JP6974984B2 - Remaining life evaluation method and maintenance management method - Google Patents
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Description
本開示は、余寿命評価方法及び保守管理方法に関する。 The present disclosure relates to a remaining life evaluation method 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(信号レベル)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
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や亀裂成長過程の初期の段階での余寿命の評価方法が求められている。
The damage evaluation method for a metal material disclosed in
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で余寿命を評価できる余寿命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, it is an object of the present invention to provide a method for evaluating the remaining life, which can evaluate the remaining life at an early stage of the crack growth process.
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余寿命評価方法は、
評価対象物の探傷により得られる探傷信号を亀裂判別用閾値と対比することで、前記評価対象物における亀裂の大きさ及び位置を求めるステップと、
前記亀裂の前記大きさ及び前記位置を余寿命評価モデルに入力し、前記評価対象物の余寿命を求めるステップと、を備え、
前記亀裂判別用閾値は、少なくとも、局部的なクリープ寿命消費率がX%以上90%以下(但し、50<X<90を満たす。)の疑似亀裂状態の亀裂を判別可能に設定された
ことを特徴とする。
(1) The remaining life evaluation method according to at least one embodiment of the present invention is
A step of determining the size and position of a crack in the evaluation object by comparing the flaw detection signal obtained by the flaw detection of the evaluation object with the threshold for crack discrimination, and
A step of inputting the size and the position of the crack into the remaining life evaluation model and obtaining the remaining life of the evaluation object is provided.
The crack discrimination threshold is set so that at least a crack in a pseudo-crack state in which the local creep life consumption rate is X% or more and 90% or less (provided that 50 <X <90 is satisfied) can be discriminated. It is a feature.
評価対象物における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と考えられている。経年使用に伴い、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して最終的には巨視亀裂となり、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、巨視亀裂のように断面目視観察により観察可能な明確な亀裂だけではなく、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(疑似亀裂状態の亀裂)を含めて亀裂と呼ぶこととする。
The progress of creep damage (crack growth process) in the evaluation object is considered to be as follows. Creep voids occur at grain boundaries over time. Next, when the number of the creep voids increases, the creep voids coalesce and finally become a microscopic crack, and the macroscopic crack propagates and finally reaches penetration.
In the present specification, not only a clear crack that can be observed by visual observation of a cross section such as a macroscopic crack, but also a region that can be regarded as a crack in the crack growth process such as a set of creep voids (a dense region of creep voids) (a region that can be regarded as a crack (a dense region of creep voids). It is called a crack including the crack in the pseudo-crack state).
上記(1)の方法では、少なくとも、局部的なクリープ寿命消費率がX%以上90%以下(但し、50<X<90を満たす。)の疑似亀裂状態の亀裂を判別可能に設定された亀裂判別用閾値を用いるので、評価対象物の損傷状態が巨視亀裂のように断面目視観察により観察可能な亀裂が発生する前の段階であっても評価対象物における疑似亀裂状態の亀裂の大きさ及び位置を求めることができる。そして、このようにして求めた亀裂の大きさ及び位置を余寿命評価モデルに入力して評価対象物の余寿命を求めるので、評価対象物の損傷状態が巨視亀裂のように断面目視観察により観察可能な亀裂が発生する前の段階であっても評価対象物の余寿命を評価できる。
なお、上記(1)の方法では、評価対象物の探傷結果から求められた亀裂の大きさ及び位置を余寿命評価モデルに入力することで評価対象物の余寿命が求められるので、迅速に余寿命を評価できる。
In the method (1) above, at least a crack in a pseudo-crack state in which the local creep life consumption rate is X% or more and 90% or less (provided that 50 <X <90 is satisfied) is set so as to be discriminable. Since the discriminant threshold is used, the size and size of the pseudo-cracked crack in the evaluated object even if the damaged state of the evaluated object is before the occurrence of cracks that can be observed by visual observation of the cross section such as macroscopic cracks. The position can be determined. Then, since the size and position of the crack thus obtained are input to the remaining life evaluation model to obtain the remaining life of the evaluation object, the damaged state of the evaluation object is observed by visual observation of the cross section like a macroscopic crack. The remaining life of the object to be evaluated can be evaluated even before the possible cracks occur.
In the method (1) above, the remaining life of the evaluation target can be obtained by inputting the size and position of the crack obtained from the flaw detection result of the evaluation target into the remaining life evaluation model. Life can be evaluated.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の方法において、
前記亀裂判別用閾値は、
第1時点でのサンプル材の探傷結果から前記亀裂判別用閾値を用いて求めた前記疑似亀裂状態の亀裂の大きさ及び位置を前記余寿命評価モデルに入力することで予測される亀裂サイズの経時変化曲線において、前記局部的なクリープ寿命消費率が100%に到達した後の亀裂サイズZ2に対応する予測時点t2CALと、前記亀裂サイズZ2の亀裂が前記サンプル材において実際に測定される第2時点t2ACTとの時間の比(t2ACT/t2CAL)が所定範囲を満たすことが検証された閾値である
ことを特徴とする。
(2) In some embodiments, in the method of (1) above,
The crack discrimination threshold is
The time of the crack size predicted by inputting the crack size and position in the pseudo-crack state obtained from the flaw detection result of the sample material at the first time point using the crack discrimination threshold into the remaining life evaluation model. in variation curve, the prediction time t 2CAL said localized creep life consumption rate corresponds to the crack size Z 2 after having reached 100%, the crack of the crack size Z 2 is actually measured in the sample material It is characterized in that the ratio of time to the second time point t 2ACT (t 2ACT / t 2CAL ) is the threshold value verified to satisfy a predetermined range.
上記(2)の方法によれば、亀裂判別用閾値を用いることで上述の比(t2ACT/t2CAL)が所定範囲を満たすことが検証されているので、当該亀裂判別用閾値と検証に使用された余寿命評価モデルを用いることで評価対象物における亀裂の大きさ及び位置を精度良く求めることができ、評価対象物の余寿命の精度が高まる。 According to the method (2) above, it is verified that the above ratio (t 2ACT / t 2CAL ) satisfies a predetermined range by using the threshold value for crack discrimination, and therefore it is used for the threshold value for crack discrimination and verification. By using the obtained remaining life evaluation model, the size and position of cracks in the evaluation target can be accurately obtained, and the accuracy of the remaining life of the evaluation target is improved.
(3)幾つかの実施形態では、上記(2)の方法において、前記所定範囲は実用的な観点から0.5以上かつ2.0以下と設定してもよい。 (3) In some embodiments, in the method (2) above, the predetermined range may be set to 0.5 or more and 2.0 or less from a practical point of view.
(4)幾つかの実施形態では、上記(3)の方法において、前記評価対象物における亀裂の大きさ及び位置を求めるステップの前に、前記亀裂判別用閾値が0.5×t2CAL≦t2ACT≦2.0×t2CALを満たすことを検証もしくは検証結果を確認するステップを備えることを特徴とする。 (4) In some embodiments, in the method (3) above, the crack discrimination threshold is 0.5 × t 2CAL ≦ t before the step of determining the size and position of the crack in the evaluation object. It is characterized by comprising a step of verifying that 2ACT ≤ 2.0 × t 2CAL is satisfied or confirming the verification result.
上記(4)の方法によれば、評価対象物における亀裂の大きさ及び位置を求める前に、亀裂判別用閾値を用いることで0.5×t2CAL≦t2ACT≦2.0×t2CALを満たすことを検証もしくは検証結果を確認しているので、評価対象物における亀裂の大きさ及び位置を求めるステップを実施した後で上記の検証をしたり検証結果を確認したりする必要がない。 According to the method (4) above, 0.5 × t 2CAL ≦ t 2ACT ≦ 2.0 × t 2CAL is obtained by using the crack discrimination threshold value before determining the size and position of the crack in the evaluation object. Since the satisfaction is verified or the verification result is confirmed, it is not necessary to perform the above verification or confirm the verification result after performing the step of determining the size and position of the crack in the evaluation object.
(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、前記評価対象物における亀裂の大きさ及び位置を求めるステップの前に、前記探傷に用いる探傷装置の測定感度を、目視観察可能な亀裂を検出するための前記探傷装置の基準条件に比べて、10dB〜30dB高くした増幅条件に設定するステップを備えることを特徴とする。 (5) In some embodiments, in any of the above methods (1) to (4), the flaw detector used for the flaw detection device is used before the step of determining the size and position of the crack in the evaluation object. It is characterized by comprising a step of setting the measurement sensitivity to an amplification condition which is 10 dB to 30 dB higher than the reference condition of the flaw detector for detecting a visually observable crack.
上記(5)の方法によれば、上記基準状態と比べて測定感度が10dB〜30dB高くした増幅条件に設定された探傷装置で評価対象物の探傷を行うことで、疑似亀裂状態の亀裂が判別し易くなる。 According to the method (5) above, a crack in a pseudo-crack state is discriminated by performing a flaw detection of an evaluation object with a flaw detector set to an amplification condition in which the measurement sensitivity is 10 dB to 30 dB higher than that of the reference state. It becomes easier to do.
(6)幾つかの実施形態では、上記(5)の方法において、
前記基準条件を設定した時に用いた探傷装置と、前記評価対象物の探傷に用いる探傷装置が異なる場合、測定感度を前記増幅条件に設定した上で、両方の探傷装置による前記疑似亀裂状態の亀裂の探傷結果を対比するステップをさらに備える
ことを特徴とする。
(6) In some embodiments, in the method of (5) above,
When the flaw detector used when the reference condition is set and the flaw detector used for flaw detection of the evaluation object are different, the measurement sensitivity is set to the amplification condition, and then the crack in the pseudo-crack state by both flaw detectors. It is characterized by further providing a step of comparing the flaw detection results of.
上記(6)の方法によれば、基準条件を設定した時に用いた探傷装置と、評価対象物の探傷に用いる探傷装置とが異なっても、評価対象物の余寿命を精度よく評価できる。 According to the method (6) above, even if the flaw detector used when the reference condition is set and the flaw detector used for flaw detection of the evaluation target are different, the remaining life of the evaluation target can be accurately evaluated.
(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、前記局部的なクリープ寿命消費率は、局所的に目視観察可能な亀裂が発生した時点において100%となるように規定されたことを特徴とする。 (7) In some embodiments, in any of the methods (1) to (6) above, the local creep lifetime consumption rate is 100% at the time when locally visually observable cracks occur. It is characterized by being stipulated to be.
上記(7)の方法によれば、応力伝達が行われない局所領域の発生時点よりも前の段階における疑似亀裂状態の亀裂を判別可能になり、応力伝達が行われない局所領域が発生する前の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 (7) above, it is possible to discriminate a crack in a pseudo-cracked state at a stage before the generation time of a local region where stress transmission is not performed, and before a local region where stress transmission is not generated occurs. The remaining life of the evaluation target can be evaluated even at the stage of.
(8)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(7)の何れかの方法において、前記疑似亀裂状態の亀裂は、クリープボイドの集合であることを特徴とする。 (8) In some embodiments, in any of the methods (1) to (7) above, the quasi-cracked crack is a set of creep voids.
上記(8)の方法によれば、クリープボイドの集合が発生した時点であっても、評価対象物の余寿命を評価できる。 According to the method (8) above, the remaining life of the evaluation target can be evaluated even at the time when the set of creep voids occurs.
(9)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(8)の何れかの方法において、
前記探傷は、少なくとも前記評価対象物の内部に生じる前記疑似亀裂状態の亀裂を検出可能な内部探傷であることを特徴とする。
(9) In some embodiments, in any of the above methods (1) to (8),
The flaw detection is characterized by being an internal flaw detection capable of detecting at least a crack in the pseudo-crack state generated inside the evaluation object.
