JP6244290B2 - き裂評価方法 - Google Patents

Description

本開示は、検査対象部のき裂の深さを評価するためのき裂評価方法に関する。

一般に、検査対象部のき裂を検査するための方法として、非破壊検査方法が広く用いられている。例えば火力発電プラントにおいては、壁面に配設された伝熱管が高温雰囲気（場合によっては腐食性雰囲気）に晒されるため、伝熱管にき裂が発生することがある。特に、伝熱管が溶接部を有する場合には、溶接部の近傍に熱疲労によるき裂が発生しやすい。例えば、伝熱管に対して耐火材を支持するために伝熱管の外表面にスタッドが溶接されることがあり、このスタッドの溶接部の近傍にはき裂が発生しやすい。き裂の有無やき裂の深さを把握することは、伝熱管の健全性を評価する上で重要である。

こういったき裂の深さを評価する非破壊検査方法として、超音波検査方法が知られている。しかし、超音波検査方法では、密集したき裂に対しては定量的な評価が困難であり、き裂の検出自体も精度が低かった。

一方、非破壊検査方法の一つであるＸ線透過検査は、Ｘ線が波長の短い電磁波であることから検査対象部（特に金属体）の透過能力が高く、特に溶接部などの健全性の評価に適した方法として知られている。Ｘ線透過検査のうちデジタルＸ線画像を用いたＣＲ法（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）においては、Ｘ線像をデジタル化して画像処理を行うことにより、密集したき裂に対しても精度よく検出可能である。例えば、特許文献１には、検査対象の表面のデジタルＸ線画像を画像処理することにより検査対象の表面のき裂を抽出し、き裂の輝度とき裂深さとの関係を示すき裂深さ評価曲線を用いて検査対象のき裂深さの推定を行う方法が記載されている。

特開２００８−５１６５９号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、き裂の状態によっては計測誤差が発生することがある。例えば、伝熱管に溶接されたスタッドの溶接部近傍に発生したき裂を検出する場合、き裂が伝熱管の厚さ方向（すなわち伝熱管表面に垂直な方向）に対して傾いていると、き裂がスタッドに隠れてしまい、き裂を検出し難いことがある。また、き裂の傾きの影響によって、き裂の定量評価値の誤差が大きくなる可能性もある。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、検査対象部の厚さ方向に対して傾きを有するき裂のように検出困難なき裂であっても精度よく検出し得るき裂評価方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るき裂評価方法は、
検査対象部の基準位置とＸ線源とを結ぶ直線Ｌが前記基準位置における前記検査対象部の表面の法線Ｎに対してなす角度が異なる複数の条件で、前記検査対象部のＸ線画像を複数取得する撮像ステップと、
前記検査対象部の各位置について、前記撮像ステップで取得された複数の前記Ｘ線画像の中から輝度が最大になる最適画像を選択する最適画像選択ステップと、
前記最適画像の輝度に基づいて、前記検査対象部のき裂の深さを評価するき裂評価ステップと、を備えることを特徴とする。

上記（１）の実施形態に係るき裂評価方法は、検査対象部のＸ線画像の輝度に基づいて検査対象部のき裂の深さを評価するものであり、き裂の深さの評価に用いる画像として、複数のＸ線画像の中から選択された最適画像を用いている。この際、複数のＸ線画像は、撮像ステップにおいて、検査対象部の基準位置とＸ線源とを結ぶ直線Ｌが基準位置における検査対象部の表面の法線Ｎに対してなす角度が異なる複数の条件で検査対象部を撮像することによって取得される。なお、Ｘ線画像はデジタル画像であってもよい。このように、複数の撮像角度条件によって複数のＸ線画像を取得するようにしたので、少なくともいずれかのＸ線画像は、き裂を適正に検出し得る角度で撮像された画像である可能性が高く、このＸ線画像ではき裂発生箇所において特に輝度が大きくなる。このＸ線画像、すなわち輝度が最大になるＸ線画像を最適画像として選択し、最適画像の輝度に基づいてき裂の深さを評価することによって、検査対象部の厚さ方向に対して傾きを有するき裂のように検出困難なき裂であっても計測誤差を低減し、精度よく評価できる。なお、き裂評価ステップでは、検査対象部の健全部における輝度と、き裂における輝度との輝度差を用いてもよい。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、前記き裂評価ステップでは、前記検査対象部のために予め作成された検量線に前記最適画像の輝度を当てはめて、前記検査対象部におけるき裂の深さを求めることを特徴とする。
上記（２）の方法では、輝度とき裂の深さとの相関関係を示す検量線を用いて、最適画像（輝度が最大となるＸ線画像）の輝度からき裂の深さを求めるようにしている。検量線は、検査対象部のために予め作成された輝度とき裂の深さとの相関関係を示すものである。この方法により、検査対象部に対応した適切な評価を行うことができ、最適画像から精度よくき裂の深さを求めることができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の方法において、前記撮像ステップで取得された複数の前記Ｘ線画像を合成して、複数の前記Ｘ線画像の輝度を各位置において平均化した平均輝度画像を取得する画像合成ステップと、
前記平均輝度画像の輝度に基づいて、前記検査対象部におけるき裂の発生位置を特定するき裂位置特定ステップと、をさらに備え、
前記最適画像選択ステップおよび前記き裂評価ステップは、前記き裂位置特定ステップで特定された前記き裂の発生位置を含む前記検査対象部の領域に対して行われる。
上記（３）の方法によれば、画像合成ステップにおいて複数のＸ線画像を合成して、複数のＸ線画像の輝度を各位置において平均化した平均輝度画像を取得し、き裂位置特定ステップにおいて、この平均輝度画像の輝度に基づいて検査対象部におけるき裂の発生位置を特定している。これにより、Ｘ線画像のＳＮ比を向上させることができ、き裂深さが小さい場合であっても正確にき裂の発生位置を特定できる。なお、き裂位置特定ステップで用いられる複数のＸ線画像は、最適画像選択ステップおよびき裂評価ステップにも用いられる画像であるため、き裂位置特定のために新たに画像を取得する必要がない。
また、き裂位置特定ステップで特定されたき裂の発生位置を含む検査対象部の領域に対して最適画像選択ステップおよびき裂評価ステップを行うようにしているので、最適画像選択ステップおよびき裂評価ステップにおける作業効率の向上が図れる。

