CN111033212B - 龟裂评价基准制定方法、基于内部探伤检査的龟裂评价方法及保养管理方法 - Google Patents

龟裂评价基准制定方法、基于内部探伤检査的龟裂评价方法及保养管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明的至少一实施方式的龟裂评价基准制定方法是对龟裂的评价基准进行制定的方法，其特征在于，包括如下步骤：使试验片蠕变变形至第一时间点的步骤；对于所述第一时间点之前的至少一个第二时间点的所述试验片实施内部探伤检査，取得所述至少一个第二时间点的探伤信号的步骤；及将通过从所述第一时间点向所述至少一个第二时间点追溯龟裂生长过程而得到的所述第二时间点的龟裂的推定尺寸与该第二时间点的所述探伤信号进行对比，由此决定基于所述内部探伤检査的龟裂的评价基准的步骤。

Description

龟裂评价基准制定方法、基于内部探伤检査的龟裂评价方法 及保养管理方法
技术领域
本公开涉及龟裂评价基准制定方法、基于内部探伤检査的龟裂评价方法及保养管理方法。
背景技术
在高温高压的环境下长时间使用的例如锅炉的配管彼此等的焊接部中，由于蠕变损伤而产生龟裂。由于蠕变损伤所引起的龟裂进展，因此需要根据龟裂的有无、焊接部的厚度方向上的龟裂的长度(龟裂的高度)，对于焊接部适时进行修补。因此，进行能够测定焊接部内的龟裂的有无、龟裂的长度的技术的开发。
例如，在专利文献1公开的金属材料的损伤评价方法中，检测相控阵法的反射回波高度，将检测到的反射回波高度向预先导出的反射回波高度与蠕变孔洞个数密度的对应数据查询，由此求出与检测到的反射回波高度对应的蠕变孔洞个数密度，进而，基于将蠕变孔洞个数密度与蠕变损伤量建立了对应的数据库，求出金属材料中的蠕变损伤量。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-14705号公报
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1公开的金属材料的损伤评价方法利用反射回波高度与蠕变孔洞个数密度的对应数据，但是根据本发明者们的见解，可知在反射回波高度与蠕变孔洞个数密度之间有时也存在没有严格的对应关系的情况，要求在金属材料的内部能够评价龟裂生长过程的初期的阶段的金属材料的内部的状态的手法。
鉴于上述的情况，本发明的至少一实施方式目的在于提供能够评价龟裂生长过程的初期的阶段的金属材料的内部的状态的龟裂评价基准制定方法及基于内部探伤检査的龟裂评价方法。
另外，本发明的至少一实施方式目的在于提供能够预先实施保养管理的保养管理方法。
用于解决课题的手段
(1)本发明的至少一实施方式的龟裂评价基准制定方法是对龟裂的评价基准进行制定的方法，其特征在于，包括如下步骤：
使试验片蠕变变形至第一时间点的步骤；
对于所述第一时间点之前的至少一个第二时间点的所述试验片实施内部探伤检査，取得所述至少一个第二时间点的探伤信号的步骤；及
将通过从所述第一时间点向所述至少一个第二时间点追溯龟裂生长过程而得到的所述第二时间点的龟裂的推定尺寸与该第二时间点的所述探伤信号进行对比，由此决定基于所述内部探伤检査的龟裂的评价基准的步骤。
例如焊接部的蠕变损伤的行进方式(龟裂生长过程)如下所述。伴随着常年使用，首先在基于焊接的热影响部(HAZ部)的晶界产生蠕变孔洞。接下来，如果该蠕变孔洞的数目增加，则蠕变孔洞合体连结而成为宏观龟裂，该宏观龟裂传播而最终达到贯通。
在本说明书中，不仅是宏观龟裂那样能够目视观察的龟裂，而且将如疑似龟裂状态的龟裂，即蠕变孔洞的集合(蠕变孔洞的密集区域)那样在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域包含在内地称为龟裂。
在上述(1)的方法中，通过从第一时间点追溯龟裂生长过程而得到第二时间点的龟裂的推定尺寸。即，在第二时间点能够得到蠕变孔洞的密集区域且在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域的大小作为龟裂的推定尺寸。并且，通过将第二时间点的龟裂的推定尺寸与第二时间点的探伤信号进行对比，能够决定即使是龟裂生长过程中看作龟裂的区域也能够检测的基于内部探伤检査的龟裂的评价基准。由此，能够提供一种能够评价龟裂生长过程的初期的阶段的金属材料的内部的状态的龟裂评价基准制定方法。
(2)在若干的实施方式中，以上述(1)的方法为基础，其特征在于，
在取得所述探伤信号的步骤中，关于所述第一时间点之前的多个第二时间点分别取得所述探伤信号，
所述龟裂评价基准制定方法还包括构筑与所述多个第二时间点的各自的所述探伤信号的变化倾向匹配的所述龟裂生长过程的模型的步骤，
在决定所述评价基准的步骤中，使用所述模型将所述龟裂生长过程追溯至一个以上的所述第二时间点而得到该第二时间点的所述龟裂的所述推定尺寸。
根据上述(2)的方法，用于得到第二时间点的龟裂的推定尺寸的龟裂生长过程的模型构筑成与多个第二时间点的各自的探伤信号的变化倾向匹配，因此第二时间点的龟裂的推定尺寸的推定精度提高。由此，能得到适合于在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域的检测的龟裂的评价基准。
(3)在若干的实施方式中，在上述(2)的方法中，所述龟裂生长过程的所述模型可以使用基于龟裂进展计算、FEM、损伤力学的评价、孔洞模拟法及组织模拟法中的至少一个的龟裂生长模型。
(4)在若干的实施方式中，以上述(1)至(3)中的任一方法为基础，其特征在于，
所述龟裂评价基准策划制定方法包括如下步骤：
对进行所述蠕变变形至所述第一时间点的所述试验片进行破坏检査，计测所述第一时间点的所述龟裂的尺寸的步骤；及
基于所述第一时间点的所述龟裂的所述尺寸，得到所述第二时间点的所述龟裂的所述推定尺寸的步骤。
根据上述(4)的方法，基于第一时间点的龟裂的实测尺寸，得到第二时间点的龟裂的推定尺寸，因此能得到更适合于基于内部探伤检査的龟裂的评价的龟裂的评价基准。
(5)在若干的实施方式中，以上述(1)至(4)中的任一方法为基础，其特征在于，在决定所述评价基准的步骤中，作为基于所述内部探伤检査的所述龟裂的所述评价基准，求出能够从所述第二时间点的所述探伤信号的信号等级分布提取与所述第二时间点的所述龟裂的所述推定尺寸对应的区域的信号等级阈值。
根据上述(5)的方法，如果使用如上所述得到的评价基准，则能够容易确定龟裂的范围。即，通过将利用内部探伤检査对检査对象物进行检査得到的探伤信号与上述信号等级阈值进行比较，能够进行检査对象物的龟裂的评价，因此检査对象物的龟裂的评价变得容易。
(6)在若干的实施方式中，在上述(1)至(5)中的任一方法中，所述内部探伤检査可以是相控阵法、开口合成法、高频UT法及超声波噪声法中的至少一个的探伤检査。
(7)本发明的至少一实施方式的基于内部探伤检査的龟裂评价方法是使用通过上述(1)至(6)中的任一方法制定的所述龟裂的所述评价基准来进行评价对象物的龟裂评价的方法，其特征在于，包括如下步骤：
对于与所述试验片相同材料的评价对象物实施所述内部探伤检査，取得探伤信号的步骤；及
遵照所述龟裂的所述评价基准，基于关于所述评价对象物取得的所述探伤信号来评价所述评价对象物的龟裂的有无的步骤。
在上述(7)的方法中，通过上述(1)的方法来决定龟裂的评价基准。在上述(1)的方法中，如上所述，龟裂的评价基准通过将第二时间点的龟裂的推定尺寸与该第二时间点的探伤信号进行对比来决定。因此，在上述(7)的方法中，遵照这样决定的龟裂的评价基准，基于对于评价对象物实施内部探伤检査而取得的探伤信号，对评价对象物的龟裂的有无进行评价，因此能够对评价对象物的龟裂的有无进行评价。
(8)在若干的实施方式中，以上述(7)的方法为基础，其特征在于，在评价所述龟裂的有无的步骤中，将所述评价对象物中的关于该评价对象物取得的所述探伤信号满足所述评价基准的区域确定为龟裂。
根据上述(8)的方法，能够确定在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域的尺寸。
(9)在若干的实施方式中，以上述(8)的方法为基础，其特征在于，所述基于内部探伤检査的龟裂评价方法包括基于所述龟裂生长过程的模型而根据确定出的所述龟裂的大小来评价所述评价对象物的剩余寿命的步骤。