上記(9)の方法によれば、評価対象物の内部に発生した前記疑似亀裂状態の亀裂の大きさ及び位置を検出できるとともに、当該亀裂の大きさ及び位置に基づいて評価対象物の余寿命を評価できる。 According to the method (9) above, the size and position of the crack in the pseudo-crack state generated inside the evaluation target can be detected, and the remaining life of the evaluation target is based on the size and position of the crack. Can be evaluated.
(10)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(9)の何れかの方法において、前記評価対象物の探傷領域内に前記探傷信号が前記亀裂判別用閾値以上になる部位が存在しない場合、前記探傷信号の既知の経時変化特性に基づいて、前記探傷信号の信号レベルから前記探傷信号が前記亀裂判別用閾値に到達するまでに要する時間Δt*を予測するステップを備えることを特徴とする。 (10) In some embodiments, in any of the above methods (1) to (9), there is no portion in the flaw detection region of the evaluation target whose flaw detection signal is equal to or higher than the crack discrimination threshold. The case is characterized by comprising a step of predicting the time Δt * required for the flaw detection signal to reach the crack discrimination threshold value from the signal level of the flaw detection signal based on the known temporal change characteristics of the flaw detection signal. do.
上記(10)の方法によれば、評価対象物の探傷領域内に探傷信号が亀裂判別用閾値以上になる部位が存在しない場合であっても、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上述した疑似亀裂状態の亀裂が発生する時期を精度よく求めることができる。 According to the method (10) above, even if there is no portion in the flaw detection region of the evaluation target where the flaw detection signal is equal to or higher than the crack discrimination threshold, the flaw detection signal is based on the known tendency of time change of the flaw detection signal. It is possible to accurately determine the timing at which the above-mentioned pseudo-cracked cracks occur in the evaluation object.
(11)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(10)の何れかの方法において、前記亀裂判別用閾値は、前記探傷の方法と前記余寿命評価モデルの組み合わせに対して個別に設定された閾値であることを特徴とする。 (11) In some embodiments, in any of the methods (1) to (10), the crack discrimination threshold is individually set for the combination of the flaw detection method and the remaining life evaluation model. It is characterized by having a threshold value.
上記(11)の方法によれば、探傷の方法と余寿命評価モデルの組み合わせに対して亀裂判別用閾値が適した値となる。そして、当該亀裂判別用閾値を用いて求めた亀裂の大きさ及び位置を余寿命評価モデルに入力することで評価対象物の余寿命を求めるので、評価対象物の余寿命の評価精度が向上する。 According to the method (11) above, the crack discrimination threshold is a value suitable for the combination of the flaw detection method and the remaining life evaluation model. Then, since the remaining life of the evaluation target is obtained by inputting the size and position of the crack obtained by using the crack discrimination threshold value into the remaining life evaluation model, the evaluation accuracy of the remaining life of the evaluation target is improved. ..
(12)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(11)の何れかの方法において、前記探傷の方法と前記余寿命評価モデルの複数種の組み合わせにそれぞれ対応する複数の前記亀裂判別用閾値が記憶された閾値データベースから、前記探傷信号を得るために用いられる探傷法と、前記余寿命を求めるステップで採用する前記余寿命評価モデルと、の組み合わせに対応する前記亀裂判別用閾値を取得するステップを備えることを特徴とする。 (12) In some embodiments, in any of the above methods (1) to (11), a plurality of the crack discrimination methods corresponding to a combination of the flaw detection method and the plurality of types of the remaining life evaluation model. From the threshold database in which the threshold is stored, the threshold for crack discrimination corresponding to the combination of the flaw detection method used for obtaining the flaw detection signal and the residual life evaluation model adopted in the step of obtaining the residual life is acquired. It is characterized by having a step to perform.
上記(12)の方法によれば、探傷信号を得るために用いられる探傷法と余寿命を求めるステップで採用する余寿命評価モデルとの組み合わせに適した亀裂判別用閾値を取得できるので、評価対象物における亀裂の大きさ及び位置を精度良く求めることができ、評価対象物の余寿命の精度が高まる。 According to the method (12) above, a crack discrimination threshold suitable for the combination of the flaw detection method used for obtaining the flaw detection signal and the residual life evaluation model adopted in the step of obtaining the residual life can be obtained, and thus the evaluation target. The size and position of cracks in an object can be accurately determined, and the accuracy of the remaining life of the object to be evaluated is improved.
(13)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(12)の何れかの方法において、前記亀裂判別用閾値の設定時に評価対象とした亀裂発生部位と、前記評価対象物における亀裂の発生部位とで条件が異なる場合、前記亀裂判別用閾値の再設定を行うステップを備えることを特徴とする。 (13) In some embodiments, in any of the above methods (1) to (12), the crack generation site targeted for evaluation at the time of setting the crack discrimination threshold and the generation of cracks in the evaluation target object. When the conditions are different from those of the site, the step of resetting the crack discrimination threshold is provided.
上記(13)の方法によれば、当該評価対象物における当該亀裂の発生部位における亀裂の大きさ及び位置を求めるのに適した亀裂判別用閾値が得られるので、当該亀裂の発生部位における亀裂の大きさ及び位置を精度良く求めることができ、当該評価対象物の余寿命の精度が高まる。 According to the method (13) above, a crack discrimination threshold suitable for determining the size and position of a crack at the crack occurrence site in the evaluation object can be obtained, so that the crack at the crack generation site can be obtained. The size and position can be obtained with high accuracy, and the accuracy of the remaining life of the evaluation object is improved.
(14)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(13)の何れかの方法において、前記亀裂判別用閾値は、前記探傷信号を得るために用いられる第1探傷法とは別の第2探傷法について予め設定された閾値と、前記第1探傷法の探傷信号および前記第2探傷法の探傷信号の相関と、に基づいて取得されたことを特徴とする。 (14) In some embodiments, in any of the methods (1) to (13), the crack discrimination threshold is different from the first flaw detection method used to obtain the flaw detection signal. 2. It is characterized in that it is acquired based on a preset threshold value for the flaw detection method and a correlation between the flaw detection signal of the first flaw detection method and the flaw detection signal of the second flaw detection method.
上記(14)の方法によれば、第1探傷法の探傷信号と第2探傷法の探傷信号との相関から、評価対象物を第1探傷法によって探傷する際の亀裂判別用閾値を、該評価対象物を第2探傷法で探傷する際の亀裂判別用閾値から推定できるので、第1探傷法についての亀裂判別用閾値を取得するための事前の準備を簡略化できる。 According to the method (14) above, from the correlation between the flaw detection signal of the first flaw detection method and the flaw detection signal of the second flaw detection method, the threshold value for crack discrimination when the evaluation target is flawed by the first flaw detection method is determined. Since it can be estimated from the crack discrimination threshold value when the evaluation target is detected by the second flaw detection method, it is possible to simplify the preliminary preparation for acquiring the crack discrimination threshold value for the first flaw detection method.
(15)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(14)の何れかの方法において、
前記亀裂判別用閾値は、
試験片を第3時点までクリープ変形させ、
前記第3時点よりも前の第4時点における前記試験片に対して前記探傷を実施し、前記第4時点における探傷信号を取得し、
前記第3時点から前記第4時点へと亀裂成長過程を遡ることで得られる前記第4時点における亀裂の推定サイズと、該第4時点における前記探傷信号とを対比する
ことで予め設定されたことを特徴とする。
(15) In some embodiments, in any of the above methods (1) to (14),
The crack discrimination threshold is
Creep deform the test piece to the third time point,
The flaw detection was performed on the test piece at the fourth time point prior to the third time point, and the flaw detection signal at the fourth time point was acquired.
It was preset by comparing the estimated size of the crack at the fourth time point obtained by tracing the crack growth process from the third time point to the fourth time point with the flaw detection signal at the fourth time point. It is characterized by.
上記(15)の方法では、第3時点から亀裂成長過程を遡ることで第4時点における亀裂の推定サイズを得る。すなわち、第4時点では疑似亀裂状態の亀裂であるような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4時点における亀裂の推定サイズと第4時点における探傷信号とを対比することで、疑似亀裂状態の亀裂を検出可能な亀裂判別用閾値を決定できる。これにより、該亀裂判別用閾値を用いることで評価対象物における疑似亀裂状態の亀裂の大きさ及び位置を求めることができるので、疑似亀裂状態の亀裂が発生した時点であっても、評価対象物の余寿命を評価できる。 In the method (15) above, the estimated size of the crack at the fourth time point is obtained by tracing back the crack growth process from the third time point. That is, the size of the region that is a quasi-cracked crack at the fourth time point can be obtained as the estimated size of the crack. Then, by comparing the estimated size of the crack at the fourth time point with the flaw detection signal at the fourth time point, a crack discrimination threshold that can detect a crack in a pseudo-crack state can be determined. As a result, the size and position of the crack in the pseudo-crack state in the evaluation object can be obtained by using the crack discrimination threshold value, so that the evaluation object can be evaluated even when the crack in the pseudo-crack state occurs. The remaining life of the can be evaluated.
(16)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(15)の何れかの方法において、前記余寿命評価モデルは、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モデルを用いてもよい。 (16) In some embodiments, in any of the methods (1) to (15) above, the remaining life evaluation model is a crack growth calculation, FEM, damage mechanical evaluation, void simulation or microstructure simulation method. A model based on at least one may be used.
(17)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(16)の何れかの方法において、前記探傷は、フェーズドアレイ法、開口合成法、高周波UT法、または、超音波ノイズ法の少なくとも一つの探傷であってもよい。 (17) In some embodiments, in any of the methods (1) to (16) above, the flaw detection is at least one of a phased array method, an aperture synthesis method, a high frequency UT method, or an ultrasonic noise method. It may be one flaw detection.
(18)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(17)の何れかの方法において、
前記亀裂の大きさ及び位置を求めるステップでは、
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の信号レベルが前記亀裂判別用閾値以上である領域を前記亀裂として特定することを特徴とする。
(18) In some embodiments, in any of the above methods (1) to (17),
In the step of determining the size and position of the crack,
Among the evaluation objects, a region in which the signal level of the flaw detection signal acquired for the evaluation object is equal to or higher than the crack discrimination threshold value is specified as the crack.
上記(18)の方法では、疑似亀裂状態の亀裂のサイズを特定できる。 In the method (18) above, the size of a crack in a pseudo-crack state can be specified.
(19)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(18)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。 (19) In some embodiments, in any of the methods (1) to (18) 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(19)の方法では、少なくとも、局部的なクリープ寿命消費率がX%以上90%以下(但し、50<X<90を満たす。)の疑似亀裂状態の亀裂を判別可能に設定された亀裂判別用閾値を用いて評価対象物における亀裂の大きさ及び位置を求め、求めた亀裂の大きさ及び位置を余寿命評価モデルに入力して評価対象物の余寿命を求める。したがって、上記(19)の方法は、高強度フェライト鋼からなる部材の余寿命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 respect, in the above method (19), at least a crack in a pseudo-crack state in which the local creep life consumption rate is X% or more and 90% or less (however, 50 <X <90 is satisfied) can be discriminated. The size and position of the crack in the evaluation target are obtained using the crack discrimination threshold value, and the obtained crack size and position are input to the remaining life evaluation model to obtain the remaining life of the evaluation target. Therefore, the method (19) above is suitable for evaluating the remaining life of a member made of high-strength ferritic steel.
