JP2020067416A - クリープ余寿命診断方法及びクリープ余寿命診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】評価結果のばらつきを抑制し、信頼性の低下を抑制することが可能なクリープ余寿命診断方法を提供する。【解決手段】クリープ余寿命診断方法は、金属材料である試験片についてクリープ試験を行い、試験片の表層部に対して、渦流探傷試験を行い、指標用信号強度情報を取得する工程と、指標用信号強度情報に基づく画素値を含む指標用探傷画像データを取得する工程と、指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出する工程と、を含む。【選択図】図９

Description

本開示は、渦電流探傷試験を用いたクリープ余寿命診断方法及びクリープ余寿命診断システムに関する。

例えば強磁性加工物のクリープ損傷判定方法として、予め高い温度で長時間応力下にあった強磁性加工物に対して渦電流を生じさせ、コイルを流れる電流を測定して判定する方法がある（例えば特許文献１参照）。また、構造物に生じたき裂の深さを判定する方法として、渦電流を用いた方法がある（例えば特許文献２参照）。

特開昭６３−１８０８５１号公報 特開２００３−４３０１６号公報

非破壊検査としては、超音波探傷試験や浸透探傷試験などが知られている。超音波探傷試験や浸透探傷試験では、試験者の技量によって検査精度に差が生じるおそれがあり、一定時間の経過後、再度検査を行い、時系列の検査結果を用いて評価する場合には、評価にばらつきが生じるおそれがある。本開示は、評価結果のばらつきを抑制し、信頼性の低下を抑制することが可能なクリープ余寿命診断方法及びクリープ余寿命診断システムを提供する。

本開示のクリープ余寿命診断方法は、金属材料である試験片についてクリープ試験を行い、試験片の表層部に対して、渦流探傷試験を行い、指標用信号強度情報を取得する工程と、指標用信号強度情報に基づく画素値を含む指標用探傷画像データを取得する工程と、指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出する工程と、を含む。

このクリープ余寿命診断方法では、渦流探傷試験を行って取得した指標用信号強度情報を画素値に変換するので、当該画素値を含む指標用探傷画像データを利用することができる。きずによる影響が大きい場合と、きずによる影響が小さい場合とで、画素値を変化させることができる。このような画素値を含む指標用探傷画像データを用いることで、きずを多く含む領域と、きずを多く含まない領域とを容易に判別することができる。これにより、きずを多く含む領域における指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出することができ、このクリープ余寿命評価指標を用いて、対象物の余寿命を算出することができる。このクリープ余寿命診断方法では、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を用いた場合と比較して、試験者による影響を抑えることができ、評価結果のばらつきを抑制して、信頼性の低下を抑制できる。きずを多く含む領域を確実に判別できるので、信頼性の高い評価を行うことができる。また、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を行う場合と比較して、広い範囲を精度良く探傷することができる。なお、「指標用信号強度情報」とは、試験片に対して渦流探傷試験を実施して取得された信号強度に関する情報であり、クリープ余寿命評価指標の算出に利用されるものである。

このクリープ余寿命診断方法では、クリープ試験の試験時間ごとに、渦流探傷試験を行い、指標用信号強度情報を取得し、試験時間ごとの指標用信号強度情報を記憶してもよい。これにより、試験時間に応じたクリープ余寿命評価指標を算出することができる。その結果、評価結果のばらつきが抑制されたクリープ余寿命評価指標を得ることができる。

クリープ余寿命診断方法は、指標用探傷画像データに基づいて、指標用領域を設定する工程を備え、クリープ余寿命評価指標を算出する工程では、指標用領域における試験時間ごとの指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出してもよい。これにより、指標用領域を設定して、この指標用領域における指標用探傷画像データを用いて、一定の領域についてクリープ余寿命評価指標を算出することができる。その結果、評価結果のばらつきが抑制されたクリープ余寿命評価指標を得ることができる。

クリープ余寿命評価指標を算出する工程では、指標用領域における指標用信号強度に基づく画素値の平均値を算出し、当該平均値に基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出してもよい。これにより、指標用領域における指標用信号強度に基づく画素値の平均値を用いて、クリープ余寿命評価指標を算出することができる。その結果、評価結果のばらつきが抑制されたクリープ余寿命評価指標を得ることができる。

クリープ余寿命診断方法は、金属材料である対象物の表層部に対して、渦流探傷試験を行い、評価用信号強度情報を取得する工程と、評価用信号強度に基づく画素値を含む評価用探傷画像データを取得する工程と、評価用探傷画像データに対して、クリープ余寿命評価指標を適用して、対象物の余寿命を算出する余寿命算出工程と、を含んでもよい。

