CN110161060A - 损伤状态判定装置和损伤状态判定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供损伤状态判定装置和损伤状态判定方法。一种损伤状态判定方法，检测焊接钢材的高强度铁素体钢材与焊接材料的交界附近处的交界预定区域的铬浓度和镍浓度，基于该铬浓度和镍浓度，判定交界预定区域中的损伤状态，所述焊接钢材是高强度铁素体钢材与其它钢材通过含有镍的焊接材料焊接在一起的。由此，能够更适当地判定将高强度铁素体钢材与其它钢材的焊接部利用镍基合金类焊接材料焊接在一起而得到的更换部件中的焊接部附近的损伤状态。

Description

损伤状态判定装置和损伤状态判定方法
技术领域
本发明涉及损伤状态判定装置和损伤状态判定方法。
背景技术
在锅炉等在高温环境下使用的配管等更换部件中，存在由高强度铁素体钢和其它钢材构成并利用含有镍的焊接材料将这些钢材焊接在一起的配管等更换部件。具体来说，存在将高强度铁素体钢和奥氏体类不锈钢的焊接部利用镍基合金类焊接材料焊接在一起的配管等更换部件。以往会进行这样的更换部件的维护。在专利文献1中公开了关联的技术。在专利文献1(日本国特开2003-90506号公报)中，根据在铁素体类CrMo钢与奥氏体类不锈钢的小径管异材焊接接头部所产生的裂纹，来评价损伤度和剩余寿命。
发明内容
发明要解决的课题
本发明谋求一种能够更适当地判定配管等更换部件中的焊接部附近的损伤等并进行维护的技术，其中配管等更换部件是如上所述的将高强度铁素体钢和奥氏体类不锈钢的焊接部利用镍基合金类焊接材料焊接在一起的部件。
本发明的目的在于提供一种解决上述课题的损伤状态判定装置和损伤状态判定方法。
用于解决课题的手段
根据本发明的第一方式，一种损伤状态判定方法，应用于焊接钢材，该焊接钢材是高强度铁素体钢材与其它钢材通过含有镍的焊接材料焊接在一起而得到的。损伤状态判定方法的特征在于，检测高强度铁素体钢材与焊接材料的交界附近处的交界预定区域的铬浓度和镍浓度，基于铬浓度和镍浓度，判定交界预定区域中的损伤状态。
在损伤状态判定方法中，优选：检测在焊接钢材中的高强度铁素体钢材侧测量的交界预定区域的铬浓度和镍浓度，在铬浓度为第一下限阈值以上并且镍浓度小于第二下限阈值的情况下，判定损伤状态是更换待机状态，该更换待机状态是等待由焊接钢材构成的更换部件的替换的状态，在铬浓度小于第一下限阈值并且镍浓度为第二下限阈值以上的情况下，判定损伤状态是更换部件的考虑替换状态。
在损伤状态判定方法中，优选：更换待机状态分类为至少两种以上的损伤状态。例如，优选：更换待机状态分类为以下损伤状态中的任两种以上的损伤状态：表示更换零件的老化观察的损伤状态、表示在下次定期检查时更换零件是检查对象的损伤状态、表示在下次定期检查时考虑更换零件的替换的损伤状态。
损伤状态判定方法，优选：获取包括交界预定区域的图像，计算表示交界预定区域中的界面析出物的占有区域的析出物区域，基于析出物区域来判定交界预定区域中的损伤状态。
损伤状态判定方法，优选：基于图像，计算表示交界预定区域的碳化物的占有区域的碳化物面积、和表示交界预定区域的金属间化合物的占有区域的金属间化合物面积，基于碳化物面积和金属间化合物面积，判定交界预定区域中的损伤状态。
损伤状态判定方法，优选：将碳化物面积和金属间化合物面积进行比较，在碳化物面积大于或等于金属间化合物面积的情况下，判定为处于更换待机状态，在碳化物面积小于金属间化合物面积的情况下，判定为处于考虑替换状态。
损伤状态判定方法，优选：基于从图像检测到的铁素体带的生长状态，判定交界预定区域中的损伤状态。或者，损伤状态判定方法，优选：基于从图像检测到的交界预定区域是否产生蠕变孔洞，判定交界预定区域中的损伤状态。
损伤状态判定方法，优选：在距交界第一距离的第一交界预定区域中，检测铬浓度和镍浓度，在距交界第二距离的第二交界预定区域中，检测碳化物和金属间化合物，第二距离比第一距离近，在距交界的距离为第三距离的第三交界预定区域中，检测蠕变孔洞，第三距离等于第一距离。