(20)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(1)乃至(19)の何れかの方法により、前記評価対象物の余寿命を評価するステップと、
前記評価対象物の前記余寿命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。
(20) The maintenance management method according to at least one embodiment of the present invention is
The step of evaluating the remaining life of the evaluation object by any of the above methods (1) to (19), and
It is characterized by comprising a step of performing maintenance management of the evaluation target based on the evaluation result of the remaining life of the evaluation target.
上記(20)の方法によれば、評価対象物の損傷状態が巨視亀裂のように断面目視観察により観察可能な明確な亀裂が発生する前の段階であっても評価対象物の余寿命を評価できるので、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 (20) above, the remaining life of the evaluation object is evaluated even if the damage state of the evaluation object is before the occurrence of a clear crack observable by visual observation of the cross section such as a microscopic crack. Since it can be done, it is possible to carry out maintenance management of the evaluation target in a wide range.
(21)幾つかの実施形態では、上記(20)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。 (21) In some embodiments, in the method of (20) above, the maintenance is characterized by comprising at least one of the replacement, repair or life extension measures of the evaluation object.
上記(21)の方法によれば、評価対象物の損傷状態が巨視亀裂のように断面目視観察により観察可能な亀裂が発生する前の段階であっても評価対象物の余寿命を評価できるので、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 (21) above, the remaining life of the evaluation object can be evaluated even if the damaged state of the evaluation object is before the occurrence of a crack that can be observed by visual observation of the cross section such as a microscopic crack. , Exchange, repair or life extension measures for the object to be evaluated can be widely implemented.
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で余寿命を評価できる余寿命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 remaining life evaluation method capable of evaluating the remaining life at an early stage of the crack growth process.
Further, according to at least one embodiment of the present invention, maintenance management can be carried out extensively.
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、UT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, for the flaw detection inspection, a phased array method, a UT method, an aperture synthesis method, a high frequency UT method, or an ultrasonic noise method can be used. 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。
このように、幾つかの実施形態では、余寿命評価工程S5と、評価対象物の余寿命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。
これにより、評価対象物の損傷状態が巨視亀裂のように目視観察により観察可能な亀裂が発生する前の段階であっても評価対象物の余寿命を評価できるので、前広に評価対象物の保守管理を行うことができる。
また、幾つかの実施形態では、評価対象部に対する措置には、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。
これにより、評価対象物の損傷状態が巨視亀裂のように目視観察により観察可能な亀裂が発生する前の段階であっても評価対象物の余寿命を評価できるので、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。
(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.
As described above, in some embodiments, the remaining life evaluation step S5 and the maintenance management step S11 for performing maintenance management of the evaluation target based on the evaluation result of the remaining life of the evaluation target are provided.
As a result, the remaining life of the evaluation target can be evaluated even if the damage state of the evaluation target is before the occurrence of cracks that can be observed by visual observation such as macroscopic cracks. Maintenance management can be performed.
Also, in some embodiments, the measures for the evaluation target include at least one of replacement, repair or life extension measures for the evaluation target.
As a result, the remaining life of the evaluation target can be evaluated even if the damage state of the evaluation target is before the occurrence of cracks that can be observed by visual observation such as microscopic cracks, so that the evaluation target can be replaced or repaired. Alternatively, life extension measures can be widely implemented.
(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して最終的には巨視亀裂となり、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、巨視亀裂のように断面目視観察により観察可能な亀裂だけではなく、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(疑似亀裂状態の亀裂)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 aged use, 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 coalesce and finally become a microscopic crack, and the macroscopic crack propagates and finally reaches penetration.
In the present specification, not only cracks that can be observed by visual observation of a cross section such as macroscopic cracks, but also regions that can be regarded as cracks in the crack growth process (pseudo-cracks) such as a set of creep voids (dense region of creep voids). It will be called a crack including the crack in the state).
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。なお、以下の説明では、探傷検査で得られる結果について、探傷信号、信号レベル、反射波、反射エコー、もしくは単にエコーと呼ぶ。
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、探傷装置の測定感度を設定又は確認する感度設定/確認工程S41と、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S42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S43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. In the following description, the result obtained by the flaw detection inspection is referred to as a flaw detection signal, a signal level, a reflected wave, a reflected echo, or simply an echo.
FIG. 2 is a flowchart showing the steps carried out in the inspection step S4.
The inspection step S4 includes a sensitivity setting / confirmation step S41 for setting or confirming the measurement sensitivity of the flaw detection device, and a main flaw detection step S42 for performing an internal flaw detection inspection on the evaluation target portion of the evaluation target and acquiring a flaw detection signal. A crack evaluation step S43 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 according to the crack evaluation criteria determined in the crack evaluation standard formulation step S100 described later.
感度設定/確認工程S41は、本探傷工程S42に先立って、本探傷工程S42で用いる探傷装置の測定感度を上述した疑似亀裂状態の亀裂を検出可能な増幅条件に設定する、又は、当該増幅条件に設定されていることを確認する工程である。 In the sensitivity setting / confirmation step S41, prior to the main flaw detection step S42, the measurement sensitivity of the flaw detector used in the main flaw detection step S42 is set to the amplification condition that can detect the crack in the pseudo-crack state described above, or the amplification condition. It is a process to confirm that it is set to.
感度設定/確認工程S41では、探傷装置の測定感度を、目視観察可能な亀裂を検出するための探傷装置の後述する基準条件に比べて、10dB〜30dB高くした増幅条件に設定する。これにより、幾つかの実施形態では、疑似亀裂状態の亀裂が判別し易くなる。 In the sensitivity setting / confirmation step S41, the measurement sensitivity of the flaw detector is set to an amplification condition that is 10 dB to 30 dB higher than the reference condition described later of the flaw detector for detecting a visually observable crack. This makes it easier to identify cracks in the pseudo-cracked state in some embodiments.
目視観察可能な亀裂を検出するための探傷装置の基準条件について説明する。
当該基準条件は、JIS等で一意に定められた局在する所定の欠陥を検出するために設定された探傷装置の感度である。この設定により、例えば、数mm程度に成長したクリープ性の亀裂の探傷が可能となる。当該基準条件における探傷装置の感度調整は、具体的には、JIS Z 3060:2015「鋼溶接部の超音波探傷試験方法」に記載された対比試験片を用いて行う。
図示はしないが、対比試験片には標準穴が設置されており、その標準穴からの反射波の最大エコーが80%になるように探傷装置の感度(測定感度)を調整する。その結果得られた感度を基準感度(基準条件の感度)とする。なお、80%とは、探傷装置の最大測定限界のエコーを100%としたときに、80%のエコーが観測されることをいう。
The reference conditions of the flaw detector for detecting visually observable cracks will be described.
The reference condition is the sensitivity of the flaw detector set to detect a predetermined localized defect uniquely defined by JIS or the like. With this setting, for example, it is possible to detect creepy cracks grown to about several mm. The sensitivity of the flaw detector under the reference conditions is specifically adjusted by using the comparison test piece described in JIS Z 3060: 2015 “Ultrasonic flaw detection test method for steel welds”.
Although not shown, a standard hole is installed in the comparison test piece, and the sensitivity (measurement sensitivity) of the flaw detector is adjusted so that the maximum echo of the reflected wave from the standard hole is 80%. The sensitivity obtained as a result is defined as the reference sensitivity (sensitivity under the reference condition). Note that 80% means that 80% of echoes are observed when the echo of the maximum measurement limit of the flaw detector is set to 100%.
一般的な超音波探傷法が探傷対象とする面状欠陥(例えば明確な亀裂)等の欠陥又はきずに対して、幾つかの実施形態に係る評価対象は、亀裂進展計算等の解析手法上で亀裂と見なせるきず(疑似亀裂状態の亀裂、実際はボイドの密集)であり、明確な亀裂の検出信号よりも更に低レベルの信号を判定する必要がある。
よって、幾つかの実施形態では基準感度よりも感度を10dB〜30dB上げたうえで、次に述べる本探傷工程S42における探傷に際しての判読性を考慮して、信号レベル閾値thとなるエコー高さが20〜80%となるように感度を調節してもよい。
ここで、10dB感度を上げることは、信号を約3.2倍に増幅することを意味する。10dB感度を上げた条件で、信号レベル閾値thとなるエコー高さを仮に20%と設定した場合、基準感度の条件において約6.3%(≒20%/3.2)に対応するエコー高さを判定用として用いることになる。
For defects or flaws such as planar defects (for example, clear cracks) targeted by the general ultrasonic flaw detection method, the evaluation targets according to some embodiments are based on analysis methods such as crack growth calculation. It is a flaw that can be regarded as a crack (a crack in a pseudo-crack state, in fact, a density of voids), and it is necessary to judge a signal at a lower level than a clear crack detection signal.
Therefore, in some embodiments, the sensitivity is increased by 10 dB to 30 dB from the reference sensitivity, and the echo height, which is the signal level threshold value th, is set in consideration of the legibility at the time of flaw detection in the flaw detection step S42 described below. The sensitivity may be adjusted to 20-80%.
Here, increasing the sensitivity by 10 dB means amplifying the signal about 3.2 times. If the echo height, which is the signal level threshold value, is set to 20% under the condition that the sensitivity is increased by 10 dB, the echo height corresponding to about 6.3% (≈20% / 3.2) under the condition of the reference sensitivity. Will be used for judgment.
本探傷工程S42では、感度設定/確認工程S41で設定した増幅条件の感度にした上で、探傷を行う。ここで、本探傷工程S42で用いる探傷装置が後述する信号レベル閾値thを算出した際に用いた探傷装置と異なる場合、後述するキャリブレーションを行う。
なお、本探傷工程S42を繰り返し実施する場合、感度設定/確認工程S41がすでに実施されていれば、本探傷工程S42を実施するたびに事前に感度設定/確認工程S41を繰り返し実施する必要はない。
本探傷工程S42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S42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 S42, flaw detection is performed after setting the sensitivity of the amplification conditions set in the sensitivity setting / confirmation step S41. Here, if the flaw detection device used in the flaw detection step S42 is different from the flaw detection device used when calculating the signal level threshold value th described later, calibration described later is performed.
When the main flaw detection step S42 is repeatedly carried out, if the sensitivity setting / confirmation step S41 has already been carried out, it is not necessary to repeatedly carry out the sensitivity setting / confirmation step S41 each time the main flaw detection step S42 is carried out. ..
In this flaw detection step S42, as shown in FIG. 3, the phased array
The welded
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
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S43では、本探傷工程S42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(亀裂判別用閾値)である。
このように、幾つかの実施形態では、探傷は、少なくとも評価対象物の内部に生じる疑似亀裂状態の亀裂を検出可能な内部探傷であるので、評価対象物の内部に発生した疑似亀裂状態の亀裂の大きさ及び位置に基づいて評価対象物の余寿命を評価できる。
In the crack evaluation step S43, the intensity of the reflected wave received in the flaw detection step S42 is compared with the signal level threshold value th, and a
Thus, in some embodiments, the flaw detection is an internal flaw detection that can detect at least a pseudo-cracked crack that occurs inside the evaluation object, so that a pseudo-cracked crack that occurs inside the evaluation object. The remaining life of the object to be evaluated can be evaluated based on the size and position of the object.
図4は、亀裂評価工程S43における手順を示したフローチャートである。
図4に示すように、亀裂評価工程S43は、亀裂判別用閾値取得工程S431と、比較工程S432と、亀裂特定工程S434と、閾値到達寿命推定工程S435とを含む。
FIG. 4 is a flowchart showing the procedure in the crack evaluation step S43.
As shown in FIG. 4, the crack evaluation step S43 includes a crack determination threshold acquisition step S431, a comparison step S432, a crack identification step S434, and a threshold arrival life estimation step S435.