このクリープ余寿命診断方法では、渦流探傷試験を行って取得した評価用信号強度情報を画素値に変換するので、当該画素値を含む評価用探傷画像データを利用することができる。きずによる影響が大きい場合と、きずによる影響が小さい場合とで、画素値を変化させることができる。このような画素値を含む評価用探傷画像データを用いることで、きずを多く含む領域と、きずを多く含まない領域とを容易に判別することができる。これにより、きずを多く含む領域を評価用領域に設定して、当該評価用領域における評価用探傷画像データに対して、クリープ余寿命評価指標を適用して、対象物の余寿命を算出することができる。このクリープ余寿命診断方法では、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を用いた場合と比較して、試験者による影響を抑えることができ、評価結果のばらつきを抑制して、信頼性の低下を抑制できる。きずを多く含む領域を確実に判別できるので、信頼性の高い評価を行うことができる。なお、「評価用信号強度情報」とは、対象物に対して渦流探傷試験を実施して取得された信号強度に関する情報であり、対象物の余寿命の算出に利用されるものである。

本開示のクリープ診断システムは、励磁コイル及び検出部を備えるプローブと、プローブで検出した信号強度を画素値に変換して探傷画像データを取得する画像化部と、探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出する評価指標算出部と、を含む。

このクリープ余寿命診断システムでは、渦流探傷試験を行って取得した信号強度情報を画素値に変換するので、当該画素値を含む探傷画像データを利用することができる。きずによる影響が大きい場合と、きずによる影響が小さい場合とで、画素値を変化させることができる。このような画素値を含む探傷画像データを用いることで、きずを多く含む領域と、きずを多く含まない領域とを容易に判別することができる。これにより、きずを多く含む領域における探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出することができ、このクリープ余寿命評価指標を用いて、対象物の余寿命を算出することができる。このクリープ余寿命診断システムでは、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を用いた場合と比較して、試験者による影響を抑えることができ、評価結果のばらつきを抑制して、信頼性の低下を抑制できる。きずを多く含む領域を確実に判別できるので、信頼性の高い評価を行うことができる。また、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を行う場合と比較して、広い範囲を精度良く探傷することができる。

本開示によれば、評価結果のばらつきを抑制し、信頼性の低下を抑制することが可能なクリープ余寿命診断方法クリープ余寿命診断システムを提供する。

実施例に係るクリープ余寿命診断システムを示す図である。 実施例に係るクリープ余寿命診断システムを示すブロック図である。 クリープ損傷用試験片を示す側面図である。 プローブの走査方向の例を示す図である。 信号処理装置を示すブロック図である。 図６（ａ）は、クリープ損傷を受ける前の探傷画像データを示す図である。図６（ｂ）は、クリープ損傷を受けた後の探傷画像データを示す図である。 図７（ａ）は、渦流探傷試験による探傷データであるリサージュ波形の例を示す図である。図７（ｂ）は、Ｘ信号の例を示す図である。図７（ｃ）は、Ｙ信号の例を示す図である。 図８（ａ）は、探傷画像データの例を示す図である。図８（ｂ）は、設定された指標領域における探傷画像データの例を示す図である。 実施例に係るクリープ余寿命診断方法の手順を示す工程図であり、クリープ余寿命評価指標を算出する際の手順を示す工程図である。 試験時間ごとの探傷画像データの例を示す図である。 図１１（ａ）は、設定された指標領域における探傷画像データの例を示す図である。図１１（ｂ）は、細分化された領域における探傷画像データの例を示す図である。 各試験時間における画素値の最大値をプロットしたグラフである。 各試験時間における画素値の平均値をプロットしたグラフである。 各試験時間における画素値の中央値をプロットしたグラフである。 各試験時間における画素値の最大値の累積値をプロットしたグラフである。 各試験時間における画素値の平均値の累積値をプロットしたグラフである。 各試験時間における画素値の中央値の累積値をプロットしたグラフである。 シグモイド関数を示す数式である。 寿命消費率と評価値との関係を示すグラフである。 実施例に係るクリープ余寿命診断方法の手順を示す工程図であり、クリープ余寿命を算出する際の手順を示す工程図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

まず、クリープ余寿命診断方法を説明する前に、図１及び図２に示されるクリープ余寿命診断システム１について説明する。以下、クリープ余寿命診断システム１を診断システム１と記載する。診断システム１は、対象物２のクリープによる損傷を評価可能なシステムである。診断システム１は、対象物２の表層部２ａを渦流探傷する渦流探傷装置を含む。

