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JP6979307B2 - Crack evaluation standard formulation method, crack evaluation method by internal flaw detection inspection and maintenance management method - Google Patents

Crack evaluation standard formulation method, crack evaluation method by internal flaw detection inspection and maintenance management method Download PDF

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JP6979307B2
JP6979307B2 JP2017166266A JP2017166266A JP6979307B2 JP 6979307 B2 JP6979307 B2 JP 6979307B2 JP 2017166266 A JP2017166266 A JP 2017166266A JP 2017166266 A JP2017166266 A JP 2017166266A JP 6979307 B2 JP6979307 B2 JP 6979307B2
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Description

本開示は、亀裂評価基準策定方法、内部探傷検査による亀裂評価方法及び保守管理方法に関する。 This disclosure relates to a crack evaluation standard formulation method, a crack evaluation method by internal flaw detection inspection, and a maintenance management method.

高温高圧の環境下で長時間使用される、例えばボイラの配管同士等の溶接部においては、クリープ損傷により亀裂が発生する。クリープ損傷による亀裂は進展するため、亀裂の有無や溶接部の厚さ方向での亀裂の長さ(亀裂の高さ)に応じて、溶接部に対し適時補修を行う必要がある。そこで、溶接部内の亀裂の有無や亀裂の長さを測定可能な技術の開発が行われている。 In welded parts such as boiler pipes that are used for a long time in a high temperature and high pressure environment, cracks occur due to creep damage. Since cracks due to creep damage grow, it is necessary to repair the welded part in a timely manner according to the presence or absence of cracks and the length of the crack (crack height) in the thickness direction of the welded part. Therefore, a technique is being developed that can measure the presence or absence of cracks in the weld and the length of the cracks.

例えば、特許文献1が開示する金属材料の損傷評価方法では、フェーズドアレイ法の反射エコー高さを検出し、検出した反射エコー高さを、予め導出しておいた反射エコー高さとクリープボイド個数密度との対応データに照会することによって、検出した反射エコー高さに対応するクリープボイド個数密度を求め、さらに、クリープボイド個数密度とクリープ損傷量とを対応付けたデータベースに基づき、金属材料におけるクリープ損傷量を求めている。 For example, in the damage evaluation method for a metal material disclosed in Patent Document 1, the reflected echo height of the phased array method is detected, and the detected reflected echo height is derived in advance from the reflected echo height and the creep void number density. By querying the corresponding data with, the creep void number density corresponding to the detected reflected echo height is obtained, and further, creep damage in the metal material is obtained based on the database in which the creep void number density and the creep damage amount are associated with each other. Seeking quantity.

特開2003−14705号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-14705

特許文献1が開示する金属材料の損傷評価方法は、反射エコー高さとクリープボイド個数密度との対応データを利用しているが、本発明者らの知見によれば、反射エコー高さとクリープボイド個数密度との間に厳密な対応関係が認められない場合もあることもわかってきており、金属材料の内部において亀裂成長過程の初期の段階での金属材料の内部の状態を評価できる手法が求められている。 The damage evaluation method for a metal material disclosed in Patent Document 1 uses the correspondence data between the reflected echo height and the creep void number density, but according to the findings of the present inventors, the reflected echo height and the number of creep voids are used. It is also becoming known that there may not be a strict correspondence with the density, and there is a need for a method that can evaluate the internal state of the metal material at the early stage of the crack growth process inside the metal material. ing.

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、亀裂成長過程の初期の段階における金属材料の内部の状態を評価可能である亀裂評価基準策定方法及び内部探傷検査による亀裂評価方法を提供することを目的とする。
また、本発明の少なくとも一実施形態は、前広に保守管理を実施できる保守管理方法を提供することを目的とする。
In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present invention provides a method for establishing a crack evaluation standard capable of evaluating the internal state of a metal material in an early stage of a crack growth process and a method for evaluating a crack by internal flaw detection inspection. The purpose is to do.
Further, at least one embodiment of the present invention aims to provide a maintenance management method capable of performing maintenance management in a wide range.

(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る亀裂評価基準策定方法は、
亀裂の評価基準を策定する方法であって、
試験片を第1時点までクリープ変形させるステップと、
前記第1時点よりも前の少なくとも一つの第2時点における前記試験片に対して内部探傷検査を実施し、前記少なくとも一つの第2時点における探傷信号を取得するステップと、
前記第1時点から前記少なくとも一つの第2時点へと亀裂成長過程を遡ることで得られる前記第2時点における亀裂の推定サイズと、該第2時点における前記探傷信号とを対比することで、前記内部探傷検査による亀裂の評価基準を決定するステップと、
を備えることを特徴とする。
(1) The method for formulating a crack evaluation standard according to at least one embodiment of the present invention is
It ’s a way to formulate crack evaluation criteria.
The step of creeping and deforming the test piece to the first time point,
A step of performing an internal flaw detection inspection on the test piece at at least one second time point prior to the first time point and acquiring a flaw detection signal at at least one second time point.
By comparing the estimated size of the crack at the second time point obtained by tracing the crack growth process from the first time point to at least one second time point with the flaw detection signal at the second time point, the said Steps to determine crack evaluation criteria by internal flaw detection inspection,
It is characterized by having.

例えば溶接部のクリープ損傷の進行形態(亀裂成長過程)は次のとおりである。経年使用に伴い、まず溶接による熱影響部(HAZ部)の粒界にクリープボイドが発生する。次に、そのクリープボイドの数が増加するとクリープボイドが合体連結して巨視亀裂となり、その巨視亀裂が伝播して最終的に貫通に至る。
本明細書においては、巨視亀裂のように目視観察可能な亀裂だけではなく、疑似亀裂状態の亀裂、すなわちクリープボイドの集合(クリープボイドの密集領域)のように、亀裂成長過程上、亀裂とみなせる領域を含めて亀裂と呼ぶこととする。
For example, the progress form (crack growth process) of creep damage in the weld is as follows. With aging, creep voids first occur at the grain boundaries of the heat-affected zone (HAZ portion) due to welding. Next, when the number of the creep voids increases, the creep voids are united and connected to form a microscopic crack, and the macroscopic crack propagates and finally reaches penetration.
In the present specification, not only a visually observable crack such as a macroscopic crack but also a crack in a pseudo-crack state, that is, a set of creep voids (a dense region of creep voids) can be regarded as a crack in the crack growth process. It will be called a crack including the area.

上記(1)の方法では、第1時点から亀裂成長過程を遡ることで第2時点における亀裂の推定サイズを得る。すなわち、第2時点ではクリープボイドの密集領域であって亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域、の大きさを亀裂の推定サイズとして得ることができる。そして第2時点における亀裂の推定サイズと第2時点における探傷信号とを対比することで、亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域であっても検出できる、内部探傷検査による亀裂の評価基準を決定できる。これにより、亀裂成長過程の初期の段階における金属材料の内部の状態を評価可能である亀裂評価基準策定方法を提供できる。 In the method (1) above, the estimated size of the crack at the second time point is obtained by tracing back the crack growth process from the first time point. That is, at the second time point, the size of the region that is a dense region of creep voids and can be regarded as a crack in the crack growth process can be obtained as the estimated size of the crack. Then, by comparing the estimated size of the crack at the second time point with the flaw detection signal at the second time point, it is possible to determine the crack evaluation standard by the internal flaw detection inspection, which can detect even a region that can be regarded as a crack in the crack growth process. Thereby, it is possible to provide a method for formulating a crack evaluation standard capable of evaluating the internal state of a metallic material in the early stage of the crack growth process.

(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の方法において、
前記探傷信号を取得するステップでは、前記第1時点よりも前の複数の第2時点のそれぞれについて前記探傷信号を取得し、
前記複数の第2時点のそれぞれにおける前記探傷信号の変化傾向に整合する前記亀裂成長過程のモデルを構築するステップをさらに備え、
前記評価基準を決定するステップでは、前記モデルを用いて前記亀裂成長過程を1以上の前記第2時点まで遡って該第2時点における前記亀裂の前記推定サイズを得る
ことを特徴とする。
(2) In some embodiments, in the method of (1) above,
In the step of acquiring the flaw detection signal, the flaw detection signal is acquired for each of the plurality of second time points prior to the first time point.
Further provided, a step of constructing a model of the crack growth process consistent with the change tendency of the flaw detection signal at each of the plurality of second time points.
The step of determining the evaluation criteria is characterized in that the model is used to trace the crack growth process back to one or more of the second time points to obtain the estimated size of the crack at the second time point.

上記(2)の方法によれば、第2時点における亀裂の推定サイズを得るための亀裂成長過程のモデルが、複数の第2時点のそれぞれにおける探傷信号の変化傾向に整合するように構築されるので、第2時点における亀裂の推定サイズの推定精度が向上する。これにより、亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域の検出に適した亀裂の評価基準が得られる。 According to the method (2) above, a model of the crack growth process for obtaining the estimated size of the crack at the second time point is constructed so as to match the change tendency of the flaw detection signal at each of the plurality of second time points. Therefore, the estimation accuracy of the estimated size of the crack at the second time point is improved. As a result, a crack evaluation standard suitable for detecting a region that can be regarded as a crack in the crack growth process can be obtained.

(3)幾つかの実施形態では、上記(2)の方法において、前記亀裂成長過程の前記モデルは、亀裂進展計算、FEM、損傷力学的評価、ボイドシミュレーション法又は組織シミュレーション法の少なくとも一つに基づく亀裂成長モデルを用いてもよい。 (3) In some embodiments, in the method (2) above, the model of the crack growth process becomes at least one of crack growth calculation, FEM, damage mechanical evaluation, void simulation method or microstructure simulation method. A based crack growth model may be used.

(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの方法において、
前記第1時点まで前記クリープ変形をさせた前記試験片を破壊検査し、前記第1時点における前記亀裂のサイズを計測するステップと、
前記第1時点における前記亀裂の前記サイズに基づいて、前記第2時点における前記亀裂の前記推定サイズを得るステップと、
を備えることを特徴とする。
(4) In some embodiments, in any of the above methods (1) to (3),
A step of destructively inspecting the test piece subjected to the creep deformation up to the first time point and measuring the size of the crack at the first time point.
A step of obtaining the estimated size of the crack at the second time point based on the size of the crack at the first time point.
It is characterized by having.

上記(4)の方法によれば、第1時点における亀裂の実測サイズに基づいて、第2時点における亀裂の推定サイズを得るので、内部探傷検査による亀裂の評価により適した亀裂の評価基準が得られる。 According to the method (4) above, the estimated size of the crack at the second time point is obtained based on the measured size of the crack at the first time point, so that a crack evaluation standard more suitable for the evaluation of the crack by the internal flaw detection inspection can be obtained. Be done.

(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(4)の何れかの方法において、前記評価基準を決定するステップでは、前記内部探傷検査による前記亀裂の前記評価基準として、前記第2時点における前記探傷信号の信号レベル分布から前記第2時点における前記亀裂の前記推定サイズに対応する領域を抽出可能な信号レベル閾値を求めることを特徴とする。 (5) In some embodiments, in any of the methods (1) to (4), in the step of determining the evaluation standard, the second evaluation standard of the crack by the internal flaw detection inspection is used. It is characterized in that a signal level threshold value capable of extracting a region corresponding to the estimated size of the crack at the second time point is obtained from the signal level distribution of the flaw detection signal at the time point.

上記(5)の方法によれば、上記のようにして得られた評価基準を用いれば、亀裂の範囲を容易に特定可能となる。すなわち、検査対象物を内部探傷検査によって検査して得られた探傷信号と上記信号レベル閾値とを比較することで検査対象物における亀裂の評価ができるので、検査対象物における亀裂の評価が容易となる。
According to the method (5) above, the range of cracks can be easily specified by using the evaluation criteria obtained as described above. That is, since the crack in the inspection target can be evaluated by comparing the flaw detection signal obtained by inspecting the inspection target by the internal flaw detection inspection with the signal level threshold value, it is easy to evaluate the crack in the inspection target. Become.

(6)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(5)の何れかの方法において、前記内部探傷検査は、フェーズドアレイ法、開口合成法、高周波UT法、又は、超音波ノイズ法の少なくとも一つの探傷検査であってもよい。 (6) In some embodiments, in any of the methods (1) to (5) above, the internal flaw detection inspection is a phased array method, an aperture synthesis method, a high frequency UT method, or an ultrasonic noise method. It may be at least one flaw detection test.

(7)本発明の少なくとも一実施形態に係る内部探傷検査による亀裂評価方法は、
上記(1)乃至(6)の何れかの方法により策定された前記亀裂の前記評価基準を用いて評価対象物の亀裂評価を行う方法であって、
前記試験片と同一材料の評価対象物に対して前記内部探傷検査を実施し、探傷信号を取得するステップと、
前記亀裂の前記評価基準に従って、前記評価対象物について取得した前記探傷信号に基づいて前記評価対象物の亀裂の有無を評価するステップと、
を備えることを特徴とする。
(7) The crack evaluation method by internal flaw detection inspection according to at least one embodiment of the present invention is
It is a method of evaluating a crack of an evaluation object by using the evaluation standard of the crack formulated by any one of the above methods (1) to (6).
The step of performing the internal flaw detection inspection on the evaluation target of the same material as the test piece and acquiring the flaw detection signal, and
A step of evaluating the presence or absence of a crack in the evaluation object based on the flaw detection signal acquired for the evaluation object according to the evaluation criteria of the crack.
It is characterized by having.

上記(7)の方法では、上記(1)の方法によって亀裂の評価基準を決定している。上記(1)の方法では、上述したように、亀裂の評価基準は、第2時点における亀裂の推定サイズと、該第2時点における探傷信号とを対比することで決定される。したがって、上記(7)の方法では、このようにして決定された亀裂の評価基準に従って、評価対象物について内部探傷検査を実施して取得した探傷信号に基づいて評価対象物の亀裂の有無を評価するので、評価対象物における亀裂の有無を評価できる。 In the method (7) above, the evaluation criteria for cracks are determined by the method (1) above. In the method (1) above, as described above, the evaluation criterion of the crack is determined by comparing the estimated size of the crack at the second time point with the flaw detection signal at the second time point. Therefore, in the method (7) above, the presence or absence of cracks in the evaluation target is evaluated based on the flaw detection signal obtained by performing an internal flaw detection inspection on the evaluation target according to the crack evaluation criteria determined in this way. Therefore, the presence or absence of cracks in the evaluation object can be evaluated.

(8)幾つかの実施形態では、上記(7)の方法において、前記亀裂の有無を評価するステップでは、前記評価対象物のうち、該評価対象物について取得した前記探傷信号が前記評価基準を満たす領域を亀裂として特定することを特徴とする。 (8) In some embodiments, in the method of (7) above, in the step of evaluating the presence or absence of a crack, among the evaluation objects, the flaw detection signal acquired for the evaluation object sets the evaluation criteria. It is characterized in that the area to be filled is specified as a crack.

上記(8)の方法によれば、亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域のサイズを特定できる。 According to the method (8) above, the size of the region that can be regarded as a crack in the crack growth process can be specified.

(9)幾つかの実施形態では、上記(8)の方法において、前記亀裂成長過程のモデルに基づいて、特定された前記亀裂の大きさから前記評価対象物の余寿命を評価するステップを備えることを特徴とする。 (9) In some embodiments, the method (8) includes a step of evaluating the remaining life of the evaluation object from the specified size of the crack based on the model of the crack growth process. It is characterized by that.

上記(9)の方法によれば、評価対象物の内部に亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域が発生した段階であっても評価対象物の余寿命を評価できる。 According to the method (9) above, the remaining life of the evaluation target can be evaluated even at the stage where a region that can be regarded as a crack occurs in the crack growth process inside the evaluation target.

(10)幾つかの実施形態では、上記(9)の方法において、前記亀裂成長過程の前記モデルは、前記評価基準の策定時に前記第2時点の亀裂の前記推定サイズを求めるために用いた亀裂成長過程を示すモデルと同一であることを特徴とする。 (10) In some embodiments, in the method (9) above, the model of the crack growth process was used to determine the estimated size of the crack at the second time point when formulating the evaluation criteria. It is characterized by being the same as the model showing the growth process.

上記(10)の方法によれば、第2時点の亀裂の推定サイズを求めるために用いた亀裂成長過程を示すモデルに適した評価基準が得られているので、当該評価基準によって特定された亀裂の大きさから、当該モデルに基づいて評価対象物の余寿命を評価することで、評価対象物の余寿命の評価精度が高まる。 According to the method (10) above, since an evaluation standard suitable for the model showing the crack growth process used for obtaining the estimated size of the crack at the second time point is obtained, the crack specified by the evaluation standard is obtained. By evaluating the remaining life of the evaluation target based on the model, the evaluation accuracy of the remaining life of the evaluation target is improved.

(11)幾つかの実施形態では、上記(7)乃至(10)の何れかの方法において、前記評価対象物について取得した前記探傷信号に基づいて、前記評価対象物に亀裂が発生するまでの時間Δtを求めるステップを備えることを特徴とする。 (11) In some embodiments, in any of the above methods (7) to (10), until a crack is generated in the evaluation object based on the flaw detection signal acquired for the evaluation object. It is characterized by including a step for obtaining the time Δt *.

上記(11)の方法によれば、評価対象物について取得した探傷信号に基づいて、評価対象物に亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域が存在していない段階であっても、評価対象物に亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域がいつ発生するのかを把握できる。 According to the method (11) above, based on the flaw detection signal acquired for the evaluation target, the evaluation target is cracked even at the stage where the evaluation target does not have a region that can be regarded as a crack in the crack growth process. It is possible to grasp when a region that can be regarded as a crack occurs in the growth process.