亀裂判別用閾値取得工程S431は、後述するようにして作成された閾値データベースから、本探傷工程S42で実施された探傷法と、余寿命評価工程S5において後述するように評価対象部の余寿命の評価で用いる亀裂成長過程のモデル(余寿命評価モデル)との組み合わせに対応する信号レベル閾値th(亀裂判別用閾値)を取得する工程である。 In the crack discrimination threshold acquisition step S431, from the threshold database created as described later, the flaw detection method carried out in the main flaw detection step S42 and the remaining life of the evaluation target portion as described later in the remaining life evaluation step S5. This is a step of acquiring a signal level threshold value th (threshold value for crack discrimination) corresponding to a combination with a crack growth process model (remaining life evaluation model) used in the evaluation.
比較工程S432は、本探傷工程S42で受信した反射波の強度(信号レベルS)と亀裂判別用閾値取得工程S431で取得した信号レベル閾値thとを比較する工程である。 The comparison step S432 is a step of comparing the intensity (signal level S) of the reflected wave received in the flaw detection step S42 with the signal level threshold value th acquired in the crack discrimination threshold acquisition step S431.
比較工程S432で信号レベルSと信号レベル閾値thとを比較した結果、信号レベルSの強度が信号レベル閾値th以上であればステップS433が肯定判断されて亀裂特定工程S434が実施される。 As a result of comparing the signal level S and the signal level threshold value th in the comparison step S432, if the intensity of the signal level S is equal to or higher than the signal level threshold value th, step S433 is positively determined and the crack identification step S434 is carried out.
亀裂特定工程S434は、評価対象物の探傷により得られる探傷信号を亀裂判別用閾値と対比することで、評価対象物における亀裂の大きさ及び位置を求める工程である。すなわち、亀裂特定工程S434では、本探傷工程S42で受信した反射波の情報に基づいて、評価対象部において信号レベルSが信号レベル閾値th以上となる領域の大きさ及び位置を特定し、特定した領域の大きさ及び位置を評価対象部における亀裂の大きさ及び位置とする。
これにより、評価対象物における疑似亀裂状態の亀裂のサイズを特定できる。
The crack identification step S434 is a step of determining the size and position of a crack in the evaluation target by comparing the flaw detection signal obtained by the flaw detection of the evaluation target with the threshold for crack discrimination. That is, in the crack identification step S434, the size and position of the region where the signal level S is equal to or higher than the signal level threshold value th in the evaluation target portion are specified and specified based on the information of the reflected wave received in the flaw detection step S42. The size and position of the region shall be the size and position of the crack in the evaluation target portion.
This makes it possible to specify the size of the crack in the pseudo-crack state in the evaluation object.
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。このように、幾つかの実施形態では、評価対象物における亀裂の大きさ及び位置を求めることができる。
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。
For example, in the case of FIG. 3, a
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S42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 S42 itself is a non-destructive inspection, and in FIG. 3, the cross-sectional shape of the welded
比較工程S432で信号レベルSと信号レベル閾値thとを比較した結果、信号レベルSの強度が信号レベル閾値th未満であればステップS433が否定判断されて閾値到達寿命推定工程S435を実施しても良い。閾値到達寿命推定工程S435については、後で詳述する。 As a result of comparing the signal level S and the signal level threshold value th in the comparison step S432, if the intensity of the signal level S is less than the signal level threshold value th, step S433 is negatively determined and the threshold value reaching life estimation step S435 is performed. Is also good . The threshold reaching life estimation step S435 will be described in detail later.
亀裂特定工程S434又は閾値到達寿命推定工程S435が実施されるとステップS436へ進み、本探傷工程S42で内部探傷を行った評価対象部の全てについて亀裂特定工程S434又は閾値到達寿命推定工程S435が実施されたか否かを判断する。
本探傷工程S42で内部探傷を行った評価対象部の全てについて亀裂特定工程S434又は閾値到達寿命推定工程S435が実施されていれば、ステップS436が肯定判断されて、亀裂評価工程S43における処理を終了する。
本探傷工程S42で内部探傷を行った評価対象部のうち、亀裂特定工程S434又は閾値到達寿命推定工程S435が未実施の評価対象部があれば、ステップS436が否定判断されて比較工程S432へ戻る。
When the crack specifying step S434 or the threshold reaching life estimation step S435 is carried out, the process proceeds to step S436, and the crack specifying step S434 or the threshold reaching life estimation step S435 is carried out for all the evaluation target portions for which internal flaw detection was performed in the main flaw detection step S42. Determine if it was done.
If the crack identification step S434 or the threshold value reaching life estimation step S435 is carried out for all the evaluation target portions subjected to internal flaw detection in the main flaw detection step S42, step S436 is affirmatively determined and the process in the crack evaluation step S43 is completed. do.
If there is an evaluation target portion for which the crack identification step S434 or the threshold value reaching life estimation step S435 has not been performed among the evaluation target portions for which internal flaw detection has been performed in the main flaw detection step S42, step S436 is negatively determined and the process returns to the comparison step S432. ..
(信号レベル閾値thの妥当性について)
なお、亀裂特定工程S434では、評価対象部において信号レベルSが信号レベル閾値th以上となる領域の大きさ及び位置を特定し、特定した領域の大きさ及び位置を評価対象部における亀裂の大きさ及び位置としている。
このように、信号レベル閾値thは、疑似亀裂状態の亀裂を検出するための判定基準としているが、この判定基準が妥当であるかの検証を行うことが望ましい。
(Regarding the validity of the signal level threshold th)
In the crack specifying step S434, the size and position of the region where the signal level S is equal to or higher than the signal level threshold value th are specified in the evaluation target portion, and the size and position of the specified region are determined by the size and position of the crack in the evaluation target portion. And the position.
As described above, the signal level threshold value th is used as a criterion for detecting a crack in a pseudo-crack state, and it is desirable to verify whether this criterion is appropriate.
図5は、信号レベル閾値thの妥当性について検討した結果の一例を示す図である。図5において、横軸は試験時間に関する対数軸である。
図5では、クリープ試験によって供試材にクリープ損傷を付与して内部探傷検査を行った時点(第1時点)を横軸の起点とし、第1時点で検出された疑似亀裂状態の亀裂Caがその後のクリープ試験により、どのように進展するかを評価した結果を示している。
図5において、実線のグラフは、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余寿命評価モデルと同じ余寿命評価モデルにより求められる亀裂の成長過程を示し、破線のグラフは、実線で示した亀裂の成長過程を示す上記グラフの1/2倍及び2倍の範囲を示すものである。
図5において、点Ca1は、第1時点で実施した内部探傷検査の結果と信号レベル閾値thとに基づいて得られる疑似亀裂状態の亀裂Caの大きさを示すプロットであり、点Ca2は、第1時点から所定時間経過後の第2時点において切断調査によって測定した亀裂Caの大きさを示すプロットである。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the result of examining the validity of the signal level threshold value th. In FIG. 5, the horizontal axis is the logarithmic axis with respect to the test time.
In FIG. 5, the time point (first time point) when creep damage is applied to the test material by the creep test and the internal flaw detection inspection is performed is the starting point of the horizontal axis, and the crack Ca in the pseudo-cracked state detected at the first time point is found. Subsequent creep tests show the results of an evaluation of how it progresses.
In FIG. 5, the solid line graph shows the crack growth process obtained by the same remaining life evaluation model as the remaining life evaluation model used for evaluating the remaining life in the remaining life evaluation step S5, and the broken line graph is a solid line. It shows the range of 1/2 times and 2 times of the above graph showing the growth process of the shown crack.
In FIG. 5, the point Ca1 is a plot showing the size of the crack Ca in the pseudo-cracked state obtained based on the result of the internal flaw detection inspection performed at the first time point and the signal level threshold value th, and the point Ca2 is the first. It is a plot which shows the size of the crack Ca measured by the cutting investigation from the 1st time point to the 2nd time point after a predetermined time elapse.
図5に示すように、第1時点における疑似亀裂状態の亀裂Caの大きさを初期欠陥サイズとして亀裂の進展計算を実施した結果は、実測値、すなわち第2時点において切断調査によって測定した亀裂Caの大きさと良好な一致を示すことが判明した。 As shown in FIG. 5, the result of performing the crack growth calculation with the size of the crack Ca in the pseudo-crack state at the first time point as the initial defect size is the measured value, that is, the crack Ca measured by the cutting investigation at the second time point. It was found to show a good match with the size of.
すなわち、後述するようにして決定される信号レベル閾値thは、第1時点での供試材の探傷結果から信号レベル閾値th(亀裂判別用閾値)を用いて求めた疑似亀裂状態の亀裂の大きさ及び位置を余寿命評価モデルに入力することで予測される亀裂サイズの経時変化曲線において、後述する局部的なクリープ寿命消費率が100%に到達した後の亀裂サイズZ2に対応する予測時点t2CALと、亀裂サイズZ2の亀裂が供試材において実際に測定される第2時点t2ACTとの時間の比(t2ACT/t2CAL)が所定範囲を満たすことが判明している。
疑似亀裂状態の亀裂は、上述の通りクリープボイドの集合(クリープボイドの密集領域)を指し、健全部との境界は不明確である。そのため、信号レベル閾値thはクリープボイドの密集状況等の観察結果からは一概には決めることが難しい。
一方、余寿命評価において最も重要なことは、局部的なクリープ寿命消費率が100%に到達した後の亀裂の進展を精度よく予測することである。ここで、余寿命評価モデルによる亀裂進展の予測精度は、初期入力値の亀裂長さ、位置(深さ)が大きく影響する。
そこで、本発明者らは、信号レベル閾値thを定めた供試材とは異なる供試材において、信号レベル閾値thを用いて求めた疑似亀裂状態の亀裂の大きさ及び位置に対して、余寿命評価モデルの初期入力値としての妥当性を検証すればよいと考えた。この考え方に基づき、疑似亀裂状態の亀裂の大きさ、位置を余寿命評価モデルに入力して、亀裂進展の予測精度が所定範囲内であれば、初期入力値として妥当、換言すれば信号レベル閾値thは妥当と評価する。ここで所定範囲は、任意に設定されるが、0.5以上かつ2.0以下と設定するのが実用的に好ましい。
なお、余寿命評価モデルが変化すると、対応して信号レベル閾値thも変化する可能性がある。よって、検証に用いる余寿命評価モデルは、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余寿命評価モデルと同一とすることが重要となる。
That is, the signal level threshold value th determined as described later is the size of the crack in the pseudo-crack state obtained by using the signal level threshold value th (crack discrimination threshold) from the flaw detection result of the test material at the first time point. In the crack size over time curve predicted by inputting the threshold and position into the remaining life evaluation model, the predicted time point corresponding to the crack size Z 2 after the local creep life consumption rate described later reaches 100%. It has been found that the time ratio (t 2ACT / t 2CAL ) between t 2CAL and the second time point t 2ACT in which a crack of crack size Z 2 is actually measured in the test material meets a predetermined range.
As described above, a crack in a pseudo-crack state refers to a set of creep voids (a dense region of creep voids), and the boundary with a healthy portion is unclear. Therefore, it is difficult to unconditionally determine the signal level threshold value th from the observation results such as the density of creep voids.
On the other hand, the most important thing in the remaining life evaluation is to accurately predict the growth of cracks after the local creep life consumption rate reaches 100%. Here, the accuracy of predicting crack growth by the remaining life evaluation model is greatly affected by the crack length and position (depth) of the initial input values.