根据上述(9)的方法，即使是在评价对象物的内部产生在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域的阶段也能够对评价对象物的剩余寿命进行评价。
(10)在若干的实施方式中，以上述(9)的方法为基础，其特征在于，所述龟裂生长过程的所述模型与在所述评价基准的制定时为了求出所述第二时间点的龟裂的所述推定尺寸而使用的表示龟裂生长过程的模型相同。
根据上述(10)的方法，能得到适合于为了求出第二时间点的龟裂的推定尺寸而使用的表示龟裂生长过程的模型的评价基准，因此根据通过该评价基准而确定的龟裂的大小，基于该模型对评价对象物的剩余寿命进行评价，由此评价对象物的剩余寿命的评价精度提高。
(11)在若干的实施方式中，以上述(7)至(10)中的任一方法为基础，其特征在于，所述基于内部探伤检査的龟裂评价方法包括基于关于所述评价对象物取得的所述探伤信号，求出在所述评价对象物产生龟裂为止的时间Δt*的步骤。
根据上述(11)的方法，基于关于评价对象物取得的探伤信号，即使是评价对象物不存在在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域的阶段，也能够掌握评价对象物何时产生在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域。
(12)在若干的实施方式中，以上述(11)的方法为基础，其特征在于，在关于所述评价对象物取得的所述探伤信号不满足所述评价基准的情况下，基于所述内部探伤检査的探伤信号的已知的随时间变化的倾向，根据关于所述评价对象物取得的所述探伤信号，求出所述时间Δt*。
根据上述(12)的方法，即使在关于评价对象物取得的探伤信号不满足评价基准的情况下，基于内部探伤检査的探伤信号的已知的随时间变化的倾向，也能够高精度地求出在评价对象物产生在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域的产生时期。
(13)在若干的实施方式中，以上述(7)至(12)中的任一方法为基础，其特征在于，所述评价对象物是包含焊接部的高强度铁素体钢。
根据本发明者们的见解，在将由高强度铁素体钢构成的构件进行焊接而形成的焊接部的情况下，外表面的蠕变损伤度与内部的蠕变损伤度之间不相关，希望评价焊接部的内部的蠕变损伤度。
关于这一点，上述(7)所述的基于内部探伤检査的龟裂评价方法遵照通过上述(1)的方法决定的龟裂的评价基准，基于对评价对象物实施内部探伤检査而取得的探伤信号，对评价对象物的龟裂进行评价，因此能够对评价对象物的龟裂进行评价。因此，上述(13)的方法适合于由高强度铁素体钢构成的构件的龟裂的评价。
(14)本发明的至少一实施方式的保养管理方法的特征在于，包括如下步骤：
通过上述(7)至(13)中的任一方法，评价所述评价对象物的龟裂的步骤；及
基于所述评价对象物的所述龟裂的评价结果，进行所述评价对象物的保养管理的步骤。
根据上述(14)的方法，对于在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域也能够评价，因此能够预先进行评价对象物的保养管理。
(15)在若干的实施方式中，以上述(14)的方法为基础，其特征在于，所述保养管理包括所述评价对象物的更换、修补及延长寿命措施中的至少一个。
根据上述(15)的方法，对于在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域也能够评价，因此能够预先实施评价对象物的更换、修补或延长寿命措施。
发明效果
根据本发明的至少一实施方式，能够提供能够评价龟裂生长过程的初期的阶段的金属材料的内部的状态的龟裂评价基准制定方法及基于内部探伤检査的龟裂评价方法。
另外，根据本发明的至少一实施方式，能够预先实施保养管理。
附图说明
图1是表示若干的实施方式的保养管理方法中的各工序的图。
图2是表示在检査工序中实施的步骤的流程图。
图3是用于说明在正式探伤工序中从评价对象物的焊接部得到的超声波的反射波的强度分布的图。
图4是表示龟裂评价基准制定工序中的次序的流程图。
图5是表示评价基准制定用数据收集工序中的次序的流程图。
图6是表示评价基准决定工序中的次序的流程图。
图7是用于说明在评价基准制定用数据收集工序的探伤信号取得工序中从试验片的焊接部得到的超声波的反射波的强度分布的图。
图8是在图7的强度分布中，概略性地表示反射波的强度大的区域中的反射波的强度(回波高度)与铅垂方向上的位置之间的相关关系的图，(a)示出包含焊接部的厚度方向的截面的二维的强度分布，(b)示出沿焊接部的厚度方向的一维的强度分布。
图9是示意性地表示执行了评价基准制定用数据收集工序之后的试验片的焊接部的切断面的图。
图10是表示时间与龟裂长度的关系的主曲线的坐标图。
图11是关于第二时间点的探伤信号，表示沿焊接部的厚度方向的一维的强度分布的坐标图。
图12是表示能够适用于推定尺寸取得工序的龟裂进展计算的概略性的次序的流程图。
图13是表示剩余寿命与龟裂长度的关系的坐标图。
图14是表示能够适用于剩余寿命评价工序的龟裂进展计算的概略性的次序的流程图。
图15是表示蠕变损伤引起的龟裂进展的倾向的坐标图，(a)示出时间与龟裂的长度的关系，(b)示出初期龟裂的长度与贯通时间的关系。
图16是用于例示通过焊接部焊接的构件的坡口形状的图。
图17是用于说明通过焊接部焊接的配管的外径和厚度的图。
图18是表示在事先准备工序中得到的反射波强度曲线及补正曲线的图。
图19是表示事先准备工序的一实施方式的图。
图20示出通过事先准备工序求出的反射波强度曲线的例子。
图21是表示用于通过拉森米勒参数法求出评价对象部的焊接部的阈值达到时间的运算过程的图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的若干的实施方式。但是，作为实施方式而记载或附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对性的配置等并不旨在将本发明的范围限定于此，只不过是说明例。
例如，“在某方向上”、“沿某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等的表示相对性的或绝对性的配置的表现不仅严格地表示这样的配置，而且也表示存在公差或能得到相同功能的程度的角度或距离而相对地位移的状态。
例如，“相同”、“相等”及“均质”等的表示事物相等的状态的表现不仅严格地表示相等的状态，而且也表示存在公差或者能得到相同功能的程度的差的状态。
例如，表示四边形形状或圆筒形状等形状的表现不仅表示在几何学上严格的意义下的四边形形状或圆筒形状等形状，而且也表示在能得到相同效果的范围内包含凹凸部、倒角部等的形状。
另一方面，“备有”、“具有”、“具备”、“包含”或“有”这样的表现不是将其他的构成要素的存在排除在外的排他性的表现。
(关于保养管理方法的概要)
首先，参照图1，说明若干的实施方式的保养管理方法的概要。
图1是表示若干的实施方式的保养管理方法的各工序的图。若干的实施方式的保养管理方法包括检査/评价需要与否判定工序S1、对象部位选定工序S2、检査手段选定工序S3、检査工序S4、剩余寿命评价工序S5、剩余寿命基准值再设定工序S6、对策判定工序S7、监视判定工序S8、维护计划立案工序S9、对策/监视实施工序S10、龟裂评价基准制定工序S100。
若干的实施方式的保养管理方法是适用于在高温下施加大的负荷的环境下长时间使用的金属制的构件的保养管理的保养管理方法，例如，适用于火力发电设备中的将锅炉与蒸汽涡轮之间连接的蒸汽配管等的焊接部分的保养管理。
以下，说明若干的实施方式的保养管理方法的各工序的概略。需要说明的是，若干的实施方式的保养管理方法的各工序未必非要按照图1所示的顺序依次进行，可以存在不实施的工序，也可以存在按照与图1所示的顺序不同的顺序实施的工序。特别是后述的龟裂评价基准制定工序S100只要决定龟裂的评价基准即可，在进行之后的保养管理的方面，不需要反复实施。
(检査/评价需要与否判定工序S1)