（４）一実施形態では、上記（３）の方法において、前記画像合成ステップでは、複数の前記Ｘ線画像において前記検査対象部の特徴部位の位置を特定し、前記特徴部位の位置を基準として、前記複数のＸ線画像を合成する。
上記（４）の方法によれば、検査対象部のうち他の領域との画像上の差が明確で且つ一定の位置に存在する特徴部位の位置を基準とすることによって、精度よく複数のＸ線画像を合成することができる。

（５）一実施形態では、上記（１）乃至（４）の方法において、前記撮像ステップでは、前記検査対象部に対する前記Ｘ線源の照射角度を変化させることで、複数の前記Ｘ線画像を取得する。
上記（５）の方法によれば、検査対象部に対するＸ線源の照射角度を変化させることで、検査対象部の基準位置とＸ線源とを結ぶ直線Ｌが基準位置における検査対象部の表面の法線Ｎに対してなす角度が異なる複数の撮像角度条件を容易に実現できる。

（６）他の実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの方法において、前記撮像ステップでは、前記検査対象部の外表面に沿って前記Ｘ線源を相対的に移動させながら、ゼロよりも大きい拡がり角を有するＸ線を前記Ｘ線源から照射することで、複数の前記Ｘ線画像を取得する。
上記（６）の方法によれば、Ｘ線源がゼロよりも大きい拡がり角を有しているため、Ｘ線源の照射角度が一定であっても、検査対象部の外表面に沿って平行にＸ線源を移動させることで、検査対象部の基準位置とＸ線源とを結ぶ直線Ｌが基準位置における検査対象部の表面の法線Ｎに対してなす角度が異なる複数の撮像角度条件を実現できる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの方法において、前記検査対象部は、外表面にスタッドが溶接された伝熱管である。
一般に、伝熱管へのスタッドの溶接部近傍には熱疲労によりき裂が発生しやすく、また溶接部近傍のき裂は伝熱管の厚さ方向に対して傾きを有している場合が多い。き裂がスタッドの下方に向けて斜めに延びていると、き裂がスタッドに隠れてしまうことがあり、検出が困難となる。
上記（７）の方法によれば、複数の撮像角度条件下で取得された複数のＸ線画像を用いることによって、スタッドの溶接部近傍に発生した傾いたき裂に対しても精度よくき裂の深さを評価することができる。

（８）一実施形態では、上記（７）の方法において、前記撮像ステップでは、前記伝熱管の管軸方向に沿った断面において、前記伝熱管に対する前記Ｘ線源の照射角度を変化させることで、複数の前記Ｘ線画像を取得する。
上記（８）の方法によれば、伝熱管の管軸方向に沿った断面において、伝熱管の表面の法線Ｎに対して傾いたき裂であっても精度よく評価することができる。