診断システム１は、例えば図３に示される比較用の試験片３に対して渦流探傷試験を行い、この試験結果から、評価指標を算出する際にも利用される。渦流探傷装置は、試験片３の表層部３ａの探傷に利用可能である。評価指標は、対象物２の材質と同一の材質からなる試験片３に対して予めクリープ試験を行い、この試験結果から得られた指標であり、クリープによる損傷の程度と相関がある指標である。診断システム１は、この評価指標を用いて、対象物２のクリープによる損傷を評価することができる。

診断システム１は、対象物２のクリープによる損傷の評価として、余寿命又は消耗率を算出する。余寿命とは、クリープが発生する環境において対象物２が破断することなく使用可能な残りの期間である。消耗率とは、クリープが発生する環境において破断することなく使用可能な全期間を１００％とした場合に、対象物２が既に使用された期間の割合である。例えば、消耗率が４０％である場合には、余寿命は、全期間の６０％の期間である。

診断システム１は、プローブ４、処理ユニット５、表示部６及び操作部７を備える。プローブ４は、励磁コイル８及び検出コイル（検出部）９を含む。励磁コイル８は表層部２ａ，３ａに渦電流を発生させる。検出コイル９は表層部２ａ，３ａの渦電流による磁界の変化を検出する。渦流探傷試験で取得される探傷データには、磁界の変化に起因する信号強度が含まれる。渦流探傷試験では、プローブ４を表層部２ａ，３ａに沿って移動させて走査する。図４に示されるように、きず１０が生じている位置では、信号強度が強くなる。きず１０が生じていない位置では、信号強度が弱くなる。

処理ユニット５は、図２に示されるように、電源部１１、信号発生器１２、デジタイザ１３、信号処理装置１４、記憶部１５を備える。電源部１１は、例えば安定化電源であり、励磁コイル８に交流電流を供給する。信号発生器１２は、励磁コイル８に供給されるアナログ信号（交流信号）を発生させる。信号発生器１２は、励磁コイル８に供給されるアナログ信号を制御する。デジタイザ１３は、検出コイル９で検出された検出信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換する。記憶部１５は、例えば検出コイル９で、取得した検出信号に関するデータを保存する。記憶部１５は、例えばデジタイザ１３で変換されたデジタル信号に関するデータを保存する。

信号処理装置１４は、図５に示されるように、画像化部１６、領域設定部１７、評価指標算出部１８、余寿命算出部１９及び記憶部２０を備える。信号処理装置１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、およびＲＡＭ(Random Access Memory)等のハードウェアと、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアとから構成されたコンピュータである。

画像化部１６は、デジタイザ１３で変換されたデジタル信号を画像化する処理を行う。画像化部１６では、信号強度に基づいて、画素値を設定する。画像化部１６は、検出コイル９で取得した探傷データに基づいて探傷画像データを取得する。図６（ａ）に示される探傷画像データは、クリープによる損傷が生じていない場合の画像の例である。図６（ｂ）に示される探傷画像データは、クリープによる損傷が生じている部分を含む場合の画像の例である。図６（ｂ）では、信号強度が高い部分は、信号強度が低い部分と比較して、濃くなるように表示している。なお、信号強度が高い部分を、信号強度が低い部分と比較して、薄くなるように表示してもよい。探傷画像データでは、信号強度に応じて、濃淡の差が設けられている。記憶部２０は、画像化部１６で画像化された探傷画像データを保存する。

図７（ａ）では、Ｘ信号及びＹ信号に基づくリサージュ波形の例が示されている。図７（ｂ）では、Ｘ信号の例が示され、図７（ｃ）では、Ｙ信号の例が示されている。図７（ｂ）及び図７（ｃ）では、横軸に位置（時間）が示され、縦軸に信号強度（振幅）が示されている。Ｘ信号及びＹ信号は、位相が９０度ずれた検出信号である。診断システム１では、クリープによるきずを対象としている。クリープによるきずは、対象物２に作用する応力の方向に起因する。診断システム１では、Ｙ信号が大きくなるように設定され、Ｘ信号が小さくなるように設定されている。Ｙ信号の信号強度は、Ｘ信号の信号強度より大きくなっている。

なお、図７（ｂ）及び図７（ｃ）では、縦軸の目盛が示す信号強度の値は、異なっている。図７（ａ）では、Ｘ信号及びＹ信号によるリサージュ波形の例を示している。図７（ａ）では、横軸がＸ信号の信号強度であり、縦軸がＹ信号の信号強度である。図７（ｂ）及び図７（ｃ）では、１画素を走査する間に取得された検出信号の信号強度の変化を示している。画像化部１６では、リサージュ波形の最大値を１画素における画素値として、画像化を行う。ここでは、Ｙ信号は、Ｘ信号より大きいので、Ｙ信号の信号強度の最大値が１画素における画素値として設定される。