Therefore, the present inventors have a remainder with respect to the size and position of the crack in the pseudo-crack state obtained by using the signal level threshold value th in the test material different from the test material in which the signal level threshold value th is determined. We thought that the validity of the life evaluation model as an initial input value should be verified. Based on this idea, the size and position of the crack in the pseudo-crack state are input to the remaining life evaluation model, and if the prediction accuracy of the crack growth is within the predetermined range, it is appropriate as the initial input value, in other words, the signal level threshold. Th is evaluated as appropriate. Here, the predetermined range is arbitrarily set, but it is practically preferable to set it to 0.5 or more and 2.0 or less.
When the remaining life evaluation model changes, the signal level threshold value th may change accordingly. Therefore, it is important that the remaining life evaluation model used for verification is the same as the remaining life evaluation model used for evaluating the remaining life in the remaining life evaluation step S5.
なお、上述した信号レベル閾値thの妥当性の検証は、後述する亀裂評価基準策定工程S100で信号レベル閾値thを決定した後、検査工程S4の実施前に予め行われる。
なお、信号レベル閾値thの妥当性が予め検証されていれば、検査工程S4の実施前に再び信号レベル閾値thの妥当性を検証する必要はなく、信号レベル閾値thの妥当性を示す検証結果を確認すればよい。
また、例えば、評価対象物の所有者等、評価対象物についての余寿命の評価結果を提示する相手に対して、信号レベル閾値thの妥当性や余寿命の評価結果の妥当性の説明のために、上述した検証結果を相手に対して説明してもよい。
The verification of the validity of the signal level threshold value th described above is performed in advance after the signal level threshold value th is determined in the crack evaluation standard formulation step S100 described later and before the inspection step S4 is performed.
If the validity of the signal level threshold value is verified in advance, it is not necessary to verify the validity of the signal level threshold value th again before the inspection step S4, and the verification result showing the validity of the signal level threshold value th. Just check.
Further, for example, to explain the validity of the signal level threshold value th and the validity of the evaluation result of the remaining life to the other party who presents the evaluation result of the remaining life of the evaluation target, such as the owner of the evaluation target. In addition, the above-mentioned verification result may be explained to the other party.
このように、幾つかの実施形態では、上記の比(t2ACT/t2CAL)が所定範囲を満たすことが検証されているので、信号レベル閾値thと検証に使用された余寿命評価モデルを用いることで評価対象物における亀裂の大きさ及び位置を精度良く求めることができ、評価対象物の余寿命の精度が高まる。 As described above, in some embodiments, it is verified that the above ratio (t 2ACT / t 2CAL ) satisfies a predetermined range, so that the signal level threshold value th and the remaining life evaluation model used for the verification are used. As a result, the size and position of cracks in the evaluation target can be obtained with high accuracy, and the accuracy of the remaining life of the evaluation target is improved.
また、幾つかの実施形態では、クリープボイドの集合が発生した時点であっても、評価対象物の余寿命を評価できる。 Further, in some embodiments, the remaining life of the evaluation target can be evaluated even at the time when the set of creep voids occurs.
(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S42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(亀裂判別用閾値)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6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7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8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6乃至図8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 S42, and as described above, in some embodiments, the above signal level threshold value th (for crack discrimination). Threshold). This signal level threshold value th is predetermined by the crack evaluation standard formulation step S100 described below.
FIG. 6 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. 7 is a flowchart showing a procedure in the evaluation standard formulation data collection process S110. FIG. 8 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. 6 to 8.
(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7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3時点までクリープ変形させるクリープ変形工程S111と、第3時点よりも前の第4時点における試験片に対して内部探傷検査を実施し、第4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. 7, 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 third time point and the test piece at the fourth time point prior to the third 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 fourth 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7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 heating the test piece in the creep deformation step S111 for a predetermined time 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9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。
なお、探傷信号取得工程S112では、探傷装置の測定感度を、局部的なクリープ寿命消費率が100%に到達した後の亀裂を検出するための上述した基準条件に比べて、10dB〜30dB高くした増幅条件に設定する。
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. 9 is an example of a contour diagram of the intensity distribution of the reflected wave obtained by the internal flaw detection inspection of the
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.
In the flaw detection signal acquisition step S112, the measurement sensitivity of the flaw detection device was increased by 10 dB to 30 dB compared to the above-mentioned reference conditions for detecting cracks after the local creep life consumption rate reached 100%. Set to amplification conditions.
探傷信号取得工程S112では、図9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4時点である。
In the flaw detection signal acquisition step S112, as shown in FIG. 9, the phased array
図10は、図9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. 10 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. (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
Specifically, for example, when it is determined that the growth of cracks inside the
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
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3時点と呼ぶ。すなわち、第3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の実施時点を上述したように第4時点と呼ぶ。第4時点は、第3時点よりも前の時点であり、少なくとも1つの第4時点が存在する。すなわち、第4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 third time point. That is, the third time point corresponds to the time when the crack inside the
Further, the time point at which the flaw detection signal acquisition step S112 is performed is referred to as a fourth time point as described above. The fourth time point is a time point before the third time point, and there is at least one fourth time point. That is, at the fourth 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9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9は、複数の第4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
After that, when the number of creep voids increases, the creep voids coalesce into a microscopic crack, and the microscopic crack propagates to penetrate.
(評価基準決定工程S120)
図6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8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. 6, in the crack evaluation standard establishment process S100, the evaluation standard determination data collection step S110 is executed, and then the evaluation standard determination step S120 is executed. As shown in FIG. 8, 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3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11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11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 third time point. In the size measurement step S121, as shown in FIG. 11, the welded
Then, in the size measuring step S121, for example, the length a1 of the
モデル構築工程S123は、複数の第4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。
幾つかの実施形態では、モデル構築工程S123において用いるモデルは、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余寿命評価モデルと同じモデルである。
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 fourth 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 some embodiments, the model used in the model building step S123 is the same model as the remaining life evaluation model used to evaluate the remaining life in the remaining life evaluation step S5.
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4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4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12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 fourth 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 fourth time points, a
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4時点まで遡って第4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4時点における亀裂の推定サイズを得る。
図12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t3とする。時刻t3は、上述した第3時点に対応する。
そして、時刻t3を起点として、複数の第4時点に対応する、図12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 going back to the fourth time point and obtaining the estimated size of the crack at the fourth 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 fourth time point is obtained as follows.
As shown in FIG. 12, in the
Then, starting from the time t3, the time on the horizontal axis of the graph of FIG. 12 corresponding to the plurality of fourth time points is obtained.
次いで、複数の第4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tLよりも遅い時刻であって、時刻tLに最も近い時刻t4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t4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, among the plurality of times corresponding to the plurality of fourth time points, the time is later than the time t L corresponding to the lower limit of the detection of the phased array
閾値取得工程S127は、上述したようにして特定した時刻t4に対応する第4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13に示すように、時刻t4に対応する第4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13は、時刻t4に対応する第4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13に示すように、図13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 fourth time point corresponding to the time t4 specified as described above.
In the threshold value acquisition step S127, as shown in FIG. 13, 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 fourth time point corresponding to the time t4. The intensity of the reflected wave corresponding to the estimated crack length a2 is obtained at the position corresponding to. FIG. 13 is a graph showing a one-dimensional intensity distribution of the flaw detection signal, that is, the reflected wave at the fourth time point corresponding to the time t4, along the thickness direction of the welded portion. As shown in FIG. 13, the intensity of the reflected wave corresponding to the estimated crack length a2 can be obtained from the intensity distribution of FIG. 13, 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t4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t4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t4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t4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3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 t4 is not only set in consideration of the lower limit of detection of the phased array
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 point t4 candidate, the number of regions that are equal to or greater than the provisional signal level
In this case, since it can be determined that the temporary signal level threshold value th'is appropriate as an evaluation criterion for cracks, the temporary 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t4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3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t4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3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 t4. 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 third 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 t4 candidate and the microscopic crack at the third 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4時点に対応する複数の時刻のうち、上述した時刻t4よりも遅い時刻であって、時刻t4に最も近い時刻t4α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t4α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t4αに対応する第4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 fourth time points, the above-mentioned time The time t4α, which is later than t4 and is closest to the time t4, is specified based on the
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.
このように、幾つかの実施形態では、試験片12を第3時点までクリープ変形させ、第3時点よりも前の第4時点における試験片12に対して探傷を実施し、第4時点における探傷信号を取得し、第3時点から第4時点へと亀裂成長過程を遡ることで得られる第4時点における亀裂の推定サイズと、該第4時点における探傷信号とを対比することで信号レベル閾値th(亀裂判別用閾値)が予め設定される。
この方法では、第3時点から亀裂成長過程を遡ることで第4時点における亀裂の推定サイズを得る。すなわち、第4時点では疑似亀裂状態の亀裂であるような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4時点における亀裂の推定サイズと第4時点における探傷信号とを対比することで、疑似亀裂状態の亀裂を検出可能な亀裂判別用閾値を決定できる。これにより、該亀裂判別用閾値を用いることで評価対象物における疑似亀裂状態の亀裂の大きさ及び位置を求めることができるので、疑似亀裂状態の亀裂が発生した時点であっても、評価対象物の余寿命を評価できる。
As described above, in some embodiments, the
In this method, the estimated size of the crack at the fourth time point is obtained by tracing back the crack growth process from the third time point. That is, the size of the region that is a quasi-cracked crack at the fourth time point can be obtained as the estimated size of the crack. Then, by comparing the estimated size of the crack at the fourth time point with the flaw detection signal at the fourth time point, a crack discrimination threshold that can detect a crack in a pseudo-crack state can be determined. As a result, the size and position of the crack in the pseudo-crack state in the evaluation object can be obtained by using the crack discrimination threshold value, so that the evaluation object can be evaluated even when the crack in the pseudo-crack state occurs. The remaining life of the can be evaluated.
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14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. 14 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t3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
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t3から上記時刻t4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t4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 t3 is traced back to the time t4. 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 t4 is traced back, the variable a at that time is the length a2 of the
なお、亀裂進展逆解析は、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t4での亀裂6b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. 14, 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
このようにして求められた信号レベル閾値th(亀裂判別用閾値)は、本探傷工程S42における探傷の方法と、余寿命評価工程S5における後述する余寿命評価モデルとの組み合わせに対して個別に設定された閾値である。すなわち、幾つかの実施形態では、探傷信号取得工程S112において検査工程S4における内部探傷検査と同じ方法によって評価基準策定用のデータを収集し、モデル構築工程S123において余寿命評価工程S5において余寿命を評価するために用いる余寿命評価モデルと同じモデルによってモデルを構築することで、信号レベル閾値th(亀裂判別用閾値)を設定している。
これにより、探傷の方法と余寿命評価モデルの組み合わせに対して亀裂判別用閾値が適した値となる。そして、当該亀裂判別用閾値を用いて求めた亀裂の大きさ及び位置を余寿命評価モデルに入力することで評価対象物の余寿命を求めるので、評価対象物の余寿命の評価精度が向上する。
幾つかの実施形態では、本探傷工程S42における探傷の方法と、余寿命評価工程S5における余寿命評価モデルとの組み合わせ毎に信号レベル閾値th(亀裂判別用閾値)が設定される。
The signal level threshold value th (threshold value for crack discrimination) thus obtained is individually set for the combination of the flaw detection method in the flaw detection step S42 and the residual life evaluation model described later in the residual life evaluation step S5. It is a threshold value that has been set. That is, in some embodiments, data for establishing evaluation criteria is collected in the flaw detection signal acquisition step S112 by the same method as the internal flaw detection inspection in the inspection step S4, and the remaining life is determined in the remaining life evaluation step S5 in the model construction step S123. The signal level threshold value th (threshold value for crack discrimination) is set by constructing a model using the same model as the remaining life evaluation model used for evaluation.