(12)幾つかの実施形態では、上記(11)の方法において、前記評価対象物について取得した前記探傷信号が前記評価基準を満たさない場合、前記内部探傷検査の探傷信号の既知の経時変化の傾向に基づいて、前記評価対象物について取得した前記探傷信号から前記時間Δtを求めることを特徴とする。 (12) In some embodiments, in the method of (11) above, when the flaw detection signal acquired for the evaluation object does not meet the evaluation criteria, the known temporal change of the flaw detection signal of the internal flaw detection inspection is performed. It is characterized in that the time Δt * is obtained from the flaw detection signal acquired for the evaluation target based on the tendency.

上記(12)の方法によれば、評価対象物について取得した探傷信号が評価基準を満たさない場合であっても、内部探傷検査の探傷信号の既知の経時変化の傾向に基づいて評価対象物に亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域の発生時期を精度よく求めることができる。 According to the method (12) above, even if the flaw detection signal acquired for the evaluation target does not meet the evaluation criteria, the evaluation target can be evaluated based on the known tendency of the flaw detection signal of the internal flaw detection inspection to change with time. It is possible to accurately determine the time of occurrence of a region that can be regarded as a crack in the crack growth process.

(13)幾つかの実施形態では、上記(7)乃至(12)の何れかの方法において、前記評価対象物は、溶接部を含む高強度フェライト鋼であることを特徴とする。 (13) In some embodiments, in any of the methods (7) to (12) above, the evaluation object is a high-strength ferritic steel including a welded portion.

本発明者らの知見によれば、高強度フェライト鋼からなる部材を溶接して形成された溶接部の場合、外表面のクリープ損傷度と内部のクリープ損傷度との間に相関がなく、溶接部の内部のクリープ損傷度を評価することが望まれる。
この点、上記(7)で述べた内部探傷検査による亀裂評価方法は、上記(1)の方法によって決定された亀裂の評価基準に従って、評価対象物について内部探傷検査を実施して取得した探傷信号に基づいて評価対象物の亀裂を評価するので、評価対象物における亀裂を評価できる。したがって、上記(13)の方法は、高強度フェライト鋼からなる部材の亀裂の評価に適している。
According to the findings of the present inventors, in the case of a welded portion formed by welding a member made of high-strength ferritic steel, there is no correlation between the degree of creep damage on the outer surface and the degree of creep damage on the inner surface, and welding is performed. It is desirable to evaluate the degree of creep damage inside the part.
In this regard, the crack evaluation method by the internal flaw detection inspection described in (7) above is a flaw detection signal obtained by performing an internal flaw detection inspection on the evaluation target in accordance with the crack evaluation criteria determined by the method (1) above. Since the cracks in the evaluation target are evaluated based on, the cracks in the evaluation target can be evaluated. Therefore, the method (13) above is suitable for evaluating cracks in a member made of high-strength ferritic steel.

(14)本発明の少なくとも一実施形態に係る保守管理方法は、
上記(7)乃至(13)の何れかの方法により、前記評価対象物の亀裂を評価するステップと、
前記評価対象物の前記亀裂の評価結果に基づいて、前記評価対象物の保守管理を行うステップと、を備えることを特徴とする。
(14) The maintenance management method according to at least one embodiment of the present invention is
A step of evaluating a crack in the evaluation object by any of the above methods (7) to (13), and a step of evaluating the crack.
It is characterized by comprising a step of performing maintenance management of the evaluation target based on the evaluation result of the crack of the evaluation target.

上記(14)の方法によれば、亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域も評価可能であるので、前広に評価対象物の保守管理を行うことができる。 According to the method (14) above, since the region that can be regarded as a crack in the crack growth process can be evaluated, the maintenance and management of the evaluation target can be performed widely.

(15)幾つかの実施形態では、上記(14)の方法において、前記保守管理は、前記評価対象物の交換、補修又は延命措置の少なくとも一つを含むことを特徴とする。 (15) In some embodiments, in the method of (14) above, the maintenance is characterized by comprising at least one of the replacement, repair or life extension measures of the evaluation object.

上記(15)の方法によれば、亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域も評価可能であるので、評価対象物の交換、補修又は延命措置を前広に実施できる。 According to the method (15) above, since the region that can be regarded as a crack in the crack growth process can be evaluated, it is possible to widely carry out replacement, repair or life extension measures of the evaluation target.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、亀裂成長過程の初期の段階における金属材料の内部の状態を評価可能である亀裂評価基準策定方法及び内部探傷検査による亀裂評価方法を提供できる。
また、本発明の少なくとも一実施形態によれば、前広に保守管理を実施できる。
According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a method for establishing a crack evaluation standard and a method for evaluating a crack by an internal flaw detection inspection, which can evaluate the internal state of a metal material in an early stage of a crack growth process.
Further, according to at least one embodiment of the present invention, maintenance management can be carried out extensively.

幾つかの実施形態に係る保守管理方法における各工程を示す図である。It is a figure which shows each process in the maintenance management method which concerns on some Embodiments. 検査工程で実施されるステップを示したフローチャートである。It is a flowchart which showed the step performed in an inspection process. 本探傷工程にて評価対象物の溶接部から得られる、超音波の反射波の強度分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the intensity distribution of the reflected wave of an ultrasonic wave obtained from the welded part of the evaluation object in this flaw detection process. 亀裂評価基準策定工程における手順を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed the procedure in the crack evaluation standard establishment process. 評価基準策定用データ収集工程における手順を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed the procedure in the data collection process for the evaluation standard establishment. 評価基準決定工程における手順を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed the procedure in the evaluation standard determination process. 評価基準策定用データ収集工程の探傷信号取得工程で試験片の溶接部から得られる、超音波の反射波の強度分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the intensity distribution of the reflected wave of ultrasonic waves obtained from the welded part of the test piece in the flaw detection signal acquisition process of the data collection process for evaluation standard establishment. 図7の強度分布中、反射波の強度が大きい領域での反射波の強度(エコー高さ)と鉛直方向での位置との間の相関関係を概略的に示す図であり、(a)は溶接部の厚さ方向を含む断面での2次元的な強度分布、(b)は溶接部の厚さ方向に沿う一次元的な強度分布を示している。FIG. 7 is a diagram schematically showing the correlation between the intensity of the reflected wave (echo height) and the position in the vertical direction in the region where the intensity of the reflected wave is large in the intensity distribution of FIG. 7, and FIG. 7A is a diagram. The two-dimensional strength distribution in the cross section including the thickness direction of the welded portion, and (b) shows the one-dimensional strength distribution along the thickness direction of the welded portion. 評価基準策定用データ収集工程を実行した後の試験片の溶接部の切断面を模式的に示した図である。It is a figure which showed schematically the cut surface of the welded part of the test piece after executing the data acquisition process for the evaluation standard establishment. 時間と亀裂長さとの関係を表すマスターカーブのグラフである。It is a graph of the master curve showing the relationship between time and crack length. 第2時点における探傷信号について、溶接部の厚さ方向に沿う一次元的な強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the one-dimensional strength distribution along the thickness direction of the welded part about the flaw detection signal at the 2nd time point. 推定サイズ取得工程に適用可能な亀裂進展計算の概略的な手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the schematic procedure of the crack growth calculation applicable to the estimated size acquisition process. 余寿命と亀裂長さとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the remaining life and the crack length. 余寿命評価工程に適用可能な亀裂進展計算の概略的な手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the schematic procedure of the crack growth calculation applicable to the remaining life evaluation process. クリープ損傷による亀裂進展の傾向を表すグラフであり、(a)は時間と亀裂の長さとの関係を示し、(b)は初期亀裂の長さと貫通時間との関係を示している。It is a graph showing the tendency of crack growth due to creep damage, (a) shows the relationship between time and crack length, and (b) shows the relationship between initial crack length and penetration time. 溶接部によって溶接される部材の開先形状を例示するための図である。It is a figure for exemplifying the groove shape of the member to be welded by a weld part. 溶接部によって溶接される配管の外径と厚さを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outer diameter and the thickness of the pipe to be welded by a weld part. 事前準備工程で得られる反射波強度曲線及び補正曲線を示す図である。It is a figure which shows the reflected wave intensity curve and the correction curve obtained in the preliminary preparation process. 事前準備工程の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the advance preparation process. 事前準備工程で求めた反射波強度曲線の例を示す。An example of the reflected wave intensity curve obtained in the preparatory step is shown. ラーソンミラーパラメータ法により評価対象部の溶接部の閾値到達時間を求めるための演算過程を示す図である。It is a figure which shows the calculation process for finding the threshold value arrival time of the weld part of the evaluation target part by the Larson mirror parameter method.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely explanatory examples. No.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in one direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a tolerance or a state of relative displacement at an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, the expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or a chamfer within the range where the same effect can be obtained. It shall also represent the shape including the part and the like.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions excluding the existence of other components.

(保守管理方法の概要について)
まず、図1を参照して、幾つかの実施形態に係る保守管理方法の概要について説明する。
図1は、幾つかの実施形態に係る保守管理方法における各工程を示す図である。幾つかの実施形態に係る保守管理方法は、検査/評価要否判定工程S1と、対象部位選定工程S2と、検査手段選定工程S3と、検査工程S4と、余寿命評価工程S5と、余寿命基準値再設定工程S6と、対策判定工程S7と、監視判定工程S8と、メンテナンス計画立案工程S9と、対策・監視実施工程S10と、亀裂評価基準策定工程S100とを含む。
幾つかの実施形態に係る保守管理方法は、高温で大きな負荷が掛かる環境下で長時間使用される金属製の部材の保守管理に適用される保守管理方法であり、例えば、火力発電設備におけるボイラと蒸気タービンとの間を接続する蒸気配管等の溶接部分の保守管理に適用される。
(Overview of maintenance management method)
First, with reference to FIG. 1, the outline of the maintenance management method according to some embodiments will be described.
FIG. 1 is a diagram showing each process in the maintenance management method according to some embodiments. The maintenance management method according to some embodiments includes an inspection / evaluation necessity determination process S1, a target site selection process S2, an inspection means selection process S3, an inspection process S4, a remaining life evaluation process S5, and a remaining life. It includes a reference value resetting process S6, a countermeasure determination process S7, a monitoring determination process S8, a maintenance plan planning process S9, a countermeasure / monitoring implementation process S10, and a crack evaluation standard formulation process S100.
The maintenance management method according to some embodiments is a maintenance management method applied to the maintenance management of a metal member used for a long time in an environment where a large load is applied at a high temperature, and is, for example, a boiler in a thermal power generation facility. It is applied to the maintenance management of welded parts such as steam pipes that connect between the steam turbine and the steam turbine.

以下、幾つかの実施形態に係る保守管理方法における各工程の概略について説明する。なお、幾つかの実施形態に係る保守管理方法における各工程は、必ずしも図1に示した順に順次行うのではなく、実施しない工程があってもよく、図1に示した順番とは異なる順番で実施される工程があってもよい。特に後述する亀裂評価基準策定工程S100は、亀裂の評価基準が決定されれば、その後の保守管理を行う上で、繰り返し実施する必要はない。 Hereinafter, the outline of each process in the maintenance management method according to some embodiments will be described. It should be noted that the steps in the maintenance management method according to some embodiments are not necessarily performed sequentially in the order shown in FIG. 1, and some steps may not be performed, and the steps are different from the order shown in FIG. There may be steps to be performed. In particular, the crack evaluation standard formulation step S100, which will be described later, does not need to be repeatedly performed in the subsequent maintenance management once the crack evaluation standard is determined.

(検査/評価要否判定工程S1)
検査/評価要否判定工程S1は、幾つかの実施形態に係る保守管理方法が適用される複数の対象物のうち、何れの対象物について探傷検査や余寿命の評価を行うのかを判定する工程である。検査/評価要否判定工程S1では、検査対象となり得る対象物が、例えば火力発電設備におけるボイラと蒸気タービンとの間を接続する複数系統の蒸気配管等であれば、複数系統存在する蒸気配管のうち、何れの系統の配管について検査や余寿命の評価を行うのかを判定する。
(Inspection / evaluation necessity determination step S1)
The inspection / evaluation necessity determination step S1 is a step of determining which of the plurality of objects to which the maintenance management method according to some embodiments is applied is subjected to the flaw detection inspection and the evaluation of the remaining life. Is. In the inspection / evaluation necessity determination step S1, if the object that can be inspected is, for example, a plurality of steam pipes connecting between a boiler and a steam turbine in a thermal power generation facility, the steam pipes having a plurality of systems exist. Of these, it is determined which system of piping is to be inspected and the remaining life is evaluated.

検査/評価要否判定工程S1では、例えば、対象物の中で最も余寿命が短いと経験上推定される部分に対して、運転データや設計値等の情報に基づいて簡易的に余寿命の評価を行い、その評価結果に基づいて、より詳細な検査や余寿命の評価を行うか否かを判断するようにしてもよい。
例えば、検査対象となり得る対象物が上述した複数系統の蒸気配管であれば、複数系統存在する蒸気配管のうち、詳細な検査や余寿命の評価の必要性を判定する配管系統を選択する。この場合、全ての配管系統を選択してもよく、一部の配管系統だけを選択してもよい。そして、選択された配管系統のそれぞれに対して、配管系統の中で最も余寿命が短いと経験上推定される部分に対して簡易的に余寿命の評価を行う。
検査/評価要否判定工程S1において行われる簡易的に余寿命の評価では、後述する余寿命の評価方法を用いてもよい。
In the inspection / evaluation necessity determination step S1, for example, for the part of the object whose remaining life is estimated to be the shortest by experience, the remaining life is simply extended based on information such as operation data and design values. An evaluation may be performed, and based on the evaluation result, it may be determined whether or not to perform a more detailed inspection or an evaluation of the remaining life.
For example, if the object to be inspected is the above-mentioned multiple steam pipes, the pipe system for determining the necessity of detailed inspection and evaluation of the remaining life is selected from the steam pipes having a plurality of systems. In this case, all piping systems may be selected, or only some piping systems may be selected. Then, for each of the selected piping systems, the remaining life is simply evaluated for the portion of the piping system that is empirically estimated to have the shortest remaining life.
In the simple evaluation of the remaining life performed in the inspection / evaluation necessity determination step S1, the evaluation method of the remaining life described later may be used.

(対象部位選定工程S2)
対象部位選定工程S2は、検査/評価要否判定工程S1で探傷検査や余寿命の評価を行うと判定された対象物において、どの部分に対して探傷検査や余寿命の評価を行うのかを選定する工程である。
例えば火力発電設備におけるボイラと蒸気タービンとの間を接続する複数系統の蒸気配管を例に説明すると、対象部位選定工程S2では、検査/評価要否判定工程S1で探傷検査や余寿命の評価を行うと判定された配管系統において、どの部分に対して探傷検査や余寿命の評価を行うのかを選定する。具体的には、例えば、配管系統における複数個所の溶接部のうち、どの溶接部について探傷検査や余寿命の評価を行うのかを選定する。
(Target part selection step S2)
The target site selection step S2 selects which part of the object is judged to be subjected to the flaw detection inspection and the evaluation of the remaining life in the inspection / evaluation necessity determination step S1. It is a process to do.
For example, for example, a plurality of steam pipes connecting a boiler and a steam turbine in a thermal power generation facility will be described. In the piping system that is determined to be performed, select which part to perform the flaw detection inspection and the evaluation of the remaining life. Specifically, for example, among a plurality of welded portions in the piping system, which welded portion is to be subjected to flaw detection inspection and evaluation of remaining life is selected.

(検査手段選定工程S3)
検査手段選定工程S3は、対象部位選定工程S2で探傷検査や余寿命の評価を行うこととして選定した部位をどのような方法で探傷検査や余寿命の評価を行うのかを選定する工程である。幾つかの実施形態では、まず、余寿命の評価方法を選定し、選定した余寿命の評価方法に適した探傷検査方法を選定する。
余寿命の評価には、例えば亀裂進展計算、FEM、損傷力学的評価、ボイドシミュレーション法又は組織シミュレーション法等を用いることができる。
また、探傷検査には、フェーズドアレイ法、開口合成法、高周波UT法、又は、超音波ノイズ法を用いることができる。なお、ここで高周波UT法とは、20MHz以上の周波数の超音波を用いた探傷検査を指す。
(Inspection means selection process S3)
The inspection means selection step S3 is a step of selecting a method for performing a flaw detection inspection and an evaluation of the remaining life of the selected portion for performing a flaw detection inspection and an evaluation of the remaining life in the target site selection step S2. In some embodiments, first, a method for evaluating the remaining life is selected, and then a flaw detection inspection method suitable for the selected method for evaluating the remaining life is selected.
For the evaluation of the remaining life, for example, crack growth calculation, FEM, damage mechanical evaluation, void simulation method, microstructure simulation method and the like can be used.
Further, the phased array method, the aperture synthesis method, the high frequency UT method, or the ultrasonic noise method can be used for the flaw detection inspection. Here, the high-frequency UT method refers to a flaw detection inspection using ultrasonic waves having a frequency of 20 MHz or higher.

(検査工程S4)
検査工程S4は、対象部位選定工程S2で選定した部分に対して検査手段選定工程S3で選定した検査方法で探傷検査を行い、亀裂の評価を行う工程である。以下の説明では、探傷検査及び亀裂の評価を行う部分のことを検査対象部又は評価対象部とも呼ぶ。また、評価対象部を含む対象物を評価対象物とも呼ぶ。
検査工程S4では、亀裂評価基準策定工程S100で決定された亀裂の評価基準に基づいて亀裂の評価を行う。
検査工程S4及び亀裂評価基準策定工程S100の詳細については、後で説明する。
(Inspection step S4)
The inspection step S4 is a step of performing a flaw detection inspection on the portion selected in the target site selection step S2 by the inspection method selected in the inspection means selection step S3 and evaluating a crack. In the following description, the part where the flaw detection inspection and the evaluation of the crack are performed is also referred to as an inspection target part or an evaluation target part. In addition, the object including the evaluation target portion is also referred to as an evaluation target.
In the inspection step S4, the crack is evaluated based on the crack evaluation standard determined in the crack evaluation standard formulation step S100.
Details of the inspection step S4 and the crack evaluation standard formulation step S100 will be described later.