図６（ａ）は、クリープ損傷を受ける前の探傷画像データを示す図である。図６（ｂ）は、クリープ損傷を受けた後の探傷画像データを示す図である。画像化部１６は、各画素において画素値を設定し、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されるように、探傷画像データを生成する。探傷画像データでは、各探傷位置の信号強度に応じた画素値が設定され、信号強度の分布に対応して画素値が設定されている。探傷画像データは、表示部６に出力され表示される。

領域設定部１７は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、探傷画像データに基づいて評価領域２１を設定する。評価領域２１としては、指標用領域２２及び評価用領域２３がある。指標用領域２２は、試験片３を用いて評価指標を算出する際に利用される。評価用領域２３は、対象物２の余寿命を算出する際に利用される。領域設定部１７は、例えば操作部７による操作入力に基づいて、評価領域を示す枠体２４を探傷画像上に設定することができる。枠体２４は、評価領域２１を見やすくするための強調表示である。領域設定部１７は、例えば画素値に基づいて、評価領域２１を設定することができる。記憶部２０は、領域設定部１７で設定された評価領域２１に関するデータを保存する。

評価指標算出部１８は、指標用領域２２における探傷画像データに対して統計的処理を行い、余寿命を算出する際の指標となる評価指標を算出する。指標用領域２２における探傷画像データは、例えば枠体２４内の探傷画像データである。評価指標の算出については後述する。評価指標は、例えば対象物２の試験時間（使用時間）と信号強度に基づく画素値との関係を示す数式（グラフ）を含む。記憶部２０は、評価指標算出部１８で算出された評価指標に関するデータを保存する。

余寿命算出部１９は、評価用領域２３における探傷画像データに対して、評価指標を適用して、対象物２の余寿命を算出する。余寿命の算出については後述する。記憶部２０は、余寿命算出部１９で算出された対象物２の余寿命に関するデータを保存する。

表示部６及び操作部７は、処理ユニット５と電気的に接続されている。表示部６は、例えば液晶表示装置であり、探傷画像データを表示する。操作部７は、入力操作部であり、作業者によって操作される。作業者は、操作部７を操作して、各種情報を処理ユニット５に入力できる。

次に、渦流探傷試験を用いたクリープ余寿命診断方法について説明する。クリープ余寿命診断方法は、例えば診断システム１を用いて実施できる。まず、図９を参照して、クリープ余寿命評価指標を算出する方法の手順について説明する。最初に試験片３を準備して、クリープ試験を行う。試験片３は、金属材料であり、例えばニッケルを含む金属材料である。試験片３に適用される金属材料としては、例えばインコネル、ハステロイ等が挙げられる。試験片３として、その他の金属材料を適用してもよく、例えば、チタン、ステンレス鋼等を適用してもよい。試験片３は、例えば非磁性体である。

クリープ試験では、例えば高温環境下で試験片３に対して応力をかけて、引張試験を行う。一定時間毎に、試験片３を取り出して、渦流探傷試験を行い、指標用探傷データを取得する（ステップＳ１）。ここでは、例えば、図１及び図４に示されるように、試験片３の表層部３ａに対して、プローブ４を走査して、指標用信号強度情報を取得する。なお、「指標用信号強度情報」とは、試験片３に対して渦流探傷試験を実施して取得された信号強度に関する情報であり、クリープ余寿命評価指標の算出に利用されるものである。励磁コイル８によって、試験片３の表層部３ａに、渦電流を生じさせて、検出コイル９によって、磁界の変化が検出される。きずが存在する位置では、検出コイル９で検出される検出信号の信号強度が高くなる。きずが存在しない位置では、検出コイル９で検出される検出信号の信号強度は低くなる。例えば、試験開始から０時間、１５００時間、２５００時間、３５００時間、４０００時間、４５００時間、５０００時間、５５００時間、６０００時間、６５００時間、７０００時間、８０００時間に、渦流探傷試験を行う。試験開始から０時間とは、クリープ試験開始前の試験片３に対して、渦流探傷試験を行うことをいう。

例えば、プローブ４の移動経路及び移動速度は、予め設定されていてもよい。試験片３における位置情報は、例えば、移動速度を一定にしておけば、探傷開始からの時間の経過に基づいて、算出することができる。試験片３における位置情報及び指標用信号強度情報は、記憶部に保存される。