根据本发明的第二方式，一种损伤状态判定装置，应用于焊接钢材，该焊接钢材是高强度铁素体钢材与其它钢材通过含有镍的焊接材料焊接在一起而得到的。损伤状态判定装置的特征在于，具备：浓度检测部，其检测高强度铁素体钢材与焊接材料的交界附近处的交界预定区域的铬浓度和镍浓度；和损伤状态判定部，其基于铬浓度和镍浓度，判定交界预定区域中的损伤状态。
根据本发明的第三方式，一种记录介质，其特征在于，记录有在计算机中安装以下处理过程的程序：检测焊接钢材的高强度铁素体钢材与焊接材料的交界附近处的交界预定区域的铬浓度和镍浓度的处理过程，焊接钢材是高强度铁素体钢材与其它钢材通过含有镍的焊接材料焊接在一起而得到的；和基于铬浓度和镍浓度判定交界预定区域中的损伤状态的处理过程。
发明效果
根据本发明，能够更适当地判定更换部件中的焊接部附近的损伤状态，所述焊接部是将高强度铁素体钢材与其它钢材的焊接部利用镍基合金类焊接材料焊接在一起的更换部件中的焊接部。
附图说明
图1是包括损伤状态判定装置的维护系统的构成图。
图2是示出损伤状态判定装置的硬件构成的框图。
图3是损伤状态判定装置的功能框图。
图4示出从透射式电子显微镜获取的TEM图像的一例。
图5示出从扫描式电子显微镜获取的SEM图像的一例。
图6A示出TEM图像G1-1的解析结果。
图6B示出TEM图像G1-2的解析结果。
图7示出损伤状态的多个阶段中的TEM图像。
图8是示出损伤状态的多个阶段的分类表。
图9示出铬浓度相对于镍浓度的比例与蠕变强度的关系。
图10是示出损伤状态判定装置的损伤状态判定处理的流程图。
图11示出高强度铁素体钢材和镍基合金类焊接材料的化学成分。
具体实施方式
参照附图，对本发明所涉及的损伤状态判定装置和损伤状态判定方法详细地进行说明。
图1是包括根据本发明的实施方式的损伤状态判定装置1的维护系统100的构成图。
在维护系统100中，损伤状态判定装置1与透射式电子显微镜(TransmissionElectron Microscope)2、扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope)3以及能量分散式X射线分光器4通信连接。
根据本实施方式的损伤状态判定装置1使用焊接钢材的高强度铁素体钢中的与焊接材料的交界预定区域的分析结果，该焊接钢材是所述高强度铁素体钢与其它钢材通过含有镍的焊接材料焊接在一起的钢材，所述交界预定区域即从镍基合金类熔化金属跨越高强度铁素体钢母材的极微小的区域。损伤状态判定装置1使用该分析结果，检测高强度铁素体钢中的交界预定区域的铬的浓度和镍的浓度。另外，损伤状态判定装置1基于所获取的显微镜图像的解析，来判定是否产生了铁素体带，基于显微镜图像的解析，来判定在交界预定区域是否产生了蠕变孔洞，且基于所获取的显微镜图像的解析，来计算交界预定区域的界面析出物的种类和表示该界面析出物的占有区域的析出物区域。另外，损伤状态判定装置1基于交界预定区域中的铬的浓度、交界预定区域中的镍的浓度、铁素体带、蠕变孔洞、以及析出物区域这五个要素中的至少三个要素，来判定交界预定区域中的损伤状态。在本实施方式中，高强度铁素体钢材含有9％的铬。此外，高强度铁素体钢材也可以具有9％至12％的范围的铬含量。作为一例，在图11中示出了本实施方式中含有9％的铬的高强度铁素体钢材和镍基合金类焊接材料的化学成分。
图2是示出根据本实施方式的损伤状态判定装置1的硬件构成的框图。
损伤状态判定装置1是计算机，由CPU101、ROM(只读存储器)102、RAM(随机存取存储器)103、硬盘驱动器(HDD)104等存储部、用户接口105、通信模块106以及数据库装置107构成。
图3是根据本实施方式的损伤状态判定装置1的功能框图。
损伤状态判定装置1的CPU101基于用户操作，执行存储在ROM102中的损伤状态判定程序。由此，在损伤状态判定装置1中安装控制部11、浓度检测部12、碳化物面积计算部13、化合物面积计算部14、铁素体带判定部15、蠕变孔洞判定部16、损伤状态判定部17、维护管理部18的功能部。
控制部11控制各功能部。