检査/评价需要与否判定工序S1是判定关于适用若干的实施方式的保养管理方法的多个对象物中的哪个对象物进行探伤检査、剩余寿命的评价的工序。在检査/评价需要与否判定工序S1中，如果能够成为检査对象的对象物是例如火力发电设备中的将锅炉与蒸汽涡轮之间连接的多个系统的蒸汽配管等，则判定关于存在于多个系统的蒸汽配管中的哪个系统的配管进行检査、剩余寿命的评价。
在检査/评价需要与否判定工序S1中，例如，对于对象物之中在经验上推定为剩余寿命最短的部分，可以基于运转数据、设计值等信息而简易地进行剩余寿命的评价，并基于其评价结果来判断是否进行更详细的检査、剩余寿命的评价。
例如，如果能够成为检査对象的对象物是上述的多个系统的蒸汽配管，则选择存在于多个系统的蒸汽配管中的判定存在详细的检査、剩余寿命的评价的必要性的配管系统。这种情况下，可以选择全部的配管系统，也可以仅选择一部分的配管系统。并且，对于选择的各个配管系统，对在配管系统之中在经验上推定为剩余寿命最短的部分简易地进行剩余寿命的评价。
在检査/评价需要与否判定工序S1中进行的简易的剩余寿命的评价中，可以使用后述的剩余寿命的评价方法。
(对象部位选定工序S2)
对象部位选定工序S2是在检査/评价需要与否判定工序S1中被判定为进行探伤检査、剩余寿命的评价的对象物中，选定对于哪个部分进行探伤检査、剩余寿命的评价的工序。
例如以火力发电设备中的将锅炉与蒸汽涡轮之间连接的多个系统的蒸汽配管为例进行说明时，在对象部位选定工序S2中，在检査/评价需要与否判定工序S1中被判定为进行探伤检査、剩余寿命的评价的配管系统中，选定对于哪个部分进行探伤检査、剩余寿命的评价。具体而言，例如，选定对配管系统的多个部位的焊接部中的哪个焊接部进行探伤检査、剩余寿命的评价。
(检査手段选定工序S3)
检査手段选定工序S3是选定在对象部位选定工序S2中选定为进行探伤检査、剩余寿命的评价的部位以何种方法进行探伤检査、剩余寿命的评价的工序。在若干的实施方式中，首先，选定剩余寿命的评价方法，并选定与选定的剩余寿命的评价方法相适的探伤检査方法。
剩余寿命的评价可以使用例如龟裂进展计算、FEM、损伤力学的评价、孔洞模拟法或组织模拟法等。
另外，探伤检査可以使用相控阵法、开口合成法、高频UT法或超声波噪声法。需要说明的是，在此，高频UT法是指使用了20MHz以上的频率的超声波的探伤检査。
(检査工序S4)
检査工序S4是对于在对象部位选定工序S2中选定的部分以在检査手段选定工序S3中选定的检査方法进行探伤检査，并进行龟裂的评价的工序。在以下的说明中，将进行探伤检査及龟裂的评价的部分也称为检査对象部或评价对象部。而且，将包含评价对象部的对象物也称为评价对象物。
在检査工序S4中，基于在龟裂评价基准制定工序S100中决定的龟裂的评价基准进行龟裂的评价。
关于检査工序S4及龟裂评价基准制定工序S100的详情，在后文进行说明。
(剩余寿命评价工序S5)
剩余寿命评价工序S5是对于在检査工序S4中进行了探伤检査及龟裂的评价的评价对象部，以在检査手段选定工序S3中选定的剩余寿命的评价方法进行剩余寿命的推定(评价)的工序。
关于剩余寿命评价工序S5的详情，在后文进行说明。
(剩余寿命基准值再设定工序S6)
剩余寿命基准值再设定工序S6是在剩余寿命评价工序S5中进行了剩余寿命的评价的结果是产生了进行剩余寿命评价中的因子的值的重新评估等的必要性时等，再设定因子的值等的工序。具体而言，例如在剩余寿命评价工序S5中进行了剩余寿命的评价时，在作为温度条件使用的值是评价对象部的设计值且该设计值是预估了充分的安全率的值的情况下，在剩余寿命评价工序S5中推定的剩余寿命可能会超出必要地缩短。例如，在这样的情况下，也可考虑通过使用实测值作为温度条件来推定剩余寿命而能得到妥当的结果。因此，根据需要，在剩余寿命基准值再设定工序S6中进行剩余寿命评价中的因子的值的重新评估等。
需要说明的是，在剩余寿命基准值再设定工序S6中进行了因子的值的重新评估等时，基于重新评估后的因子的值，在剩余寿命评价工序S5中再次进行剩余寿命的评价。而且，在剩余寿命评价工序S5中进行了剩余寿命的评价的结果是判断为不需要进行剩余寿命评价中的因子的值的重新评估等时，不实施剩余寿命基准值再设定工序S6。
(对策判定工序S7)
对策判定工序S7是例如基于剩余寿命评价工序S5中的剩余寿命的评价结果，判断对于评价对象部是否进行更换、修补、延长寿命措施等对策，如果判断为需要对策，则决定进行何种对策的工序。
具体而言，在根据剩余寿命评价工序S5中的剩余寿命的评价结果而判明了在例如预定的从本次的修缮时期至下次的修缮时期为止之间的期间评价对象部达到寿命时，在对策判定工序S7中，决定关于该评价对象部的更换、修补、延长寿命措施等对策。在对策判定工序S7中，决定是更换该评价对象部，还是进行修补，如果修补则进行何种修补，亦或是采取延长寿命措施，如果采取延长寿命措施则采取何种措施等。
需要说明的是，例如在检査/评价需要与否判定工序S1中，也存在如不进行检査工序S4中的详细的探伤检査而判定为需要更换、修补等情况那样不经由检査工序S4、剩余寿命评价工序S5而实施对策判定工序S7的情况。
(监视判定工序S8)
监视判定工序S8是判定在今后的设备的运转中需要进行监视的部分的有无、监视方法的工序。在监视判定工序S8中，判定对于例如在对策判定工序S7中被判定为进行修补等的对策的评价对象部是否需要进行监视、在进行监视的情况下以何种方法进行监视。而且，在监视判定工序S8中，判定对于例如根据剩余寿命评价工序S5中的剩余寿命的评价结果而在对策判定工序S7中判定为不需要更换、修补等的评价对象部是否为了谨慎起见而进行监视为好、在进行监视的情况下以何种方法进行监视。
需要说明的是，即使是例如在检査/评价需要与否判定工序S1中被判定为不需要进行更详细的检査、剩余寿命的评价的部分，也有如在监视判定工序S8中判定为在今后的设备的运转中为了谨慎起见进行监视的情况那样不经由对策判定工序S7而实施监视判定工序S8的情况。
(维护计划立案工序S9)
维护计划立案工序S9是关于各对象物，研讨在什么时间点进行何种对策的工序。需要说明的是，如例如在对策判定工序S7中被判定为进行更换，通过更换能确保充分的剩余寿命的部分那样不需要当面维护计划的情况下，有时不实施维护计划立案工序S9。
(对策/监视实施工序S10)
在对策/监视实施工序S10中，是实施在对策判定工序S7中判定为需要的更换、修补等，或者进行对于在监视判定工序S8中判定为需要监视的部分的监视的工序。
需要说明的是，将上述的从对策判定工序S7至对策/监视实施工序S10的工序称为保养管理工序S11。
(关于对象物)
适用若干的实施方式的保养管理方法的对象物例如上述那样是火力发电设备中的将锅炉与蒸汽涡轮之间连接的蒸汽配管等。这样的蒸汽配管存在多个种类的焊接部位。例如，在蒸汽配管存在将配管彼此连接的圆周焊接部、将配管与分支管连接的管台焊接部。而且，在由板状构件制造配管的情况下，为了将板的端部彼此连接而存在沿管轴方向延伸的长焊接部。
如在锅炉等中使用的蒸汽配管那样在高温高压的环境下长时间使用的构件可能在焊接部由于蠕变损伤而产生龟裂。
例如焊接部的蠕变损伤的进展方式(龟裂生长过程)如下所述。伴随着常年使用，首先在焊接产生的热影响部(HAZ部)的晶界产生蠕变孔洞。接下来，在该蠕变孔洞的个数增加时，蠕变孔洞合体连结而成为宏观龟裂，该宏观龟裂传播而最终达到贯通。
在本说明书中，不仅将宏观龟裂那样能够目视观察的龟裂称为龟裂，而且将疑似龟裂状态的龟裂，即如蠕变孔洞的集合(蠕变孔洞的密集区域)那样在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域也包含在内地称为龟裂。
在例如将锅炉与蒸汽涡轮之间连接的蒸汽配管那样的设备的配管中，由于在设备的运转中无法实施探伤检査等，因此在定期检修等使设备停止时进行探伤检査等。而且，从长期的连续运转的要求或成本面等的理由出发，难以使设备频繁停止，因此定期检修的实施间隔多成为年单位等的长的期间。因此，关于上述那样的蠕变损伤，在龟裂生长的过程中，希望尽可能在初期的阶段检测龟裂而预测剩余寿命。
因此，在若干的实施方式中，如以下所述那样实施检査工序S4及剩余寿命评价工序S5。
(检査工序S4的详细说明)
以下，详细说明检査工序S4。