次に、診断システム１は指標用探傷画像データを取得する（ステップＳ２）。検出コイル９で取得された指標用信号強度情報を含むアナログ信号は、デジタイザ１３でデジタル信号に変換される。信号処理装置１４の画像化部１６は、指標用信号強度情報に基づいて、画素値を設定する。画像化部１６は、上述したように、Ｙ信号の信号強度の最大値を１画素における画素値として設定し、指標用探傷画像データを取得する。画像化部１６は、各試験時間において取得された指標用信号強度情報に基づいて、それぞれ画像化を行い、図１０に示されるように指標用探傷画像データを取得する。

図１０（ａ）に示す指標用探傷画像データは、試験時間０時間のデータである。図１０（ｂ）に示す指標用探傷画像データは、試験時間１５００時間のデータである。図１０（ｃ）に示す指標用探傷画像データは、試験時間２５００時間のデータである。図１０（ｄ）に示す指標用探傷画像データは、試験時間３５００時間のデータである。図１０（ｅ）に示す指標用探傷画像データは、試験時間４０００時間のデータである。図１０（ｆ）に示す指標用探傷画像データは、試験時間４５００時間のデータである。図１０（ｇ）に示す指標用探傷画像データは、試験時間５０００時間のデータである。図１０（ｈ）に示す指標用探傷画像データは、試験時間５５００時間のデータである。図１０（ｉ）に示す指標用探傷画像データは、試験時間６０００時間のデータである。図１０（ｊ）に示す指標用探傷画像データは、試験時間６５００時間のデータである。図１０（ｋ）に示す指標用探傷画像データは、試験時間７０００時間のデータである。図１０（ｌ）に示す指標用探傷画像データは、試験時間８０００時間のデータである。

次に、診断システム１は、指標用探傷画像データを表示部６に表示する（ステップＳ３）。例えば、作業者は、操作部７を用いて操作入力し、任意の指標用探傷画像データを表示部６に表示させることができる。

次に、領域設定部１７は、指標用探傷画像データに基づいて、指標用領域２２を設定する（ステップＳ４）。ここでは、例えば最も高い画素値を含むように、指標用領域２２が設定される。例えば、判定閾値を超える画素値が多い領域を含むように、指標用領域２２を設定してもよく、過去のデータに基づいて、指標用領域２２を設定してもよく、その他の方法により指標用領域２２を設定してもよい。作業者は、表示部６に表示された指標用探傷画像データを見て、周囲の領域と比較して、画素値が高い領域を指標用領域２２として設定することができる。

領域設定部１７は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、例えばＸ方向において３ｍｍの位置から１５ｍｍの位置まで、Ｙ方向において１０ｍｍの位置から６０ｍｍの位置までを指標用領域２２として設定することができる。この指標用領域２２は、Ｘ方向に６０画素、Ｙ方向に２５０画素、合計１５，０００画素を含む。

次に、記憶部２０は、指標用画像データを保存する（ステップＳ５）。記憶部２０は、指標用領域２２に関するデータを保存する。指標用領域２２に関するデータとは、試験片３における指標用領域２２の位置を示すデータ、及びこの指標用領域２２内の指標用画像データを含む。

次に、評価指標算出部１８は、指標用領域２２における探傷画像データに対して統計処理を行い、評価指標を算出する（ステップＳ６、クリープ余寿命評価指標を算出する工程）。評価指標算出部１８は、例えば、指標用領域２２における画素値の平均値を算出し、算出された平均値に基づいて、評価指標を算出する。

領域設定部１７は、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示されるように、例えば指標用領域２２を細分化して更に小さい指標用領域２５Ａ〜２５Ｄを設定することができる。領域設定部１７は、例えばＸ方向において３ｍｍの位置から１５ｍｍの位置まで、Ｙ方向において１０ｍｍの位置から２２ｍｍの位置までを指標用領域２５Ａとして設定することができる。この指標用領域２５Ａは、Ｘ方向に６０画素、Ｙ方向に６０画素、合計３６００画素を含む。領域設定部１７は、指標用領域２５Ａに対して、Ｙ方向に２ｍｍずれた指標用領域２５Ｂを設定することができる。領域設定部１７は、例えばＸ方向において３ｍｍの位置から１５ｍｍの位置まで、Ｙ方向において１２ｍｍの位置から２４ｍｍの位置までを指標用領域２５Ｂとして設定することができる。領域設定部１７は、同様にY方向に２ｍｍずつずらして指標用領域２５Ｃ，２５Ｄを設定することがでる。領域設定部１７は、例えば２０枚の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄを設定することができる。