浓度检测部12从能量分散式X射线分光器4获取焊接钢材的高强度铁素体钢中的与焊接材料的交界预定区域的能量分散式X射线分析结果，该焊接钢材是高强度铁素体钢与其它钢材通过含有镍的焊接材料焊接在一起的钢材，所述交界预定区域即从镍基合金类熔化金属跨越高强度铁素体钢母材的极微小的区域。浓度检测部12使用该能量分散式X射线分析结果，检测高强度铁素体钢中的交界预定区域的铬和镍的浓度。浓度检测部12也可以利用其他手段来检测铬和镍的浓度，例如电子射线显微分析仪。
碳化物面积计算部13是析出区域计算部的一例，基于显微镜图像(透射式电子显微镜图像或扫描式电子显微镜图像)的解析，计算表示交界预定区域的碳化物的占有区域的碳化物面积。
化合物面积计算部14是析出区域计算部的另一例，基于显微镜图像(透射式电子显微镜图像)的解析，计算表示交界预定区域的金属间化合物的占有区域的化合物面积。
铁素体带判定部15基于显微镜图像(透射式电子显微镜图像、扫描式电子显微镜图像或电子反向散射解析等)的解析，判定是否产生了铁素体带。
蠕变孔洞判定部16基于显微镜图像(扫描式电子显微镜图像或光学显微镜图像等)的解析，判定在交界预定区域是否产生了蠕变孔洞。
损伤状态判定部17判定高强度铁素体钢中的交界预定区域处的损伤状态。
维护管理部18基于损伤状态向用户输出维护信息。
图4示出从透射式电子显微镜获取的TEM图像(“TEM”是Transmission ElectronMicroscope的缩写)的一例。
在图4所示的TEM图像G1中比虚线所示的交界L1靠左侧的区域表示高强度铁素体钢。另外，比交界L1附近靠右侧的区域表示镍基合金类焊接材料。交界L1表示高强度铁素体钢与镍基合金类焊接材料的交界。TEM图像G1是透射式电子显微镜2拍摄高强度铁素体钢与奥氏体类不锈钢的焊接部而得到的图像，该焊接部是利用镍基合金类焊接材料将该焊接部焊接在一起而得到的配管的更换部件(焊接钢材)的焊接部。如图4所示，在TEM图像G1的比交界L1靠左侧的区域，能够检测金属间化合物O1和碳化物·碳氮化物(以下简称为碳化物O2)的析出。此外，TEM图像G1是焊接部的损伤状态以某种程度正在发展的情况的例子，在该情况下，在高强度铁素体钢侧的交界L1附近，沿着该交界L1，能够观察碳化物O2和金属间化合物O1析出。该金属间化合物O1发生析出的区域是高强度铁素体钢侧的交界L1附近的区域。损伤状态判定装置1获取通过能量分散式X射线分析对TEM图像G1的从交界L1离开第一距离的第一交界预定区域a1进行了解析的结果，并根据该结果测量铬浓度和镍浓度。此外，碳化物O2作为一例是M23C6，金属间化合物O1作为一例是G相含有的化合物。另外，损伤状态判定装置1对从交界L1离开预定的第二距离的第二交界预定区域a2进行图像解析，计算碳化物O2和金属间化合物O1的面积。第二交界预定区域a2设定在比第一交界预定区域a1距离交界L1更近的位置。第一交界预定区域a1和第二交界预定区域a2的大小以及第一距离和第二距离预先通过计算测量来推定。
图5示出从扫描式电子显微镜获取的SEM图像(“SEM”是Scanning ElectronMicroscope的缩写)的一例。
在图5所示的SEM图像G2中比虚线所示的交界L2靠左侧的区域表示高强度铁素体钢。另外，比交界L2靠右侧的区域表示镍基合金类焊接材料。图5所示的SEM图像G2是扫描式电子显微镜3拍摄高强度铁素体钢与奥氏体类不锈钢的焊接部而得到的图像，该焊接部是利用镍基合金类焊接材料将该焊接部焊接而得到的配管的更换部件(焊接钢材)的焊接部。与图4所示的TEM图像G1同样，图5是焊接部的损伤状态以某种程度正在发展的情况的SEM图像G2的例子。在图5中，在SEM图像G2中比交界L2靠左侧的区域，能够观察到蠕变孔洞O3出现。该蠕变孔洞O3出现的区域是高强度铁素体钢侧的交界L2附近的第三交界预定区域a3。第三交界预定区域a3从交界L1离开第三距离。第三交界预定区域a3和第三距离预先通过计算测量来推定。此外，第一交界预定区域a1相对于交界L1的位置与第三交界预定区域a3相对于交界L2的位置可以是均等的。在图5中，第二交界预定区域a2位于交界L2与第三交界预定区域a3之间。在该第二交界预定区域a2，由于更换部件在高温化下的长年使用，使得金属间化合物O1和碳化物O2析出。
