JP7215076B2 - Creep Remaining Life Diagnosis Method and Creep Remaining Life Diagnosis System - Google Patents
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Description
本開示は、渦電流探傷試験を用いたクリープ余寿命診断方法及びクリープ余寿命診断システムに関する。 The present disclosure relates to a creep remaining life diagnostic method and a creep remaining life diagnostic system using eddy current testing.
例えば強磁性加工物のクリープ損傷判定方法として、予め高い温度で長時間応力下にあった強磁性加工物に対して渦電流を生じさせ、コイルを流れる電流を測定して判定する方法がある(例えば特許文献1参照)。また、構造物に生じたき裂の深さを判定する方法として、渦電流を用いた方法がある(例えば特許文献2参照)。
For example, as a method of determining creep damage to a ferromagnetic work piece, there is a method of generating an eddy current in a ferromagnetic work piece that has been under stress for a long time at a high temperature and measuring the current flowing through the coil ( For example, see Patent Document 1). Further, as a method for determining the depth of a crack generated in a structure, there is a method using eddy currents (see
非破壊検査としては、超音波探傷試験や浸透探傷試験などが知られている。超音波探傷試験や浸透探傷試験では、試験者の技量によって検査精度に差が生じるおそれがあり、一定時間の経過後、再度検査を行い、時系列の検査結果を用いて評価する場合には、評価にばらつきが生じるおそれがある。本開示は、評価結果のばらつきを抑制し、信頼性の低下を抑制することが可能なクリープ余寿命診断方法及びクリープ余寿命診断システムを提供する。 Ultrasonic testing, penetrant testing, and the like are known as non-destructive inspections. In ultrasonic testing and penetrant testing, there is a possibility that the inspection accuracy may vary depending on the skill of the tester. Evaluation may vary. The present disclosure provides a creep remaining life diagnostic method and a creep remaining life diagnostic system capable of suppressing variations in evaluation results and reducing reliability.
本開示のクリープ余寿命診断方法は、金属材料である試験片についてクリープ試験を行い、試験片の表層部に対して、渦流探傷試験を行い、指標用信号強度情報を取得する工程と、指標用信号強度情報に基づく画素値を含む指標用探傷画像データを取得する工程と、指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出する工程と、を含む。 The creep remaining life diagnostic method of the present disclosure includes a step of performing a creep test on a test piece that is a metal material, performing an eddy current flaw detection test on the surface layer of the test piece, and acquiring signal strength information for an index; The method includes a step of acquiring index flaw detection image data including pixel values based on signal intensity information, and a step of calculating a creep remaining life evaluation index based on the index flaw detection image data.
このクリープ余寿命診断方法では、渦流探傷試験を行って取得した指標用信号強度情報を画素値に変換するので、当該画素値を含む指標用探傷画像データを利用することができる。きずによる影響が大きい場合と、きずによる影響が小さい場合とで、画素値を変化させることができる。このような画素値を含む指標用探傷画像データを用いることで、きずを多く含む領域と、きずを多く含まない領域とを容易に判別することができる。これにより、きずを多く含む領域における指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出することができ、このクリープ余寿命評価指標を用いて、対象物の余寿命を算出することができる。このクリープ余寿命診断方法では、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を用いた場合と比較して、試験者による影響を抑えることができ、評価結果のばらつきを抑制して、信頼性の低下を抑制できる。きずを多く含む領域を確実に判別できるので、信頼性の高い評価を行うことができる。また、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を行う場合と比較して、広い範囲を精度良く探傷することができる。なお、「指標用信号強度情報」とは、試験片に対して渦流探傷試験を実施して取得された信号強度に関する情報であり、クリープ余寿命評価指標の算出に利用されるものである。 In this method for diagnosing remaining life of creep, since index signal intensity information obtained by performing an eddy current flaw detection test is converted into pixel values, index flaw detection image data including the pixel values can be used. The pixel value can be changed depending on whether the effect of the flaw is large or the effect of the flaw is small. By using the index flaw detection image data including such pixel values, it is possible to easily distinguish between a region containing many flaws and a region not containing many flaws. As a result, the remaining creep life evaluation index can be calculated based on the index flaw detection image data in the area containing many flaws, and the remaining life of the object can be calculated using this creep remaining life evaluation index. can. This creep remaining life diagnostic method uses eddy current testing, so compared to ultrasonic testing and penetrant testing, it is possible to suppress the influence of the tester and suppress variations in evaluation results. , the decrease in reliability can be suppressed. Since a region containing many flaws can be reliably discriminated, highly reliable evaluation can be performed. In addition, since the eddy current testing is used, it is possible to detect flaws in a wide range with high precision compared to ultrasonic testing and penetrant testing. The "index signal strength information" is information about the signal strength obtained by conducting an eddy current flaw detection test on a test piece, and is used for calculating the remaining creep life evaluation index.