在以下说明的若干的实施方式中，检査工序S4中的评价对象部为例如上述的蒸汽配管的焊接部。而且，在以下说明的若干的实施方式中，检査工序S4中的内部探伤检査是基于例如利用了超声波的相控阵法的内部探伤检査。需要说明的是，即使是相控阵法以外，也可以通过开口合成法、高频UT法或超声波噪声法进行内部探伤检査。
图2是表示在检査工序S4中实施的步骤的流程图。
检査工序S4包括：对于评价对象物的评价对象部实施内部探伤检査，取得探伤信号的正式探伤工序S41；按照在后述的龟裂评价基准制定工序S100中决定的龟裂的评价基准，基于关于评价对象部取得的探伤信号，对评价对象部的龟裂的有无进行评价的龟裂评价工序S42。
在正式探伤工序S41中，如图3所示，通过相控阵超声波探伤装置2，对作为评价对象部的焊接部4a的内部一边扫描一边照射超声波，接收超声波的反射波(回波)。需要说明的是，图3是用于说明在正式探伤工序S41中从评价对象物的焊接部4a得到的超声波的反射波的强度(回波高度)分布的图。
作为评价对象部的焊接部4a是锅炉等实际使用的设备(实机)的配管等的焊接部4a。
需要说明的是，扫描超声波是指使超声波的收敛位置时时刻刻变化的情况，至少在包含焊接部4a的厚度方向的二维的面内或三维的空间内使超声波的收敛位置变化。相控阵超声波探伤装置2能够一边扫描一边照射超声波，并能够按照各收敛位置来测定超声波的反射波的强度(回波高度)。因此，根据相控阵超声波探伤装置2，如图3所示，能够取得反射波的强度分布(回波高度的分布)。图3通过等高线图(contour图)表示反射波的强度分布。
需要说明的是，反射波的强度也根据照射的超声波的强度而变化，因此在本说明书中，反射波的强度可以是反射波的强度相对于照射的超声波的强度之比。
在龟裂评价工序S42中，将在正式探伤工序S41中接收到的反射波的强度与信号等级阈值th进行比较，在评价对象部中的反射波的强度为信号等级阈值th以上的区域判定为产生龟裂6a。该信号等级阈值th是在后述的龟裂评价基准制定工序S100中决定的龟裂的评价基准。
例如，在图3的情况下，龟裂6a在焊接部4a的热影响部8a的内部产生。焊接部4a的厚度方向上的龟裂6a的长度ax为10mm，从龟裂6a至焊接部4a的表面的距离为7mm。
需要说明的是，在本说明书中，只要没有特别说明，龟裂的长度就是指焊接部的厚度方向例如配管的壁厚方向上的龟裂的长度。
需要说明的是，正式探伤工序S41自身是非破坏检査，在图3中，为了参考而将评价对象的焊接部4a的截面形状与反射波的强度分布重合表示。焊接部4a是2个构件彼此焊接的部分，或在1个构件中将不同的部分相互焊接的部分，包括熔敷部(焊缝)10a和位于熔敷部10a的周围的热影响部8a。例如，在焊接的构件为例如2个配管的情况下，焊接部4a沿上述配管的周向延伸。或者在将板弯曲而将板的侧缘彼此焊接而形成配管的情况下，焊接部4a沿着通过焊接而形成的配管的轴线方向延伸。蠕变损伤特别成为问题的是热影响部8a内的龟裂(蠕变龟裂)6a。
(关于龟裂评价基准制定工序S100及龟裂的评价基准)
以下，说明龟裂评价基准制定工序S100及龟裂的评价基准。
龟裂的评价基准是在正式探伤工序S41中对评价对象部的龟裂的有无进行评价时使用的基准值，如上所述，在若干的实施方式中是上述的信号等级阈值th。该信号等级阈值th通过以下叙述的龟裂评价基准制定工序S100而预先决定。
图4是表示了龟裂评价基准制定工序S100中的次序的流程图。龟裂评价基准制定工序S100包括评价基准制定用数据收集工序S110和评价基准决定工序S120。图5是表示了评价基准制定用数据收集工序S110中的次序的流程图。图6是表示了评价基准决定工序S120中的次序的流程图。
以下，基于图4至图6的流程图，说明龟裂评价基准制定工序S100。
(评价基准制定用数据收集工序S110)
在龟裂评价基准制定工序S100中，首先，实施评价基准制定用数据收集工序S110。
如图5所示，评价基准制定用数据收集工序S110包括：使试验片蠕变变形至第一时间点的蠕变变形工序S111；对于第一时间点之前的第二时间点的试验片实施内部探伤检査，取得第二时间点的探伤信号的探伤信号取得工序S112。
在评价基准制定用数据收集工序S110中，准备用于得到龟裂的评价基准的试验片，对于该试验片，如图5所示在蠕变变形工序S111中一边加温规定时间一边施加负荷而使其蠕变变形。
在蠕变变形工序S111中使试验片蠕变变形了规定时间之后，在探伤信号取得工序S112中，对试验片实施内部探伤检査而取得探伤信号。
图7是通过试验片12的内部探伤检査得到的反射波的强度分布的等高线图的一例，为了参考而使试验片12的焊接部4b的截面形状与反射波的强度分布重合表示。试验片12是与检査工序S4中的评价对象物相同的材质的金属片，具有焊接部4b。需要说明的是，焊接部4b也包括熔敷部10b及位于熔敷部10b的周围的热影响部8b。
探伤信号取得工序S112中的内部探伤检査是基于与检査工序S4中的内部探伤检査相同的方法的检查，是基于例如利用了超声波的相控阵法的内部探伤检査。
即，在探伤信号取得工序S112中，如图7所示，通过相控阵超声波探伤装置2，对试验片12的焊接部4b的内部一边扫描一边照射超声波，接收超声波的反射波。由此，能得到探伤信号取得工序S112的实施时间点的反射波的强度分布。需要说明的是，该实施时间点是后述的第二时间点。
图8是在图7的强度分布中，概略性地表示反射波的强度大的区域中的反射波的强度(回波高度)与铅垂方向上的位置之间的相关关系的图，(a)示出包含焊接部的厚度方向的截面的二维的强度分布，(b)示出沿焊接部的厚度方向的一维的强度分布。
蠕变变形工序S111和探伤信号取得工序S112反复进行至在试验片12的内部产生的龟裂充分生长为止，即至少宏观龟裂产生为止。
具体而言，在例如基于在探伤信号取得工序S112中取得的探伤信号而判断为试验片12的内部的龟裂的生长不充分的情况下，在探伤信号取得工序S112的实施之后，步骤S101作出否定判断而返回蠕变变形工序S111，一边加温一边施加负荷而使试验片12蠕变变形规定时间。
另外，在例如基于在探伤信号取得工序S112中取得的探伤信号而判断为试验片12的内部的龟裂生长为具有例如规定的大小以上的大小的宏观龟裂的情况下，在探伤信号取得工序S112的实施之后，步骤S101作出肯定判断而结束评价基准制定用数据收集工序S110。需要说明的是，也可以在判断为试验片12的内部的龟裂达到试验片12的表面的情况下，结束评价基准制定用数据收集工序S110。
需要说明的是，在以下的说明中，在如上所述反复执行蠕变变形工序S111和探伤信号取得工序S112的情况下，将最后的蠕变变形工序S111实施结束的时间点称为第一时间点。即，第一时间点相当于试验片12的内部的龟裂达到例如规定的大小以上的大小的时间点、龟裂达到试验片12的表面的时间点。
另外，将探伤信号取得工序S112的实施时间点称为第二时间点。第二时间点是第一时间点之前的时间点，存在至少1个第二时间点。即，第二时间点存在与探伤信号取得工序S112的实施次数相同的数目。
在反复执行蠕变变形工序S111的过程中，在试验片12的热影响部8b产生蠕变孔洞。并且，蠕变孔洞的数目逐渐增加，如图7所示，出现在蠕变孔洞的密集区域且在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域，即本说明书中的龟裂6b。需要说明的是，图7是在多个第二时间点中的任一时间点，是宏观龟裂产生之前的龟裂生长的过程中的比较初期的阶段的等高线图。
然后，当蠕变孔洞的数目增加时，蠕变孔洞合体连结而成为宏观龟裂，该宏观龟裂传播而达到贯通。
(评价基准决定工序S120)
如图4所示，在龟裂评价基准制定工序S100中执行了评价基准制定用数据收集工序S110之后，实施评价基准决定工序S120。如图6所示，评价基准决定工序S120包括尺寸计测工序S121、模型构筑工序S123、推定尺寸取得工序S125、阈值取得工序S127。
尺寸计测工序S121是计测第一时间点的龟裂的尺寸的工序。在尺寸计测工序S121中，如图9所示，将执行了评价基准制定用数据收集工序S110之后的试验片12的焊接部4c切断。需要说明的是，图9是示意性地表示执行了评价基准制定用数据收集工序S110之后的试验片12的焊接部4c的切断面的图。
并且，在尺寸计测工序S121中，测定例如切断后的焊接部4c的龟裂6c的长度a1。尺寸计测工序S121中的龟裂6c的长度a1的测定是基于目视的直接的测定，可以使用尺子或游标卡尺等进行，但是根据龟裂6c的大小也可以使用显微镜。