（９）他の実施形態では、上記（７）の方法において、前記撮像ステップでは、前記伝熱管の半径方向に沿った断面において、前記伝熱管に対する前記Ｘ線源の照射角度を変化させることで、複数の前記Ｘ線画像を取得する。
上記（９）の方法によれば、伝熱管の半径方向に沿った断面において、伝熱管の表面の法線Ｎに対して傾いたき裂であっても精度よく評価することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、複数の撮像角度条件によって取得した複数のＸ線画像から輝度が最大になるＸ線画像を最適画像として選択し、最適画像の輝度に基づいてき裂の深さを評価するようにしている。これにより、検査対象部の厚さ方向に対して傾きを有するき裂のように検出困難なき裂であっても計測誤差を低減し、き裂の深さを精度よく評価できる。

伝熱管（素管）に発生したき裂の一例を示す図である。 伝熱管（スタッド付管）に発生したき裂の他の一例を示す図である。 一実施形態に係るき裂の撮像状態を示す概略図である。 き裂評価方法の撮像手順の一例を示す図である。 き裂評価方法の撮像手順の他の一例を示す図である。 他の実施形態に係るき裂の撮像状態を示す概略図である。 き裂評価方法の撮像手順の一例を示す図である。 複数のＸ線画像の例を示す図である。 検量線の一例を示す図である。 き裂のＳＮ比を示すグラフである。 き裂強度（輝度）を示すグラフである。 一実施形態に係るき裂評価方法の手順を示すフローチャートである。

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。

本実施形態に係るき裂評価方法は、検査対象部のき裂の深さを評価する方法であって、例えば、火力発電プラントのボイラ等における蒸発管などの伝熱管を検査対象部とする。

図１及び図２は、伝熱管１に発生したき裂４の一例を示す図である。本実施形態に係るき裂評価方法は、これらの図に示すようなき裂４の深さＤを評価する。
図１に示す伝熱管１は外表面に付着金物が存在していない素管であり、鉛直方向に延在している。通常、ボイラ等の蒸発管などの伝熱管１は、上方で支持されて吊るされた状態にあるため、図示されるように主として水平方向へ延びる溝状のき裂４が発生する。このような伝熱管１におけるき裂４は、従来の方法でも評価可能であるが、以下に示す本実施形態に係るき裂評価方法を用いれば、き裂４の深さＤをより一層精度よく評価することができる。
一方、図２に示す伝熱管１は外表面にスタッド２が溶接されたスタッド付管であり、鉛直方向に延在している。スタッド２は耐火物（不図示）を支持するために、伝熱管１の外表面に対して垂直な方向に延在するように伝熱管１に溶接される。この伝熱管１においては、スタッド２の溶接部近傍に、熱疲労等によって溝状のき裂４が発生することがある。このき裂４は、伝熱管１の厚さ方向（すなわち伝熱管表面に垂直な方向）に対して傾いていることがある。このように傾いたき裂４は、スタッド２に隠れてしまい検出し難いことがある。また、き裂４の傾きの影響によって、き裂４の定量評価値の誤差が大きくなる可能性もある。そこで、以下に示す本実施形態に係るき裂評価方法を用いれば、計測誤差を低減し、き裂４の深さＤを精度よく評価可能である。

以下、一例として、検査対象部が図２に示す伝熱管（スタッド付管）１である場合について説明する。ただし、本実施形態において、検査対象部は伝熱管１に限定されるものではない。
図３は、一実施形態に係るき裂４の撮像状態を示す概略図である。図４は、き裂評価方法の撮像手順の一例を示す図である。図５は、き裂評価方法の撮像手順の他の一例を示す図である。図６は、他の実施形態に係るき裂の撮像状態を示す概略図である。図７は、き裂評価方法の撮像手順の一例を示す図である。図８は、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃの例を示す図である。

幾つかの実施形態に係るき裂評価方法は、検査対象部である伝熱管１のＸ線画像２０ａ〜２０ｃを複数取得する撮像ステップと、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃの中から最適画像を選択する最適画像選択ステップと、伝熱管１のき裂４の深さを評価するき裂評価ステップと、を備える。

図３及び図６に示すように、撮像ステップにおいては、伝熱管１の基準位置６とＸ線照射装置１０のＸ線源１２とを結ぶ直線Ｌが基準位置６における伝熱管１の表面の法線Ｎに対してなす角度θが異なる複数の条件で、伝熱管１のＸ線画像２０ａ〜２０ｃ（図８参照）を複数取得する。Ｘ線照射装置１０のＸ線源１２からＸ線１４を伝熱管１に対して照射する際に、伝熱管１を挟んでＸ線源１２とは反対側にフィルム１６が設置される。なお、Ｘ線画像２０ａ〜２０ｃはデジタル画像であってもよい。