このクリープ余寿命診断方法では、クリープ試験の試験時間ごとに、渦流探傷試験を行い、指標用信号強度情報を取得し、試験時間ごとの指標用信号強度情報を記憶してもよい。これにより、試験時間に応じたクリープ余寿命評価指標を算出することができる。その結果、評価結果のばらつきが抑制されたクリープ余寿命評価指標を得ることができる。 In this creep remaining life diagnostic method, an eddy current flaw detection test may be performed at each test time of the creep test to acquire index signal strength information, and the index signal strength information for each test time may be stored. Thereby, the creep remaining life evaluation index according to the test time can be calculated. As a result, it is possible to obtain a remaining creep life evaluation index in which variations in evaluation results are suppressed.
クリープ余寿命診断方法は、指標用探傷画像データに基づいて、指標用領域を設定する工程を備え、クリープ余寿命評価指標を算出する工程では、指標用領域における試験時間ごとの指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出してもよい。これにより、指標用領域を設定して、この指標用領域における指標用探傷画像データを用いて、一定の領域についてクリープ余寿命評価指標を算出することができる。その結果、評価結果のばらつきが抑制されたクリープ余寿命評価指標を得ることができる。 The method for diagnosing remaining creep life includes the step of setting an index area based on index flaw detection image data, and in the step of calculating the remaining creep life evaluation index, index flaw detection image data for each test time in the index area Based on, the remaining creep life evaluation index may be calculated. This makes it possible to set an index area and use the index flaw detection image data in this index area to calculate the remaining creep life evaluation index for a given area. As a result, it is possible to obtain a remaining creep life evaluation index in which variations in evaluation results are suppressed.
クリープ余寿命評価指標を算出する工程では、指標用領域における指標用信号強度に基づく画素値の平均値を算出し、当該平均値に基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出してもよい。これにより、指標用領域における指標用信号強度に基づく画素値の平均値を用いて、クリープ余寿命評価指標を算出することができる。その結果、評価結果のばらつきが抑制されたクリープ余寿命評価指標を得ることができる。 In the step of calculating the remaining creep life evaluation index, an average value of pixel values based on the index signal intensity in the index region may be calculated, and the remaining creep life evaluation index may be calculated based on the average value. As a result, the creep remaining life evaluation index can be calculated using the average value of the pixel values based on the index signal intensity in the index region. As a result, it is possible to obtain a remaining creep life evaluation index in which variations in evaluation results are suppressed.
クリープ余寿命診断方法は、金属材料である対象物の表層部に対して、渦流探傷試験を行い、評価用信号強度情報を取得する工程と、評価用信号強度に基づく画素値を含む評価用探傷画像データを取得する工程と、評価用探傷画像データに対して、クリープ余寿命評価指標を適用して、対象物の余寿命を算出する余寿命算出工程と、を含んでもよい。 The method for diagnosing creep remaining life includes the steps of performing an eddy current flaw detection test on the surface layer of an object that is a metal material, obtaining evaluation signal strength information, and evaluating flaw detection including pixel values based on the evaluation signal strength. It may include a step of acquiring image data, and a remaining life calculating step of calculating the remaining life of the object by applying a creep remaining life evaluation index to the flaw detection image data for evaluation.