評価指標算出部１８は、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄについて、それぞれ画素値の平均値Ａ１〜Ａ４を算出することができる。評価指標算出部１８は、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄの平均値Ａ１〜Ａ４の平均値Ｂ１を算出することができる。評価指標算出部１８は、各試験時間における探傷画像データについて同様の処理を行い、試験時間ごとに、平均値Ｂ１を算出することができる。

評価指標算出部１８は、指標用領域２２における画素値の最大値を算出してもよい。評価指標算出部１８は、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄについて、それぞれ画素値の最大値Ｃ１〜Ｃ４を算出することができる。図１２は、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄ（画像１〜画像２０）について、画素値の最大値Ｃ１〜Ｃ４をプロットしたグラフである。図１２では、横軸に寿命消費率が示され、縦軸に画素値（評価値）が示されている。図１２では、例えば試験時間１２０００時間を、寿命消費率１００％として示している。この場合寿命消費率５０％は、試験時間６０００時間となる。グラフの縦軸及び横軸の記載は、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、図１９のグラフにおいて同じである。なお、寿命消費率（０％〜１００％）を寿命消費割合（０．０〜１．０）で表現してもよい。寿命消費率１００％は、寿命消費割合１．０である。寿命消費率５０％は寿命消費割合０．５である。寿命消費率０％は、寿命消費割合０．０である。

図１３は、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄについて、平均値Ａ１〜Ａ４をプロットしたグラフである。

評価指標算出部１８は、指標用領域２２における画素値の中央値を算出してもよい。評価指標算出部１８は、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄについて、それぞれ画素値の中央値Ｄ１〜Ｄ４を算出することができる。図１４は、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄについて、画素値の中央値Ｄ１〜Ｄ４をプロットしたグラフである。

評価指標算出部１８は、指標用領域２２における画素値の最大値の累積値を算出してもよい。累積値とは、過去の値を順に加算した値である。例えば試験時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３における値Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３が存在する場合に、試験時間Ｔ１における累積値は、Ｎ１であり、試験時間Ｔ２における累積値は、Ｎ１＋Ｎ２であり、試験時間Ｔ３における累積値は、Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３である。評価指標算出部１８は、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄについて、それぞれ画素値の最大値Ｃ１〜Ｃ４の累積値を算出することができる。図１５は、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄについて、画素値の最大値Ｃ１〜Ｃ４の累積値をプロットしたグラフである。

評価指標算出部１８は、指標用領域２２における画素値の平均値の累積値を算出してもよい。評価指標算出部１８は、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄについて、それぞれ画素値の平均値Ａ１〜Ａ４の累積値を算出することができる。図１６は、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄについて、画素値の平均値Ａ１〜Ａ４の累積値をプロットしたグラフである。

評価指標算出部１８は、指標用領域２２における画素値の中央値の累積値を算出してもよい。評価指標算出部１８は、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄについて、それぞれ画素値の中央値Ｄ１〜Ｄ４の累積値を算出することができる。図１７は、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄについて、画素値の中央値Ｄ１〜Ｄ４の累積値をプロットしたグラフである。

ステップＳ６では、例えば、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄにおける画素値の平均値Ａ１〜Ａ４の累積値に基づいて、評価指標を算出する。図１９のグラフは、複数の指標用領域２５Ａ〜２５Ｄについて、画素値の平均値Ａ１〜Ａ４の累積値をプロットしたグラフである。評価指標算出部１８は、例えば図１８に示すシグモイド関数（数式（１））を適用して、評価指標を算出することができる。評価指標算出部１８は、図１９に示すグラフに対して、シグモイド関数を適用して、パラメータ（ａ，ｂ，ｃ）を算出し、余寿命評価式（数式（２）を算出することができる。図１９に示される実施例では、パラメータａは、「−４．８」であり、パラメータｂは、「９．０」であり、パラメータｃは、「２．０」であった。

次に、記憶部２０は、ステップＳ６で算出した評価指標に関するデータを保存する（ステップＳ７）。

続いて、図２０を参照して、評価指標を用いてクリープ余寿命を算出する方法の手順について説明する。図１６における処理は、例えば診断システム１を用いて実施できる。クリープ余寿命を算出する方法では、例えば実際に使用されている対象物２の余寿命を算出する。対象物２としては、例えば、ボイラチューブ、加熱炉チューブ等が挙げられる。対象物２は、高温環境下で使用される配管、支持部材（強度部材）等その他の部品でもよい。対象物２の材質は、試験片３と同じである。