図３に示すように、一実施形態において撮像ステップでは、伝熱管１に対するＸ線源１２の照射角度を変化させることで、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃ（図８参照）を取得する。例えば、Ｘ線源１２がゼロよりも大きい拡がり角αを有している場合には、拡がり角αの中央を通るＸ線光軸（図３における直線Ｌに一致）と、伝熱管１の外表面との角度が異なる複数のＸ線源１２の各位置において、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃを取得してもよい。撮像ステップでは、一台のＸ線照射装置１０を用いて、直線Ｌが法線Ｎに対してなす角度θが異なるようにＸ線源１２を移動させて各角度位置においてＸ線画像２０ａ〜２０ｃを取得してもよい。あるいは、複数台のＸ線照射装置１０を用いて、直線Ｌが法線Ｎに対してなす角度θが異なるように複数のＸ線源１２をそれぞれ配置し、各角度位置においてＸ線画像２０ａ〜２０ｃを取得してもよい。
このように、伝熱管１に対するＸ線源１２の照射角度を変化させることで、伝熱管１の基準位置６とＸ線源１２とを結ぶ直線Ｌが基準位置６における伝熱管１の表面の法線Ｎに対してなす角度θが異なる複数の撮像角度条件を容易に実現できる。

図４に示すように、撮像ステップでは、伝熱管１の管軸方向に沿った断面において、伝熱管１に対するＸ線源１２の照射角度を変化させることで、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃ（図８参照）を取得してもよい。例えば、図４（ａ）に示すように、管軸方向において伝熱管１の基準位置６よりもＸ線源１２が一方の側（ここでは上方）に位置する場合には、伝熱管１の基準位置６とＸ線源１２とを結ぶ直線Ｌが基準位置６における伝熱管１の表面の法線Ｎに対してなす角度θ_１が正の値となる。図４（ｂ）に示すように、管軸方向において伝熱管１の基準位置６とＸ線源１２の位置とが一致する場合には、角度θ_２が０となる。図４（ｃ）に示すように、管軸方向において伝熱管１の基準位置６よりもＸ線源１２が他方の側（ここでは下方）に位置する場合には、角度θ_３が負の値となる。このように、角度θが正の値から負の値（θ_１からθ_３）まで変化するようにＸ線源１２の照射角度を管軸方向において変化させてもよい。
上記したように伝熱管１に対するＸ線源１２の照射角度を変化させることによって、伝熱管１の管軸方向に沿った断面において、伝熱管１の表面の法線Ｎに対して傾いたき裂４であっても精度よく評価することができる。

図５に示すように、撮像ステップでは、伝熱管１の半径方向に沿った断面において、伝熱管１に対するＸ線源１２の照射角度を変化させることで、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃ（図８参照）を取得してもよい。例えば、図５（ａ）に示すように、伝熱管１の半径方向において伝熱管１の基準位置６よりもＸ線源１２が一方の側（ここでは左側）に位置する場合には、伝熱管１の基準位置６とＸ線源１２とを結ぶ直線Ｌが基準位置６における伝熱管１の表面の法線Ｎに対してなす角度θ_４が正の値となる。図４（ｂ）に示すように、伝熱管１の半径方向において伝熱管１の基準位置６とＸ線源１２の位置とが一致する場合には、角度θ_５が０となる。図４（ｃ）に示すように、伝熱管１の半径方向において伝熱管１の基準位置６よりもＸ線源１２が他方の側（ここでは右側）に位置する場合には、角度θ_６が負の値となる。このように、角度θが正の値から負の値（θ_４からθ_６）まで変化するようにＸ線源１２の照射角度を伝熱管１の半径方向において変化させてもよい。
上記したように伝熱管１に対するＸ線源１２の照射角度を変化させることによって、伝熱管１の半径方向に沿った断面において、伝熱管１の表面の法線Ｎに対して傾いたき裂４であっても精度よく評価することができる。

図６及び図７は、図３〜図５とは別の実施形態における撮像ステップを説明するための図である。
図６に示すように、一実施形態において撮像ステップでは、伝熱管１の外表面に沿ってＸ線源１２を相対的に移動させながら、ゼロよりも大きい拡がり角αを有するＸ線１４をＸ線源１２から照射することで、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃ（図８参照）を取得する。例えば、Ｘ線源１２は、伝熱管１の表面に沿って平行に移動される。Ｘ線源１２は、伝熱管１の表面に沿って、管軸方向に移動させてもよいし、伝熱管１の半径方向に移動させてもよいし、いずれかの方向に対して斜め方向に移動させてもよい。このとき、各角度位置におけるそれぞれのＸ線源１２は、拡がり角αの中央を通るＸ線光軸の位置がそれぞれ異なる。なお、撮像ステップでは、複数台のＸ線照射装置１０を用いて、直線Ｌが法線Ｎに対してなす角度θが異なるようにＸ線源１２を配置させ、各角度位置においてＸ線画像２０ａ〜２０ｃを取得してもよい。この場合も、各角度位置におけるそれぞれのＸ線源１２は、拡がり角αの中央を通るＸ線光軸の位置がそれぞれ異なる。