图6A示出TEM图像G1-1的解析结果。
在图6A中，与未使用的更换部件(第一阶段(I)的更换部件)的焊接部的TEM图像G1-1关联地示出了两个图表，即镍浓度图表G1-11和铬浓度图表G1-12。镍浓度图表G1-11的横轴对应于TEM图像G1-1的水平方向的像素，纵轴表示TEM图像G1-1的纵方向的像素的镍浓度的统计值。统计值可以是平均值。铬浓度图表G1-12的横轴对应于TEM图像G1-1的水平方向的像素，纵轴表示TEM图像G1-1的纵方向的像素的铬浓度的统计值。统计值可以是平均值。
图6B示出TEM图像G1-2的解析结果。在图6B中，与损伤状态发展了的更换部件(第四阶段(1V)的更换部件)的焊接部的TEM图像G1-2关联地示出了两个图表，即镍浓度图表G1-21和铬浓度图表G1-22。镍浓度图表G1-21的横轴对应于TEM图像G1-2的水平方向的像素，纵轴表示TEM图像G1-2的纵方向的像素的镍浓度的统计值。统计值可以是平均值。铬浓度图表G1-22的横轴对应于TEM图像G1-2的水平方向的像素，纵轴表示TEM图像G1-2的纵方向的像素的铬浓度的统计值。统计值可以是平均值。
进行图表G1-11与G1-21的比较以及图表G1-12与G1-22的比较可知，关于损伤发展状态的更换部件，镍和铬的各浓度在高强度铁素体钢侧的交界L1附近与未使用状态相比变高。此外，在图表G1-21中的高强度铁素体钢侧的交界L1附近，镍浓度值高，示出峰值，另外，在图表G1-22的高强度铁素体钢侧的交界L1附近，铬浓度值高，示出峰值，不过这是基于G相所包含的金属化合物的析出而得到的。另外，通过图表G1-12与G1-22的比较以及图表G1-11与G1-21的比较，能够判定在损伤发展状态的更换零件中，在高强度铁素体钢侧的交界L1附近，铬浓度降低，镍浓度升高。在高强度铁素体钢材与含有镍的焊接材料的交界处，伴随高温长年使用，铬和镍从焊接材料向高强度铁素体钢材侧扩散。伴随于此，在交界L1附近的高强度铁素体钢材侧，碳化物O2、以铬和镍作为主要成分的金属间化合物O1析出，在该析出物周围的高强度铁素体钢材中，铬浓度降低。另外，通过来自焊接材料的镍的扩散，使得高强度铁素体钢材的镍浓度整体性地上升。这样，交界预定区域(第二交界预定区域a2)的铬和镍的浓度变化与更换零件的损伤状态存在相关，因此通过检测该交界预定区域的铬浓度和镍浓度，能够判定更换部件的损伤状态。
图7示出损伤状态的多个阶段中的TEM图像的变化。
在图7中，示出了将更换部件的焊接部的损伤状态区分为从第一阶段(I)至第四阶段(1V)这四个阶段的情况下的各阶段中的TEM图像G1的变化。
第一阶段(1)51示出更换部件的未使用状态下的TEM图像G1，在比交界L1靠左侧的区域的高强度铁素体钢侧，在交界L1附近，沿着该交界L1，能够确认碳化物O2的析出。另外，在第一阶段(1)51的TEM图像G1中，在高强度铁素体钢的整个区域中，碳化物O2也分散地出现。
第二阶段(II)52示出更换部件在高温环境下使用后的初期的损伤状态的TEM图像G1，在比交界L1靠左侧的区域的高强度铁素体钢侧，在交界L1附近，沿着该交界L1，能够确认金属间化合物O1与碳化物O2一起的析出。另外，在第二阶段(II)52的TEM图像G1中，在高强度铁素体钢的区域中，与第一阶段(I)51的TEM图像G1相比，碳化物O2减少。具体来说，在第二阶段(II)52，虽然在交界L1附近，金属间化合物O1沿着该交界析出，但是碳化物O2的面积比金属间化合物O1的面积大(碳化物面积≥金属间化合物面积)。另外，在第二阶段(II)52中，在高强度铁素体钢侧的交界L1附近，生成轻微的铁素体带。