(余寿命評価工程S5)
余寿命評価工程S5は、検査工程S4で探傷検査及び亀裂の評価を行った評価対象部について、検査手段選定工程S3で選定した余寿命の評価方法で余寿命の推定(評価)を行う工程である。
余寿命評価工程S5の詳細については、後で説明する。
(Remaining life evaluation step S5)
The remaining life evaluation step S5 is a step of estimating (evaluating) the remaining life by the remaining life evaluation method selected in the inspection means selection step S3 for the evaluation target portion for which the flaw detection inspection and the crack evaluation were performed in the inspection step S4. be.
The details of the remaining life evaluation step S5 will be described later.

(余寿命基準値再設定工程S6)
余寿命基準値再設定工程S6は、余寿命評価工程S5で余寿命の評価を行った結果、余寿命評価における因子の値の見直し等を行う必要性が生じた場合等に、因子の値等を再設定する工程である。具体的には、例えば余寿命評価工程S5で余寿命の評価を行った際に、温度条件として用いた値が評価対象部の設計値であり、この設計値が十分な安全率を見込んだ値であった場合、余寿命評価工程S5で推定される余寿命が必要以上に短くなるおそれがある。例えば、このような場合に、温度条件として実測値を用いて余寿命を推定することで妥当な結果が得られることも考えられる。そこで、必要に応じて、余寿命基準値再設定工程S6において余寿命評価における因子の値の見直し等を行う。
なお、余寿命基準値再設定工程S6で因子の値の見直し等を行った場合、見直し後の因子の値に基づいて、余寿命評価工程S5で再度余寿命の評価を行う。また、余寿命評価工程S5で余寿命の評価を行った結果、余寿命評価における因子の値の見直し等を行う必要がないと判断された場合には、余寿命基準値再設定工程S6は実施されない。
(Remaining life reference value resetting step S6)
In the remaining life reference value resetting step S6, as a result of evaluating the remaining life in the remaining life evaluation step S5, when it becomes necessary to review the factor values in the remaining life evaluation, etc., the factor values, etc. Is the process of resetting. Specifically, for example, when the remaining life is evaluated in the remaining life evaluation step S5, the value used as the temperature condition is the design value of the evaluation target portion, and this design value is a value in which a sufficient safety factor is expected. If this is the case, the remaining life estimated in the remaining life evaluation step S5 may be shorter than necessary. For example, in such a case, it is conceivable that a reasonable result can be obtained by estimating the remaining life using the measured value as the temperature condition. Therefore, if necessary, the value of the factor in the remaining life evaluation is reviewed in the remaining life reference value resetting step S6.
When the factor value is reviewed in the remaining life reference value resetting step S6, the remaining life is evaluated again in the remaining life evaluation step S5 based on the revised factor value. Further, if it is determined that it is not necessary to review the value of the factor in the remaining life evaluation as a result of evaluating the remaining life in the remaining life evaluation step S5, the remaining life reference value resetting step S6 is carried out. Not done.

(対策判定工程S7)
対策判定工程S7は、例えば余寿命評価工程S5での余寿命の評価結果に基づいて、評価対象部に対して交換や補修、延命措置等の対策を行うか否かを判断し、対策が必要と判断されれば、どのような対策を行うのかを決定する工程である。
具体的には、余寿命評価工程S5での余寿命の評価結果から、例えば予定されている今回の修繕時期から次回の修繕時期までの間の期間に評価対象部が寿命に達することが判明したときには、対策判定工程S7において、当該評価対象部についての交換や補修、延命措置等の対策を決定する。対策判定工程S7では、当該評価対象部を交換するのか、補修をするのか、補修であればどのような補修を行うのか、延命措置を講ずるのか、延命措置を講ずるのであればどのような措置を講ずるのか等が決定される。
(Countermeasure determination step S7)
The countermeasure determination step S7 determines, for example, whether or not to take measures such as replacement, repair, and life extension measures for the evaluation target portion based on the evaluation result of the remaining life in the remaining life evaluation process S5, and measures are required. If it is determined, it is a process of deciding what kind of measures to take.
Specifically, from the evaluation result of the remaining life in the remaining life evaluation step S5, it was found that the evaluation target portion reaches the life in the period from the scheduled repair time to the next repair time, for example. Occasionally, in the countermeasure determination step S7, countermeasures such as replacement, repair, and life extension measures for the evaluation target portion are determined. In the countermeasure determination step S7, whether to replace the evaluation target part, repair it, what kind of repair is to be performed if it is repaired, whether to take life-prolonging measures, and what kind of measures should be taken if life-prolonging measures are taken. It will be decided whether to take it.

なお、例えば検査/評価要否判定工程S1で、検査工程S4での詳細な探傷検査を行うまでもなく交換や補修等が必要と判定された場合のように、検査工程S4や余寿命評価工程S5を経ずに対策判定工程S7を実施することもある。 It should be noted that, for example, in the inspection / evaluation necessity determination step S1, the inspection step S4 or the remaining life evaluation step is performed, as in the case where it is determined that replacement or repair is necessary without performing a detailed flaw detection inspection in the inspection step S4. The countermeasure determination step S7 may be carried out without going through S5.

(監視判定工程S8)
監視判定工程S8は、今後の機器の運転において監視を行う必要がある部分の有無や監視方法を判定する工程である。監視判定工程S8では、例えば対策判定工程S7で補修等の対策を行うと判定された評価対象部について監視が必要であるか否か、監視する場合にはどのような方法で監視するのかを判定する。また、監視判定工程S8では、例えば余寿命評価工程S5における余寿命の評価結果から対策判定工程S7で交換や補修等の必要がないと判定されている評価対象部について、念のため監視をした方がよいか否か、監視する場合にはどのような方法で監視するのかを判定する。
なお、例えば検査/評価要否判定工程S1で、より詳細な検査や余寿命の評価を行う必要がないと判定された部分であっても、監視判定工程S8において、今後の機器の運転において念のため監視すると判定する場合のように、対策判定工程S7を経ずに監視判定工程S8を実施することもある。
(Monitoring determination step S8)
The monitoring determination step S8 is a step of determining the presence / absence of a portion that needs to be monitored and the monitoring method in the operation of the equipment in the future. In the monitoring determination step S8, for example, it is determined whether or not monitoring is necessary for the evaluation target portion determined to take measures such as repair in the countermeasure determination process S7, and if so, how to monitor. do. Further, in the monitoring determination step S8, for example, the evaluation target portion determined to be unnecessary for replacement or repair in the countermeasure determination step S7 from the evaluation result of the remaining life in the remaining life evaluation process S5 was monitored just in case. Determine if it is better and, if so, how to monitor it.
In addition, for example, even if it is determined in the inspection / evaluation necessity determination step S1 that it is not necessary to perform a more detailed inspection or evaluation of the remaining life, in the monitoring determination step S8, it should be noted in future operation of the equipment. Therefore, the monitoring determination step S8 may be performed without going through the countermeasure determination step S7, as in the case of determining to monitor.

(メンテナンス計画立案工程S9)
メンテナンス計画立案工程S9は、各対象物について、いつの時点でどのような対策を行うのかを検討する工程である。なお、例えば対策判定工程S7で交換を行うと判定され、交換によって十分な余寿命が確保される部分のように、当面メンテナンス計画が必要ない場合には、メンテナンス計画立案工程S9は実施されない場合がある。
(Maintenance planning process S9)
The maintenance plan planning process S9 is a process of examining what kind of measures should be taken at what time for each object. If a maintenance plan is not required for the time being, for example, a part where it is determined to be replaced in the countermeasure determination step S7 and a sufficient remaining life is secured by the replacement, the maintenance plan planning step S9 may not be carried out. be.

(対策・監視実施工程S10)
対策・監視実施工程S10では、対策判定工程S7で必要と判定された交換や補修等を実施したり、監視判定工程S8で監視が必要であると判定された部分に対する監視を行う工程である。
なお、上述した対策判定工程S7から対策・監視実施工程S10までの工程を保守管理工程S11と呼ぶ。
(Countermeasure / monitoring implementation process S10)
The countermeasure / monitoring implementation step S10 is a step of carrying out replacement or repair determined to be necessary in the countermeasure determination step S7, or monitoring a portion determined to be necessary to be monitored in the monitoring determination step S8.
The process from the countermeasure determination process S7 to the countermeasure / monitoring implementation process S10 described above is referred to as a maintenance management process S11.

(対象物について)
幾つかの実施形態に係る保守管理方法が適用される対象物は、例えば上述したように、火力発電設備におけるボイラと蒸気タービンとの間を接続する蒸気配管等である。このような蒸気配管には、複数の種類の溶接個所が存在する。例えば、蒸気配管には、配管同士を接続する円周溶接部や、配管と分岐管とを接続する管台溶接部が存在する。また、配管が板状部材から製造されている場合には、板の端部同士を接続するために管軸方向に延在する長手溶接部が存在する。
(About the object)
The object to which the maintenance management method according to some embodiments is applied is, for example, a steam pipe connecting between a boiler and a steam turbine in a thermal power generation facility, as described above. There are multiple types of welds in such steam pipes. For example, the steam pipe has a circumferential welded portion for connecting the pipes and a pedestal welded portion for connecting the pipe and the branch pipe. Further, when the pipe is manufactured from a plate-shaped member, there is a longitudinal welded portion extending in the pipe axial direction in order to connect the end portions of the plates.

ボイラ等で使用される蒸気配管のように、高温高圧の環境下で長時間使用される部材には、溶接部においてクリープ損傷により亀裂が発生するおそれがある。
例えば溶接部のクリープ損傷の進行形態(亀裂成長過程)は次のとおりである。経年使用に伴い、まず溶接による熱影響部(HAZ部)の粒界にクリープボイドが発生する。次に、そのクリープボイドの数が増加するとクリープボイドが合体連結して巨視亀裂となり、その巨視亀裂が伝播して最終的に貫通に至る。
本明細書においては、巨視亀裂のように目視観察可能な亀裂だけではなく、疑似亀裂状態の亀裂、すなわちクリープボイドの集合(クリープボイドの密集領域)のように、亀裂成長過程上、亀裂とみなせる領域を含めて亀裂と呼ぶこととする。
A member that is used for a long time in a high temperature and high pressure environment, such as a steam pipe used in a boiler or the like, may have cracks due to creep damage at the welded portion.
For example, the progress form (crack growth process) of creep damage in the weld is as follows. With aging, creep voids first occur at the grain boundaries of the heat-affected zone (HAZ portion) due to welding. Next, when the number of the creep voids increases, the creep voids are united and connected to form a microscopic crack, and the macroscopic crack propagates and finally reaches penetration.
In the present specification, not only a visually observable crack such as a macroscopic crack but also a crack in a pseudo-crack state, that is, a set of creep voids (a dense region of creep voids) can be regarded as a crack in the crack growth process. It will be called a crack including the area.

例えばボイラと蒸気タービンとの間を接続する蒸気配管のような設備の配管では、設備の稼働中に探傷検査等を実施できないため、定期点検等、設備を停止させたときに探傷検査等を行うことになる。また、長期間の連続稼働の要請やコスト面等の理由から、設備を頻繁に停止させることが難しいため、定期点検の実施間隔は年単位等の長い期間となることが多い。そのため、上述したようなクリープ損傷に関し、亀裂成長の過程において、できるだけ初期の段階で亀裂を検出して、余寿命を予測することが望まれている。
そこで、幾つかの実施形態では、検査工程S4及び余寿命評価工程S5を以下に述べるようにして実施する。
For example, in the piping of equipment such as steam pipes that connect between the boiler and the steam turbine, flaw detection inspections, etc. cannot be performed while the equipment is in operation, so periodic inspections, etc. are performed when the equipment is stopped. It will be. In addition, since it is difficult to stop the equipment frequently due to the demand for long-term continuous operation and cost, the periodic inspection is often performed for a long period such as a year. Therefore, regarding creep damage as described above, it is desired to detect the crack at the earliest possible stage in the process of crack growth and predict the remaining life.
Therefore, in some embodiments, the inspection step S4 and the remaining life evaluation step S5 are carried out as described below.

(検査工程S4の詳細説明)
以下、検査工程S4について詳細に説明する。
以下で説明する幾つかの実施形態では、検査工程S4における評価対象部が例えば上述した蒸気配管の溶接部であるものとする。また、以下で説明する幾つかの実施形態では、検査工程S4における内部探傷検査は、例えば超音波を利用したフェーズドアレイ法による内部探傷検査であるものとする。なお、フェーズドアレイ法以外であっても、開口合成法、高周波UT法、又は、超音波ノイズ法によって内部探傷検査を行ってもよい。
図2は、検査工程S4で実施されるステップを示したフローチャートである。
検査工程S4は、評価対象物の評価対象部に対して内部探傷検査を実施し、探傷信号を取得する本探傷工程S41と、後述する亀裂評価基準策定工程S100で決定された亀裂の評価基準に従って、評価対象部について取得した探傷信号に基づいて評価対象部の亀裂の有無を評価する亀裂評価工程S42とを備える。
(Detailed explanation of inspection process S4)
Hereinafter, the inspection step S4 will be described in detail.
In some embodiments described below, it is assumed that the evaluation target portion in the inspection step S4 is, for example, the welded portion of the steam pipe described above. Further, in some embodiments described below, the internal flaw detection inspection in the inspection step S4 is assumed to be, for example, an internal flaw detection inspection by a phased array method using ultrasonic waves. In addition to the phased array method, the internal flaw detection inspection may be performed by an aperture synthesis method, a high frequency UT method, or an ultrasonic noise method.
FIG. 2 is a flowchart showing the steps carried out in the inspection step S4.
The inspection step S4 performs an internal flaw detection inspection on the evaluation target portion of the evaluation target, and obtains a flaw detection signal according to the main flaw detection step S41 and the crack evaluation criteria determined in the crack evaluation standard formulation step S100 described later. A crack evaluation step S42 for evaluating the presence or absence of cracks in the evaluation target portion based on the flaw detection signal acquired for the evaluation target portion is provided.

本探傷工程S41では、図3に示したように、フェーズドアレイ超音波探傷装置2によって、評価対象部である溶接部4aの内部に超音波を走査しながら照射し、超音波の反射波(エコー)を受信する。なお、図3は、本探傷工程S41にて評価対象物の溶接部4aから得られる、超音波の反射波の強度(エコー高さ)分布を説明するための図である。
評価対象部である溶接部4aとは、ボイラ等、実際に使用されている機器(実機)の配管等の溶接部4aである。
In this flaw detection step S41, as shown in FIG. 3, the phased array ultrasonic flaw detector 2 irradiates the inside of the welded portion 4a, which is the evaluation target portion, while scanning ultrasonic waves, and the reflected wave (echo) of the ultrasonic waves. ) Is received. Note that FIG. 3 is a diagram for explaining the intensity (echo height) distribution of the reflected wave of the ultrasonic wave obtained from the welded portion 4a of the evaluation target in the flaw detection step S41.
The welded portion 4a, which is the evaluation target portion, is a welded portion 4a such as a pipe of a device (actual machine) actually used such as a boiler.

なお、超音波を走査するとは、超音波の収束位置を刻々と変化させるということであり、少なくとも溶接部4aの厚さ方向を含む2次元的な面内又は3次元的な空間内で超音波の収束位置を変化させることである。フェーズドアレイ超音波探傷装置2は、超音波を走査しながら照射可能であるとともに、収束位置毎に超音波の反射波の強度(エコー高さ)を測定することができる。従って、フェーズドアレイ超音波探傷装置2によれば、図3に示したように、反射波の強度分布(エコー高さの分布)を取得可能である。図3は、反射波の強度分布をコンター図(等高線図)によって示している。
なお、反射波の強度は、照射する超音波の強度によっても変化するので、本明細書において反射波の強度とは、照射する超音波の強度に対する反射波の強度の比であってもよい。
It should be noted that scanning the ultrasonic wave means that the convergence position of the ultrasonic wave is changed every moment, and the ultrasonic wave is at least in a two-dimensional plane including the thickness direction of the welded portion 4a or in a three-dimensional space. Is to change the convergence position of. The phased array ultrasonic flaw detector 2 can irradiate while scanning the ultrasonic wave, and can measure the intensity (echo height) of the reflected wave of the ultrasonic wave at each convergence position. Therefore, according to the phased array ultrasonic flaw detector 2, it is possible to acquire the intensity distribution (echo height distribution) of the reflected wave as shown in FIG. FIG. 3 shows the intensity distribution of the reflected wave by a contour diagram (contour diagram).
Since the intensity of the reflected wave also changes depending on the intensity of the ultrasonic wave to be irradiated, the intensity of the reflected wave may be the ratio of the intensity of the reflected wave to the intensity of the ultrasonic wave to be irradiated in the present specification.