このクリープ余寿命診断方法では、渦流探傷試験を行って取得した評価用信号強度情報を画素値に変換するので、当該画素値を含む評価用探傷画像データを利用することができる。きずによる影響が大きい場合と、きずによる影響が小さい場合とで、画素値を変化させることができる。このような画素値を含む評価用探傷画像データを用いることで、きずを多く含む領域と、きずを多く含まない領域とを容易に判別することができる。これにより、きずを多く含む領域を評価用領域に設定して、当該評価用領域における評価用探傷画像データに対して、クリープ余寿命評価指標を適用して、対象物の余寿命を算出することができる。このクリープ余寿命診断方法では、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を用いた場合と比較して、試験者による影響を抑えることができ、評価結果のばらつきを抑制して、信頼性の低下を抑制できる。きずを多く含む領域を確実に判別できるので、信頼性の高い評価を行うことができる。なお、「評価用信号強度情報」とは、対象物に対して渦流探傷試験を実施して取得された信号強度に関する情報であり、対象物の余寿命の算出に利用されるものである。 In this method for diagnosing remaining life of creep, since the evaluation signal strength information obtained by conducting the eddy current testing is converted into pixel values, it is possible to use the evaluation flaw detection image data including the pixel values. The pixel value can be changed depending on whether the effect of the flaw is large or the effect of the flaw is small. By using the evaluation flaw detection image data including such pixel values, it is possible to easily discriminate between a region containing many flaws and a region not containing many flaws. As a result, a region containing many flaws is set as an evaluation region, and the creep remaining life evaluation index is applied to the evaluation flaw detection image data in the evaluation region to calculate the remaining life of the object. can be done. This creep remaining life diagnostic method uses eddy current testing, so compared to ultrasonic testing and penetrant testing, it is possible to suppress the influence of the tester and suppress variations in evaluation results. , the decrease in reliability can be suppressed. Since a region containing many flaws can be reliably discriminated, highly reliable evaluation can be performed. The "evaluation signal strength information" is information about signal strength obtained by performing an eddy current flaw detection test on an object, and is used to calculate the remaining life of the object.
本開示のクリープ診断システムは、励磁コイル及び検出部を備えるプローブと、プローブで検出した信号強度を画素値に変換して探傷画像データを取得する画像化部と、探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出する評価指標算出部と、を含む。 The creep diagnosis system of the present disclosure includes a probe including an exciting coil and a detection unit, an imaging unit that converts the signal intensity detected by the probe into pixel values to acquire flaw detection image data, and based on the flaw detection image data, creep and an evaluation index calculation unit that calculates the remaining life evaluation index.
このクリープ余寿命診断システムでは、渦流探傷試験を行って取得した信号強度情報を画素値に変換するので、当該画素値を含む探傷画像データを利用することができる。きずによる影響が大きい場合と、きずによる影響が小さい場合とで、画素値を変化させることができる。このような画素値を含む探傷画像データを用いることで、きずを多く含む領域と、きずを多く含まない領域とを容易に判別することができる。これにより、きずを多く含む領域における探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出することができ、このクリープ余寿命評価指標を用いて、対象物の余寿命を算出することができる。このクリープ余寿命診断システムでは、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を用いた場合と比較して、試験者による影響を抑えることができ、評価結果のばらつきを抑制して、信頼性の低下を抑制できる。きずを多く含む領域を確実に判別できるので、信頼性の高い評価を行うことができる。また、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を行う場合と比較して、広い範囲を精度良く探傷することができる。 In this system for diagnosing remaining creep life, since signal intensity information obtained by performing an eddy current flaw detection test is converted into pixel values, flaw detection image data including the pixel values can be used. The pixel value can be changed depending on whether the effect of the flaw is large or the effect of the flaw is small. By using flaw detection image data including such pixel values, it is possible to easily discriminate between an area containing many flaws and an area not including many flaws. As a result, the remaining creep life evaluation index can be calculated based on the flaw detection image data in the area containing many flaws, and the remaining life of the object can be calculated using this creep remaining life evaluation index. This creep remaining life diagnosis system uses eddy current testing, so compared to ultrasonic testing and penetrant testing, it is possible to suppress the influence of the tester and suppress variations in evaluation results. , the decrease in reliability can be suppressed. Since a region containing many flaws can be reliably discriminated, highly reliable evaluation can be performed. In addition, since the eddy current testing is used, it is possible to detect flaws in a wide range with high precision compared to ultrasonic testing and penetrant testing.