第三阶段(III)53示出更换部件由于在高温环境下使用而导致的损伤状态比第二阶段(II)52进一步发展了的情况下的TEM图像G1。在第三阶段(III)53中，在比交界L1靠左侧的区域的高强度铁素体钢侧，在交界L1附近，沿着该交界L1，能够确认金属间化合物O1与碳化物O2一起的析出，该金属间化合物O1的面积比第二阶段(II)52增加。另外，在第三阶段(III)53中，在高强度铁素体钢的区域中，与第二阶段(II)52相比，碳化物O2减少。具体来说，仍然与第二阶段(II)52相同，在交界L1附近沿着该交界L1析出的碳化物O2的面积比金属间化合物O1的面积大(碳化物面积≥金属间化合物面积)。另外，在第三阶段(III)53中，在高强度铁素体钢侧的交界L1附近，铁素体带生长并粗大化。进而，在第三阶段(III)53中，能够检测到在交界预定区域中产生了蠕变孔洞。
第一阶段(I)51、第二阶段(II)52、第三阶段(III)53的交界预定区域中的每单位面积的铬浓度在8％以上。另外，第一阶段(I)51、第二阶段(II)52、第三阶段(III)53的交界预定区域中的每单位面积的镍浓度小于0.4％。
第四阶段(IV)54示出更换部件由于在高温环境下使用而导致的损伤状态比第三阶段(III)53进一步发展了的情况下的TEM图像G1。与第三阶段(III)53同样，在比交界L1靠左侧的区域的高强度铁素体钢侧，在交界L1附近，沿着该交界L1，能够确认金属间化合物O1与碳化物O2一起的析出，在第四阶段(IV)54中，该金属间化合物O1的面积比第三阶段(III)53增加。另外，在第四阶段(IV)54中，在高强度铁素体钢的区域中，与第二阶段(II)52、第三阶段(III)53相比，碳化物O2减少。具体来说，在交界L1附近沿着该交界L1析出的金属间化合物O1的面积比碳化物O2的面积大。另外，在第四阶段(IV)54中，在高强度铁素体钢侧的交界L1附近，铁素体带生长并粗大化。另外，在第四阶段(IV)54中，从交界预定区域能够检测蠕变孔洞，该蠕变孔洞的面积比第三阶段(III)53的蠕变孔洞的面积大。
第四阶段(IV)54的交界预定区域中的每单位面积的铬浓度小于8％。另外，第四阶段(IV)54的交界预定区域中的每单位面积的镍浓度为0.4％以上。
图8是示出损伤状态的多个阶段的分类表。
如图8所示，在第一阶段(I)51中，交界预定区域的界面析出物是碳化物O2，没有铁素体带，没有蠕变孔洞，铬浓度为8.0％以上，镍浓度小于0.4％。
在第二阶段(II)52中，交界预定区域的界面析出物是碳化物O2和金属间化合物O1，产生了铁素体带，但铁素体带处于低生长·非粗大状态，没有蠕变孔洞，铬浓度为8.0％以上，镍浓度小于0.4％。此外，在第二阶段(II)52中，关于交界预定区域的界面析出物的面积，碳化物面积≥金属间化合物面积。
在第三阶段(III)53中，交界预定区域的界面析出物是碳化物O2和金属间化合物O1，铁素体带处于生长·粗大化状态，具有蠕变孔洞，铬浓度为8.0％以上，镍浓度小于0.4％。此外，在第三阶段(III)53中，关于交界预定区域的界面析出物的面积，碳化物面积≥金属间化合物面积。
在第四阶段(IV)54中，交界预定区域的界面析出物是碳化物O2和金属间化合物O1，铁素体带处于生长·粗大化状态，具有蠕变孔洞，铬浓度小于8.0％，镍浓度为0.4％以上。此外，在第四阶段(IV)54中，关于交界预定区域的界面析出物的面积，碳化物面积＜金属间化合物面积。
此外，在本实施方式中，将在交界L1附近的高强度铁素体钢侧的表面析出的金属间化合物O1和碳化物O2定义为界面析出物。
图9是示出铬浓度相对于镍浓度的比例与蠕变强度的关系的图表。
如图9所示，若铬浓度相对于镍浓度的比例下降，则蠕变强度减小，损伤状态发展。
图10是示出损伤状态判定装置1的处理的流程图。
接下来，参照流程图(步骤S101-S115)对损伤状态判定装置1的处理进行说明。
损伤状态判定装置1从透射式电子显微镜获取TEM图像G1(S101)。损伤状态判定装置1从扫描式电子显微镜3获取SEM图像G2(S102)。此外，也可以在获取了SEM图像G2之后获取TEM图像G1。损伤状态判定装置1的控制部10基于用户操作而开始损伤状态判定处理。