模型构筑工序S123是构筑与多个第二时间点的探伤信号的变化倾向匹配的龟裂生长过程的模型的工序。作为在模型构筑工序S123中使用的模型的候补，可列举龟裂进展计算、FEM、损伤力学的评价、孔洞模拟法或组织模拟法等。在以下的说明中，将在模型构筑工序S123中使用的模型设为基于龟裂进展计算的模型进行说明。
即，在模型构筑工序S123中，通过龟裂进展计算，为了构筑与多个第二时间点的探伤信号的变化倾向匹配的龟裂生长过程的模型，而调节龟裂进展计算中的材料的物性值等因子。由此，作为与多个第二时间点的探伤信号的变化倾向匹配的龟裂生长过程的模型，能得到例如图10所示那样的表示时间与龟裂长度的关系的主曲线14。
推定尺寸取得工序S125是基于在模型构筑工序S123中构筑的模型，追溯至第二时间点而得到第二时间点的龟裂的推定尺寸的工序。在推定尺寸取得工序S125中，如下所述得到第二时间点的龟裂的推定尺寸。
如图10所示，在模型构筑工序S123得到的主曲线14中，将与尺寸计测工序S121计测的龟裂6c的长度a1对应的时刻设为时刻t1。时刻t1对应于上述的第一时间点。
并且，以时刻t1为起点，分别求出与多个第二时间点对应的图10的坐标图的横轴的时刻。
接下来，基于主曲线14来确定与多个第二时间点对应的多个时刻中的、比与评价基准制定用数据收集工序S110使用的相控阵超声波探伤装置2的检测下限对应的时刻tL晚的时刻，且与时刻tL最近的时刻t2。然后，从主曲线14读取确定的时刻t2下的龟裂的推定长度a2。该龟裂的推定长度a2是在推定尺寸取得工序S125中取得的龟裂的推定尺寸。
阈值取得工序S127是求出能够提取与如上所述确定的时刻t2对应的第二时间点的龟裂的上述推定尺寸所对应的区域的信号等级阈值th的工序。
在阈值取得工序S127中，如图11所示，根据与时刻t2对应的第二时间点的探伤信号(反射波)的强度分布(信号等级分布)，在与利用尺寸计测工序S121计测了尺寸的龟裂的位置对应的位置，求出与龟裂的推定长度a2对应的反射波的强度。图11是关于与时刻t2对应的第二时间点的探伤信号即反射波，表示沿焊接部的厚度方向的一维的强度分布的坐标图。如图11所示，根据图11的强度分布即回波高度的坐标图，能够求出与龟裂的推定长度a2对应的反射波的强度。由此，得到龟裂的推定长度a2的反射波的强度可知，因此将该反射波的强度设为龟裂的评价基准，即信号等级阈值th。
需要说明的是，时刻t2不仅如上所述考虑相控阵超声波探伤装置2的检测下限而设置，可以是其他的方法。即，可以关于成为时刻t2的候补的时间点的信号等级分布，求出临时的信号等级阈值th′，如以下那样确认成为求出的临时的信号等级阈值th′以上的区域的位置、区域的数目是否与通过尺寸计测工序S121观察的宏观龟裂的位置、宏观龟裂的数目匹配。
说明例如通过尺寸计测工序S121观察的宏观龟裂的数目为1的情况。在关于成为时刻t2的候补的时间点的信号等级分布，成为临时的信号等级阈值th′以上的区域的数目为1，且该区域的位置与通过尺寸计测工序S121观察的宏观龟裂的位置对应的情况下，成为临时的信号等级阈值th′以上的区域的位置、区域的数目与通过尺寸计测工序S121观察的宏观龟裂的位置、宏观龟裂的数目匹配。即，这种情况下，在成为时刻t2的候补的时间点成为临时的信号等级阈值th′以上的区域如通过模型构筑工序S123构筑的模型那样，在第一时间点成为例如长度a1的龟裂6c，因此不会产生矛盾。
这种情况下，能够判断为临时的信号等级阈值th′适合作为龟裂的评价基准，因此将该临时的信号等级阈值th′设为信号等级阈值th。
另一方面，例如通过尺寸计测工序S121观察的宏观龟裂的数目为1，但是关于成为时刻t2的候补的时间点的信号等级分布，如果成为临时的信号等级阈值th′以上的区域的数目为2以上，则成为临时的信号等级阈值th′以上的区域的数目与通过尺寸计测工序S121观察的宏观龟裂的数目不匹配。即，这种情况下，基于通过模型构筑工序S123构筑的模型则应在第一时间点产生的宏观龟裂实际上未产生。因此，在成为时刻t2的候补的时间点成为临时的信号等级阈值th′以上的区域与第一时间点的宏观龟裂的关系产生矛盾，因此可知临时的信号等级阈值th′作为龟裂的评价基准不适当。因此，在这样的情况下，判定为临时的信号等级阈值th′不适合作为信号等级阈值th。
另外，即使成为临时的信号等级阈值th′以上的区域的数目和通过尺寸计测工序S121观察的宏观龟裂的数目这两方以1进行了匹配，在两者的位置不同的情况下，也判定为临时的信号等级阈值th′不适合作为信号等级阈值th。
需要说明的是，关于例如通过尺寸计测工序S121观察的宏观龟裂的数目为2以上的情况也能够以同样的考虑方法来确认临时的信号等级阈值th′是否适合作为龟裂的评价基准。
在判定为临时的信号等级阈值th′不适合作为龟裂的评价基准的情况下，返回推定尺寸取得工序S125，基于主曲线14来确定与多个第二时间点对应的多个时刻中的、比上述的时刻t2晚的时刻，且与时刻t2最近的时刻t2α。然后，从主曲线14读取确定的时刻t2α下的龟裂的推定长度a2α。然后，在阈值取得工序S127中，根据与时刻t2α对应的第二时间点的探伤信号的信号等级分布，在与通过尺寸计测工序S121计测了尺寸的龟裂的位置对应的位置，求出与龟裂的推定长度a2α对应的反射波的强度。将该反射波的强度作为新的临时的信号等级阈值th′，再次如上所述确认新的临时的信号等级阈值th′是否适合作为龟裂的评价基准。
如果判定为新的临时的信号等级阈值th′适合作为龟裂的评价基准，则将该新的临时的信号等级阈值th′作为信号等级阈值th。
如果判定为新的临时的信号等级阈值th′不适合作为龟裂的评价基准，则再次返回推定尺寸取得工序S125，重复进行上述的处理。
在此，说明能够适用于推定尺寸取得工序S125的龟裂进展计算的概略性的次序。图12是表示能够适用于推定尺寸取得工序S125的龟裂进展计算的概略性的次序的流程图。
需要说明的是，在以下说明的龟裂进展计算中，时间性地追溯而算出龟裂的长度，因此将以下说明的龟裂进展计算也称为龟裂进展逆解析。
在龟裂进展逆解析中，首先，取得解析所需的数据(S200)。取得的数据是上述时刻t1的龟裂6c的长度a1、龟裂6c的深度(从焊接部4c的表面至龟裂6c顶端的距离)、应力、温度、蠕变速度、蠕变龟裂进展速度数据及材质。
接下来，在工序S202中向变量a代入长度a1，在工序S204中向变量n代入1。并且，在C*运算工序S206中，基于取得的数据，运算C*参数(修正J积分J’)。
在龟裂进展速度取得工序S208中，基于利用C*运算工序S206运算出的C*参数，取得龟裂进展速度(da/dt)。需要说明的是，在C*参数的对数与龟裂进展速度(da/dt)的对数之间，以与材质相应的系数m存在比例关系，根据C*参数能够求出龟裂进展速度(da/dt)。
或者，可以按照各材质，预先求出龟裂进展速度(da/dt)与C*参数的关系，基于该关系，根据运算出的C*参数来求出龟裂进展速度(da/dt)。
在龟裂减少量运算工序S210中，将在龟裂进展速度取得工序S208中求出的龟裂进展速度(da/dt)乘以微小时间Δt来求出龟裂减少量Δa。
在龟裂尺寸更新工序S212中，通过从变量a减去龟裂减少量Δa，来更新变量a。
然后，在时刻判定工序S214中，确认是否从上述时刻t1追溯至上述时刻t2。在时刻判定工序S214的判定结果为否定的情况下，将变量n加上1而返回C*运算工序S206。
另一方面，在时刻判定工序S214的判定结果为肯定的情况下，即追溯至时刻t2的情况下，此时的变量a为应求出的龟裂6b的长度a2。
需要说明的是，龟裂进展逆解析没有限定为图12所示的方法，可以按照焊接的构件的材质、尺寸及焊接的坡口形状等的各组合，使用通过实验预先求出的龟裂进展速度(da/dt)来进行。即，可以无论C*参数如何，都使用预先通过实验求出的龟裂进展速度(da/dt)来推定时刻t2的龟裂6b的长度a2。换言之，龟裂进展逆解析只要能够准备主曲线14即可。
(剩余寿命评价工序S5的详细说明)
以下，详细说明剩余寿命评价工序S5。
在若干的实施方式中，剩余寿命评价工序S5是基于龟裂生长过程的模型，根据通过检査工序S4确定的龟裂的大小对评价对象物的剩余寿命进行评价的工序。