亀裂評価工程S42では、本探傷工程S41で受信した反射波の強度を信号レベル閾値thと比較し、評価対象部における反射波の強度が信号レベル閾値th以上である領域に亀裂6aが発生していると判定する。この信号レベル閾値thが後述する亀裂評価基準策定工程S100で決定された亀裂の評価基準である。
例えば、図3の場合、亀裂6aが溶接部4aにおける熱影響部8aの内部に発生している。溶接部4aの厚さ方向での亀裂6aの長さaxは10mmであり、亀裂6aから溶接部4aの表面までの距離が7mmである。
なお、本明細書において、亀裂の長さとは、特に断らない限り、溶接部の厚さ方向、例えば配管の肉厚方向、での亀裂の長さを意味するものとする。
In the crack evaluation step S42, the intensity of the reflected wave received in the flaw detection step S41 is compared with the signal level threshold value th, and a crack 6a is generated in a region where the intensity of the reflected wave in the evaluation target portion is equal to or higher than the signal level threshold value th. It is determined that there is. This signal level threshold value th is an evaluation standard for cracks determined in the crack evaluation standard formulation step S100, which will be described later.
For example, in the case of FIG. 3, a crack 6a is generated inside the heat-affected zone 8a in the welded portion 4a. The length ax of the crack 6a in the thickness direction of the welded portion 4a is 10 mm, and the distance from the crack 6a to the surface of the welded portion 4a is 7 mm.
In the present specification, the crack length means the length of the crack in the thickness direction of the welded portion, for example, the wall thickness direction of the pipe, unless otherwise specified.

なお、本探傷工程S41自体は非破壊検査であり、図3においては、参考のために評価対象の溶接部4aの断面形状を反射波の強度分布に重ね合わせて示している。溶接部4aは、2つの部材同士が溶接されている部分、又は、1つの部材において異なる部分が相互に溶接されている部分であり、溶着部(ウェルド)10aと溶着部10aの周囲に位置する熱影響部8aを含んでいる。例えば、溶接される部材が例えば2つの配管の場合、溶接部4aは、これら配管の周方向に延在する。あるいは、板を曲げて板の側縁同士を溶接して配管を形成する場合、溶接部4aは、溶接により形成される配管の軸線方向に延在する。クリープ損傷が特に問題になるのは、熱影響部8a内の亀裂(クリープ亀裂)6aである。 The flaw detection step S41 itself is a non-destructive inspection, and in FIG. 3, the cross-sectional shape of the welded portion 4a to be evaluated is shown superimposed on the intensity distribution of the reflected wave for reference. The welded portion 4a is a portion where two members are welded to each other, or a portion where different portions of one member are welded to each other, and is located around the welded portion (weld) 10a and the welded portion 10a. It includes a heat-affected zone 8a. For example, when the member to be welded is, for example, two pipes, the welded portion 4a extends in the circumferential direction of these pipes. Alternatively, when the plate is bent and the side edges of the plate are welded to each other to form a pipe, the welded portion 4a extends in the axial direction of the pipe formed by welding. Creep damage is particularly problematic in the cracks (creep cracks) 6a in the heat-affected zone 8a.

(亀裂評価基準策定工程S100及び亀裂の評価基準について)
以下、亀裂評価基準策定工程S100及び亀裂の評価基準について説明する。
亀裂の評価基準は、本探傷工程S41において評価対象部の亀裂の有無を評価する際に用いる基準値であり、上述したように、幾つかの実施形態では上記の信号レベル閾値thである。この信号レベル閾値thは、以下に述べる亀裂評価基準策定工程S100によって予め決定される。
図4は、亀裂評価基準策定工程S100における手順を示したフローチャートである。亀裂評価基準策定工程S100は、評価基準策定用データ収集工程S110と、評価基準決定工程S120とを含む。図5は、評価基準策定用データ収集工程S110における手順を示したフローチャートである。図6は、評価基準決定工程S120における手順を示したフローチャートである。
以下、図4乃至図6のフローチャートに基づいて、亀裂評価基準策定工程S100について説明する。
(Regarding the crack evaluation standard formulation process S100 and the crack evaluation standard)
Hereinafter, the crack evaluation standard formulation step S100 and the crack evaluation standard will be described.
The crack evaluation standard is a reference value used when evaluating the presence or absence of a crack in the evaluation target portion in the present flaw detection step S41, and as described above, is the above-mentioned signal level threshold value th in some embodiments. This signal level threshold value th is predetermined by the crack evaluation standard formulation step S100 described below.
FIG. 4 is a flowchart showing the procedure in the crack evaluation standard formulation process S100. The crack evaluation standard formulation step S100 includes an evaluation standard formulation data collection step S110 and an evaluation standard determination step S120. FIG. 5 is a flowchart showing a procedure in the evaluation standard establishment data collection process S110. FIG. 6 is a flowchart showing the procedure in the evaluation standard determination step S120.
Hereinafter, the crack evaluation standard formulation step S100 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 4 to 6.

(評価基準策定用データ収集工程S110)
亀裂評価基準策定工程S100では、まず、評価基準策定用データ収集工程S110を実施する。
図5に示すように、評価基準策定用データ収集工程S110は、試験片を第1時点までクリープ変形させるクリープ変形工程S111と、第1時点よりも前の第2時点における試験片に対して内部探傷検査を実施し、第2時点における探傷信号を取得する探傷信号取得工程S112とを含む。
(Data collection process S110 for formulating evaluation criteria)
In the crack evaluation standard formulation step S100, first, the evaluation standard formulation data collection step S110 is carried out.
As shown in FIG. 5, the data acquisition step S110 for establishing evaluation criteria is internal to the creep deformation step S111 that creep-deforms the test piece to the first time point and the test piece at the second time point before the first time point. It includes a flaw detection signal acquisition step S112 of performing a flaw detection inspection and acquiring a flaw detection signal at a second time point.

評価基準策定用データ収集工程S110では、亀裂の評価基準を得るための試験片を用意し、その試験片に対して、図5に示すようにクリープ変形工程S111において所定時間加温しながら負荷を掛けてクリープ変形させる。 In the data collection step S110 for formulating the evaluation criteria, a test piece for obtaining the evaluation criteria for cracks is prepared, and a load is applied to the test piece while being heated for a predetermined time in the creep deformation step S111 as shown in FIG. Hang and creep deform.

クリープ変形工程S111において試験片を所定時間クリープ変形させた後、探傷信号取得工程S112において、試験片に対して内部探傷検査を実施して探傷信号を取得する。
図7は、試験片12の内部探傷検査によって得られた反射波の強度分布のコンター図の一例であり、参考のために試験片12の溶接部4bの断面形状を反射波の強度分布に重ね合わせて示している。試験片12は、検査工程S4における評価対象物と同じ材質の金属片であり、溶接部4bを有する。なお、溶接部4bも、溶着部10b及び溶着部10bの周囲に位置する熱影響部8bを含んでいる。
探傷信号取得工程S112における内部探傷検査は、検査工程S4における内部探傷検査と同じ方法によるものであり、例えば超音波を利用したフェーズドアレイ法による内部探傷検査であるものとする。
After the test piece is creep-deformed for a predetermined time in the creep deformation step S111, an internal flaw detection inspection is performed on the test piece in the flaw detection signal acquisition step S112 to acquire the flaw detection signal.
FIG. 7 is an example of a contour diagram of the intensity distribution of the reflected wave obtained by the internal flaw detection inspection of the test piece 12, and for reference, the cross-sectional shape of the welded portion 4b of the test piece 12 is superimposed on the intensity distribution of the reflected wave. It is also shown. The test piece 12 is a metal piece made of the same material as the object to be evaluated in the inspection step S4, and has a welded portion 4b. The welded portion 4b also includes a welded portion 10b and a heat-affected zone 8b located around the welded portion 10b.
The internal flaw detection inspection in the flaw detection signal acquisition step S112 is performed by the same method as the internal flaw detection inspection in the inspection step S4, and is, for example, an internal flaw detection inspection by a phased array method using ultrasonic waves.

すなわち、探傷信号取得工程S112では、図7に示したように、フェーズドアレイ超音波探傷装置2によって、試験片12の溶接部4bの内部に、超音波を走査しながら照射し、超音波の反射波を受信する。これにより、探傷信号取得工程S112の実施時点での反射波の強度分布が得られる。なお、当該実施時点は、後述する第2時点である。 That is, in the flaw detection signal acquisition step S112, as shown in FIG. 7, the phased array ultrasonic flaw detector 2 irradiates the inside of the welded portion 4b of the test piece 12 while scanning ultrasonic waves to reflect the ultrasonic waves. Receive waves. As a result, the intensity distribution of the reflected wave at the time of performing the flaw detection signal acquisition step S112 can be obtained. The time of implementation is the second time, which will be described later.

図8は、図7の強度分布中、反射波の強度が大きい領域での反射波の強度(エコー高さ)と鉛直方向での位置との間の相関関係を概略的に示す図であり、(a)は溶接部の厚さ方向を含む断面での2次元的な強度分布、(b)は、溶接部の厚さ方向に沿う一次元的な強度分布を示している。 FIG. 8 is a diagram schematically showing the correlation between the intensity of the reflected wave (echo height) and the position in the vertical direction in the region where the intensity of the reflected wave is large in the intensity distribution of FIG. 7. (A) shows a two-dimensional strength distribution in a cross section including the thickness direction of the welded portion, and (b) shows a one-dimensional strength distribution along the thickness direction of the welded portion.

クリープ変形工程S111と探傷信号取得工程S112は、試験片12の内部で発生した亀裂が十分に成長するまで、すなわち少なくとも巨視亀裂が生じるまで繰り返される。
具体的には、例えば探傷信号取得工程S112において取得した探傷信号に基づいて、試験片12の内部の亀裂の成長が不十分であると判断される場合には、探傷信号取得工程S112の実施の後、ステップS101が否定判断されてクリープ変形工程S111に戻り、加温しながら負荷を掛けて試験片12を所定時間クリープ変形させる。
また、例えば探傷信号取得工程S112において取得した探傷信号に基づいて、試験片12の内部の亀裂が例えば所定の大きさ以上の大きさを有する巨視亀裂に成長していると判断される場合には、探傷信号取得工程S112の実施の後、ステップS101が肯定判断されて評価基準策定用データ収集工程S110を終了する。なお、試験片12の内部の亀裂が試験片12の表面に到達していると判断される場合に、評価基準策定用データ収集工程S110を終了することとしてもよい。
The creep deformation step S111 and the flaw detection signal acquisition step S112 are repeated until the cracks generated inside the test piece 12 are sufficiently grown, that is, at least until a microscopic crack is generated.
Specifically, for example, when it is determined that the growth of cracks inside the test piece 12 is insufficient based on the flaw detection signal acquired in the flaw detection signal acquisition step S112, the flaw detection signal acquisition step S112 is carried out. After that, step S101 is negatively determined, and the process returns to the creep deformation step S111, and a load is applied while heating to creep-deform the test piece 12 for a predetermined time.
Further, for example, when it is determined based on the flaw detection signal acquired in the flaw detection signal acquisition step S112 that the crack inside the test piece 12 has grown into a macroscopic crack having a size larger than, for example, a predetermined size. After the flaw detection signal acquisition step S112 is performed, step S101 is affirmatively determined, and the evaluation standard formulation data collection step S110 is terminated. When it is determined that the crack inside the test piece 12 has reached the surface of the test piece 12, the evaluation standard establishment data acquisition step S110 may be terminated.

なお、以下の説明では、クリープ変形工程S111と探傷信号取得工程S112を上述のように繰り返し実行した場合に、最後のクリープ変形工程S111を実施し終えた時点を第1時点と呼ぶ。すなわち、第1時点は、試験片12の内部の亀裂が例えば所定の大きさ以上の大きさに達した時点や、亀裂が試験片12の表面に到達した時点に該当する。
また、探傷信号取得工程S112の実施時点を第2時点と呼ぶ。第2時点は、第1時点よりも前の時点であり、少なくとも1つの第2時点が存在する。すなわち、第2時点は、探傷信号取得工程S112の実施回数と同数存在する。
In the following description, when the creep deformation step S111 and the flaw detection signal acquisition step S112 are repeatedly executed as described above, the time point at which the final creep deformation step S111 is completed is referred to as a first time point. That is, the first time point corresponds to the time when the crack inside the test piece 12 reaches, for example, a size larger than a predetermined size, or the time when the crack reaches the surface of the test piece 12.
Further, the time point at which the flaw detection signal acquisition step S112 is performed is referred to as a second time point. The second time point is a time point before the first time point, and there is at least one second time point. That is, at the second time point, there are as many times as the number of times the flaw detection signal acquisition step S112 is performed.

クリープ変形工程S111を繰り返し実行する過程で、試験片12の熱影響部8bには、クリープボイドが発生する。そして、クリープボイドの数が徐々に増加し、図7に示すように、クリープボイドの密集領域であり、亀裂成長過程上、亀裂とみなせる領域、すなわち本明細書における亀裂6bが現れる。なお、図7は、複数の第2時点の何れかの時点であって、巨視亀裂が発生する前の、亀裂成長の過程における比較的初期の段階のコンター図である。
その後、クリープボイドの数が増加するとクリープボイドが合体連結して巨視亀裂となり、その巨視亀裂が伝播して貫通に至る。
In the process of repeatedly executing the creep deformation step S111, a creep void is generated in the heat-affected zone 8b of the test piece 12. Then, the number of creep voids gradually increases, and as shown in FIG. 7, a region that is a dense region of creep voids and can be regarded as a crack in the crack growth process, that is, a crack 6b in the present specification appears. Note that FIG. 7 is a contour diagram of a relatively early stage in the crack growth process at any of the plurality of second time points, before the microscopic crack occurs.
After that, when the number of creep voids increases, the creep voids are united and connected to form a microscopic crack, and the macroscopic crack propagates to penetrate.

(評価基準決定工程S120)
図4に示すように、亀裂評価基準策定工程S100において評価基準策定用データ収集工程S110を実行した後、評価基準決定工程S120を実施する。図6に示すように評価基準決定工程S120は、サイズ計測工程S121と、モデル構築工程S123と、推定サイズ取得工程S125と、閾値取得工程S127とを含む。
(Evaluation Criteria Determination Step S120)
As shown in FIG. 4, after executing the evaluation standard formulation data collection step S110 in the crack evaluation standard formulation step S100, the evaluation standard determination step S120 is executed. As shown in FIG. 6, the evaluation standard determination step S120 includes a size measurement step S121, a model construction step S123, an estimated size acquisition step S125, and a threshold value acquisition step S127.

サイズ計測工程S121は、第1時点における亀裂のサイズを計測する工程である。サイズ計測工程S121では、図9に示すように、評価基準策定用データ収集工程S110を実行した後の試験片12の溶接部4cを切断する。なお、図9は、評価基準策定用データ収集工程S110を実行した後の試験片12の溶接部4cの切断面を模式的に示した図である。
そして、サイズ計測工程S121では、例えば切断された溶接部4cにおける亀裂6cの長さa1を測定する。サイズ計測工程S121での亀裂6cの長さa1の測定は、目視による直接的なものであり、定規やノギス等を用いて行うことができるが、亀裂6cの大きさによっては顕微鏡を使用してもよい。
The size measurement step S121 is a step of measuring the size of the crack at the first time point. In the size measurement step S121, as shown in FIG. 9, the welded portion 4c of the test piece 12 after the data acquisition step S110 for establishing the evaluation standard is executed is cut. Note that FIG. 9 is a diagram schematically showing the cut surface of the welded portion 4c of the test piece 12 after the data acquisition step S110 for establishing the evaluation standard is executed.
Then, in the size measuring step S121, for example, the length a1 of the crack 6c in the cut welded portion 4c is measured. The measurement of the length a1 of the crack 6c in the size measurement step S121 is a direct visual measurement and can be performed using a ruler, a caliper, or the like, but depending on the size of the crack 6c, a microscope is used. May be good.

モデル構築工程S123は、複数の第2時点における探傷信号の変化傾向に整合する亀裂成長過程のモデルを構築する工程である。モデル構築工程S123において用いるモデルの候補として、亀裂進展計算、FEM、損傷力学的評価、ボイドシミュレーション法又は組織シミュレーション法等が挙げられる。以下の説明では、モデル構築工程S123において用いるモデルが亀裂進展計算によるものであるとして説明する。 The model building step S123 is a step of building a model of the crack growth process that matches the changing tendency of the flaw detection signal at a plurality of second time points. Examples of the model used in the model construction step S123 include crack growth calculation, FEM, damage mechanical evaluation, void simulation method, structure simulation method, and the like. In the following description, it is assumed that the model used in the model construction step S123 is based on the crack growth calculation.

すなわち、モデル構築工程S123では、亀裂進展計算によって、複数の第2時点における探傷信号の変化傾向に整合する亀裂成長過程のモデルを構築すべく、亀裂進展計算における材料の物性値等の因子を調節する。これにより、複数の第2時点における探傷信号の変化傾向に整合する亀裂成長過程のモデルとして、例えば図10に示すような、時間と亀裂長さとの関係を表すマスターカーブ14が得られる。 That is, in the model construction step S123, factors such as the physical property values of the material in the crack growth calculation are adjusted in order to construct a model of the crack growth process that matches the change tendency of the flaw detection signals at a plurality of second time points by the crack growth calculation. do. As a result, as a model of the crack growth process consistent with the change tendency of the flaw detection signal at the plurality of second time points, a master curve 14 showing the relationship between time and the crack length is obtained, for example, as shown in FIG.

推定サイズ取得工程S125は、モデル構築工程S123で構築したモデルに基づいて、第2時点まで遡って第2時点における亀裂の推定サイズを得る工程である。推定サイズ取得工程S125では、次のようにして第2時点における亀裂の推定サイズを得る。
図10に示すように、モデル構築工程S123で得られたマスターカーブ14において、サイズ計測工程S121で計測した亀裂6cの長さa1に対応する時刻を時刻t1とする。時刻t1は、上述した第1時点に対応する。
そして、時刻t1を起点として、複数の第2時点に対応する、図10のグラフの横軸の時刻をそれぞれ求める。
The estimated size acquisition step S125 is a step of tracing back to the second time point and obtaining the estimated size of the crack at the second time point based on the model built in the model building step S123. In the estimated size acquisition step S125, the estimated size of the crack at the second time point is obtained as follows.
As shown in FIG. 10, in the master curve 14 obtained in the model building step S123, the time corresponding to the length a1 of the crack 6c measured in the size measuring step S121 is set as the time t1. The time t1 corresponds to the first time point described above.
Then, starting from the time t1, the time on the horizontal axis of the graph of FIG. 10 corresponding to the plurality of second time points is obtained.