在损伤状态判定处理开始后，浓度检测部12获取TEM图像G1。浓度检测部12通过TEM图像G1的图像处理，从该颜色的像素值检测高强度铁素体钢与镍基合金类焊接材料的交界L1。浓度检测部12基于该交界L1，特定图4所示的第一交界预定区域a1，并将第一交界预定区域a1的坐标输出至能量分散式X射线分光器4。此外，第一交界预定区域a1既可以根据基于交界L1的位置预先确定的距离或范围来特定，也可以使用过去的数据来特定。能量分散式X射线分光器4生成第一交界预定区域a1的元素浓度分布，并将该元素浓度分布向损伤状态判定装置1输出。浓度检测部12使用元素浓度分布来检测图4所示的第一交界预定区域a1的铬浓度和镍浓度(S103)。此外，高强度铁素体钢和镍基合金类焊接材料的像素值预先通过实验等确定。
浓度检测部12也可以基于TEM图像G1，制作图6A-6B所示的镍浓度图表G1-11、G1-21、铬浓度图表G1-12、G1-22。另外，浓度检测部12也可以将这些镍浓度图表G1-11、G1-21、铬浓度图表G1-12、G1-22输出至显示器。
损伤状态判定部17判定铬浓度和镍浓度是否包含在表示第四阶段的预定的浓度范围内(S104)。具体来说，损伤状态判定部17判定铬浓度是否小于8.0％(第一下限阈值)并且镍浓度是否为0.4％(第二下限阈值)以上。在铬浓度小、于8.0％并且镍浓度为0.4％以上的情况下，损伤状态判定部17判定更换部件的焊接部的损伤状态处于第四阶段(IV)(S105)。第四阶段(IV)对应于考虑替换状态，用户需要考虑更换零件的替换。此外，在铬浓度为8.0％(第一下限阈值)以上并且镍浓度小于0.4％(第二下限阈值)的情况下，损伤状态判定部17判定处于第一阶段(I)至第三阶段(III)的任意损伤状态。第一阶段(I)至第三阶段(III)是作为损伤判定对象的更换部件的更换待机状态。更换待机状态也可以分类为至少两种以上的损伤状态。
碳化物面积计算部13基于交界L1，特定图4所示的第二交界预定区域a2。第二交界预定区域a2也是既可以根据基于交界L1的位置预先确定的距离或范围来特定，也可以使用过去的数据来特定。第二交界预定区域a2是随着损伤状态进展而有金属间化合物O1析出的区域。碳化物面积计算部13基于该第二交界预定区域a2的各像素值，计算碳化物O2的面积(S106)。第二交界预定区域a2也是随着损伤状态进展而有金属间化合物O1析出的区域。化合物面积计算部14基于该第二交界预定区域a2的各像素值，计算金属间化合物O1的面积(S107)。此外，碳化物O2和金属间化合物O1的像素值预先通过实验等确定。
损伤状态判定部17判定第二交界预定区域a2中的金属间化合物O1的面积率是否小于表示第一阶段(I)的预定的面积率(S108)。在金属间化合物O1的面积率小于表示第一阶段(I)的预定的面积率的情况下，损伤状态判定部17判定更换部件的焊接部的损伤状态处于第一阶段(I)(S109)。第一阶段(I)对应于更换待机状态(老化观察)。
接下来，铁素体带判定部15基于TEM图像G1，判定在交界L1附近的区域是否产生了铁素体带。另外，在铁素体带判定部15判定为产生了铁素体带的情况下，铁素体带判定部15判定从TEM图像G1获得的铁素体带是否生长·粗大化(S110)。在这些判定中，例如铁素体带判定部15也可以对于图像使用机器学习或模式识别，来判定是否产生了铁素体带、以及铁素体带是否生长·粗大化。
另外，蠕变孔洞判定部16基于SEM图像G2检测交界L1，并且基于该交界L1特定图5所示的第三交界预定区域a3。另外，蠕变孔洞判定部16判定在交界L1附近的第三交界预定区域a3是否产生了蠕变孔洞(S111)。在该判定中，例如蠕变孔洞判定部16也可以基于SEM图像G2的像素值，判定在SEM图像G2中的第三交界预定区域a3是否产生了蠕变孔洞。
损伤状态判定部17基于铁素体带是否生长·粗大化的判定结果、和是否产生了蠕变孔洞的判定结果，来判定更换部件的焊接部的损伤状态是第二阶段(II)还是第三阶段(III)(S112)。具体来说，在未产生蠕变孔洞的情况下，损伤状态判定部17判定损伤状态是第二阶段(II)(S113)。第二阶段(II)对应于更换待机状态，在下次定期检查时检查更换零件。另外，在铁素体带生长·粗大化的情况下，损伤状态判定部17判定更换部件的焊接部的损伤状态是第三阶段(III)(S114)。第三阶段(III)对应于更换待机状态，在下次定期检查时替换更换零件。