即，在剩余寿命评价工序S5中，根据利用检査工序S4求出的评价对象部的焊接部4a的内部的龟裂6a的长度ax，如以下那样对评价对象部的焊接部4a的剩余寿命进行评价。
具体而言，如图13所示，根据检査工序S4中的正式探伤工序S41的实施时间点即实施时刻tx的焊接部4a的内部的龟裂6a的长度ax，通过龟裂进展计算，求出龟裂6a的长度ax成为贯通焊接部4a的长度ar的贯通时刻tr。贯通时刻tr与实施时刻tx之差相当于剩余寿命。
需要说明的是，图13是表示剩余寿命与龟裂长度的关系的坐标图。
即，在若干的实施方式中，在剩余寿命评价工序S5中为了评价剩余寿命而使用的龟裂生长过程的模型(龟裂进展计算)与在龟裂评价基准制定工序S100的模型构筑工序S123中为了求出第二时间点的龟裂的推定尺寸而使用的表示龟裂生长过程的模型(龟裂进展计算)相同。
在此，说明能够适用于剩余寿命评价工序S5的龟裂进展计算的概略性的次序。图14是表示能够适用于剩余寿命评价工序S5的龟裂进展计算的概略性的次序的流程图。
需要说明的是，将以下说明的龟裂进展计算也称为龟裂进展解析。
在龟裂进展解析中，首先，取得解析所需的数据(S300)。取得的数据是时刻tx的龟裂6a的长度ax、龟裂6a的深度(从焊接部4a的表面至龟裂6a顶端的距离)、应力、温度、蠕变速度、蠕变龟裂进展速度数据及材质。
接下来，在工序S302中向变量a代入长度ax，在工序S304中向变量n代入1。然后，在C*运算工序S306中，基于取得的数据，运算C*参数(修正J积分J’)。
在龟裂进展速度取得工序S308中，基于利用C*运算工序S306运算的C*参数，取得龟裂进展速度(da/dt)。需要说明的是，在C*参数的对数与龟裂进展速度(da/dt)的对数之间，以与材质相应的系数m存在比例关系，根据C*参数求出龟裂进展速度(da/dt)。
或者，可以按照各材质，预先求出龟裂进展速度(da/dt)与C*参数的关系，基于该关系，根据运算的C*参数来求出龟裂进展速度(da/dt)。
在龟裂增量运算工序S310中，将在龟裂进展速度取得工序S308中求出的龟裂进展速度(da/dt)乘以微小时间Δt而求出龟裂增量Δa。
在龟裂尺寸更新工序S312中，通过将变量a加上龟裂增量Δa而对变量a进行更新。
并且，在贯通判定工序S314中，判定变量a，即龟裂6a的长度是否成为贯通焊接部4a的贯通长度ar以上。在贯通判定工序S314的判定结果为否定的情况下，将变量n加上1而返回C*运算工序S306。
另一方面，在贯通判定工序S314的判定结果为肯定的情况下，即龟裂6a的长度成为贯通焊接部4a的贯通长度ar以上的情况下，执行残存寿命运算工序S318。在残存寿命运算工序S318中，残存寿命，即剩余寿命(tr-tx)被求出作为变量n与微小时间Δt之积。
需要说明的是，龟裂进展解析没有限定为图14所示的方法，可以按照焊接的构件的材质、尺寸及焊接的坡口形状等的各组合，使用通过实验预先求出的龟裂进展速度(da/dt)进行。即，可以无论C*参数如何，都使用预先通过实验求出的龟裂进展速度(da/dt)，根据时刻tx的龟裂6a的长度ax，来推定时刻tr。换言之，龟裂进展解析只要能够准备主曲线14即可。需要说明的是，在龟裂进展逆解析及龟裂进展解析中，可以使用相同的主曲线14。
在此，图15是表示蠕变损伤引起的龟裂进展的倾向的坐标图，(a)示出时间与龟裂的长度的关系，(b)示出初期龟裂的长度与贯通时间的关系。龟裂贯通焊接部是指龟裂达到表面。在图15的(a)及(b)中，横轴是对数轴。从图15的(a)及(b)可知，初期龟裂的长度越长，龟裂的进展速度急剧增加的时期越早，贯通时间越短。
在若干的实施方式中，通过焊接部4a焊接的构件由高强度铁素体钢构成。
在由高强度铁素体钢构成的构件的焊接部4a的情况下，在外表面的蠕变损伤度与内部的蠕变损伤度之间没有相关，需要与焊接部4a的外表面的蠕变损伤度无关地评价焊接部4a的内部的蠕变损伤度。
关于这一点，在上述的若干的实施方式中，能够准确地进行焊接部4a的内部的龟裂6a的长度ax的评价，适合于由高强度铁素体钢构成的构件的焊接部4a的蠕变损伤度的评价。
需要说明的是，高强度铁素体钢例如是Gr.91系钢(火SCMV28、火STPA28、火SFVAF28、火STBA28)的同等材料、Gr.92系钢(火STPA29、火SFVAF29、火STBA29)的同等材料、火Gr.122系钢(火SUS410J3、火SUS410J3TP、火SUSF410J3、火SUS410J3TB、火SUS410J3DTB)的同等材料、或Gr.23系钢(火STPA24J1、火SFVAF22AJ1、火STBA24J1、火SCMV4J1)的同等材料。
需要说明的是，通过焊接部4a焊接的构件的材质没有限定为高强度铁素体钢，可以是例如低合金钢或不锈钢。
低合金钢是例如STBA12的同等材料、STBA13的同等材料、STPA20的同等材料、火STPA21的同等材料、STPA22的同等材料、STPA23的同等材料或STPA24的同等材料。
不锈钢是例如SUS304TP的同等材料、SUS304LTP的同等材料、SUS304HTP的同等材料、火SUS304J1HTB的同等材料、SUS321TP的同等材料、SUS321HTP的同等材料、SUS316HTP的同等材料、SUS347HTP的同等材料或火SUS310J1TB的同等材料。
图16是用于例示通过焊接部4a焊接的构件的坡口形状的图。例如，坡口是V形坡口、X形坡口、U形坡口及窄坡口。
图17是用于说明通过焊接部4a焊接的配管的外径D和厚度t的图。
在若干的实施方式中，可以按照通过焊接部4a焊接的配管的材质、坡口形状、外径D、厚度t及焊接棒的材质的各组合，通过实验预先求出龟裂进展速度da/dt，进行龟裂进展逆解析及龟裂进展解析。通过按照各组合预先求出龟裂进展速度da/dt，能够准确地求出龟裂进展速度da/dt，换言之主曲线14，能够准确地决定信号等级阈值th，并且也能够准确地评价剩余寿命。
在若干的实施方式中，在按照通过焊接部4a焊接的配管的材质、坡口形状、外径D、厚度t及焊接棒的材质的各组合，通过实验预先求出龟裂进展速度da/dt时，使用实际使用的设备(实机)，求出龟裂进展速度da/dt。使用实机，预先求出龟裂进展速度da/dt，由此能够更准确地求出龟裂进展速度da/dt，换言之主曲线14，能够准确地决定信号等级阈值th，并且也能够准确地评价剩余寿命。
(关于龟裂生长过程中，可看作龟裂的区域的产生时期的预测)
在上述的说明中，说明了在龟裂生长过程中，检测可看作龟裂的区域即本说明书中的龟裂6b的技术及龟裂6b存在的评价对象部的剩余寿命的评价。
相对于此，在以下说明的实施方式中，说明在上述的可看作龟裂的区域产生之前的阶段，上述的可看作龟裂的区域产生的时期的预测。
在本实施方式中，预先进行事先准备工序。
在事先准备工序中，准备具有焊接部的强度曲线取得用试料，如图18所示，关于强度曲线取得用试料，预先作成表示超声波的反射波的强度的随时间变化的反射波强度曲线16。关于事先准备工序的详情在后文说明。
在检査工序S4的正式探伤工序S41中得到的评价对象部的焊接部4a的反射波的强度(回波高度)为小于信号等级阈值的H*时，如图18所示，基于反射波强度曲线16，求出与评价对象部的焊接部4a相关的反射波的强度从通过正式探伤工序S41接收到的反射波的强度H*达到信号等级阈值th为止的时间Δt*。将本工序称为阈值达到寿命推定工序。在正式探伤工序S41中得到的评价对象部的焊接部4a的反射波的强度为小于信号等级阈值的H*时，在上述的龟裂评价工序S42中进行阈值达到寿命推定工序。
在阈值达到寿命推定工序中，通过使用预先作成的反射波强度曲线16，在评价对象的焊接部4a未产生龟裂的阶段，能够求出达到信号等级阈值th为止的时间Δt*(即，从检査工序S4的实施时至龟裂产生时的时间)。
图19示出事先准备工序的一实施方式。
事先准备工序可以在上述的图4的龟裂评价基准制定工序S100中同时实施。
在图19中，首先，准备1个以上的强度曲线取得用试料(试料准备工序S400)。在以下的说明中，强度曲线取得用试料设为上述的龟裂评价基准制定工序S100中的试验片12。