例えば、図７（ａ）〜図７（ｃ）は、Ｘ線照射装置１０の角度姿勢を一定に保ったままＸ線源１２を管軸方向に移動させた場合を示している。すなわち、Ｘ線源１２を、伝熱管１の外表面に沿って平行に移動させている。図７（ａ）に示すように、管軸方向において伝熱管１の基準位置６よりもＸ線源１２が一方の側（ここでは上方）に位置する場合には、伝熱管１の基準位置６とＸ線源１２とを結ぶ直線Ｌが基準位置６における伝熱管１の表面の法線Ｎに対してなす角度θ_７が正の値となる。図７（ｂ）に示すように、管軸方向において伝熱管１の基準位置６とＸ線源１２の位置とが一致する場合には、角度θ_８が０となる。図７（ｃ）に示すように、管軸方向において伝熱管１の基準位置６よりもＸ線源１２が他方の側（ここでは下方）に位置する場合には、角度θ_９が負の値となる。このように、角度θが正の値から負の値（θ_７からθ_９）まで変化するようにＸ線源１２の照射角度を管軸方向において変化させてもよい。図７（ａ）〜図７（ｃ）の全てのＸ線源１２におけるＸ線光軸は、同一の方向すなわち互いに平行であり、且つ、全てのＸ線光軸は管軸方向における位置が異なる。
このように、Ｘ線源１２がゼロよりも大きい拡がり角αを有しているため、Ｘ線源１２の照射角度が一定であっても、伝熱管１の外表面に沿って平行にＸ線源１２を移動させることで、伝熱管１の基準位置６とＸ線源１２とを結ぶ直線Ｌが基準位置６における伝熱管１の表面の法線Ｎに対してなす角度θが異なる複数の撮像角度条件を実現できる。

図８（ａ）〜（ｃ）は、異なる照射角度によって取得されたＸ線画像２０ａ〜２０ｃの一例を示す。一般に、伝熱管１の健全部とき裂４とでは輝度が異なるので、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｘ線画像２０ａ〜２０ｃにおいて健全部との輝度差によってき裂４ａ，４ｃ，４ｄが現れる。図には一例として、スタッド２ａの溶接部近傍に発生したき裂４ａと、スタッド２ｃの溶接部近傍に発生したき裂４ｃと、スタッド２ｄの溶接部近傍に発生したき裂４ｄとを示している。ただし、き裂４ａ，４ｃ，４ｄの深さ方向の傾きはそれぞれ異なるため、各Ｘ線画像２０ａ〜２０ｃにおいてき裂４ａ，４ｃ，４ｄの輝度は異なる。例えば、Ｘ線画像２０ａにおいてき裂４ａの輝度は大きく、Ｘ線画像２０ｂにおいてき裂４ａの輝度は比較的小さい。また、Ｘ線画像２０ｃにおいては輝度の大きいき裂４ｄが現れているが、Ｘ線画像２０ｂにおいてスタッド２ｄの溶接部近傍にき裂は現れていない。このように、照射角度が異なる複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃにおいて、き裂４ａ，４ｃ，４ｄの輝度はそれぞれ異なる。

最適画像選択ステップでは、伝熱管１の各位置について、撮像ステップで取得された複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃの中から輝度が最大になる最適画像を選択する。例えば、伝熱管１のスタッド２ａの溶接部近傍の位置においては、き裂４ａの輝度が大きいＸ線画像２０ａを最適画像として選択する。伝熱管１のスタッド２ｃの溶接部近傍の位置においては、き裂４ｃの輝度が大きいＸ線画像２０ｂを最適画像として選択する。伝熱管１のスタッド２ｄの溶接部近傍の位置においては、き裂４ｄの輝度が大きいＸ線画像２０ｃを最適画像として選択する。

き裂評価ステップでは、最適画像選択ステップで選択された最適画像の輝度に基づいて、伝熱管１のき裂４の深さを評価する。
この際、き裂評価ステップでは、伝熱管１のために予め作成された検量線に最適画像の輝度を当てはめて、伝熱管１におけるき裂４の深さを求めるようにしてもよい。
図９は、検量線の一例を示す図である。同図において、縦軸は輝度であり、横軸はき裂深さである。検量線は、輝度とき裂深さとの関係を示すものである。なお、輝度は、伝熱管１の健全部における輝度とき裂４の輝度との輝度差であってもよい。この検量線は、実験的に作成してもよいし、経験値に基づいて作成してもよいし、あるいはシミュレーションによって作成してもよい。図９では、実際のき裂深さの計測値と、そのときの輝度とに基づいて検量線が作成された場合を例示している。すなわち、複数の計測値をプロットし、これらの近似直線（又は近似曲線）を検量線として用いている。
このように、き裂評価ステップにおいて、輝度とき裂４の深さとの相関関係を示す検量線を用いて、最適画像（輝度が最大となるＸ線画像）の輝度からき裂４の深さを求めることによって、伝熱管１に対応した適切な評価を行うことができ、最適画像から精度よくき裂４の深さを求めることができる。