次いで、複数の第2時点に対応する複数の時刻のうち、評価基準策定用データ収集工程S110で用いたフェーズドアレイ超音波探傷装置2の検出下限に対応する時刻tよりも遅い時刻であって、時刻tに最も近い時刻t2をマスターカーブ14に基づいて特定する。そして特定した時刻t2における亀裂の推定長さa2をマスターカーブ14から読み取る。この亀裂の推定長さa2が、推定サイズ取得工程S125において取得する亀裂の推定サイズである。 Next, of the plurality of times corresponding to the plurality of second time points, the time is later than the time t L corresponding to the lower limit of the detection of the phased array ultrasonic flaw detector 2 used in the evaluation standard establishment data collection step S110. , The time t2 closest to the time t L is specified based on the master curve 14. Then, the estimated length a2 of the crack at the specified time t2 is read from the master curve 14. The estimated length a2 of this crack is the estimated size of the crack acquired in the estimated size acquisition step S125.

閾値取得工程S127は、上述したようにして特定した時刻t2に対応する第2時点における亀裂の上記推定サイズに対応する領域を抽出可能な信号レベル閾値thを求める工程である。
閾値取得工程S127では、図11に示すように、時刻t2に対応する第2時点における探傷信号(反射波)の強度分布(信号レベル分布)から、サイズ計測工程S121でサイズを計測した亀裂の位置に対応する位置において亀裂の推定長さa2に対応する反射波の強度を求める。図11は、時刻t2に対応する第2時点における探傷信号すなわち反射波について、溶接部の厚さ方向に沿う一次元的な強度分布を示すグラフである。図11に示すように、図11の強度分布すなわちエコー高さのグラフから、亀裂の推定長さa2に対応する反射波の強度を求めることができる。これにより、亀裂の推定長さa2が得られる反射波の強度が分かるので、この反射波の強度を亀裂の評価基準、すなわち信号レベル閾値thとする。
The threshold value acquisition step S127 is a step of obtaining a signal level threshold value th that can extract a region corresponding to the estimated size of the crack at the second time point corresponding to the time t2 specified as described above.
In the threshold value acquisition step S127, as shown in FIG. 11, the position of the crack whose size was measured in the size measurement step S121 from the intensity distribution (signal level distribution) of the flaw detection signal (reflected wave) at the second time point corresponding to the time t2. The intensity of the reflected wave corresponding to the estimated crack length a2 is obtained at the position corresponding to. FIG. 11 is a graph showing a one-dimensional intensity distribution of the flaw detection signal, that is, the reflected wave at the second time point corresponding to the time t2, along the thickness direction of the welded portion. As shown in FIG. 11, the intensity of the reflected wave corresponding to the estimated crack length a2 can be obtained from the intensity distribution of FIG. 11, that is, the graph of the echo height. As a result, the intensity of the reflected wave from which the estimated length a2 of the crack is obtained can be known, and the intensity of the reflected wave is used as the crack evaluation standard, that is, the signal level threshold th.

なお、時刻t2は、上述のようにフェーズドアレイ超音波探傷装置2の検出下限を考慮して設定するだけなく、別の方法であってもよい。すなわち、時刻t2の候補となる時点における信号レベル分布に関し、仮の信号レベル閾値th´を求め、求められた仮の信号レベル閾値th´以上となる領域の位置や領域の数が、サイズ計測工程S121で観察される巨視亀裂の位置や巨視亀裂の数と整合するか否かを以下のようにして確認してもよい。
例えばサイズ計測工程S121で観察される巨視亀裂の数が1である場合について説明する。時刻t2の候補となる時点における信号レベル分布に関し、仮の信号レベル閾値th´以上となる領域の数が1であり、且つ、該領域の位置がサイズ計測工程S121で観察される巨視亀裂の位置に対応する場合には、仮の信号レベル閾値th´以上となる領域の位置や領域の数と、サイズ計測工程S121で観察される巨視亀裂の位置や巨視亀裂の数とが整合する。すなわち、この場合には、時刻t2の候補となる時点において仮の信号レベル閾値th´以上となる領域が、モデル構築工程S123で構築したモデル通りに、第1時点において例えば長さa1の亀裂6cとなったこととなるため、矛盾が生じていない。
この場合、仮の信号レベル閾値th´が亀裂の評価基準として適切であると判定できるので、当該仮の信号レベル閾値th´を信号レベル閾値thとする。
The time t2 is not only set in consideration of the lower limit of detection of the phased array ultrasonic flaw detector 2 as described above, but may be another method. That is, with respect to the signal level distribution at the time when it becomes a candidate for time t2, a temporary signal level threshold value th'is obtained, and the position and the number of regions having the obtained temporary signal level threshold value th' or more are the size measurement steps. It may be confirmed as follows whether or not it matches the position of the macroscopic cracks observed in S121 and the number of macroscopic cracks.
For example, a case where the number of microscopic cracks observed in the size measurement step S121 is one will be described. Regarding the signal level distribution at the time when it becomes a candidate at time t2, the number of regions that are equal to or greater than the provisional signal level threshold value th'is 1, and the position of the region is the position of the macroscopic crack observed in the size measurement step S121. In the case of, the position and the number of regions having the provisional signal level threshold value th'or or higher are matched with the position of the macroscopic cracks and the number of macroscopic cracks observed in the size measurement step S121. That is, in this case, the region where the temporary signal level threshold value th'or or higher at the time of being a candidate for time t2 is the same as the model constructed in the model construction step S123, for example, the crack 6c having a length a1 at the first time point. Therefore, there is no contradiction.
In this case, since it can be determined that the provisional signal level threshold value th'is appropriate as an evaluation criterion for cracks, the provisional signal level threshold value th'is set as the signal level threshold value th.

一方、例えばサイズ計測工程S121で観察される巨視亀裂の数が1であるが、時刻t2の候補となる時点における信号レベル分布に関し、仮の信号レベル閾値th´以上となる領域の数が2以上であれば、仮の信号レベル閾値th´以上となる領域の数と、サイズ計測工程S121で観察される巨視亀裂の数とが整合しない。すなわち、この場合、モデル構築工程S123で構築したモデルに基づけば第1時点で発生しているはずの巨視亀裂が、実際には発生していないこととなる。したがって、時刻t2の候補となる時点において仮の信号レベル閾値th´以上となる領域と、第1時点における巨視亀裂との関係に矛盾が生じることとなるため、仮の信号レベル閾値th´が亀裂の評価基準として不適切であることが分かる。したがって、このような場合には、仮の信号レベル閾値th´が信号レベル閾値thとして不適切であると判定する。
また、仮の信号レベル閾値th´以上となる領域の数と、サイズ計測工程S121で観察される巨視亀裂の数の両方が1で整合していたとしても、両者の位置が異なっている場合は、仮の信号レベル閾値th´が信号レベル閾値thとして不適切であると判定する。
On the other hand, for example, the number of macroscopic cracks observed in the size measurement step S121 is 1, but the number of regions having a tentative signal level threshold value th'or more than 2 with respect to the signal level distribution at the time of being a candidate at time t2. If this is the case, the number of regions that are equal to or greater than the provisional signal level threshold value th'and the number of macroscopic cracks observed in the size measurement step S121 do not match. That is, in this case, the microscopic crack that should have occurred at the first time point based on the model constructed in the model construction step S123 is not actually generated. Therefore, there is a contradiction between the region that is equal to or higher than the temporary signal level threshold value th'at the time t2 candidate and the microscopic crack at the first time point, so that the temporary signal level threshold value th'is cracked. It turns out that it is inappropriate as an evaluation standard for. Therefore, in such a case, it is determined that the provisional signal level threshold value th'is inappropriate as the signal level threshold value th.
Further, even if both the number of regions that are equal to or higher than the temporary signal level threshold value th'and the number of macroscopic cracks observed in the size measurement step S121 are matched at 1, if the positions of the two are different. , It is determined that the provisional signal level threshold value th'is inappropriate as the signal level threshold value th.

なお、例えばサイズ計測工程S121で観察される巨視亀裂の数が2以上である場合についても同様の考え方で仮の信号レベル閾値th´が亀裂の評価基準として適切であるかどうかを確認することができる。 For example, even when the number of microscopic cracks observed in the size measurement step S121 is 2 or more, it is possible to confirm whether or not the provisional signal level threshold value th'is appropriate as a crack evaluation standard based on the same idea. can.

仮の信号レベル閾値th´が亀裂の評価基準として不適切であると判定された場合には、推定サイズ取得工程S125に戻り、複数の第2時点に対応する複数の時刻のうち、上述した時刻t2よりも遅い時刻であって、時刻t2に最も近い時刻t2αをマスターカーブ14に基づいて特定する。そして特定した時刻t2αにおける亀裂の推定長さa2αをマスターカーブ14から読み取る。そして、閾値取得工程S127において、時刻t2αに対応する第2時点における探傷信号の信号レベル分布から、サイズ計測工程S121でサイズを計測した亀裂の位置に対応する位置において亀裂の推定長さa2αに対応する反射波の強度を求める。この反射波の強度を新たな仮の信号レベル閾値th´として、再度、上述したようにして新たな仮の信号レベル閾値th´が亀裂の評価基準として適切であるかどうかを確認する。 If it is determined that the provisional signal level threshold value th'is inappropriate as an evaluation criterion for cracks, the process returns to the estimated size acquisition step S125, and among the plurality of times corresponding to the plurality of second time points, the above-mentioned time The time t2α, which is later than t2 and is closest to the time t2, is specified based on the master curve 14. Then, the estimated length a2α of the crack at the specified time t2α is read from the master curve 14. Then, in the threshold value acquisition step S127, the estimated length a2α of the crack corresponds to the position corresponding to the position of the crack whose size was measured in the size measurement step S121 from the signal level distribution of the flaw detection signal at the second time point corresponding to the time t2α. Find the intensity of the reflected wave. Using the intensity of this reflected wave as a new temporary signal level threshold value th', it is confirmed again whether or not the new temporary signal level threshold value th'is appropriate as a crack evaluation criterion as described above.

新たな仮の信号レベル閾値th´が亀裂の評価基準として適切であると判定されれば、当該新たな仮の信号レベル閾値th´を信号レベル閾値thとする。
新たな仮の信号レベル閾値th´が亀裂の評価基準として不適切であると判定されれば、再び推定サイズ取得工程S125に戻り、上述した処理を繰り返す。
If it is determined that the new provisional signal level threshold value th'is appropriate as an evaluation criterion for cracks, the new provisional signal level threshold value th'is set as the signal level threshold value th.
If it is determined that the new temporary signal level threshold value th'is inappropriate as an evaluation criterion for cracks, the process returns to the estimated size acquisition step S125 again, and the above-mentioned process is repeated.

ここで、推定サイズ取得工程S125に適用可能な亀裂進展計算の概略的な手順について説明する。図12は、推定サイズ取得工程S125に適用可能な亀裂進展計算の概略的な手順を示すフローチャートである。
なお、以下で説明する亀裂進展計算では、時間的に遡って亀裂の長さを算出するので、以下で説明する亀裂進展計算のことを亀裂進展逆解析とも呼ぶ。
Here, a schematic procedure of crack growth calculation applicable to the estimated size acquisition step S125 will be described. FIG. 12 is a flowchart showing a schematic procedure of crack growth calculation applicable to the estimated size acquisition step S125.
In the crack growth calculation described below, the crack length is calculated retroactively in time, so the crack growth calculation described below is also referred to as a crack growth inverse analysis.

亀裂進展逆解析では、まず、解析に必要なデータが取得される(S200)。取得されるデータは、上記時刻t1での亀裂6cの長さa1、亀裂6cの深さ(溶接部4cの表面から亀裂6c先端までの距離)、応力、温度、クリープ速度、クリープ亀裂進展速度データ及び材質である。
次いで、工程S202で変数aに長さa1を代入し、工程S204で変数nに1を代入する。そして、C演算工程S206にて、取得したデータに基づいて、Cパラメータ(修正J積分J’)を演算する。
In the crack growth reverse analysis, first, the data necessary for the analysis is acquired (S200). The acquired data are the length a1 of the crack 6c at the above time t1, the depth of the crack 6c (distance from the surface of the weld 4c to the tip of the crack 6c), stress, temperature, creep rate, creep crack growth rate data. And the material.
Next, in step S202, the length a1 is assigned to the variable a, and in step S204, 1 is assigned to the variable n. Then, in the C * calculation step S206, the C * parameter (corrected J integral J') is calculated based on the acquired data.

亀裂進展速度取得工程S208では、C演算工程S206にて演算されたCパラメータに基づいて、亀裂進展速度(da/dt)を取得する。なお、Cパラメータの対数と、亀裂進展速度(da/dt)の対数との間には、材質に応じた係数mにて比例関係があり、Cパラメータから亀裂進展速度(da/dt)を求めることができる。
あるいは、材質毎に、亀裂進展速度(da/dt)とCパラメータとの関係を予め求めておき、該関係に基づいて、演算されたCパラメータから亀裂進展速度(da/dt)を求めてもよい。
In the crack growth rate acquisition step S208, the crack growth rate (da / dt) is acquired based on the C * parameter calculated in the C * calculation step S206. The logarithm of the C * parameter and the logarithm of the crack growth rate (da / dt) have a proportional relationship with the coefficient m according to the material, and the crack growth rate (da / dt) is calculated from the C * parameter. Can be asked.
Alternatively, the relationship between the crack growth rate (da / dt) and the C * parameter is obtained in advance for each material, and the crack growth rate (da / dt) is obtained from the calculated C * parameter based on the relationship. May be.

亀裂減少分演算工程S210では、亀裂進展速度取得工程S208で求めた亀裂進展速度(da/dt)に微小時間Δtを掛けて亀裂減少分Δaを求める。
亀裂寸法更新工程S212では、変数aから亀裂減少分Δaを引き算することによって、変数aを更新する。
In the crack reduction calculation step S210, the crack growth rate (da / dt) obtained in the crack growth rate acquisition step S208 is multiplied by a minute time Δt to obtain the crack reduction Δa.
In the crack dimension update step S212, the variable a is updated by subtracting the crack reduction amount Δa from the variable a.

そして、時刻判定工程S214にて、上記時刻t1から上記時刻t2まで遡ったか否かを確認する。時刻判定工程S214の判定結果が否定的なものである場合、変数nに1を足してC演算工程S206に戻る。
一方、時刻判定工程S214の判定結果が肯定的なものである場合、すなわち時刻t2まで遡った場合、そのときの変数aが、求めるべき亀裂6bの長さa2である。
Then, in the time determination step S214, it is confirmed whether or not the time t1 is traced back to the time t2. If the determination result in the time determination step S214 is negative, 1 is added to the variable n to return to the C * calculation step S206.
On the other hand, when the determination result in the time determination step S214 is positive, that is, when the time t2 is traced back, the variable a at that time is the length a2 of the crack 6b to be obtained.

なお、亀裂進展逆解析は、図12に示した方法に限定されることはなく、溶接される部材の材質、寸法、及び、溶接の開先形状等の組み合わせ毎に、実験によって予め求められた亀裂進展速度(da/dt)を用いて行っても良い。つまり、Cパラメータによらずに、予め実験によって求められた亀裂進展速度(da/dt)を用いて、時刻t2での亀裂6の長さa2を推定してもよい。換言すれば、亀裂進展逆解析は、マスターカーブ14を用意できるものであればよい。
The reverse crack growth analysis is not limited to the method shown in FIG. 12, and is obtained in advance by an experiment for each combination of the material and dimensions of the member to be welded, the groove shape of the weld, and the like. It may be performed using the crack growth rate (da / dt). That is, the length a2 of the crack 6 b at the time t2 may be estimated using the crack growth rate (da / dt) previously obtained by the experiment regardless of the C * parameter. In other words, the crack growth inverse analysis may be performed as long as the master curve 14 can be prepared.

(余寿命評価工程S5の詳細説明)
以下、余寿命評価工程S5について詳細に説明する。
幾つかの実施形態では、余寿命評価工程S5は、亀裂成長過程のモデルに基づいて、検査工程S4で特定された亀裂の大きさから評価対象部の余寿命を評価する工程である。
すなわち、余寿命評価工程S5では、検査工程S4にて求められた評価対象部の溶接部4aの内部の亀裂6aの長さaxから、以下のようにして評価対象部の溶接部4aの余寿命を評価する。
(Detailed explanation of remaining life evaluation step S5)
Hereinafter, the remaining life evaluation step S5 will be described in detail.
In some embodiments, the remaining life evaluation step S5 is a step of evaluating the remaining life of the evaluation target portion from the size of the crack specified in the inspection step S4 based on the model of the crack growth process.
That is, in the remaining life evaluation step S5, from the length ax of the crack 6a inside the welded portion 4a of the evaluation target portion determined in the inspection step S4, the remaining life of the welded portion 4a of the evaluation target portion is as follows. To evaluate.