对于准备的试验片12，在经过时间不同的2个以上的时间点分别计测超声波的反射波的强度(反射波强度取得工序S402)。接下来，基于该计测结果，同定与试验片12相关的反射波强度曲线(同定工序S404)。
由此，通过使用了试验片12的试验阶段的计测而能够容易地求出反射波强度曲线。
图20示出通过事先准备工序求出的反射波强度曲线的例子。反射波强度曲线16a及16b根据分别不同的时间点的两处计测点u1、u2、v1及v2同定而求出。
在一实施方式中，对于2个试验片12，选择下面的通式(1)作为近似曲线。
通式y＝p·eqx (1)
其中，y：回波高度，x：经过时间，p、q：系数
接下来，在不同的经过时间进行2次探伤，将它们的计测值向式(1)代入，由此求出系数p、q。这样，从2个试验片12能够求出反射波强度曲线16a及16b。
在阈值达到寿命推定工序中，作为求出从通过正式探伤工序S41得到的评价对象部的焊接部4a的反射波的强度H*达到信号等级阈值th为止的时间Δt*的方法，在一实施方式中，如图18所示，使用反射波强度曲线16，关于试验片12，求出反射波的强度从反射波的强度H*达到信号等级阈值th的时间Δt* sample。
接下来，在求出时间Δt*的工序中，通过拉森米勒参数法，将时间Δt* sample换算成时间Δt*。
根据该实施方式，根据使用试验片12求出的时间Δt* sample，通过使用了拉森米勒参数法的运算，能够容易地求出评价对象部的焊接部4a的阈值达到时间Δt*。即，在关于评价对象部取得的反射波的强度H*未达到信号等级阈值th的情况下，基于内部探伤检査的探伤信号的已知的随时间变化的倾向，根据关于评价对象部取得的反射波而能够求出所述时间Δt*。
在一实施方式中，如图21所示，使用拉森米勒参数法，根据蠕变试验等中试验条件(温度T1、负荷应力σ1)下的试验片12的全部寿命(图13中的贯通时刻tr的达到时为止)tr1和反射波的强度成为信号等级阈值th为止的时间Δt* sample，利用式(2)算出寿命消耗率的变化量ΔD1。
接下来，根据评价对象部的焊接部4a的运转条件(温度T2、负荷应力σ2)下的全部寿命tr2和反射波的强度成为信号等级阈值th为止的时间Δt*，利用式(3)算出寿命消耗率的变化量ΔD2。
接下来，根据式(4)及式(5)，求出全部寿命tr1及tr2。需要说明的是，在式(4)及式(5)中，在焊接部的材质相同时，系数a0、a1、a2、a3及C成为相同的值。
ΔD1与ΔD2可认为等价，从而式(6)成立，因此，根据通过式(4)求出的全部寿命tr1与通过式(5)求出的全部寿命tr2之比，如式(7)所示，能够求出评价对象的焊接部4a的反射波的强度成为信号等级阈值th为止的时间Δt*。
需要说明的是，在图18中，t* sample表示试验片12的反射波的强度成为H*的时间。
作为求出从通过正式探伤工序S41得到的反射波的强度H*至达到信号等级阈值为止的时间Δt*的另一方法，在一实施方式中，如图18所示，通过拉森米勒参数法对反射波强度曲线16进行补正，求出表示与评价对象部的焊接部4a相关的反射波的强度的随时间变化的补正曲线18。
在该实施方式求出时间Δt*的工序中，使用补正曲线18，求出时间Δt*。
根据该实施方式，通过求出补正曲线18，能够容易地求出与评价对象部的焊接部4a相关的阈值达到时间Δt*。
需要说明的是，图18中，t*表示评价对象的焊接部4a的反射波的强度成为H*的时间，t3表示龟裂产生时的时间。
在上述的若干的实施方式中，起到如下的作用效果。
(1)至少一实施方式的龟裂评价基准制定方法是制定龟裂的评价基准的方法，包括如下工序：
使试验片12蠕变变形至第一时间点为止的蠕变变形工序S111；
对于第一时间点之前的至少一个第二时间点的试验片12实施内部探伤检査，取得至少一个第二时间点的探伤信号的探伤信号取得工序S112；及
将通过从第一时间点向至少一个第二时间点追溯龟裂生长过程而得到的第二时间点的龟裂的推定尺寸与该第二时间点的探伤信号进行对比，由此决定基于内部探伤检査的龟裂的评价基准的评价基准决定工序S120。
由此，通过从第一时间点追溯龟裂生长过程而能得到第二时间点的龟裂的推定尺寸。即，在第二时间点能够将蠕变孔洞的密集区域且龟裂生长过程中可看作龟裂的区域的大小作为龟裂的推定尺寸。并且，通过将第二时间点的龟裂的推定尺寸与第二时间点的探伤信号进行对比，能够决定即使是龟裂生长过程中看作龟裂的区域也能够进行检测的基于内部探伤检査的龟裂的评价基准。由此，能够提供一种能够评价龟裂生长过程的初期的阶段的金属材料的内部的状态的龟裂评价基准制定方法。
(2)在若干的实施方式中，在探伤信号取得工序S112中，关于第一时间点之前的多个第二时间点分别取得探伤信号。
在若干的实施方式中，还包括构筑与多个第二时间点的各自的探伤信号的变化倾向匹配的龟裂生长过程的模型的模型构筑工序S123。
在评价基准决定工序S120中，使用上述模型将龟裂生长过程追溯至1个以上的第二时间点而得到该第二时间点的龟裂的所述推定尺寸(推定尺寸取得工序S125)。
由此，用于得到第二时间点的龟裂的推定尺寸的龟裂生长过程的模型构筑成与多个第二时间点的各自的探伤信号的变化倾向匹配，因此第二时间点的龟裂的推定尺寸的推定精度提高。由此，能得到适合于在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域的检测的龟裂的评价基准。
(3)在若干的实施方式中，龟裂生长过程的上述的模型可以使用基于龟裂进展计算、FEM、损伤力学的评价、孔洞模拟法及组织模拟法中的至少一个的龟裂生长模型。
(4)在若干的实施方式中，包括对进行蠕变变形至第一时间点的试验片12进行破坏检査，计测第一时间点的龟裂的尺寸的尺寸计测工序S121。
在若干的实施方式中，包括基于第一时间点的龟裂的尺寸而得到第二时间点的龟裂的推定尺寸的推定尺寸取得工序S125。
由此，基于第一时间点的龟裂的实测尺寸能得到第二时间点的龟裂的推定尺寸，因此能得到更适合于基于内部探伤检査的龟裂的评价的龟裂的评价基准。
(5)在若干的实施方式中，在阈值取得工序S127中，作为基于内部探伤检査的龟裂的评价基准，求出能够从第二时间点的探伤信号的信号等级分布提取出与第二时间点的龟裂的推定尺寸对应的区域的信号等级阈值th。
如果使用这样得到的评价基准，则能够容易确定龟裂的范围。即，通过将利用内部探伤检査对检査对象物的评价对象部进行检査得到的探伤信号与上述信号等级阈值th进行比较，能够进行检査对象物的龟裂的评价，因此检査对象物的龟裂的评价变得容易。
(6)在若干的实施方式中，内部探伤检査可以是相控阵法、开口合成法、高频UT法及超声波噪声法中的至少一个的探伤检査。
(7)至少一实施方式的基于内部探伤检査的龟裂评价方法是使用如上所述制定的龟裂的评价基准来进行评价对象物的龟裂评价的方法。
至少一实施方式的基于内部探伤检査的龟裂评价方法包括如下工序：
对于与试验片12相同材料的评价对象物实施内部探伤检査，取得探伤信号的正式探伤工序S41；及
遵照龟裂的评价基准，基于关于评价对象物取得的探伤信号来对评价对象物的龟裂的有无进行评价的龟裂评价工序S42。
在该龟裂评价方法中，如上所述决定龟裂的评价基准。即，如图11所示，龟裂的评价基准通过将第二时间点的龟裂的推定尺寸a2与第二时间点的探伤信号进行对比来决定。因此，在该龟裂评价方法中，遵照这样决定的龟裂的评价基准，基于对于评价对象物实施内部探伤检査而取得的探伤信号，对评价对象物的龟裂的有无进行评价，因此能够对评价对象物的龟裂的有无进行评价。
(8)在若干的实施方式中，在评价龟裂的有无的龟裂评价工序S42中，将评价对象物中的关于该评价对象物取得的探伤信号满足评价基准的区域确定为龟裂。
由此，能够确定在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域的尺寸。
(9)在若干的实施方式中，包括基于龟裂生长过程的模型而根据确定出的龟裂的大小对评价对象物的剩余寿命进行评价的剩余寿命评价工序S5。
由此，即使是在评价对象物的内部产生了在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域的阶段，也能够对评价对象物的剩余寿命进行评价。
(10)在若干的实施方式中，龟裂生长过程的模型与在评价基准的制定时为了求出第二时间点的龟裂的推定尺寸而使用的表示龟裂生长过程的模型相同。