上述したように、本実施形態に係るき裂評価方法は、伝熱管１のＸ線画像２０ａ〜２０ｃの輝度に基づいて伝熱管１のき裂４の深さを評価するものであり、き裂４の深さの評価に用いる画像として、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃの中から選択された最適画像を用いている。この際、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃは、撮像ステップにおいて、伝熱管１の基準位置６とＸ線源１２とを結ぶ直線Ｌが基準位置における伝熱管１の表面の法線Ｎに対してなす角度θが異なる複数の条件で伝熱管１を撮像することによって取得される。このように、複数の撮像角度条件によって複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃを取得するようにしたので、少なくともいずれかのＸ線画像２０ａ〜２０ｃは、き裂４を適正に検出し得る角度で撮像された画像である可能性が高く、このＸ線画像２０ａ〜２０ｃではき裂発生箇所において特に輝度が大きくなる。このＸ線画像２０ａ〜２０ｃ、すなわち輝度が最大になるＸ線画像２０ａ〜２０ｃを最適画像として選択し、最適画像の輝度に基づいてき裂４の深さを評価することによって、伝熱管１の厚さ方向に対して傾きを有するき裂４のように検出困難なき裂４であっても計測誤差を低減し、精度よく評価できる。

本実施形態に係るき裂評価方法は、上述したステップに加えて、以下のステップをさらに備えていてもよい。
幾つかの実施形態において、き裂評価方法は、撮像ステップで取得された複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃを合成する画像合成ステップと、き裂４の発生位置を特定するき裂位置特定ステップと、をさらに備える。

画像合成ステップは、撮像ステップで取得された複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃを合成して、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃの輝度を各位置において平均化した平均輝度画像を取得する。この際、画像合成ステップでは、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃにおいて伝熱管１の特徴部位の位置を特定し、特徴部位の位置を基準として、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃを合成してもよい。例えば、特徴部位としてスタッド２を用いることができる。これにより、伝熱管１のうち他の領域との画像上の差が明確で且つ一定の位置に存在する特徴部位の位置を基準とすることができ、精度よく複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃを合成することができる。
き裂位置特定ステップは、平均輝度画像の輝度に基づいて、伝熱管１におけるき裂４の発生位置を特定する。
最適画像選択ステップおよびき裂評価ステップは、き裂位置特定ステップで特定されたき裂４の発生位置を含む伝熱管１の領域に対して行われる。

画像合成ステップにおいて、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃを合成して、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃの輝度を各位置において平均化した平均輝度画像を取得し、き裂位置特定ステップにおいて、この平均輝度画像の輝度に基づいて伝熱管１におけるき裂４の発生位置を特定する。
これにより、Ｘ線画像２０ａ〜２０ｃのＳＮ比を向上させることができ、き裂深さが小さい場合であっても正確にき裂４の発生位置を特定できる。なお、き裂位置特定ステップで用いられる複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃは、最適画像選択ステップおよびき裂評価ステップにも用いられる画像であるため、き裂位置特定のために新たに画像を取得する必要がない。
また、き裂位置特定ステップで特定されたき裂４の発生位置を含む伝熱管１の領域に対して最適画像選択ステップおよびき裂評価ステップを行うようにしているので、最適画像選択ステップおよびき裂評価ステップにおける作業効率の向上が図れる。

図１０Ａ及び図１０Ｂに、実施形態として９枚のＸ線画像を用いてき裂評価を行った結果と、比較例として１枚のＸ線画像を用いてき裂評価を行った結果を示す。
実施形態では、図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、伝熱管１に対するＸ線源１２の照射角度を変化させることで、９枚のＸ線画像を取得した。このとき、伝熱管１の基準位置６とＸ線源１２とを結ぶ直線Ｌが基準位置６における伝熱管１の表面の法線Ｎに対してなす角度θは９種類である。また、実施形態１はき裂４の深さがｔ_１の場合の結果であり、実施形態２はき裂４の深さがｔ_２の場合の結果である。ただし、深さｔ_１＜深さｔ_２である。
一方、比較例では、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、Ｘ線源１２は伝熱管１に対して正対して位置する。すなわち、伝熱管１の基準位置６とＸ線源１２とを結ぶ直線Ｌが基準位置６における伝熱管１の表面の法線Ｎに対してなす角度θが０であり、角度θはその１種類のみである。また、比較例１はき裂４の深さがｔ_１の場合の結果であり、比較例２はき裂４の深さがｔ_２の場合の結果である。ただし、深さｔ_１＜深さｔ_２である。