这样，损伤状态判定部17获取第一交界预定区域a1中的铬浓度、镍浓度、第二交界预定区域a2中的碳化物O2的面积、金属间化合物O1的面积、铁素体带的有无、铁素体带的生长状态、蠕变孔洞的有无等参数，判定损伤状态处于第一阶段(I)51-第四阶段(IV)54中的哪一个。损伤状态判定部17也可以将第一阶段(I)-第四阶段(IV)中的哪一个的判定结果输出至显示器等。
在第二交界预定区域a2中的界面析出物只是碳化物O2(或者金属间化合物O1的面积在预定面积以下)，没有铁素体带，没有蠕变孔洞，在第一交界预定区域a1中铬浓度为8.0％以上，在第一交界预定区域a1中镍浓度小于0.4％的情况下，损伤状态判定部17判定更换部件的焊接部的损伤状态是第一阶段(I)。损伤状态判定部17也可以使用这些参数中的至少一个，来判定更换部件的焊接部的损伤状态是第一阶段(I)。
在第二交界预定区域a2中，在作为界面析出物的碳化物O2和金属间化合物O1的面积满足碳化物面积≥金属间化合物面积，铁素体带出现(轻微)，没有蠕变孔洞，在第一交界预定区域a1中铬浓度为8.0％以上，镍浓度小于0.4％的情况下，损伤状态判定部17判定更换部件的焊接部的损伤状态是第二阶段(II)。损伤状态判定部17也可以使用这些参数中的至少一个，来判定更换部件的焊接部的损伤状态是第二阶段(II)。
在第二交界预定区域a2中，在界面析出物碳化物O2和金属间化合物O1的面积碳化物面积≥金属间化合物面积，铁素体带的状态处于生长·粗大化状态，具有蠕变孔洞，在第一交界预定区域a1中铬浓度为8％以上，镍浓度小于0.4％的情况下，损伤状态判定部17判定更换部件的焊接部的损伤状态是第三阶段(III)。损伤状态判定部17也可以使用这些参数中的至少一个，来判定更换部件的焊接部的损伤状态是第三阶段(III)。
在第二交界预定区域a2中，在界面析出物碳化物O2和金属间化合物O1的面积满足碳化物面积＜金属间化合物面积，铁素体带的状态处于生长·粗大化状态，具有蠕变孔洞，在第一交界预定区域a1中铬浓度小于8％，镍浓度为0.4％以上的情况下，损伤状态判定部17判定更换部件的焊接部的损伤状态是第四阶段(IV)。损伤状态判定部17也可以使用这些参数中的至少一个，来判定更换部件的焊接部的损伤状态是第四阶段(IV)。
维护管理部18预先将各更换部件的检查年月日存储在数据库中。维护管理部18获取从用户输入的成为损伤状态判定处理的对象的更换部件的ID。维护管理部18在从数据库与更换部件的ID相关联地记录的下次的检查年月日进一步记录与损伤状态对应(S115)的维护管理信息。例如在损伤状态是第一阶段(I)的情况下，维护管理部18将“老化观察”的信息与更换部件的ID对应来记录。在损伤状态是第二阶段(II)的情况下，维护管理部18将“下次定期检查时再检查”的信息与更换部件的ID对应来记录。在损伤状态是第三阶段(III)的情况下，维护管理部18将“下次定期检查时考虑替换”的信息与更换部件的ID对应来记录。在损伤状态是第四阶段(IV)的情况下，维护管理部18将“下次检查时考虑替换”的信息(考虑替换状态)与更换部件的ID对应来记录。即，在碳化物面积大于或大致等于金属间化合物面积的情况下，损伤状态判定装置1判断为更换待机状态，在碳化物面积小于金属间化合物面积的情况下，损伤状态判定装置1判断为考虑替换状态。
以上，根据本实施方式的损伤状态判定处理，能够更适当地判定更换部件中的焊接部附近区域的损伤状态，所述更换部件是将高强度铁素体钢与其它钢材通过镍基合金类焊接材料焊接在一起而得到的。
损伤状态判定装置1在内部具有计算机系统。另外，上述的各处理的过程作为程序存储在计算机可读的记录介质中。通过计算机读取并执行该程序，来进行上述处理。这里，所谓计算机可读的记录介质，是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。另外，通过利用通信线路将该计算机程序发送至计算机，计算机也可以接收并执行该程序。