例えば、対象物２であるボイラチューブが使用されているボイラの定期整備時において、対象物２に対して、渦流探傷試験を行い、評価用探傷データを取得する（ステップＳ１１）。作業者は、停止中のボイラ内に進入して渦流探傷試験を行う。ここでは、例えば図１及び図４に示されるように、対象物２の表層部２ａに対して、プローブ４を走査して、評価用信号強度情報を取得する。渦流探傷試験の方法は、ステップＳ１と同様である。なお、「評価用信号強度情報」とは、対象物２に対して渦流探傷試験を実施して取得された信号強度に関する情報であり、対象物の余寿命の算出に利用されるものである。

次に、診断システム１は評価用探傷画像データを取得する（ステップＳ１２）。ここでは、ステップＳ２と同様の処理を行う。検出コイル９で取得された評価用信号強度情報を含むアナログ信号は、デジタイザ１３でデジタル信号に変換される。信号処理装置１４の画像化部１６は、評価用信号強度情報に基づいて、画素値を設定する。

次に、診断システム１は、評価用探傷画像データを表示部６に表示する（ステップＳ１３）。例えば、作業者は、操作部７を用いて操作入力し、評価用探傷画像データを表示部６に表示させることができる。

次に、領域設定部１７は、評価用探傷画像データに基づいて、評価用領域２３を設定する（ステップＳ１４）。ここでは、例えば最も高い画素値を含むように、評価用領域２３が設定される。評価用領域２３の設定は、ステップＳ４の指標用領域２２の設定と同様である。

次に、評価指標算出部１８は、評価用領域２３における探傷画像データに対して統計処理を行い、評価値を算出する（ステップＳ１５）。評価値は、クリープ余寿命を算出するために使用される値であり、ステップＳ６算出された評価指標を適用するための値である。ここでは、ステップＳ６と同様の処理を行う。ステップＳ６で、指標用領域２２における画素値の平均値を算出して、評価指標を算出した場合には、ステップＳ１５では、評価用領域２３における画素値の平均値を算出して評価値とする。ステップＳ６で、指標用領域２５Ａ〜２５Ｄについて、画素値の中央値を算出して評価指標を算出した場合には、ステップＳ１５では、評価用領域２３における画素値の中央値を算出して評価値とする。ステップＳ１５では、ステップＳ６で適用された統計処理と同じ統計処理を行う。

次に、余寿命算出部１９は、ステップＳ１５で算出された評価値を、ステップＳ６で算出された評価指標に適用して余寿命を算出する（ステップＳ１６、余寿命算出工程）。ここでは、図１５に示される数式（２）及びグラフを適用する。具体的には、グラフの縦軸において、ステップＳ１５で算出された評価値をマークする。この評価値の位置から横軸方向に直線を設定し、破線で示される余寿命評価式との交点を求める。この交点から縦軸方向に直線を設定し、横軸の値を読み取る。このときの横軸の値が、試験時における対象物２の寿命消費率となる。例えば、評価値が１．０の場合には、寿命消費率は５０％（寿命消費割合では０．５）となる。全寿命１００％（寿命消費割合では１．０）が、例えば８年である場合には、このときの余寿命は４年となる。これにより、対象物２の余寿命を算出することができる。

このクリープ余寿命診断方法では、渦流探傷試験を行って取得した指標用信号強度情報を画素値に変換するので、当該画素値を含む指標用探傷画像データを利用することができる。きず１０による影響が大きい場合と、きず１０による影響が小さい場合とで、画素値を変化させることができる。このような画素値を含む指標用探傷画像データを用いることで、きず１０を多く含む領域と、きず１０を多く含まない領域とを容易に判別することができる。これにより、きず１０を多く含む領域における指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出することができ、このクリープ余寿命評価指標を用いて、対象物２の余寿命を算出することができる。このクリープ余寿命診断方法では、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を用いた場合と比較して、試験者による影響を抑えることができ、評価結果のばらつきを抑制して、信頼性の低下を抑制できる。きず１０を多く含む領域を確実に判別できるので、信頼性の高い評価を行うことができる。また、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を行う場合と比較して、広い範囲を精度良く探傷することができる。また、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を行う場合と比較して、前処理や後処理を簡素にでき、作業時間の短縮を図ることができる。

このクリープ余寿命診断方法では、クリープ試験の試験時間ごとに、渦流探傷試験を行い、指標用信号強度情報を取得し、試験時間ごとの指標用信号強度情報を記憶する。これにより、試験時間に応じたクリープ余寿命評価指標を算出することができる。その結果、評価結果のばらつきが抑制されたクリープ余寿命評価指標を得ることができる。