図１０Ａは、上述した画像合成ステップにて取得された平均輝度画像におけるき裂のＳＮ比を示すグラフである。なお、ＳＮ比とは、信号量とノイズ量との比であり、信号の分散をノイズの分散で除した値である。
同図に示すように、き裂の深さ条件が同一である比較例１と実施形態１とを比べると、実施形態１の方がＳＮ比が向上していることがわかる。同様に、き裂の深さ条件が同一である比較例２と実施形態２とを比べると、やはり実施形態２の方がＳＮ比が向上している。これらの結果から明らかなように、９枚のＸ線画像を合成した平均輝度画像の方が１枚のＸ線画像よりもＳＮ比が向上するため、この平均輝度画像を用いることによってき裂の位置を明瞭に判別することができる。なお、同図において、比較例１よりもき裂深さの大きい比較例２の方がＳＮ比が向上し、実施形態１よりもき裂深さの大きい実施形態２の方がＳＮ比が向上する。すなわち、き裂深さが大きいほどＳＮ比は大きくなる傾向にある。本実施形態によれば、き裂深さの小さい実施形態１においても、複数のＸ線画像を合成することによってＳＮ比を向上できるため、精度よくき裂の位置を特定できる。

図１０Ｂは、上述した最適画像選択ステップで取得された最適画像の輝度を示すグラフである。なお、き裂強度（輝度）は、伝熱管１の健全部とき裂４との輝度差を示している。
同図に示すように、比較例１及び比較例２は、輝度のばらつきが大きく、輝度が小さい場合には精度よくき裂深さを評価できない可能性がある。これに対して、実施形態１及び実施形態２は、輝度のばらつきが小さく、またこれらの輝度のうち輝度最小値は、比較例１及び比較例２の輝度最小値よりも大きい。そのため、実施形態１及び２によれば、き裂深さを精度よく評価でき、評価の信頼性を向上することができる。なお、同図において、比較例１よりもき裂深さの大きい比較例２の方が輝度が向上し、実施形態１よりもき裂深さの大きい実施形態２の方が輝度が向上する。すなわち、き裂深さが大きいほど輝度は大きくなる傾向にある。本実施形態によれば、き裂深さの小さい実施形態１においても、複数枚のＸ線画像から選択された最適画像を用いることで、精度よくき裂の深さを評価できる。

ここで、図１１を参照して、一実施形態に係るき裂評価方法の流れを説明する。図１１は、一実施形態に係るき裂評価方法の手順を示すフローチャートである。なお、図１〜図８で説明した部位については同一の符号を付して説明する。
図１１に示すように、まず、撮像ステップ（Ｓ１）において、伝熱管１の基準位置とＸ線源１２とを結ぶ直線Ｌが基準位置における伝熱管１の表面の法線Ｎに対してなす角度θが異なる複数の条件で、伝熱管１のＸ線画像２０ａ〜２０ｃを複数取得する。複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃの取得手順は、図３〜図７において説明した通りである。
画像合成ステップ（Ｓ２）において、撮像ステップで取得された複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃを合成して、複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃの輝度を各位置において平均化した平均輝度画像を取得する。
き裂位置特定ステップ（Ｓ３）において、画像合成ステップで取得された平均輝度画像の輝度に基づいて、伝熱管１におけるき裂４の発生位置を特定する。

次いで、最適画像選択ステップ（Ｓ４）において、伝熱管１の各位置について、撮像ステップで取得された複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃの中から輝度が最大になる最適画像を選択する．
き裂評価ステップ（Ｓ５）において、最適画像の輝度に基づいて、伝熱管１のき裂の深さを評価する。
上記最適画像選択ステップおよびき裂評価ステップは、き裂位置特定ステップで特定されたき裂４の発生位置を含む伝熱管１の領域に対して行われる。
なお、上記き裂評価方法において、画像合成ステップ（Ｓ２）及びき裂位置特定ステップ（Ｓ３）を省略することもできる。その場合、１枚のＸ線画像において特定されたき裂４の発生位置を含む伝熱管の領域に対して、上記最適画像選択ステップおよびき裂評価ステップを行ってもよい。