As a result, the threshold value for crack discrimination becomes a value suitable for the combination of the flaw detection method and the remaining life evaluation model. Then, since the remaining life of the evaluation target is obtained by inputting the size and position of the crack obtained by using the crack discrimination threshold value into the remaining life evaluation model, the evaluation accuracy of the remaining life of the evaluation target is improved. ..
In some embodiments, the signal level threshold value th (crack discrimination threshold value) is set for each combination of the flaw detection method in the flaw detection step S42 and the residual life evaluation model in the residual life evaluation step S5.
なお、幾つかの実施形態では、本探傷工程S42における探傷の方法と、余寿命評価工程S5における余寿命評価モデルとの組み合わせ毎に設定された複数の信号レベル閾値th(亀裂判別用閾値)を記憶する閾値データベースが作成されている。閾値データベースには、評価基準策定用データ収集工程S110を実施することで決定された上記複数の信号レベル閾値th(亀裂判別用閾値)が記憶されている。
これにより、探傷信号を得るために用いられる探傷法と余寿命評価工程S5で採用する余寿命評価モデルとの組み合わせに適した亀裂判別用閾値を取得できるので、評価対象物における亀裂の大きさ及び位置を精度良く求めることができ、評価対象物の余寿命の精度が高まる。
In some embodiments, a plurality of signal level threshold values (crack discrimination thresholds) set for each combination of the flaw detection method in the flaw detection step S42 and the residual life evaluation model in the residual life evaluation step S5 are set. A threshold database to be stored has been created. The plurality of signal level threshold values th (thresholds for discriminating cracks) determined by carrying out the evaluation standard establishment data collection step S110 are stored in the threshold database.
As a result, a crack discrimination threshold suitable for the combination of the flaw detection method used to obtain the flaw detection signal and the residual life evaluation model adopted in the residual life evaluation step S5 can be obtained, so that the size of the crack in the evaluation target and the crack size can be obtained. The position can be obtained with high accuracy, and the accuracy of the remaining life of the evaluation target is improved.
このようにして求めた信号レベル閾値thは、少なくとも、局部的なクリープ寿命消費率がX%以上90%以下(但し、50<X<90を満たす。)の疑似亀裂状態の亀裂を判別可能に設定された閾値であることが分かっている。 The signal level threshold value th obtained in this way makes it possible to discriminate at least a crack in a pseudo-crack state in which the local creep life consumption rate is X% or more and 90% or less (however, 50 <X <90 is satisfied). It is known to be the set threshold.
発明者らは、フェーズドアレイ法による内部探傷検査で用いる信号レベル閾値thの他にも、高周波UT法による内部探傷検査で用いる信号レベル閾値thや開口合成法による内部探傷検査で用いる信号レベル閾値thについても、信号レベル閾値th以上の値となる領域における局部的なクリープ寿命消費率を調査した。 In addition to the signal level threshold value th used in the internal flaw detection inspection by the phased array method, the inventors have described the signal level threshold value th used in the internal flaw detection inspection by the high frequency UT method and the signal level threshold value th used in the internal flaw detection inspection by the aperture synthesis method. Also, the local creep life consumption rate in the region where the value is equal to or higher than the signal level threshold value th was investigated.
その結果を図15に示す。図15に示すように、信号レベル閾値th以上の値となる領域における局部的なクリープ寿命消費率がX%以上90%以下(但し、50<X<90を満たす。)であることが発明者らの調査によって明らかとなった。 The result is shown in FIG. As shown in FIG. 15, the inventor has a local creep life consumption rate of X% or more and 90% or less (provided that 50 <X <90 is satisfied) in the region where the value is equal to or more than the signal level threshold value th. It became clear by these investigations.
なお、図15において、白抜きの丸で示した3点のプロットは、3つの供試材TP1のそれぞれについてのプロットであり、黒丸で示した3点のプロットは、3つの供試材TP2のそれぞれについてのプロットである。供試材TP1と供試材TP2と違いは、材質の違いである。 In FIG. 15, the three-point plot indicated by the white circle is a plot for each of the three test materials TP1, and the three-point plot indicated by the black circle is the plot of the three test materials TP2. It is a plot for each. The difference between the test material TP1 and the test material TP2 is the difference in the material.
(局部的なクリープ寿命消費率について)
図15における局部的なクリープ寿命消費率は次の手順により行った。
まず、複数の小型試験片(Φ6mm程度)について、試験時間を変更してクリープ試験を行い、各々の小型試験片についてボイド個数密度を求めた。小型試験片が破断した時間を基準として各々の試験時間との比からクリープ寿命消費率を算定し、先に求めたボイド個数密度との関係を取得した(図示無)。
次に、別に用意した供試材にクリープ損傷を与え、上述のようにして求めた信号レベル閾値thに基づいて、信号レベル閾値th以上の値となる領域を特定した。そして、当該領域を切断して当該領域における局部的なクリープ寿命消費率を求めた。具体的には、当該領域の切断面におけるボイド個数密度を計測し、上述の通り予め取得していたボイド個数密度とクリープ寿命消費率との関係から、当該領域の局部的なクリープ寿命消費率を求めた。
ここでは、小型試験片の破断を基準(100%)としてクリープ寿命消費率を求めた上で、供試体(厚肉材)の局部的な損傷に当てはめて局部的なクリープ寿命消費率を評価している。これは、小型供試材はΦ6mm程度であるため、供試体のボイド個数密度の計測に係る切断面の状況と概ね均質であるとみなせるためである。換言すれば、局部的なクリープ寿命消費率の100%とは、局部的に目視観察可能な巨視亀裂が発生している状態(応力伝達が行われなくなった状態)とみなすことができる。
(Regarding local creep life consumption rate)
The local creep life consumption rate in FIG. 15 was performed by the following procedure.
First, a creep test was performed on a plurality of small test pieces (about Φ6 mm) by changing the test time, and the void number density was obtained for each small test piece. The creep life consumption rate was calculated from the ratio with each test time based on the time when the small test piece broke, and the relationship with the previously obtained void number density was obtained (not shown).
Next, creep damage was given to the test material prepared separately, and a region having a value equal to or higher than the signal level threshold value th was specified based on the signal level threshold value th obtained as described above. Then, the region was cut and the local creep life consumption rate in the region was obtained. Specifically, the number of voids on the cut surface of the region is measured, and the local creep lifetime consumption rate of the region is determined from the relationship between the number of voids density obtained in advance and the creep lifetime consumption rate as described above. I asked.
Here, the creep life consumption rate is calculated based on the breakage of the small test piece (100%), and then the creep life consumption rate is evaluated by applying it to the local damage of the specimen (thick wall material). ing. This is because the small test material has a size of about Φ6 mm, so it can be considered to be almost homogeneous with the condition of the cut surface related to the measurement of the void number density of the test piece. In other words, 100% of the local creep life consumption rate can be regarded as a state in which a locally observable microscopic crack is generated (a state in which stress transfer is no longer performed).
このように、幾つかの実施形態では、少なくとも、局部的なクリープ寿命消費率がX%以上90%以下(但し、50<X<90を満たす。)の疑似亀裂状態の亀裂を判別可能に設定された亀裂判別用閾値を用いるので、評価対象物の損傷状態が巨視亀裂のように断面目視観察により観察可能な亀裂が発生する前の段階であっても評価対象物における疑似亀裂状態の亀裂の大きさ及び位置を求めることができる。そして、このようにして求めた亀裂の大きさ及び位置を余寿命評価モデルに入力して評価対象物の余寿命を求めるので、評価対象物の損傷状態が巨視亀裂のように断面目視観察により観察可能な亀裂が発生する前の段階であっても評価対象物の余寿命を評価できる。
なお、上記の方法では、評価対象物の探傷結果から求められた亀裂の大きさ及び位置を余寿命評価モデルに入力することで評価対象物の余寿命が求められるので、迅速に余寿命を評価できる。
As described above, in some embodiments, at least the cracks in the pseudo-crack state in which the local creep life consumption rate is X% or more and 90% or less (provided that 50 <X <90 is satisfied) can be discriminated. Since the crack discrimination threshold is used, even if the damaged state of the evaluation target is before the occurrence of cracks that can be observed by visual observation of the cross section, such as macroscopic cracks, the cracks in the pseudo-crack state in the evaluation target The size and position can be determined. Then, since the size and position of the crack thus obtained are input to the remaining life evaluation model to obtain the remaining life of the evaluation object, the damaged state of the evaluation object is observed by visual observation of the cross section like a macroscopic crack. The remaining life of the object to be evaluated can be evaluated even before the possible cracks occur.
In the above method, the remaining life of the evaluation target is obtained by inputting the size and position of the crack obtained from the flaw detection result of the evaluation target into the remaining life evaluation model, so that the remaining life is quickly evaluated. can.
また、幾つかの実施形態では、局部的なクリープ寿命消費率は、局所的に目視観察可能な亀裂が発生した時点において100%となるように規定されている。したがって、応力伝達が行われない局所領域の発生時点よりも前の段階における疑似亀裂状態の亀裂を判別可能になり、応力伝達が行われない局所領域が発生する前の段階であっても評価対象物の余寿命を評価できる。 Also, in some embodiments, the local creep lifetime consumption rate is specified to be 100% at the time of locally visually observable cracks. Therefore, it is possible to discriminate a quasi-cracked crack in a stage before the occurrence of a local region where stress transmission is not performed, and it is an evaluation target even in a stage before the occurrence of a local region where stress transmission is not performed. You can evaluate the remaining life of an object.
(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、検査工程S4で特定された亀裂の大きさ及び位置を余寿命評価モデルに入力し、評価対象物の余寿命を求める工程である。
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及びその位置から、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 inputting the size and position of the crack specified in the inspection step S4 into the remaining life evaluation model and obtaining the remaining life of the evaluation object.
That is, in the remaining life evaluation step S5, from the length ax of the
具体的には、図16に示したように、検査工程S4における本探傷工程S42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を貫通する貫通長さ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。貫通長さarは、亀裂6aの位置に応じて異なる値となる。
なお、図16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余寿命評価モデル(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4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. 16, from the length ax of the
Note that FIG. 16 is a graph showing the relationship between the remaining life and the crack length.
That is, in some embodiments, the remaining life evaluation model (crack extension calculation) used for evaluating the remaining life in the remaining life evaluation step S5 is the fourth 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.
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17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. 17 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。時刻txでの亀裂6aの長さaxが余寿命評価モデルに入力される亀裂の大きさであり、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)が余寿命評価モデルに入力される亀裂の位置である。
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
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、すなわち亀裂進展計算によって求めた亀裂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 variable a, that is, the length of the
On the other hand, when the determination result of the penetration determination step S314 is positive, that is, when the length of the
なお、亀裂進展解析は、図17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. 17, and the cracks obtained in advance by experiments are obtained 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
ここで、図18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18(a)及び(b)において、横軸は対数軸である。図18(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. 18 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. 18A and 18B, the horizontal axis is the logarithmic axis. As is clear from FIGS. 18 (a) and 18 (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
In the case of the welded
In this regard, in some of the above-described embodiments, the length ax of the
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
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19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20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. 19 is a diagram for exemplifying the groove shape of the member to be welded by the welded
FIG. 20 is a diagram for explaining the outer diameter D and the thickness t of the pipe to be welded by the welded
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
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
(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
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21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. 21, a reflected
検査工程S4の本探傷工程S42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21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S42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。本工程が図4に示した閾値到達寿命推定工程S435である。閾値到達寿命推定工程S435は、本探傷工程S42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、上述したように亀裂評価工程S43において行われる。
As shown in FIG. 21, when the intensity (echo height) of the reflected wave of the welded
閾値到達寿命推定工程S435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
図22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6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22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. 22 shows an embodiment of the preparatory step.