クリープ余寿命診断方法は、指標用探傷画像データに基づいて、指標用領域２５Ａ〜２５Ｄを設定する工程を備え、クリープ余寿命評価指標を算出する工程では、指標用領域２５Ａ〜２５Ｄにおける試験時間ごとの指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出することができる。これにより、指標用領域２５Ａ〜２５Ｄを設定して、この指標用領域２５Ａ〜２５Ｄにおける指標用探傷画像データを用いて、一定の領域についてクリープ余寿命評価指標を算出することができる。その結果、評価結果のばらつきが抑制されたクリープ余寿命評価指標を得ることができる。

クリープ余寿命評価指標を算出する工程では、指標用領域２５Ａ〜２５Ｄにおける指標用信号強度に基づく画素値の平均値Ａ１〜Ａ４を算出し、当該平均値に基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出することができる。これにより、指標用領域２５Ａ〜２５Ｄにおける指標用信号強度に基づく画素値の平均値Ａ１〜Ａ４を用いて、クリープ余寿命評価指標を算出することができる。その結果、評価結果のばらつきが抑制されたクリープ余寿命評価指標を得ることができる。

次にクリープ余寿命診断方法における渦流探傷試験の探傷条件について説明する。コイル誘導方式としては、例えば相互誘導方式を適用できる。相互誘導方式では、渦電流を発生させるコイルと、渦電流を検出するコイルとの２種類のコイルを用いる。渦電流の試験周波数は、例えば１．０ＭＨｚとすることができる。プローブ（コイル）径サイズは、例えば３．０ｍｍ以下とすることができる。走査速度は、例えば５０ｍｍ／ｓｅｃとすることができる。走査間隔は例えば０．２ｍｍである。検出信号デジタルフィルタとして、例えば３Ｈｚ以上３０Ｈｚ以下のバンドパスフィルタを適用できる。探傷範囲深さは、例えば材料表面から深さ１．０ｍｍとすることができる。基準感度として、対象物と同じ材質の平板表面に設けられた、長さ０．６ｍｍ、深さ０．２ｍｍの放電加工きずを適用してもよい。なお、渦流探傷試験の試験条件は、その他の探傷条件を適用して実施してもよい。

本開示は、前述した実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

上記の実施形態では、指標用領域２２を設定し、指標用領域２２内の探傷画像データを用いて、評価指標を算出しているが、指標用領域２２を設定せずに、評価指標を算出してもよい。例えば、探傷した全範囲の画素値を用いて、評価指標を設定してもよい。また、評価指標を算出するための統計的処理は、その他の処理でもよく、平均値を用いてもよく、中央値を用いてよく、最大値を用いてもよく、その他の値を用いてもよい。

１ クリープ余寿命診断システム
２ 対象物
２ａ 表層部
３ 試験片
４ プローブ
８ 励磁コイル
９ 検出コイル（検出部）
１０ きず
１６ 画像化部
１８ 評価指標算出部
２２ 指標用領域
２５Ａ 指標用領域
２５Ｂ 指標用領域
２５Ｃ 指標用領域
２５Ｄ 指標用領域

Claims (6)

1. 金属材料である試験片についてクリープ試験を行い、前記試験片の表層部に対して、渦流探傷試験を行い、指標用信号強度情報を取得する工程と、
   前記指標用信号強度情報に基づく画素値を含む指標用探傷画像データを取得する工程と、
   前記指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出する工程と、を含むクリープ余寿命診断方法。
2. 前記クリープ試験の試験時間ごとに、前記渦流探傷試験を行い、前記指標用信号強度情報を取得し、
   前記試験時間ごとの前記指標用信号強度情報を記憶する請求項１に記載のクリープ余寿命診断方法。
3. 前記指標用探傷画像データに基づいて、指標用領域を設定する工程を備え、
   前記クリープ余寿命評価指標を算出する工程では、前記指標用領域における前記試験時間ごとの前記指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出する請求項２に記載のクリープ余寿命診断方法。
4. 前記クリープ余寿命評価指標を算出する工程では、前記指標用領域における前記指標用信号強度に基づく画素値の平均値を算出し、当該平均値に基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出する請求項３に記載のクリープ余寿命診断方法。
5. 金属材料である対象物の表層部に対して、渦流探傷試験を行い、評価用信号強度情報を取得する工程と、
   前記評価用信号強度に基づく画素値を含む評価用探傷画像データを取得する工程と、
   前記評価用探傷画像データに対して、前記クリープ余寿命評価指標を適用して、前記対象物の余寿命を算出する余寿命算出工程と、を含む請求項１〜４の何れか一項に記載のクリープ余寿命診断方法。
6. 励磁コイル及び検出部を備えるプローブと、
   前記プローブで検出した信号強度を画素値に変換して探傷画像データを取得する画像化部と、
   前記探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出する評価指標算出部と、を含むクリープ余寿命診断システム。