由于能得到适合于为了求出第二时间点的龟裂的推定尺寸而使用的表示龟裂生长过程的模型的评价基准，因此根据通过该评价基准确定的龟裂的大小，基于该模型对评价对象物的剩余寿命进行评价，由此评价对象物的剩余寿命的评价精度提高。
(11)在若干的实施方式中，包括基于关于评价对象物取得的探伤信号，求出评价对象物产生龟裂为止的时间Δt*的阈值达到寿命推定工序。
由此，基于关于评价对象物取得的探伤信号，即使是在评价对象物不存在在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域的阶段，也能够掌握评价对象物何时产生在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域。
(12)在若干的实施方式中，在关于评价对象物取得的探伤信号不满足评价基准的情况下，基于内部探伤检査的探伤信号的已知的随时间变化的倾向，根据关于评价对象物取得的探伤信号，求出所述时间Δt*。
由此，即使是关于评价对象物取得的探伤信号不满足评价基准的情况，即，即使是通过检査工序S4的正式探伤工序S41得到的评价对象部的焊接部4a的反射波的强度是小于信号等级阈值th的H*，基于内部探伤检査的探伤信号的已知的随时间变化的倾向，也能够高精度地求出在评价对象物产生在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域的产生时期。
(13)在若干的实施方式中，所述评价对象物是包含焊接部的高强度铁素体钢。
根据本发明者们的见解，在将由高强度铁素体钢构成的构件焊接而形成的焊接部的情况下，在外表面的蠕变损伤度与内部的蠕变损伤度之间不相关，希望评价焊接部的内部的蠕变损伤度。
关于这一点，上述的龟裂评价方法遵照如上所述决定的龟裂的评价基准，基于对于评价对象物实施内部探伤检査取得的探伤信号，对评价对象物的龟裂进行评价，因此能够对评价对象物的龟裂进行评价。因此，上述的龟裂评价方法适合于由高强度铁素体钢构成的构件的龟裂的评价。
(14)至少一实施方式的保养管理方法包括：通过上述的基于内部探伤检査的龟裂评价方法，对评价对象物的龟裂进行评价的检査工序S4；基于评价对象物的龟裂的评价结果，进行评价对象物的保养管理的保养管理工序S11。
由此，对于在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域也能够评价，因此能够预先进行评价对象物的保养管理。
(15)在若干的实施方式中，保养管理工序S11的保养管理包括评价对象物的更换、修补及延长寿命措施中的至少一个。
由此，对于在龟裂生长过程中可看作龟裂的区域也能够评价，因此能够预先实施评价对象物的更换、修补或延长寿命措施。
本发明没有限定为上述的实施方式，也包括对上述的实施方式施加了变形的方式、将上述的方式适当组合的方式。
例如，在上述的若干的实施方式中，评价对象部是火力发电设备中的将锅炉与蒸汽涡轮之间连接的多个系统的蒸汽配管的焊接部，但是评价对象的焊接部没有限定为锅炉的一部分，本发明的龟裂评价基准制定方法、基于内部探伤检査的龟裂评价方法及保养管理方法可以适用于暴露在高温高压下的各种焊接部。
标号说明
2 相控阵超声波探伤装置
4a、4b、4c 焊接部
6a、6b、6c 龟裂
8a、8b、8c 热影响部
10a、10b、10c 焊接部的熔敷部
12 试验片
14 主曲线
16 反射波强度曲线
18 补正曲线

Claims (15)

1.一种龟裂评价基准制定方法，是对龟裂的评价基准进行制定的方法，其特征在于，包括如下步骤：
使试验片蠕变变形至第一时间点的步骤；
对于所述第一时间点之前的至少一个第二时间点的所述试验片实施内部探伤检查，取得所述至少一个第二时间点的探伤信号的步骤；及
将通过从所述第一时间点向所述至少一个第二时间点追溯龟裂生长过程而得到的所述第二时间点的龟裂的推定尺寸中的、比与探伤装置的检测下限对应的时刻晚的时刻且与该时刻最近的时刻所对应的所述第二时间点的龟裂的推定尺寸与该第二时间点的所述探伤信号进行对比，由此决定基于所述内部探伤检查的龟裂的评价基准的步骤。
2.根据权利要求1所述的龟裂评价基准制定方法，其特征在于，
在取得所述探伤信号的步骤中，关于所述第一时间点之前的多个第二时间点分别取得所述探伤信号，
所述龟裂评价基准制定方法还包括构筑与所述多个第二时间点各自的所述探伤信号的变化倾向匹配的所述龟裂生长过程的模型的步骤，
在决定所述评价基准的步骤中，使用所述模型将所述龟裂生长过程追溯至一个以上的所述第二时间点而得到该第二时间点的所述龟裂的所述推定尺寸。
3.根据权利要求2所述的龟裂评价基准制定方法，其特征在于，
所述龟裂生长过程的所述模型是基于龟裂进展计算、FEM、损伤力学的评价、孔洞模拟法及组织模拟法中的至少一个的龟裂生长模型。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的龟裂评价基准制定方法，其特征在于，包括如下步骤：
对进行所述蠕变变形至所述第一时间点的所述试验片进行破坏检查，计测所述第一时间点的所述龟裂的尺寸的步骤；及
基于所述第一时间点的所述龟裂的所述尺寸，得到所述第二时间点的所述龟裂的所述推定尺寸的步骤。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的龟裂评价基准制定方法，其特征在于，
在决定所述评价基准的步骤中，作为基于所述内部探伤检查的所述龟裂的所述评价基准，求出能够从所述第二时间点的所述探伤信号的信号等级分布提取与所述第二时间点的所述龟裂的所述推定尺寸对应的区域的信号等级阈值。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的龟裂评价基准制定方法，其特征在于，
所述内部探伤检查包括相控阵法、开口合成法、高频UT法及超声波噪声法中的至少一个探伤检查。
7.一种基于内部探伤检查的龟裂评价方法，是使用通过权利要求1～6中任一项所述的方法制定的所述龟裂的所述评价基准来进行评价对象物的龟裂评价的方法，其特征在于，包括如下步骤：
对于与所述试验片相同材料的评价对象物实施所述内部探伤检查，取得探伤信号的步骤；及
遵照所述龟裂的所述评价基准，基于关于所述评价对象物取得的所述探伤信号来评价所述评价对象物的龟裂的有无的步骤。
8.根据权利要求7所述的基于内部探伤检查的龟裂评价方法，其特征在于，
在评价所述龟裂的有无的步骤中，将所述评价对象物中的关于该评价对象物取得的所述探伤信号满足所述评价基准的区域确定为龟裂。
9.根据权利要求8所述的基于内部探伤检查的龟裂评价方法，其特征在于，
包括基于所述龟裂生长过程的模型而根据确定出的所述龟裂的大小来评价所述评价对象物的剩余寿命的步骤。
10.根据权利要求9所述的基于内部探伤检查的龟裂评价方法，其特征在于，
所述龟裂生长过程的所述模型与在所述评价基准的制定时为了求出所述第二时间点的龟裂的所述推定尺寸而使用的表示龟裂生长过程的模型相同。
11.根据权利要求7～10中任一项所述的基于内部探伤检查的龟裂评价方法，其特征在于，
包括基于关于所述评价对象物取得的所述探伤信号，求出在所述评价对象物产生龟裂为止的时间Δt*的步骤。
12.根据权利要求11所述的基于内部探伤检查的龟裂评价方法，其特征在于，
在关于所述评价对象物取得的所述探伤信号不满足所述评价基准的情况下，基于所述内部探伤检查的探伤信号的已知的随时间变化的倾向，根据关于所述评价对象物取得的所述探伤信号，求出所述时间Δt*。
13.根据权利要求7～10中任一项所述的基于内部探伤检查的龟裂评价方法，其特征在于，
所述评价对象物是包含焊接部的高强度铁素体钢。
14.一种保养管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过权利要求7～13中任一项所述的方法，评价所述评价对象物的龟裂的步骤；及
基于所述评价对象物的所述龟裂的评价结果，进行所述评价对象物的保养管理的步骤。
15.根据权利要求14所述的保养管理方法，其特征在于，
所述保养管理包括所述评价对象物的更换、修补及延长寿命措施中的至少一个。
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