The preparatory step may be carried out at the same time in the crack evaluation standard formulation step S100 of FIG. 6 described above.
In FIG. 22, 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
For the
Thereby, the reflected wave intensity curve can be easily obtained by the measurement in the test stage using the
図23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. 23 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
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
閾値到達寿命推定工程S435において、本探傷工程S42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21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 S435, one implementation is performed as a method of obtaining the time Δt * from the intensity H * of the reflected wave of the welded
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
一実施形態では、図24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T1、負荷応力σ1)における試験片12の全寿命(図16中の貫通時刻trの到達時まで)tr1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ΔD1を算出する。
次に、評価対象部の溶接部4aの運転条件(温度T2、負荷応力σ2)における全寿命tr2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ΔD2を算出する。
In one embodiment, as shown in FIG. 24, the entire life of the test piece 12 (penetration time in FIG. 16) 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
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。
ΔD1とΔD2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tr1と式(5)で求められる全寿命tr2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21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 formulas (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
In FIG. 21, t * sample indicates the time when the intensity of the reflected wave of the
本探傷工程S42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21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 S42 H * to reach the signal level threshold, in one embodiment, as shown in FIG. 21, the reflected
In the step of obtaining the time Δt * in this embodiment, the
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。
このように、幾つかの実施形態では、評価対象物の探傷領域内に探傷信号が信号レベル閾値th(亀裂判別用閾値)以上になる部位が存在しない場合、探傷信号の既知の経時変化特性に基づいて、探傷信号の信号レベルから探傷信号が前記亀裂判別用閾値に到達するまでに要する時間Δt*を予測する閾値到達寿命推定工程S435を備える。
これにより、評価対象物の探傷領域内に探傷信号が亀裂判別用閾値以上になる部位が存在しない場合であっても、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疑似亀裂状態の亀裂が発生する時期を精度よく求めることができる。
なお、図21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、t5は亀裂発生時の時間を示している。
According to this embodiment, by obtaining the
As described above, in some embodiments, when there is no portion in the flaw detection region of the evaluation target where the flaw detection signal is equal to or higher than the signal level threshold value th (threshold for crack discrimination), the flaw detection signal has a known change characteristic with time. Based on this, the threshold arrival life estimation step S435 for predicting the time Δt * required for the flaw detection signal to reach the crack discrimination threshold from the signal level of the flaw detection signal is provided.
As a result, even if there is no part in the flaw detection region of the evaluation target where the flaw detection signal exceeds the crack discrimination threshold, the evaluation target has a pseudo-crack state based on the known tendency of the temporal change of the flaw detection signal. It is possible to accurately determine when the cracks occur.
In FIG. 21, t * indicates the time when the intensity of the reflected wave of the welded
(亀裂評価基準策定工程S100の他の実施形態について)
以下、亀裂評価基準策定工程S100の他の実施形態について説明する。他の実施形態に係る亀裂評価基準策定工程S100では、信号レベル閾値thの設定時に評価対象とした亀裂発生部位と、評価対象物における亀裂の発生部位とで条件が著しく異なり、既に設定されている信号レベル閾値thを用いることが適切でない場合、信号レベル閾値thの再設定を行う。
例えば、評価対象部に作用する応力の状態や温度履歴等が他とは異なる等の理由から、閾値データベースに記憶されている信号レベル閾値thに基づいて亀裂の大きさや位置を求めることが、余寿命評価の上で好ましくない場合、亀裂評価基準策定工程S100を実施して当該評価対象部に適した信号レベル閾値thを求める。なお、当該評価対象部に適した信号レベル閾値thの決定方法は、上述した亀裂評価基準策定工程S100における手順と同じであるが、評価基準策定用データ収集工程S110のクリープ変形工程S111における加温や負荷の条件を適宜変更する。
これにより、評価対象物における亀裂の発生部位における亀裂の大きさ及び位置を求めるのに適した亀裂判別用閾値が得られるので、当該亀裂の発生部位における亀裂の大きさ及び位置を精度良く求めることができ、当該評価対象物の余寿命の精度が高まる。
(About other embodiments of the crack evaluation standard formulation process S100)
Hereinafter, other embodiments of the crack evaluation standard formulation step S100 will be described. In the crack evaluation standard formulation step S100 according to another embodiment, the conditions are significantly different between the crack generation site targeted for evaluation when the signal level threshold value is set and the crack generation site in the evaluation target, and have already been set. If it is not appropriate to use the signal level threshold th, the signal level threshold th is reset.
For example, it is necessary to obtain the size and position of the crack based on the signal level threshold th stored in the threshold database because the state of stress acting on the evaluation target portion, the temperature history, etc. are different from others. If it is not preferable in terms of life evaluation, the crack evaluation standard formulation step S100 is carried out to obtain a signal level threshold value th suitable for the evaluation target portion. The method for determining the signal level threshold th suitable for the evaluation target portion is the same as the procedure in the crack evaluation standard formulation step S100 described above, but the heating in the creep deformation step S111 of the evaluation standard formulation data acquisition step S110 is performed. And load conditions are changed as appropriate.
As a result, a crack discrimination threshold suitable for determining the crack size and position at the crack occurrence site in the evaluation object can be obtained, so that the crack size and position at the crack generation site can be accurately determined. The accuracy of the remaining life of the evaluation object is improved.
(亀裂評価基準策定工程S100のさらに他の実施形態について)
以下、亀裂評価基準策定工程S100のさらに他の実施形態について説明する。
例えば、ある探傷方法(以下第1探傷法と呼ぶ)についての信号レベル閾値thが得られていないが、第1探傷法とは異なる第2探傷法についての信号レベル閾値thが得られている場合が考えられる。このような場合に、亀裂評価基準策定工程S100のさらに他の実施形態では、第1探傷法の探傷信号および第2探傷法の探傷信号の相関に基づいて、第2探傷法についての信号レベル閾値thから第1探傷法についての信号レベル閾値thを得る。
(Regarding still other embodiments of the crack evaluation standard formulation process S100)
Hereinafter, still another embodiment of the crack evaluation standard formulation step S100 will be described.
For example, when the signal level threshold value th for a certain flaw detection method (hereinafter referred to as the first flaw detection method) is not obtained, but the signal level threshold value th for the second flaw detection method different from the first flaw detection method is obtained. Can be considered. In such a case, in still another embodiment of the crack evaluation standard establishment step S100, the signal level threshold value for the second flaw detection method is based on the correlation between the flaw detection signal of the first flaw detection method and the flaw detection signal of the second flaw detection method. The signal level threshold th for the first flaw detection method is obtained from th.
例えば、第2探傷法によって第2探傷法についての信号レベル閾値th程度の探傷信号が得られるような試験片を用意し、当該試験片を第1探傷法及び第2探傷法で探傷してそれぞれの探傷信号を得る。そして得られた第1探傷法による探傷信号の強度と第2探傷法による探傷信号の強度とを比較し、比較結果と、第2探傷法についての信号レベル閾値thとから、第1探傷法についての信号レベル閾値thを推定する。 For example, a test piece is prepared so that a flaw detection signal having a signal level threshold of about th for the second flaw detection method can be obtained by the second flaw detection method, and the test piece is detected by the first flaw detection method and the second flaw detection method, respectively. Get the flaw detection signal. Then, the strength of the flaw detection signal obtained by the first flaw detection method and the strength of the flaw detection signal by the second flaw detection method are compared, and the comparison result and the signal level threshold value th of the second flaw detection method are used to determine the first flaw detection method. The signal level threshold th of is estimated.
このように、亀裂評価基準策定工程S100のさらに他の実施形態によれば、探傷信号を得るために用いられる第1探傷法とは別の第2探傷法について予め設定された信号レベル閾値thと、第1探傷法の探傷信号および第2探傷法の探傷信号との相関と、に基づいて、第1探傷法についての信号レベル閾値thを取得できる。
これにより、信号レベル閾値thを取得するための事前の準備を簡略化できる。
As described above, according to still another embodiment of the crack evaluation standard formulation step S100, the signal level threshold value th set in advance for the second flaw detection method different from the first flaw detection method used for obtaining the flaw detection signal. , The signal level threshold value th for the first flaw detection method can be obtained based on the correlation with the flaw detection signal of the first flaw detection method and the flaw detection signal of the second flaw detection method.
This makes it possible to simplify the preparation in advance for acquiring the signal level threshold value th.
(感度設定/確認工程S41の他の実施形態について)
本探傷工程S42で用いる探傷装置と信号レベル閾値thを算出した際に用いた探傷装置とが異なる場合、感度設定/確認工程S41において、次のようにして本探傷工程S42で用いる探傷装置の測定感度を設定してもよい。
(About other embodiments of the sensitivity setting / confirmation step S41)
If the flaw detector used in the flaw detection step S42 and the flaw detector used when calculating the signal level threshold value are different, in the sensitivity setting / confirmation step S41, the measurement of the flaw detector used in the present flaw detection step S42 is performed as follows. You may set the sensitivity.
図25は、感度設定/確認工程S41の他の実施形態について説明する表である。
ステップS411は、上述の基準感度の設定プロセスによって、信号レベル閾値thを算出した際に用いた探傷装置の測定感度を基準条件、すなわち基準感度に設定する工程である。
ステップS412は、信号レベル閾値thを算出した際に用いた探傷装置によって疑似亀裂状態の亀裂(単に疑似亀裂と称することがある)を有する試験片の最大エコーを測定する。
ステップS413は、本探傷工程S42で用いる探傷装置により、疑似亀裂を有する上記試験片の最大エコーを測定する。
FIG. 25 is a table illustrating another embodiment of the sensitivity setting / confirmation step S41.
Step S411 is a step of setting the measurement sensitivity of the flaw detector used when calculating the signal level threshold value th to the reference condition, that is, the reference sensitivity by the above-mentioned reference sensitivity setting process.
Step S412 measures the maximum echo of a test piece having a quasi-cracked crack (sometimes simply referred to as a quasi-crack) by the flaw detector used when calculating the signal level threshold th.
In step S413, the maximum echo of the test piece having a pseudo-crack is measured by the flaw detection device used in the flaw detection step S42.
JIS Z 3060:2015「鋼溶接部の超音波探傷試験方法」に記載された対比試験片における標準穴からの反射エコーは明確であり、探傷装置による差が生じにくい。しかし、疑似亀裂からの反射エコーは低レベルの信号となり探傷装置や微妙な探傷条件の違いによる差が生じやすい。よって、上記標準穴ではなく、疑似亀裂の探傷結果から探傷条件の妥当性を検証することが重要である。 The reflected echo from the standard hole in the comparison test piece described in JIS Z 3060: 2015 "Ultrasonic flaw detection test method for steel welds" is clear, and the difference due to the flaw detector is unlikely to occur. However, the reflected echo from the pseudo-crack becomes a low-level signal, and differences are likely to occur due to differences in the flaw detector and subtle flaw detection conditions. Therefore, it is important to verify the validity of the flaw detection condition from the flaw detection result of the pseudo-crack instead of the above standard hole.
探傷条件について、ステップS412では、上述の通りステップS411で設定された基準感度より感度を増幅させて疑似亀裂の判別性能を向上する。ステップS413では、ステップS412で用いた探傷条件と同一の条件にする(つまり、ステップS412とステップS413との違いは探傷装置のみとする)。
ここで、同一に合わせる探傷条件には、感度だけでなく、波の種類(横波、縦波)、周波数、発信器の電圧、ビーム径が挙げられる(さらに詳細には探触子のサイズや素子の配置等も含まれる場合がある)。波の種類と周波数は分解能に、発信器の電圧とビーム径はパワーを規定することになる。なお、ビーム径は収束性をもたせた場合のみ有効で、高周波UT法や開口合成法では用いない場合もある。
Regarding the flaw detection conditions, in step S412, the sensitivity is amplified from the reference sensitivity set in step S411 as described above to improve the quasi-reck discrimination performance. In step S413, the conditions are the same as the flaw detection conditions used in step S412 (that is, the difference between step S412 and step S413 is only the flaw detection device).