另外，上述程序也可以是用于实现上述的功能的一部分的程序。进而，也可以是能够通过与计算机系统的预安装程序的组合来实现上述的功能的差分文件(差分程序)。
此外，本申请发明不限于上述的实施例，而是也包含所附技术方案中规定的发明的范围内的改变和设计变更。

Claims (12)

1.一种损伤状态判定方法，应用于焊接钢材，该焊接钢材是高强度铁素体钢材与其它钢材通过含有镍的焊接材料焊接在一起而得到的，其中，
检测所述高强度铁素体钢材与所述焊接材料的交界附近处的交界预定区域的铬浓度和镍浓度，
基于所述铬浓度和所述镍浓度，判定所述交界预定区域中的损伤状态。
2.根据权利要求1所述的损伤状态判定方法，其中，
检测在所述焊接钢材中的高强度铁素体钢材侧测量的所述交界预定区域的所述铬浓度和所述镍浓度，
在所述铬浓度为第一下限阈值以上并且所述镍浓度小于第二下限阈值的情况下，判定所述损伤状态是更换待机状态，该更换待机状态是等待由所述焊接钢材构成的更换部件的替换的状态，
在所述铬浓度小于第一下限阈值并且所述镍浓度为第二下限阈值以上的情况下，判定所述损伤状态是所述更换部件的考虑替换状态。
3.根据权利要求2所述的损伤状态判定方法，其中，
所述更换待机状态分类为至少两种以上的损伤状态。
4.根据权利要求3所述的损伤状态判定方法，其中，
所述更换待机状态分类为以下损伤状态中的任两种以上的损伤状态：表示更换零件的老化观察的损伤状态、表示在下次定期检查时更换零件是检查对象的损伤状态、表示在下次定期检查时考虑更换零件的替换的损伤状态。
5.根据权利要求2所述的损伤状态判定方法，其中，
获取包括所述交界预定区域的图像，
计算表示所述交界预定区域中的界面析出物的占有区域的析出物区域，
基于所述析出物区域来判定所述交界预定区域中的损伤状态。
6.根据权利要求5所述的损伤状态判定方法，其中，
基于所述图像，计算表示所述交界预定区域的碳化物的占有区域的碳化物面积、和表示所述交界预定区域的金属间化合物的占有区域的金属间化合物面积，
基于所述碳化物面积和所述金属间化合物面积，判定所述交界预定区域中的损伤状态。
7.根据权利要求6所述的损伤状态判定方法，其中，
将所述碳化物面积和所述金属间化合物面积进行比较，
在所述碳化物面积的大小大于或等于所述金属间化合物面积的情况下，判定为处于所述更换待机状态，
在所述碳化物面积的大小小于所述金属间化合物面积的情况下，判定为处于所述考虑替换状态。
8.根据权利要求6所述的损伤状态判定方法，其中，
基于从所述图像检测到的铁素体带的生长状态，判定所述交界预定区域中的损伤状态。
9.根据权利要求6所述的损伤状态判定方法，其中，
基于从所述图像检测到的所述交界预定区域是否产生蠕变孔洞，判定所述交界预定区域中的损伤状态。
10.根据权利要求9所述的损伤状态判定方法，其中，
在距所述交界第一距离的第一交界预定区域中，检测所述铬浓度和所述镍浓度，
在距所述交界第二距离的第二交界预定区域中，检测所述碳化物和所述金属间化合物，所述第二距离比所述第一距离近，
在距所述交界的距离为第三距离的第三交界预定区域中，检测所述蠕变孔洞，所述第三距离等于所述第一距离。
11.一种损伤状态判定装置，应用于焊接钢材，该焊接钢材是高强度铁素体钢材与其它钢材通过含有镍的焊接材料焊接在一起而得到的，其中，
所述损伤状态判定装置具备：
浓度检测部，其检测所述高强度铁素体钢材与所述焊接材料的交界附近处的交界预定区域的铬浓度和镍浓度；和
损伤状态判定部，其基于所述铬浓度和所述镍浓度，判定所述交界预定区域中的损伤状态。
12.一种记录介质，记录有在计算机中安装以下处理过程的程序：
检测焊接钢材的高强度铁素体钢材与焊接材料的交界附近处的交界预定区域的铬浓度和镍浓度的处理过程，所述焊接钢材是所述高强度铁素体钢材与其它钢材通过含有镍的所述焊接材料焊接在一起而得到的；和
基于所述铬浓度和所述镍浓度判定所述交界预定区域中的损伤状态的处理过程。
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