具体的には、図13に示したように、検査工程S4における本探傷工程S41の実施時点である実施時刻txでの溶接部4aの内部の亀裂6aの長さaxから、亀裂進展計算により、亀裂6aの長さaxが溶接部4aを貫通する長さarになる貫通時刻trを求める。貫通時刻trと実施時刻txとの差が余寿命に相当する。
なお、図13は、余寿命と亀裂長さとの関係を示すグラフである。
すなわち、幾つかの実施形態では、余寿命評価工程S5において余寿命を評価するために用いる亀裂成長過程のモデル(亀裂進展計算)は、亀裂評価基準策定工程S100のモデル構築工程S123において第2時点の亀裂の推定サイズを求めるために用いた亀裂成長過程を示すモデル(亀裂進展計算)と同一である。
Specifically, as shown in FIG. 13, the length ax of the crack 6a inside the welded portion 4a at the implementation time tx at the time of implementation of the main flaw detection step S41 in the inspection step S4 is calculated by crack growth calculation. The penetration time tr at which the length ax of the crack 6a becomes the length ar penetrating the welded portion 4a is obtained. The difference between the penetration time tr and the implementation time tx corresponds to the remaining life.
Note that FIG. 13 is a graph showing the relationship between the remaining life and the crack length.
That is, in some embodiments, the model of the crack growth process (crack growth calculation) used for evaluating the remaining life in the remaining life evaluation step S5 is the second time point in the model construction step S123 of the crack evaluation standard formulation step S100. It is the same as the model showing the crack growth process (crack growth calculation) used to obtain the estimated size of the crack in.

ここで、余寿命評価工程S5に適用可能な亀裂進展計算の概略的な手順について説明する。図14は、余寿命評価工程S5に適用可能な亀裂進展計算の概略的な手順を示すフローチャートである。
なお、以下で説明する亀裂進展計算のことを亀裂進展解析とも呼ぶ。
Here, a schematic procedure for calculating crack growth applicable to the remaining life evaluation step S5 will be described. FIG. 14 is a flowchart showing a schematic procedure of crack growth calculation applicable to the remaining life evaluation step S5.
The crack growth calculation described below is also referred to as crack growth analysis.

亀裂進展解析では、まず、解析に必要なデータが取得される(S300)。取得されるデータは、時刻txでの亀裂6aの長さax、亀裂6aの深さ(溶接部4aの表面から亀裂6a先端までの距離)、応力、温度、クリープ速度、クリープ亀裂進展速度データ及び材質である。
次いで、工程S302で変数aに長さaxを代入し、工程S304で変数nに1を代入する。そして、C演算工程S306にて、取得したデータに基づいて、Cパラメータ(修正J積分J’)を演算する。
In the crack growth analysis, first, the data necessary for the analysis is acquired (S300). The acquired data include the length ax of the crack 6a at time tx, the depth of the crack 6a (distance from the surface of the weld 4a to the tip of the crack 6a), stress, temperature, creep rate, creep crack growth rate data and The material.
Next, in step S302, the length ax is assigned to the variable a, and in step S304, 1 is assigned to the variable n. Then, in the C * calculation step S306, the C * parameter (corrected J integral J') is calculated based on the acquired data.

亀裂進展速度取得工程S308では、C演算工程S306にて演算されたCパラメータに基づいて、亀裂進展速度(da/dt)を取得する。なお、Cパラメータの対数と、亀裂進展速度(da/dt)の対数との間には、材質に応じた係数mにて比例関係があり、Cパラメータから亀裂進展速度(da/dt)を求めることができる。
あるいは、材質毎に、亀裂進展速度(da/dt)とCパラメータとの関係を予め求めておき、該関係に基づいて、演算されたCパラメータから亀裂進展速度(da/dt)を求めてもよい。
In the crack growth rate acquisition step S308, the crack growth rate (da / dt) is acquired based on the C * parameter calculated in the C * calculation step S306. The logarithm of the C * parameter and the logarithm of the crack growth rate (da / dt) have a proportional relationship with the coefficient m according to the material, and the crack growth rate (da / dt) is calculated from the C * parameter. Can be asked.
Alternatively, the relationship between the crack growth rate (da / dt) and the C * parameter is obtained in advance for each material, and the crack growth rate (da / dt) is obtained from the calculated C * parameter based on the relationship. May be.

亀裂増分演算工程S310では、亀裂進展速度取得工程S308で求めた亀裂進展速度(da/dt)に微小時間Δtを掛けて亀裂増分Δaを求める。
亀裂寸法更新工程S312では、変数aに亀裂増分Δaを足し算することによって、変数aを更新する。
In the crack increment calculation step S310, the crack growth rate (da / dt) obtained in the crack growth rate acquisition step S308 is multiplied by a minute time Δt to obtain the crack growth rate Δa.
In the crack dimension update step S312, the variable a is updated by adding the crack increment Δa to the variable a.

そして、貫通判定工程S314にて、変数a、すなわち亀裂6aの長さが、溶接部4aを貫通する貫通長さar以上になったか否か判定する。貫通判定工程S314の判定結果が否定的なものである場合、変数nに1を足してC演算工程S306に戻る。
一方、貫通判定工程S314の判定結果が肯定的なものである場合、すなわち亀裂6aの長さが、溶接部4aを貫通する貫通長さar以上になった場合、残存寿命演算工程S318が実行される。残存寿命演算工程S318では、残存寿命、すなわち余寿命(tr−tx)が、変数nと微小時間Δtの積として求められる。
Then, in the penetration determination step S314, it is determined whether or not the length of the variable a, that is, the crack 6a is equal to or greater than the penetration length ar penetrating the welded portion 4a. If the determination result in the penetration determination step S314 is negative, 1 is added to the variable n to return to the C * calculation step S306.
On the other hand, when the determination result of the penetration determination step S314 is positive, that is, when the length of the crack 6a is equal to or greater than the penetration length ar penetrating the welded portion 4a, the remaining life calculation step S318 is executed. To. In the remaining life calculation step S318, the remaining life, that is, the remaining life (tr-tx) is obtained as the product of the variable n and the minute time Δt.

なお、亀裂進展解析は、図14に示した方法に限定されることはなく、溶接される部材の材質、寸法、及び、溶接の開先形状等の組み合わせ毎に、実験によって予め求められた亀裂進展速度(da/dt)を用いて行っても良い。つまり、Cパラメータによらずに、予め実験によって求められた亀裂進展速度(da/dt)を用いて、時刻txでの亀裂6aの長さaxから、時刻trを推定してもよい。換言すれば、亀裂進展解析は、マスターカーブ14を用意できるものであればよい。なお、亀裂進展逆解析及び亀裂進展解析では、同じマスターカーブ14を使用することができる。 The crack growth analysis is not limited to the method shown in FIG. 14, and the cracks obtained in advance by experiments for each combination of the material and dimensions of the member to be welded, the groove shape of the weld, and the like. It may be performed using the progress rate (da / dt). That is, the time tr may be estimated from the length ax of the crack 6a at the time tx by using the crack growth rate (da / dt) previously obtained by the experiment regardless of the C * parameter. In other words, the crack growth analysis may be performed as long as the master curve 14 can be prepared. The same master curve 14 can be used in the crack growth reverse analysis and the crack growth analysis.

ここで、図15は、クリープ損傷による亀裂進展の傾向を表すグラフであり、(a)は、時間と亀裂の長さとの関係を示し、(b)は、初期亀裂の長さと貫通時間との関係を示している。亀裂が溶接部を貫通するとは、亀裂が表面に到達することを意味する。図15(a)及び(b)において、横軸は対数軸である。図15(a)及び(b)より明らかなように、初期亀裂の長さが長いほど、亀裂の進展速度が急激に増加する時期が早まり、貫通時間が短くなる。 Here, FIG. 15 is a graph showing the tendency of crack growth due to creep damage, (a) shows the relationship between time and crack length, and (b) shows the relationship between initial crack length and penetration time. Shows the relationship. When a crack penetrates a weld, it means that the crack reaches the surface. In FIGS. 15A and 15B, the horizontal axis is the logarithmic axis. As is clear from FIGS. 15 (a) and 15 (b), the longer the length of the initial crack, the earlier the time when the crack growth rate rapidly increases and the shorter the penetration time.

幾つかの実施形態では、溶接部4aによって溶接される部材は、高強度フェライト鋼からなる。
高強度フェライト鋼からなる部材の溶接部4aの場合、外表面のクリープ損傷度と内部のクリープ損傷度との間に相関がなく、溶接部4aの外表面のクリープ損傷度に関わらずに、溶接部4aの内部のクリープ損傷度を評価する必要がある。
この点、上述した幾つかの実施形態では、溶接部4aの内部の亀裂6aの長さaxの評価を正確に行うことができ、高強度フェライト鋼からなる部材の溶接部4aのクリープ損傷度の評価に適している。
In some embodiments, the member welded by the weld 4a is made of high-strength ferritic steel.
In the case of the welded portion 4a of a member made of high-strength ferritic steel, there is no correlation between the degree of creep damage on the outer surface and the degree of creep damage on the inside, and welding is performed regardless of the degree of creep damage on the outer surface of the welded portion 4a. It is necessary to evaluate the degree of creep damage inside the part 4a.
In this regard, in some of the above-described embodiments, the length ax of the crack 6a inside the welded portion 4a can be accurately evaluated, and the creep damage degree of the welded portion 4a of the member made of high-strength ferritic steel can be accurately evaluated. Suitable for evaluation.

なお、高強度フェライト鋼とは、例えば、Gr.91系鋼(火SCMV28、火STPA28、火SFVAF28、火STBA28)の同等材、Gr.92系鋼(火STPA29、火SFVAF29、火STBA29)の同等材、火Gr.122系鋼(火SUS410J3、火SUS410J3TP、火SUSF410J3、火SUS410J3TB、火SUS410J3DTB)の同等材、又は、Gr.23系鋼(火STPA24J1、火SFVAF22AJ1、火STBA24J1、火SCMV4J1)の同等材である。 The high-strength ferritic steel is, for example, Gr. Equivalent material of 91 series steel (Tue SCMV28, Tue STPA28, Tue SFVAF28, Tue STBA28), Gr. Equivalent material of 92 series steel (Tue STPA29, Tue SFVAF29, Tue STBA29), Tue Gr. Equivalent material of 122 series steel (Tue SUS410J3, Tue SUS410J3TP, Tue SUSF410J3, Tue SUS410J3TB, Tue SUS410J3DTB) or Gr. It is an equivalent material of 23 series steel (fire STPA24J1, fire SFVAF22AJ1, fire STBA24J1, fire SCMV4J1).

なお、溶接部4aによって溶接される部材の材質は、高強度フェライト鋼に限定されることはなく、例えば、低合金鋼やステンレス鋼であってもよい。
低合金鋼とは、例えば、STBA12の同等材、STBA13の同等材、STPA20の同等材、火STPA21の同等材、STPA22の同等材、STPA23の同等材、又は、STPA24の同等材である。
ステンレス鋼とは、例えば、SUS304TPの同等材、SUS304LTPの同等材、SUS304HTPの同等材、火SUS304J1HTBの同等材、SUS321TPの同等材、SUS321HTPの同等材、SUS316HTPの同等材、SUS347HTPの同等材、又は、火SUS310J1TBの同等材である。
The material of the member to be welded by the welded portion 4a is not limited to high-strength ferritic steel, and may be, for example, low alloy steel or stainless steel.
The low alloy steel is, for example, an equivalent material of STBA12, an equivalent material of STBA13, an equivalent material of STPA20, an equivalent material of fire STPA21, an equivalent material of STPA22, an equivalent material of STPA23, or an equivalent material of STPA24.
The stainless steel is, for example, SUS304TP equivalent material, SUS304LTP equivalent material, SUS304HTP equivalent material, fire SUS304J1HTB equivalent material, SUS321TP equivalent material, SUS321HTP equivalent material, SUS316HTP equivalent material, SUS347HPP equivalent material, or It is an equivalent material of Tue SUS310J1TB.

図16は、溶接部4aによって溶接される部材の開先形状を例示するための図である。例えば、開先は、V形開先、X形開先、U形開先及び狭開先である。
図17は、溶接部4aによって溶接される配管の外径Dと厚さtを説明するための図である。
FIG. 16 is a diagram for exemplifying the groove shape of the member to be welded by the welded portion 4a. For example, the groove is a V-shaped groove, an X-shaped groove, a U-shaped groove, and a narrow groove.
FIG. 17 is a diagram for explaining the outer diameter D and the thickness t of the pipe to be welded by the welded portion 4a.

幾つかの実施形態では、溶接部4aによって溶接される配管の材質、開先形状、外径D、厚さt及び溶接棒の材質の組み合わせ毎に、実験によって予め亀裂進展速度da/dtを求めておき、亀裂進展逆解析及び亀裂進展解析を行ってもよい。組み合わせ毎に予め亀裂進展速度da/dtを求めることで、亀裂進展速度da/dt、換言すればマスターカーブ14を正確に求めることができ、信号レベル閾値thを正確に決定できるとともに、余寿命も正確に評価することができる。 In some embodiments, the crack growth rate da / dt is obtained in advance by an experiment for each combination of the material of the pipe to be welded by the welded portion 4a, the groove shape, the outer diameter D, the thickness t, and the material of the welding rod. Then, the crack growth reverse analysis and the crack growth analysis may be performed. By obtaining the crack growth rate da / dt in advance for each combination, the crack growth rate da / dt, in other words, the master curve 14, can be accurately obtained, the signal level threshold value th can be accurately determined, and the remaining life is also long. It can be evaluated accurately.

幾つかの実施形態では、溶接部4aによって溶接される配管の材質、開先形状、外径D、厚さt及び溶接棒の材質の組み合わせ毎に、実験によって予め亀裂進展速度da/dtを求める際に、実際に使用されている機器(実機)を用いて、亀裂進展速度da/dtを求める。実機を用いて、亀裂進展速度da/dtを求めておくことで、亀裂進展速度da/dt、換言すればマスターカーブ14をより正確に求めることができ、信号レベル閾値thを正確に決定できるとともに、余寿命も正確に評価することができる。 In some embodiments, the crack growth rate da / dt is obtained in advance by an experiment for each combination of the material of the pipe to be welded by the welded portion 4a, the groove shape, the outer diameter D, the thickness t, and the material of the welding rod. At that time, the crack growth rate da / dt is obtained by using the equipment (actual machine) actually used. By obtaining the crack growth rate da / dt using an actual machine, the crack growth rate da / dt, in other words, the master curve 14, can be obtained more accurately, and the signal level threshold value th can be accurately determined. , The remaining life can also be evaluated accurately.

(亀裂成長過程上、亀裂とみなせる領域の発生時期の予測について)
上述の説明では、亀裂成長過程上、亀裂とみなせる領域、すなわち本明細書における亀裂6bを検出する技術及び、亀裂6bが存在する評価対象部の余寿命の評価について説明した。
これに対して、以下で説明する実施形態では、上述した亀裂とみなせる領域が発生する前の段階において、上述した亀裂とみなせる領域が発生する時期の予測について説明する。
(About the prediction of the occurrence time of the area that can be regarded as a crack in the crack growth process)
In the above description, a region that can be regarded as a crack in the crack growth process, that is, a technique for detecting the crack 6b in the present specification and an evaluation of the remaining life of the evaluation target portion in which the crack 6b is present have been described.
On the other hand, in the embodiment described below, the prediction of the time when the above-mentioned region that can be regarded as a crack is generated before the above-mentioned region that can be regarded as a crack is generated will be described.

本実施形態では、予め事前準備工程を行う。
事前準備工程では、溶接部を有する強度曲線取得用試料を用意し、図18に示すように、強度曲線取得用試料に関して超音波の反射波の強度の経時変化を示す反射波強度曲線16を予め作成する。事前準備工程の詳細については後で説明する。
In this embodiment, a preliminary preparation step is performed in advance.
In the preparatory step, a sample for acquiring an intensity curve having a welded portion is prepared, and as shown in FIG. 18, a reflected wave intensity curve 16 showing a change over time in the intensity of the reflected wave of ultrasonic waves with respect to the sample for acquiring the intensity curve is obtained in advance. create. The details of the preparatory process will be described later.

検査工程S4の本探傷工程S41で得られた評価対象部の溶接部4aの反射波の強度(エコー高さ)が信号レベル閾値未満のHであるとき、図18に示すように、反射波強度曲線16に基づいて、評価対象部の溶接部4aに関する反射波の強度が、本探傷工程S41で受信した反射波の強度Hから信号レベル閾値thに到達するまでの時間Δtを求める。本工程を閾値到達寿命推定工程と呼ぶ。閾値到達寿命推定工程は、本探傷工程S41で得られた評価対象部の溶接部4aの反射波の強度が信号レベル閾値未満のHであるときに、上述した亀裂評価工程S42において行われる。 As shown in FIG. 18, when the intensity (echo height) of the reflected wave of the welded portion 4a of the evaluation target portion obtained in the main flaw detection step S41 of the inspection step S4 is H * less than the signal level threshold, the reflected wave. Based on the intensity curve 16, the time Δt * from the intensity H * of the reflected wave received in the flaw detection step S41 until the intensity of the reflected wave with respect to the welded portion 4a of the evaluation target portion reaches the signal level threshold th is obtained. This process is called a threshold reaching life estimation process. The threshold reaching life estimation step is performed in the crack evaluation step S42 described above when the intensity of the reflected wave of the welded portion 4a of the evaluation target portion obtained in the main flaw detection step S41 is H * less than the signal level threshold value.

閾値到達寿命推定工程において、予め作成された反射波強度曲線16を用いることで、評価対象の溶接部4aに亀裂が発生していない段階で、信号レベル閾値thに到達するまでの時間Δt(即ち、検査工程S4の実施時から亀裂発生時までの時間)を求めることができる。 By using the reflected wave intensity curve 16 created in advance in the threshold reaching life estimation step, the time until the signal level threshold th is reached at the stage where no crack is generated in the welded portion 4a to be evaluated Δt * ( That is, the time from the time when the inspection step S4 is performed to the time when the crack is generated) can be obtained.

