことがわかった。
【００６１】
この試料４に対して、実施例１の場合と同様の方法で、回復処理を施した。次に、回復処理を施した試料４について、実施例１の場合と同様の方法で、クリ−プ破断時間を計測した。計測された結果を図９に示す。
【００６２】
（実施例３）
実施例３では、試料５として、上記した本発明に係るガスタービン部品の寿命判定方法で、再利用可能であると判定された第２段動翼を用いた。この試料５の歪みは０．１５％であった。ここで、歪みは、図７に示すように、動翼のシュラウド１５１から翼付根部に向かって所定の長さをとったシュラウド部長Ｌ２の実機における運転前後の寸法変化を計測することにより求めた。すなわち、ここでの歪みは、動翼の局所的な歪みであり、特に応力が高くなる部位の歪みである。
【００６３】
図８に示すように、試料５における歪みは、歪み限界範囲８０の歪みよりも小さく、歪みとクリープ破断時間との関係を示すマスターカーブからクリープ破断時間が十分に長いことがわかった。
【００６４】
（比較例３）
比較例３では、試料６として、上記した本発明に係るガスタービン部品の寿命判定方法で、再利用不可能であると判定された第２段動翼を用いた。この試料６の歪みは２％よりわずかに大きかった。ここで、歪みは、実施例２の場合と同様に、付根部長Ｌ１の寸法変化に基づいて求められたものである。
【００６５】
図８に示すように、試料６における歪みは、歪み限界範囲８０の歪みよりも若干大きく、歪みとクリープ破断時間との関係を示すマスターカーブからクリープ破断時間は、実施例２の場合と比べて短いことがわかった。
【００６６】
この試料６に対して、実施例１の場合と同様の方法で、回復処理を施した。次に、回復処理を施した試料６について、実施例１の場合と同様の方法で、クリ−プ破断時間を計測した。計測された結果を図９に示す。
【００６７】
（比較例４）
比較例４では、試料７として、上記した本発明に係るガスタービン部品の寿命判定方法で、再利用不可能であると判定された第２段動翼を用いた。この試料７の歪みは２％より大きく上回った。ここで、歪みは、実施例３の場合と同様に、シュラウド部長Ｌ２の寸法変化に基づいて求められたものである。
【００６８】
図８に示すように、試料７における歪みは、歪み限界範囲８０の歪みよりも大きく、歪みとクリープ破断時間との関係を示すマスターカーブからクリープ破断時間は、比較例３の場合と比べて短いことがわかった。
【００６９】
この試料７に対して、実施例１の場合と同様の方法で、回復処理を施した。次に、回復処理を施した試料７について、実施例１の場合と同様の方法で、クリ−プ破断時間を計測した。計測された結果を図９に示す。
【００７０】
（実施例１〜３および比較例１〜４のまとめ）
上記したように、動翼の平均的な歪みに基づいて寿命判定がなされた場合であっても、動翼の局所的な歪みに基づいて寿命判定がなされた場合であっても、本発明に係るガスタービン部品の寿命判定方法で、再利用可能であると判定された第２段動翼、すなわち歪みが上記した歪み限界範囲８０を超えていない第２段動翼においては、十分なクリ−プ破断時間を得ることができた。図６および図９に示すように、再利用可能であると判定された試料１、試料４および試料５では、新品の第２段動翼におけるクリープ破断時間と同程度のクリープ破断時間が得られた。
【００７１】
一方、動翼の平均的な歪みに基づいて寿命判定がなされた場合であっても、動翼の局所的な歪みに基づいて寿命判定がなされた場合であっても、本発明に係るガスタービン部品の寿命判定方法で、再利用不可能であると判定された第２段動翼、すなわち歪みが上記した歪み限界範囲８０を超えている第２段動翼においては、十分なクリ−プ破断時間を得ることができなかった。これは、第２段動翼を構成する材料おいて、回復処理の際に再結晶化が促進し、クリ−プ破断時間が低下したものと考えられる。
【００７２】
なお、図５および図８に示すように、動翼の平均的な歪みに基づいて寿命判定がなされた場合であっても、動翼の局所的な歪みに基づいて寿命判定がなされた場合であっても、計測された歪みは、歪みとクリープ破断時間との関係を示すマスターカーブによく追従しており、予め設けられた、歪みとクリープ破断時間との関係を示すマスターカーブは信頼性を有するものであることが明らかとなった。
【００７３】
以上の結果から、本発明に係るガスタービン部品の寿命判定において、ガスタービン部品が再利用可能であるか否かの判定を、上記した歪み限界範囲に基づいて行なうことは適正であることがわかった。さらに、本発明に係るガスタービン部品の寿命判定方法で、再利用可能であると判定されたガスタービン部品は、回復処理を施すことで十分に再利用可能であることが明らかとなった。
【００７４】
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施の形態のガスタービン部品の寿命判定装置の主要な構成を示す機能ブロック図。
【図２】本発明の一実施の形態のガスタービン部品の寿命判定装置の動作を示したフローチャート。
【図３】歪みとクリープ破断時間との関係を示す概略図。
【図４】第２段動翼を示す平面図。
【図５】計測された第２段動翼の歪みを、歪みとクリープ破断時間との関係を示すマスターカーブとともに示した図。
【図６】第２段動翼の回復処理後のクリープ破断時間を示した図。
【図７】第２段動翼を示す平面図。
【図８】計測された第２段動翼の歪みを、歪みとクリープ破断時間との関係を示すマスターカーブとともに示した図。
【図９】第２段動翼の回復処理後のクリープ破断時間を示した図。
【符号の説明】
【００７６】
１０…ガスタービン部品の寿命判定装置、２０…プログラムデータベース、２１…種別情報収得手段、２２…歪み計測手段、２３…再利用評価手段、３０…制御手段、４０…入出力インターフェース、５０…歪みデータベース、６０…表示手段、７０…システムバス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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