上述したように、本発明の実施形態によれば、複数の撮像角度条件によって取得した複数のＸ線画像２０ａ〜２０ｃから輝度が最大になるＸ線画像を最適画像として選択し、最適画像の輝度に基づいてき裂４の深さを評価するようにしている。これにより、検査対象部（ここでは伝熱管１）の厚さ方向に対して傾きを有するき裂４のように検出困難なき裂であっても計測誤差を低減し、き裂４の深さを精度よく検出できる。

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。
上記実施形態では一例として、検査対象部として鉛直方向に延在する伝熱管１を用いたが、例えば水平方向に延在する伝熱管１であってもよく、その延在方向は特に限定されない。勿論、屈曲した伝熱管１であってもよい。
また、上記実施形態では一例として、伝熱管１のスタッド２側からＸ線１４を照射する場合について説明したが、伝熱管１の周方向におけるＸ線１４の照射方向はこれに限定されない。例えば、伝熱管１のスタッド２側とは反対側からＸ線１４を照射してもよい。
また、上記実施形態では一例として、火力発電プラントのボイラにおける蒸発管などの伝熱管を検査対象部とした場合について説明したが、他の検査対象部であってもよい。
さらに、上記実施形態では一例として、き裂のＸ線像をデジタル化し、デジタルＸ線画像を画像処理することによってき裂の深さを評価する方法について説明したが、アナログＸ線画像を用いるようにしてもよい。また、デジタルＸ線画像を取得する際に、検出器としてフィルム１６を用いた構成を例示したが、例えばＸ線ＴＶ、フラットパネル半導体像検出器、輝尽性蛍光体像検出器等の他の検出器を用いてもよい。

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」、「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。

１ 伝熱管
２，２ａ，２ｃ，２ｄ スタッド
４，４ａ，４ｃ，４ｄ き裂
６ 基準位置
１０ Ｘ線照射装置
１２ Ｘ線源
１４ Ｘ線
１６ フィルム
２０ａ〜２０ｃ Ｘ線画像
Ｌ 直線
Ｎ 法線

Claims (9)

1. 検査対象部の基準位置とＸ線源とを結ぶ直線Ｌが前記基準位置における前記検査対象部の表面の法線Ｎに対してなす角度が異なる複数の条件で、前記検査対象部のＸ線画像を複数取得する撮像ステップと、
   前記検査対象部の各位置について、前記撮像ステップで取得された複数の前記Ｘ線画像の中から輝度が最大になる最適画像を選択する最適画像選択ステップと、
   前記最適画像の輝度に基づいて、前記検査対象部のき裂の深さを評価するき裂評価ステップと、を備えることを特徴とするき裂評価方法。
2. 前記き裂評価ステップでは、前記検査対象部のために予め作成された検量線に前記最適画像の輝度を当てはめて、前記検査対象部におけるき裂の深さを求めることを特徴とする請求項１に記載のき裂評価方法。
3. 前記撮像ステップで取得された複数の前記Ｘ線画像を合成して、複数の前記Ｘ線画像の輝度を各位置において平均化した平均輝度画像を取得する画像合成ステップと、
   前記平均輝度画像の輝度に基づいて、前記検査対象部におけるき裂の発生位置を特定するき裂位置特定ステップと、をさらに備え、
   前記最適画像選択ステップおよび前記き裂評価ステップは、前記き裂位置特定ステップで特定された前記き裂の発生位置を含む前記検査対象部の領域に対して行われることを特徴とする請求項１又は２に記載のき裂評価方法。
4. 前記画像合成ステップでは、
   複数の前記Ｘ線画像において前記検査対象部の特徴部位の位置を特定し、
   前記特徴部位の位置を基準として、前記複数のＸ線画像を合成することを特徴とする請求項３に記載のき裂評価方法。
5. 前記撮像ステップでは、前記検査対象部に対する前記Ｘ線源の照射角度を変化させることで、複数の前記Ｘ線画像を取得す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き裂評価方法。
6. 前記撮像ステップでは、前記検査対象部の外表面に沿って前記Ｘ線源を相対的に移動させながら、ゼロよりも大きい拡がり角を有するＸ線を前記Ｘ線源から照射することで、複数の前記Ｘ線画像を取得す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き裂評価方法。
7. 前記検査対象部は、外表面にスタッドが溶接された伝熱管であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のき裂評価方法。
8. 前記撮像ステップでは、前記伝熱管の管軸方向に沿った断面において、前記伝熱管に対する前記Ｘ線源の照射角度を変化させることで、複数の前記Ｘ線画像を取得することを特徴とする請求項７に記載のき裂評価方法。
9. 前記撮像ステップでは、前記伝熱管の半径方向に沿った断面において、前記伝熱管に対する前記Ｘ線源の照射角度を変化させることで、複数の前記Ｘ線画像を取得することを特徴とする請求項７に記載のき裂評価方法。