図19は、事前準備工程の一実施形態を示す。
事前準備工程は、上述した図4の亀裂評価基準策定工程S100において同時に実施してもよい。
図19において、まず、1個以上の強度曲線取得用試料を用意する(試料準備工程S400)。以下の説明では、強度曲線取得用試料は、上述した亀裂評価基準策定工程S100における試験片12であるものとする。
用意された試験片12に対して、経過時間が異なる2以上の時点のそれぞれにおいて超音波の反射波の強度を計測する(反射波強度取得工程S402)。次に、この計測結果に基づいて、試験片12に関する反射波強度曲線を同定する(同定工程S404)。
これによって、試験片12を用いた試験段階での計測により容易に反射波強度曲線を求めることができる。
FIG. 19 shows an embodiment of the preparatory process.
The preparatory step may be carried out at the same time in the crack evaluation standard formulation step S100 of FIG. 4 described above.
In FIG. 19, first, one or more strength curve acquisition samples are prepared (sample preparation step S400). In the following description, it is assumed that the sample for acquiring the strength curve is the test piece 12 in the crack evaluation standard establishment step S100 described above.
For the prepared test piece 12, the intensity of the reflected wave of the ultrasonic wave is measured at each of the two or more time points where the elapsed time is different (reflected wave intensity acquisition step S402). Next, based on this measurement result, the reflected wave intensity curve for the test piece 12 is identified (identification step S404).
Thereby, the reflected wave intensity curve can be easily obtained by the measurement in the test stage using the test piece 12.

図20は、事前準備工程で求めた反射波強度曲線の例を示す。反射波強度曲線16a及び16bは、夫々異なる時点の2点の計測点u1、u2、v1及びv2から同定されて求められる。 FIG. 20 shows an example of the reflected wave intensity curve obtained in the preparatory step. The reflected wave intensity curves 16a and 16b are identified and obtained from two measurement points u1, u2, v1 and v2 at different time points.

一実施形態では、2個の試験片12に対して、近似曲線として、次の一般式(1)を選択する。
一般式y=p・eqx (1)
但し、y;エコー高さ、x;経過時間、p、q;係数
次に、異なる経過時間で2回探傷を行い、これらの計測値を式(1)に代入することで、係数p、qを求める。こうして、2個の試験片12から、反射波強度曲線16a及び16bを求めることができる。
In one embodiment, the following general formula (1) is selected as an approximate curve for the two test pieces 12.
General formula y = p · e qx (1)
However, y; echo height, x; elapsed time, p, q; coefficient Next, by performing flaw detection twice at different elapsed times and substituting these measured values into equation (1), the coefficients p, q. Ask for. In this way, the reflected wave intensity curves 16a and 16b can be obtained from the two test pieces 12.

閾値到達寿命推定工程において、本探傷工程S41で得られた評価対象部の溶接部4aの反射波の強度Hから信号レベル閾値thに到達するまでの時間Δtを求める方法として、一実施形態では、図18に示すように、反射波強度曲線16を用い、試験片12に関して、反射波の強度が、反射波の強度Hから信号レベル閾値thに到達するまでの時間Δt sampleを求める。
次に、時間Δtを求める工程では、ラーソンミラーパラメータ法により、時間Δt sampleを時間Δtに換算する。
この実施形態によれば、試験片12を用いて求めた時間Δt sampleから、ラーソンミラーパラメータ法を用いた演算により、評価対象部の溶接部4aの閾値到達時間Δtを容易に求めることができる。すなわち、評価対象部について取得した反射波の強度Hが信号レベル閾値thに達しない場合、内部探傷検査の探傷信号の既知の経時変化の傾向に基づいて、評価対象部について取得した反射波から前記時間Δtを求めることができる。
In the threshold reaching life estimation step, one embodiment is used as a method of obtaining the time Δt * from the intensity H * of the reflected wave of the welded portion 4a of the evaluation target portion obtained in the main flaw detection step S41 until the signal level threshold th is reached. Then, as shown in FIG. 18, using the reflected wave intensity curve 16, the time Δt * sample for the reflected wave intensity to reach the signal level threshold value th from the reflected wave intensity H * is obtained for the test piece 12. ..
Next, in the step of determining the time Delta] t *, the Larson-Miller parameter method, converting the time Delta] t * sample time Delta] t *.
According to this embodiment, the threshold arrival time Δt * of the welded portion 4a of the evaluation target portion can be easily obtained from the time Δt * sample obtained by using the test piece 12 by the calculation using the Larson mirror parameter method. can. That is, when the intensity H * of the reflected wave acquired for the evaluation target portion does not reach the signal level threshold value th, the reflected wave acquired for the evaluation target portion is based on the known tendency of the temporal change of the flaw detection signal of the internal flaw detection inspection. The time Δt * can be obtained.

一実施形態では、図21に示すように、ラーソンミラーパラメータ法を用いて、クリープ試験などで試験条件(温度T、負荷応力σ)における試験片12の全寿命(図13中の貫通時刻trの到達時まで)trと、反射波の強度が信号レベル閾値thになるまでの時間Δt sampleから、式(2)で寿命消費率の変化量ΔDを算出する。
次に、評価対象部の溶接部4aの運転条件(温度T、負荷応力σ)における全寿命trと、反射波の強度が信号レベル閾値thになるまでの時間Δtから、式(3)で寿命消費率の変化量ΔDを算出する。
In one embodiment, as shown in FIG. 21, the entire life of the test piece 12 (penetration time in FIG. 13) under test conditions (temperature T 1 , load stress σ 1 ) in a creep test or the like using the Larson mirror parameter method is used. (Until the arrival of tr) From tr 1 and the time before the intensity of the reflected wave reaches the signal level threshold th Δt * sample , the change amount ΔD 1 of the life consumption rate is calculated by the equation (2).
Next, from the total lifetime tr 2 under the operating conditions (temperature T 2 , load stress σ 2 ) of the welded portion 4a of the evaluation target portion, and the time Δt * until the intensity of the reflected wave reaches the signal level threshold th, the equation ( In 3), the change amount ΔD 2 of the life consumption rate is calculated.

次に、式(4)及び式(5)から、全寿命tr1及びtr2を求める。なお、式(4)及び式(5)において、溶接部の材質が同一のとき、係数a0、a1、a2、a3及びCは同一の値となる。
ΔDとΔDとは等価と考えられるため、式(6)が成立し、従って、式(4)で求められる全寿命trと式(5)で求められる全寿命trとの比から、式(7)で示すように、評価対象の溶接部4aの反射波の強度が信号レベル閾値thになるまでの時間Δtを求めることができる。
なお、図18中、t sampleは試験片12の反射波の強度がHになる時間を示している。
Next, the total life span tr1 and tr2 are obtained from the equations (4) and (5). In the formulas (4) and (5), when the materials of the welded portions are the same, the coefficients a0, a1, a2, a3 and C have the same values.
Since ΔD 1 and ΔD 2 are considered to be equivalent, the equation (6) holds, and therefore, from the ratio of the total lifetime tr 1 obtained by the equation (4) to the total lifetime tr 2 obtained by the equation (5). , As shown in the equation (7), the time Δt * until the intensity of the reflected wave of the welded portion 4a to be evaluated reaches the signal level threshold value th can be obtained.
In FIG. 18, t * sample indicates the time when the intensity of the reflected wave of the test piece 12 becomes H *.

本探傷工程S41で得られた反射波の強度Hから信号レベル閾値に到達するまでの時間Δtを求める別な方法として、一実施形態では、図18に示すように、反射波強度曲線16をラーソンミラーパラメータ法により補正し、評価対象部の溶接部4aに関する反射波の強度の経時変化を示す補正曲線18を求める。
この実施形態で時間Δtを求める工程では、補正曲線18を用いて、時間Δtを求める。
Another method for determining the time Delta] t * from the intensity of the reflected wave obtained in this flaw step S41 H * to reach the signal level threshold, in one embodiment, as shown in FIG. 18, the reflected wave intensity curve 16 Is corrected by the Larson mirror parameter method, and a correction curve 18 showing a change over time in the intensity of the reflected wave with respect to the welded portion 4a of the evaluation target portion is obtained.
In the step of obtaining the time Δt * in this embodiment, the correction curve 18 is used to obtain the time Δt *.

この実施形態によれば、補正曲線18を求めることで、評価対象部の溶接部4aに関する閾値到達時間Δtを容易に求めることができる。
なお、図18中、tは評価対象の溶接部4aの反射波の強度がHになる時間を示し、t3は亀裂発生時の時間を示している。
According to this embodiment, by obtaining the correction curve 18, the threshold value arrival time Δt * with respect to the welded portion 4a of the evaluation target portion can be easily obtained.
In FIG. 18, t * indicates the time when the intensity of the reflected wave of the welded portion 4a to be evaluated becomes H * , and t3 indicates the time when the crack occurs.

上述した幾つかの実施形態では、次の作用効果を奏する。
(1)少なくとも一実施形態に係る亀裂評価基準策定方法は、亀裂の評価基準を策定する方法であって、
試験片12を第1時点までクリープ変形させるクリープ変形工程S111と、
第1時点よりも前の少なくとも一つの第2時点における試験片12に対して内部探傷検査を実施し、少なくとも一つの第2時点における探傷信号を取得する探傷信号取得工程S112と、
第1時点から少なくとも一つの第2時点へと亀裂成長過程を遡ることで得られる第2時点における亀裂の推定サイズと、該第2時点における探傷信号とを対比することで、内部探傷検査による亀裂の評価基準を決定する評価基準決定工程S120と、を備える。
In some of the above-described embodiments, the following effects are exhibited.
(1) The method for formulating a crack evaluation standard according to at least one embodiment is a method for formulating a crack evaluation standard.
Creep deformation step S111, which creep-deforms the test piece 12 to the first time point,
A flaw detection signal acquisition step S112 for performing an internal flaw detection inspection on the test piece 12 at at least one second time point prior to the first time point and acquiring a flaw detection signal at at least one second time point.
By comparing the estimated size of the crack at the second time point obtained by tracing the crack growth process from the first time point to at least one second time point with the flaw detection signal at the second time point, the crack by the internal flaw detection inspection The evaluation standard determination step S120 for determining the evaluation standard of the above is provided.

これにより、第1時点から亀裂成長過程を遡ることで第2時点における亀裂の推定サイズを得る。すなわち、第2時点ではクリープボイドの密集領域であって亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域、の大きさを亀裂の推定サイズとして得ることができる。そして第2時点における亀裂の推定サイズと第2時点における探傷信号とを対比することで、亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域であっても検出できる、内部探傷検査による亀裂の評価基準を決定できる。これにより、亀裂成長過程の初期の段階における金属材料の内部の状態を評価可能である亀裂評価基準策定方法を提供できる。 As a result, the estimated size of the crack at the second time point is obtained by tracing back the crack growth process from the first time point. That is, at the second time point, the size of the region that is a dense region of creep voids and can be regarded as a crack in the crack growth process can be obtained as the estimated size of the crack. Then, by comparing the estimated size of the crack at the second time point with the flaw detection signal at the second time point, it is possible to determine the crack evaluation standard by the internal flaw detection inspection, which can detect even a region that can be regarded as a crack in the crack growth process. Thereby, it is possible to provide a method for formulating a crack evaluation standard capable of evaluating the internal state of a metallic material in the early stage of the crack growth process.

(2)幾つかの実施形態では、探傷信号取得工程S112では、第1時点よりも前の複数の第2時点のそれぞれについて探傷信号を取得する。
幾つかの実施形態では、複数の第2時点のそれぞれにおける探傷信号の変化傾向に整合する亀裂成長過程のモデルを構築するモデル構築工程S123をさらに備える。
評価基準決定工程S120では、上記モデルを用いて亀裂成長過程を1以上の第2時点まで遡って該第2時点における亀裂の前記推定サイズを得る(推定サイズ取得工程S125)。
(2) In some embodiments, in the flaw detection signal acquisition step S112, flaw detection signals are acquired for each of the plurality of second time points prior to the first time point.
In some embodiments, the model building step S123 is further provided to build a model of the crack growth process that matches the changing tendency of the flaw detection signal at each of the plurality of second time points.
In the evaluation standard determination step S120, the crack growth process is traced back to one or more second time points using the above model to obtain the estimated size of the crack at the second time point (estimated size acquisition step S125).

これにより、第2時点における亀裂の推定サイズを得るための亀裂成長過程のモデルが、複数の第2時点のそれぞれにおける探傷信号の変化傾向に整合するように構築されるので、第2時点における亀裂の推定サイズの推定精度が向上する。これにより、亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域の検出に適した亀裂の評価基準が得られる。 As a result, the model of the crack growth process for obtaining the estimated size of the crack at the second time point is constructed so as to match the change tendency of the flaw detection signal at each of the plurality of second time points. The estimation accuracy of the estimated size of is improved. As a result, a crack evaluation standard suitable for detecting a region that can be regarded as a crack in the crack growth process can be obtained.

(3)幾つかの実施形態では、亀裂成長過程の上記のモデルは、亀裂進展計算、FEM、損傷力学的評価、ボイドシミュレーション法又は組織シミュレーション法の少なくとも一つに基づく亀裂成長モデルを用いてもよい。 (3) In some embodiments, the above model of the crack growth process may also use a crack growth model based on at least one of crack growth calculation, FEM, damage mechanics evaluation, void simulation method or microstructure simulation method. good.

(4)幾つかの実施形態では、第1時点までクリープ変形をさせた試験片12を破壊検査し、第1時点における亀裂のサイズを計測するサイズ計測工程S121を備える。
幾つかの実施形態では、第1時点における亀裂のサイズに基づいて、第2時点における亀裂の推定サイズを得る推定サイズ取得工程S125を備える。
(4) In some embodiments, a size measuring step S121 is provided in which the test piece 12 that has been creep-deformed up to the first time point is subjected to destructive inspection and the size of the crack at the first time point is measured.
Some embodiments include an estimated size acquisition step S125 that obtains an estimated size of the crack at the second time point based on the size of the crack at the first time point.

これにより、第1時点における亀裂の実測サイズに基づいて、第2時点における亀裂の推定サイズを得るので、内部探傷検査による亀裂の評価により適した亀裂の評価基準が得られる。 As a result, since the estimated size of the crack at the second time point is obtained based on the measured size of the crack at the first time point, a crack evaluation standard more suitable for the evaluation of the crack by the internal flaw detection inspection can be obtained.

(5)幾つかの実施形態では、閾値取得工程S127では、内部探傷検査による亀裂の評価基準として、第2時点における探傷信号の信号レベル分布から第2時点における亀裂の推定サイズに対応する領域を抽出可能な信号レベル閾値thを求める。 (5) In some embodiments, in the threshold value acquisition step S127, as a crack evaluation standard by the internal flaw detection inspection, a region corresponding to the estimated size of the crack at the second time point is obtained from the signal level distribution of the flaw detection signal at the second time point. The extractable signal level threshold value th is obtained.

このようにして得られた評価基準を用いれば、亀裂の範囲を容易に特定可能となる。すなわち、検査対象物の評価対象部を内部探傷検査によって検査して得られた探傷信号と上記信号レベル閾値thとを比較することで検査対象物における亀裂の評価ができるので、検査対象物における亀裂の評価が容易となる。
By using the evaluation criteria thus obtained, the range of cracks can be easily specified. That is, since the crack in the inspection target can be evaluated by comparing the flaw detection signal obtained by inspecting the evaluation target portion of the inspection target by the internal flaw detection inspection with the signal level threshold value th, the crack in the inspection target can be evaluated. Is easy to evaluate.

(6)幾つかの実施形態では、内部探傷検査は、フェーズドアレイ法、開口合成法、高周波UT法、又は、超音波ノイズ法の少なくとも一つの探傷検査であってもよい。 (6) In some embodiments, the internal flaw detection inspection may be at least one flaw detection inspection of a phased array method, an aperture synthesis method, a high frequency UT method, or an ultrasonic noise method.

(7)少なくとも一実施形態に係る内部探傷検査による亀裂評価方法は、上述のようにして策定された亀裂の評価基準を用いて評価対象物の亀裂評価を行う方法である。
少なくとも一実施形態に係る内部探傷検査による亀裂評価方法は、試験片12と同一材料の評価対象物に対して内部探傷検査を実施し、探傷信号を取得する本探傷工程S41と、
亀裂の評価基準に従って、評価対象物について取得した探傷信号に基づいて評価対象物の亀裂の有無を評価する亀裂評価工程S42とを備える。
(7) The crack evaluation method by the internal flaw detection inspection according to at least one embodiment is a method of performing a crack evaluation of an evaluation object using the crack evaluation criteria formulated as described above.
The crack evaluation method by the internal flaw detection inspection according to at least one embodiment includes the main flaw detection step S41 in which the internal flaw detection inspection is performed on the evaluation target of the same material as the test piece 12 and the flaw detection signal is acquired.
A crack evaluation step S42 for evaluating the presence or absence of cracks in the evaluation target based on the flaw detection signal acquired for the evaluation target according to the crack evaluation criteria is provided.

この亀裂評価方法では、上述したように亀裂の評価基準を決定している。すなわち、亀裂の評価基準は、図11に示すように、第2時点における亀裂の推定サイズa2と、第2時点における探傷信号とを対比することで決定される。したがって、この亀裂評価方法では、このようにして決定された亀裂の評価基準に従って、評価対象物について内部探傷検査を実施して取得した探傷信号に基づいて評価対象物の亀裂の有無を評価するので、評価対象物における亀裂の有無を評価できる。 In this crack evaluation method, the crack evaluation criteria are determined as described above. That is, as shown in FIG. 11, the crack evaluation criterion is determined by comparing the estimated crack size a2 at the second time point with the flaw detection signal at the second time point. Therefore, in this crack evaluation method, the presence or absence of cracks in the evaluation target is evaluated based on the flaw detection signal obtained by performing an internal flaw detection inspection on the evaluation target according to the crack evaluation criteria determined in this way. , The presence or absence of cracks in the evaluation object can be evaluated.