Here, the flaw detection conditions to be matched to the same include not only the sensitivity but also the wave type (transverse wave, longitudinal wave), frequency, transmitter voltage, and beam diameter (more specifically, the size and element of the probe). (The arrangement of the above may also be included). The wave type and frequency define the resolution, and the transmitter voltage and beam diameter define the power. The beam diameter is effective only when it has convergence, and may not be used in the high-frequency UT method or the aperture synthesis method.
ステップS414では、ステップS412とステップS413で得られた疑似亀裂からの最大エコーを対比する。所定範囲(例えば5〜30%以内)の誤差であれば、本探傷工程S42で用いる探傷装置のキャリブレーション完了と判断し、本探傷工程S42で使用可能と判断する。誤差が所定範囲外の場合は、探傷装置や条件を変更し、ステップS411もしくはステップS412から再度行う。 In step S414, the maximum echoes from the pseudo-cracks obtained in step S412 and step S413 are compared. If the error is within a predetermined range (for example, within 5 to 30%), it is determined that the calibration of the flaw detector used in the flaw detection step S42 is completed, and it is determined that the flaw detector can be used in the flaw detection step S42. If the error is out of the predetermined range, the flaw detector and conditions are changed, and the process is repeated from step S411 or step S412.
以上の例では、ステップS413においてステップS412と同一の探傷条件としたが、ステップS413で探傷条件を一部変化させて、疑似亀裂の最大エコーに与える影響を把握してもよい。例えば、ステップS413で周波数を変化させて、疑似亀裂の最大エコーを測定し、ステップS412の疑似亀裂の最大エコーと所定範囲の誤差に収まる周波数領域を把握してもよい。把握された周波数領域であれば、本探傷工程S42の実施時において設定(変更)可能と判断する。 In the above example, the flaw detection conditions are the same as those in step S412 in step S413, but the flaw detection conditions may be partially changed in step S413 to grasp the influence of the pseudo-crack on the maximum echo. For example, the frequency may be changed in step S413 to measure the maximum echo of the pseudo-crack, and the maximum echo of the pseudo-crack in step S412 and the frequency domain within a predetermined range of error may be grasped. If it is in the grasped frequency range, it is determined that it can be set (changed) at the time of carrying out the main flaw detection step S42.
このように、以上の例では、基準条件を設定した時に用いた探傷装置と、評価対象物の探傷に用いる探傷装置が異なる場合、測定感度を基準状態(基準条件)と比べて10dB〜30dB高くした増幅条件に設定した上で、両方の探傷装置による疑似亀裂状態の亀裂の探傷結果を対比する。 As described above, in the above example, when the flaw detector used when the reference condition is set and the flaw detector used for flaw detection of the evaluation target are different, the measurement sensitivity is 10 dB to 30 dB higher than the reference state (reference condition). After setting the amplification conditions, the flaw detection results of the cracks in the pseudo-crack state by both flaw detectors are compared.
これにより、基準条件を設定した時に用いた探傷装置と、評価対象物の探傷に用いる探傷装置とが異なっても、評価対象物の余寿命を精度よく評価できる。 As a result, even if the flaw detector used when the reference condition is set and the flaw detector used for flaw detection of the evaluation target are different, the remaining life of the evaluation target can be accurately evaluated.
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、本発明に係る余寿命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や溶接部以外の部位に適用可能である。
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 remaining life evaluation method and the maintenance management method according to the present invention are not limited to a part of the above, and can be applied to various welded parts exposed to high temperature and high pressure and parts other than the welded parts.
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
Claims (20)
前記亀裂の前記大きさ及び前記位置を余寿命評価モデルに入力し、前記評価対象物の余寿命を求めるステップと、を備え、
前記亀裂判別用閾値は、少なくとも、局部的なクリープ寿命消費率がX%以上90%以下(但し、50<X<90を満たす。)の疑似亀裂状態の亀裂を判別可能に設定され、
前記亀裂判別用閾値は、
試験片を第3時点までクリープ変形させ、
前記第3時点よりも前の第4時点における前記試験片に対して前記探傷を実施し、前記第4時点における探傷信号を取得し、
前記第3時点から前記第4時点へと亀裂成長過程を遡ることで得られる前記第4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4時点における亀裂の推定サイズと、該第4時点における前記探傷信号とを対比する
ことで予め設定された
ことを特徴とする余寿命評価方法。 A step of determining the size and position of a crack in the evaluation object by comparing the flaw detection signal obtained by the flaw detection of the evaluation object with the threshold for crack discrimination, and
A step of inputting the size and the position of the crack into the remaining life evaluation model and obtaining the remaining life of the evaluation object is provided.
The crack discrimination threshold is set so that at least a crack in a pseudo-crack state in which the local creep life consumption rate is X% or more and 90% or less (provided that 50 <X <90 is satisfied) can be discriminated .
The crack discrimination threshold is
Creep deform the test piece to the third time point,
The flaw detection was performed on the test piece at the fourth time point prior to the third time point, and the flaw detection signal at the fourth time point was acquired.
Of the estimated size of the crack at the fourth time point obtained by tracing the crack growth process from the third time point to the fourth time point, the time is later than the time corresponding to the detection lower limit of the flaw detector. The estimated size of the crack at the fourth time point corresponding to the time closest to is compared with the flaw detection signal at the fourth time point.
This is a method for evaluating the remaining life, which is characterized by being preset.
第1時点でのサンプル材の探傷結果から前記亀裂判別用閾値を用いて求めた前記疑似亀裂状態の亀裂の大きさ及び位置を前記余寿命評価モデルに入力することで予測される亀裂サイズの経時変化曲線において、前記局部的なクリープ寿命消費率が100%に到達した後の亀裂サイズZ2に対応する予測時点t2CALと、前記亀裂サイズZ2の亀裂が前記サンプル材において実際に測定される第2時点t2ACTとの時間の比(t2ACT/t2CAL)が所定範囲を満たすことが検証された閾値である
ことを特徴とする請求項1に記載の余寿命評価方法。 The crack discrimination threshold is
The time of the crack size predicted by inputting the size and position of the crack in the pseudo-crack state obtained from the flaw detection result of the sample material at the first time point using the threshold for crack discrimination into the remaining life evaluation model. in variation curve, the prediction time t 2CAL said localized creep life consumption rate corresponds to the crack size Z 2 after having reached 100%, the crack of the crack size Z 2 is actually measured in the sample material The remaining life evaluation method according to claim 1, wherein the ratio of time to the second time point t 2ACT (t 2ACT / t 2CAL ) is a threshold value verified to satisfy a predetermined range.
ことを特徴とする請求項2に記載の余寿命評価方法。 The remaining life evaluation method according to claim 2, wherein the predetermined range is 0.5 or more and 2.0 or less.
ことを特徴とする請求項3に記載の余寿命評価方法。 Prior to the step of determining the size and position of the crack in the evaluation object, it is verified or the verification result is confirmed that the threshold for crack discrimination satisfies 0.5 × t 2CAL ≦ t 2ACT ≦ 2.0 × t 2CAL. The remaining life evaluation method according to claim 3, wherein the step is provided.
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余寿命評価方法。 Prior to the step of determining the size and position of the crack in the evaluation object, the measurement sensitivity of the flaw detector used for the flaw detection is 10 dB compared to the reference condition of the flaw detector for detecting a visually observable crack. The remaining life evaluation method according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of setting an amplification condition increased by about 30 dB.
ことを特徴とする請求項5に記載の余寿命評価方法。 When the flaw detector used when the reference condition is set and the flaw detector used for flaw detection of the evaluation object are different, the measurement sensitivity is set to the amplification condition, and then the crack in the pseudo-crack state by both flaw detectors. The remaining life evaluation method according to claim 5, further comprising a step of comparing the flaw detection results of the above.
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余寿命評価方法。 The invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the local creep life consumption rate is specified to be 100% at the time when a locally visually observable crack occurs. Remaining life evaluation method.
ことを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の余寿命評価方法。 The remaining life evaluation method according to any one of claims 1 to 7, wherein the crack in the pseudo-crack state is a set of creep voids.
ことを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の余寿命評価方法。 The remaining life evaluation method according to any one of claims 1 to 8, wherein the flaw detection is an internal flaw detection capable of detecting at least a crack in a pseudo-crack state generated inside the evaluation object.
ことを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載の余寿命評価方法。 When there is no portion in the flaw detection region of the evaluation target where the flaw detection signal is equal to or higher than the crack discrimination threshold value, the flaw detection signal is obtained from the signal level of the flaw detection signal based on the known temporal change characteristics of the flaw detection signal. The remaining life evaluation method according to any one of claims 1 to 9, further comprising a step of predicting the time Δt * required for reaching the crack discrimination threshold.
ことを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の余寿命評価方法。 The remaining life according to any one of claims 1 to 10, wherein the crack discrimination threshold is a threshold individually set for a combination of the flaw detection method and the remaining life evaluation model. Evaluation method.
ことを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載の余寿命評価方法。 The flaw detection method used to obtain the flaw detection signal from the threshold database in which a plurality of the crack discrimination thresholds corresponding to the combination of the flaw detection method and the plurality of types of the residual life evaluation model are stored, and the residual life. The remaining life evaluation according to any one of claims 1 to 11, further comprising a step of acquiring the crack discrimination threshold value corresponding to the combination of the remaining life evaluation model adopted in the step of obtaining. Method.
ことを特徴とする請求項1乃至12の何れか一項に記載の余寿命評価方法。 It is characterized by including a step of resetting the crack discrimination threshold value when the conditions are different between the crack generation site targeted for evaluation at the time of setting the crack discrimination threshold value and the crack generation site in the evaluation target object. The remaining life evaluation method according to any one of claims 1 to 12.
ことを特徴とする請求項1乃至13の何れか一項に記載の余寿命評価方法。 The crack discrimination threshold is a threshold set in advance for a second flaw detection method different from the first flaw detection method used to obtain the flaw detection signal, and the flaw detection signal of the first flaw detection method and the second flaw detection method. The remaining life evaluation method according to any one of claims 1 to 13, which is obtained based on the correlation of the flaw detection signal.
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の信号レベルが前記亀裂判別用閾値以上である領域を前記亀裂として特定する
ことを特徴とする請求項1乃至16の何れか一項に記載の余寿命評価方法。 In the step of determining the size and position of the crack,
One of claims 1 to 16 , wherein, among the evaluation objects, a region in which the signal level of the flaw detection signal acquired for the evaluation object is equal to or higher than the crack discrimination threshold value is specified as the crack. Remaining life evaluation method described in the section.
ことを特徴とする請求項1乃至17の何れか一項に記載の余寿命評価方法。 The remaining life evaluation method according to any one of claims 1 to 17 , wherein the evaluation target is a high-strength ferritic steel including a welded portion.
前記評価対象物の前記余寿命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 the remaining life of the evaluation object by the method according to any one of claims 1 to 18.
Based on the evaluation result of the remaining life of the evaluation target, the step of performing maintenance management of the evaluation target and
A maintenance management method characterized by being equipped with.
ことを特徴とする請求項19に記載の保守管理方法。 The maintenance management method according to claim 19 , wherein the maintenance management includes at least one of replacement, repair, or life extension measures of the evaluation object.
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