(8)幾つかの実施形態では、亀裂の有無を評価する亀裂評価工程S42では、評価対象物のうち、該評価対象物について取得した探傷信号が評価基準を満たす領域を亀裂として特定する。 (8) In some embodiments, in the crack evaluation step S42 for evaluating the presence or absence of a crack, a region of the evaluation target to which the flaw detection signal acquired for the evaluation target satisfies the evaluation criteria is specified as a crack.

これにより、亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域のサイズを特定できる。 This makes it possible to specify the size of the region that can be regarded as a crack in the crack growth process.

(9)幾つかの実施形態では、亀裂成長過程のモデルに基づいて、特定された亀裂の大きさから評価対象物の余寿命を評価する余寿命評価工程S5を備える。 (9) In some embodiments, the remaining life evaluation step S5 for evaluating the remaining life of the evaluation object from the specified crack size based on the model of the crack growth process is provided.

これにより、評価対象物の内部に亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域が発生した段階であっても評価対象物の余寿命を評価できる。 As a result, the remaining life of the evaluation target can be evaluated even at the stage where a region that can be regarded as a crack in the crack growth process is generated inside the evaluation target.

(10)幾つかの実施形態では、亀裂成長過程のモデルは、評価基準の策定時に第2時点の亀裂の推定サイズを求めるために用いた亀裂成長過程を示すモデルと同一である。 (10) In some embodiments, the model of the crack growth process is the same as the model showing the crack growth process used to determine the estimated size of the crack at the second time point when formulating the evaluation criteria.

第2時点の亀裂の推定サイズを求めるために用いた亀裂成長過程を示すモデルに適した評価基準が得られているので、当該評価基準によって特定された亀裂の大きさから、当該モデルに基づいて評価対象物の余寿命を評価することで、評価対象物の余寿命の評価精度が高まる。 Since the evaluation criteria suitable for the model showing the crack growth process used to obtain the estimated size of the crack at the second time point have been obtained, the crack size specified by the evaluation criteria is used based on the model. By evaluating the remaining life of the evaluation target, the evaluation accuracy of the remaining life of the evaluation target is improved.

(11)幾つかの実施形態では、評価対象物について取得した探傷信号に基づいて、評価対象物に亀裂が発生するまでの時間Δtを求める閾値到達寿命推定工程を備える。 (11) In some embodiments, a threshold value reaching life estimation step is provided in which the time Δt * until a crack is generated in the evaluation target is obtained based on the flaw detection signal acquired for the evaluation target.

これにより、評価対象物について取得した探傷信号に基づいて、評価対象物に亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域が存在していない段階であっても、評価対象物に亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域がいつ発生するのかを把握できる。 As a result, based on the flaw detection signal acquired for the evaluation target, even if the evaluation target does not have a region that can be regarded as a crack in the crack growth process, the region that can be regarded as a crack in the crack growth process in the evaluation target. Can be grasped when will occur.

(12)幾つかの実施形態では、評価対象物について取得した探傷信号が評価基準を満たさない場合、内部探傷検査の探傷信号の既知の経時変化の傾向に基づいて、評価対象物について取得した探傷信号から前記時間Δtを求める。 (12) In some embodiments, if the flaw detection signal acquired for the evaluation target does not meet the evaluation criteria, the flaw detection acquired for the evaluation target is based on the known tendency of the flaw detection signal of the internal flaw detection inspection to change with time. The time Δt * is obtained from the signal.

これにより、評価対象物について取得した探傷信号が評価基準を満たさない場合であっても、すなわち、検査工程S4の本探傷工程S41で得られた評価対象部の溶接部4aの反射波の強度が信号レベル閾値th未満のHであっても、内部探傷検査の探傷信号の既知の経時変化の傾向に基づいて評価対象物に亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域の発生時期を精度よく求めることができる。 As a result, even when the flaw detection signal acquired for the evaluation target does not satisfy the evaluation criteria, that is, the intensity of the reflected wave of the welded portion 4a of the evaluation target portion obtained in the main flaw detection step S41 of the inspection step S4 is increased. Even if the H * is less than the signal level threshold value th, it is possible to accurately determine the time of occurrence of a region that can be regarded as a crack in the crack growth process in the evaluation object based on the known tendency of the time-dependent change of the flaw detection signal in the internal flaw detection inspection. can.

(13)幾つかの実施形態では、前記評価対象物は、溶接部を含む高強度フェライト鋼である。 (13) In some embodiments, the evaluation object is a high-strength ferritic steel including a welded portion.

本発明者らの知見によれば、高強度フェライト鋼からなる部材を溶接して形成された溶接部の場合、外表面のクリープ損傷度と内部のクリープ損傷度との間に相関がなく、溶接部の内部のクリープ損傷度を評価することが望まれる。
この点、上記の亀裂評価方法は、上述のようにして決定された亀裂の評価基準に従って、評価対象物について内部探傷検査を実施して取得した探傷信号に基づいて評価対象物の亀裂を評価するので、評価対象物における亀裂を評価できる。したがって、上記の亀裂評価方法は、高強度フェライト鋼からなる部材の亀裂の評価に適している。
According to the findings of the present inventors, in the case of a welded portion formed by welding a member made of high-strength ferritic steel, there is no correlation between the degree of creep damage on the outer surface and the degree of creep damage on the inner surface, and welding is performed. It is desirable to evaluate the degree of creep damage inside the part.
In this regard, the above-mentioned crack evaluation method evaluates cracks in the evaluation target based on the flaw detection signal obtained by performing an internal flaw detection inspection on the evaluation target in accordance with the crack evaluation criteria determined as described above. Therefore, the crack in the evaluation object can be evaluated. Therefore, the above crack evaluation method is suitable for evaluating cracks in a member made of high-strength ferritic steel.

(14)少なくとも一実施形態に係る保守管理方法は、上述した内部探傷検査による亀裂評価方法により、評価対象物の亀裂を評価する検査工程S4と、評価対象物の亀裂の評価結果に基づいて、評価対象物の保守管理を行う保守管理工程S11とを備える。 (14) The maintenance management method according to at least one embodiment is based on the inspection step S4 for evaluating the crack of the evaluation target by the crack evaluation method by the internal flaw detection inspection described above and the evaluation result of the crack of the evaluation target. A maintenance management step S11 for performing maintenance management of the evaluation target is provided.

これにより、亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域も評価可能であるので、前広に評価対象物の保守管理を行うことができる。 As a result, the region that can be regarded as a crack in the crack growth process can be evaluated, so that the maintenance and management of the evaluation target can be performed widely.

(15)幾つかの実施形態では、保守管理工程S11における保守管理は、評価対象物の交換、補修又は延命措置の少なくとも一つを含む。 (15) In some embodiments, the maintenance management in the maintenance management step S11 includes at least one of replacement, repair or life extension measures of the evaluation object.

これにより、亀裂成長過程上亀裂とみなせる領域も評価可能であるので、評価対象物の交換、補修又は延命措置を前広に実施できる。 As a result, the area that can be regarded as a crack in the crack growth process can be evaluated, so that the replacement, repair, or life extension measure of the evaluation target can be widely implemented.

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した幾つかの実施形態では、評価対象部が火力発電設備におけるボイラと蒸気タービンとの間を接続する複数系統の蒸気配管における溶接部であったが、評価対象の溶接部は、ボイラの一部に限定されることはなく、本発明に係る亀裂評価基準策定方法、内部探傷検査による亀裂評価方法及び保守管理方法は、高温高圧下に曝される種々の溶接部に適用可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modification of the above-mentioned embodiment and a combination of these embodiments as appropriate.
For example, in some of the above-described embodiments, the evaluation target portion is a welded portion in a plurality of steam pipes connecting between a boiler and a steam turbine in a thermal power generation facility, but the welded portion to be evaluated is a boiler. The crack evaluation standard formulation method, the crack evaluation method by internal flaw detection inspection, and the maintenance management method according to the present invention are applicable to various welds exposed to high temperature and high pressure. ..

2 フェーズドアレイ超音波探傷装置
4a,4b,4c 溶接部
6a,6b,6c 亀裂
8a,8b,8c 熱影響部
10a,10b,10c 溶接部の溶着部
12 試験片
14 マスターカーブ
16 反射波強度曲線
18 補正曲線
2 Phased array ultrasonic flaw detector 4a, 4b, 4c Welded part 6a, 6b, 6c Crack 8a, 8b, 8c Heat-affected zone 10a, 10b, 10c Welded part 12 Test piece 14 Master curve 16 Reflected wave intensity curve 18 Correction curve

Claims (15)

亀裂の評価基準を策定する方法であって、
試験片を第1時点までクリープ変形させるステップと、
前記第1時点よりも前の少なくとも一つの第2時点における前記試験片に対して内部探傷検査を実施し、前記少なくとも一つの第2時点における探傷信号を取得するステップと、
前記第1時点から前記少なくとも一つの第2時点へと亀裂成長過程を遡ることで得られる前記第2時点における亀裂の推定サイズの内、探傷装置の検出下限に対応する時刻よりも遅い時刻であって該時刻に最も近い時刻に対応する前記第2時点における亀裂の推定サイズと、該第2時点における前記探傷信号とを対比することで、前記内部探傷検査による亀裂の評価基準を決定するステップと、
を備えることを特徴とする亀裂評価基準策定方法。
It ’s a way to formulate crack evaluation criteria.
The step of creeping and deforming the test piece to the first time point,
A step of performing an internal flaw detection inspection on the test piece at at least one second time point prior to the first time point and acquiring a flaw detection signal at at least one second time point.
Of the estimated crack sizes at the second time point obtained by tracing the crack growth process from the first time point to at least one second time point, the time is later than the time corresponding to the lower limit of detection of the flaw detector. By comparing the estimated size of the crack at the second time point corresponding to the time closest to the time with the flaw detection signal at the second time point, the step of determining the evaluation criteria of the crack by the internal flaw detection inspection. ,
A method for formulating crack evaluation criteria, which is characterized by being equipped with.
前記探傷信号を取得するステップでは、前記第1時点よりも前の複数の第2時点のそれぞれについて前記探傷信号を取得し、
前記複数の第2時点のそれぞれにおける前記探傷信号の変化傾向に整合する前記亀裂成長過程のモデルを構築するステップをさらに備え、
前記評価基準を決定するステップでは、前記モデルを用いて前記亀裂成長過程を1以上の前記第2時点まで遡って該第2時点における前記亀裂の前記推定サイズを得る
ことを特徴とする請求項1に記載の亀裂評価基準策定方法。
In the step of acquiring the flaw detection signal, the flaw detection signal is acquired for each of the plurality of second time points prior to the first time point.
Further provided, a step of constructing a model of the crack growth process consistent with the change tendency of the flaw detection signal at each of the plurality of second time points.
Claim 1 is characterized in that in the step of determining the evaluation criteria, the model is used to trace the crack growth process back to one or more of the second time points to obtain the estimated size of the crack at the second time point. How to formulate crack evaluation criteria described in.
前記亀裂成長過程の前記モデルは、亀裂進展計算、FEM、損傷力学的評価、ボイドシミュレーション法又は組織シミュレーション法の少なくとも一つに基づく亀裂成長モデルであることを特徴とする請求項2に記載の亀裂評価基準策定方法。 The crack according to claim 2, wherein the model of the crack growth process is a crack growth model based on at least one of crack growth calculation, FEM, damage mechanics evaluation, void simulation method or microstructure simulation method. Evaluation standard formulation method. 前記第1時点まで前記クリープ変形をさせた前記試験片を破壊検査し、前記第1時点における前記亀裂のサイズを計測するステップと、
前記第1時点における前記亀裂の前記サイズに基づいて、前記第2時点における前記亀裂の前記推定サイズを得るステップと、
を備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の亀裂評価基準策定方法。
A step of destructively inspecting the test piece subjected to the creep deformation up to the first time point and measuring the size of the crack at the first time point.
A step of obtaining the estimated size of the crack at the second time point based on the size of the crack at the first time point.
The crack evaluation standard formulation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the method is provided with.
前記評価基準を決定するステップでは、前記内部探傷検査による前記亀裂の前記評価基準として、前記第2時点における前記探傷信号の信号レベル分布から前記第2時点における前記亀裂の前記推定サイズに対応する領域を抽出可能な信号レベル閾値を求める
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の亀裂評価基準策定方法。
In the step of determining the evaluation criterion, as the evaluation criterion of the crack by the internal flaw detection inspection, a region corresponding to the estimated size of the crack at the second time point from the signal level distribution of the flaw detection signal at the second time point. The crack evaluation standard formulation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the signal level threshold value that can be extracted is obtained.
前記内部探傷検査は、フェーズドアレイ法、開口合成法、高周波UT法、又は、超音波ノイズ法の少なくとも一つの探傷検査を含むことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の亀裂評価基準策定方法。 The one according to any one of claims 1 to 5, wherein the internal flaw detection inspection includes at least one flaw detection inspection of a phased array method, an aperture synthesis method, a high frequency UT method, or an ultrasonic noise method. How to formulate crack evaluation criteria. 請求項1乃至6の何れか一項に記載の方法により策定された前記亀裂の前記評価基準を用いて評価対象物の亀裂評価を行う方法であって、
前記試験片と同一材料の評価対象物に対して前記内部探傷検査を実施し、探傷信号を取得するステップと、
前記亀裂の前記評価基準に従って、前記評価対象物について取得した前記探傷信号に基づいて前記評価対象物の亀裂の有無を評価するステップと、
を備えることを特徴とする内部探傷検査による亀裂評価方法。
A method for evaluating a crack in an object to be evaluated by using the evaluation standard for the crack formulated by the method according to any one of claims 1 to 6.
The step of performing the internal flaw detection inspection on the evaluation target of the same material as the test piece and acquiring the flaw detection signal, and
A step of evaluating the presence or absence of a crack in the evaluation object based on the flaw detection signal acquired for the evaluation object according to the evaluation criteria of the crack.
A crack evaluation method by internal flaw detection inspection, which comprises.
前記亀裂の有無を評価するステップでは、前記評価対象物のうち、該評価対象物について取得した前記探傷信号が前記評価基準を満たす領域を亀裂として特定する
ことを特徴とする請求項7に記載の内部探傷検査による亀裂評価方法。
The seventh aspect of claim 7, wherein in the step of evaluating the presence or absence of a crack, a region of the evaluation target in which the flaw detection signal acquired for the evaluation target satisfies the evaluation criteria is specified as a crack. Crack evaluation method by internal flaw detection inspection.
前記亀裂成長過程のモデルに基づいて、特定された前記亀裂の大きさから前記評価対象物の余寿命を評価するステップを備える
ことを特徴とする請求項8に記載の内部探傷検査による亀裂評価方法。
The crack evaluation method by internal flaw detection inspection according to claim 8, further comprising a step of evaluating the remaining life of the evaluation object from the specified size of the crack based on the model of the crack growth process. ..
前記亀裂成長過程の前記モデルは、前記評価基準の策定時に前記第2時点の亀裂の前記推定サイズを求めるために用いた亀裂成長過程を示すモデルと同一である
ことを特徴とする請求項9に記載の内部探傷検査による亀裂評価方法。
9. The model of the crack growth process is the same as the model showing the crack growth process used to obtain the estimated size of the crack at the second time point when formulating the evaluation criteria. Rhagades evaluation method by the described internal flaw detection inspection.
前記評価対象物について取得した前記探傷信号に基づいて、前記評価対象物に亀裂が発生するまでの時間Δtを求めるステップを備える
ことを特徴とする請求項7乃至10の何れか一項に記載の内部探傷検査による亀裂評価方法。
The invention according to any one of claims 7 to 10, further comprising a step of obtaining a time Δt * until a crack is generated in the evaluation object based on the flaw detection signal acquired for the evaluation object. Crack evaluation method by internal flaw detection inspection.
前記評価対象物について取得した前記探傷信号が前記評価基準を満たさない場合、前記内部探傷検査の探傷信号の既知の経時変化の傾向に基づいて、前記評価対象物について取得した前記探傷信号から前記時間Δtを求める
ことを特徴とする請求項11に記載の内部探傷検査による亀裂評価方法。
When the flaw detection signal acquired for the evaluation object does not meet the evaluation criteria, the time from the flaw detection signal acquired for the evaluation object is based on the known tendency of the flaw detection signal of the internal flaw detection inspection to change with time. The crack evaluation method by internal flaw detection inspection according to claim 11, wherein Δt * is obtained.
前記評価対象物は、溶接部を含む高強度フェライト鋼である
ことを特徴とする請求項7乃至12の何れか一項に記載の内部探傷検査による亀裂評価方法。
The crack evaluation method by internal flaw detection inspection according to any one of claims 7 to 12, wherein the evaluation object is a high-strength ferritic steel including a welded portion.
請求項7乃至13の何れか一項に記載の方法により、前記評価対象物の亀裂を評価するステップと、
前記評価対象物の前記亀裂の評価結果に基づいて、前記評価対象物の保守管理を行うステップと、
を備えることを特徴とする保守管理方法。
A step of evaluating a crack in the evaluation object by the method according to any one of claims 7 to 13.
Based on the evaluation result of the crack of the evaluation target, the step of performing maintenance management of the evaluation target and
A maintenance management method characterized by being equipped with.
前記保守管理は、前記評価対象物の交換、補修又は延命措置の少なくとも一つを含む
ことを特徴とする請求項14に記載の保守管理方法。
The maintenance management method according to claim 14, wherein the maintenance management includes at least one of replacement, repair, or life extension measures of the evaluation object.
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