本開示によれば、評価結果のばらつきを抑制し、信頼性の低下を抑制することが可能なクリープ余寿命診断方法クリープ余寿命診断システムを提供する。 According to the present disclosure, there is provided a creep remaining life diagnostic method and a creep remaining life diagnostic system capable of suppressing variations in evaluation results and reducing reliability.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations are omitted.
まず、クリープ余寿命診断方法を説明する前に、図1及び図2に示されるクリープ余寿命診断システム1について説明する。以下、クリープ余寿命診断システム1を診断システム1と記載する。診断システム1は、対象物2のクリープによる損傷を評価可能なシステムである。診断システム1は、対象物2の表層部2aを渦流探傷する渦流探傷装置を含む。
First, before describing the creep remaining life diagnostic method, the creep remaining life
診断システム1は、例えば図3に示される比較用の試験片3に対して渦流探傷試験を行い、この試験結果から、評価指標を算出する際にも利用される。渦流探傷装置は、試験片3の表層部3aの探傷に利用可能である。評価指標は、対象物2の材質と同一の材質からなる試験片3に対して予めクリープ試験を行い、この試験結果から得られた指標であり、クリープによる損傷の程度と相関がある指標である。診断システム1は、この評価指標を用いて、対象物2のクリープによる損傷を評価することができる。
The
診断システム1は、対象物2のクリープによる損傷の評価として、余寿命又は消耗率を算出する。余寿命とは、クリープが発生する環境において対象物2が破断することなく使用可能な残りの期間である。消耗率とは、クリープが発生する環境において破断することなく使用可能な全期間を100%とした場合に、対象物2が既に使用された期間の割合である。例えば、消耗率が40%である場合には、余寿命は、全期間の60%の期間である。
The
診断システム1は、プローブ4、処理ユニット5、表示部6及び操作部7を備える。プローブ4は、励磁コイル8及び検出コイル(検出部)9を含む。励磁コイル8は表層部2a,3aに渦電流を発生させる。検出コイル9は表層部2a,3aの渦電流による磁界の変化を検出する。渦流探傷試験で取得される探傷データには、磁界の変化に起因する信号強度が含まれる。渦流探傷試験では、プローブ4を表層部2a,3aに沿って移動させて走査する。図4に示されるように、きず10が生じている位置では、信号強度が強くなる。きず10が生じていない位置では、信号強度が弱くなる。
The
処理ユニット5は、図2に示されるように、電源部11、信号発生器12、デジタイザ13、信号処理装置14、記憶部15を備える。電源部11は、例えば安定化電源であり、励磁コイル8に交流電流を供給する。信号発生器12は、励磁コイル8に供給されるアナログ信号(交流信号)を発生させる。信号発生器12は、励磁コイル8に供給されるアナログ信号を制御する。デジタイザ13は、検出コイル9で検出された検出信号であるアナログ信号をデジタル信号に変換する。記憶部15は、例えば検出コイル9で、取得した検出信号に関するデータを保存する。記憶部15は、例えばデジタイザ13で変換されたデジタル信号に関するデータを保存する。
The
信号処理装置14は、図5に示されるように、画像化部16、領域設定部17、評価指標算出部18、余寿命算出部19及び記憶部20を備える。信号処理装置14は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、およびRAM(Random Access Memory)等のハードウェアと、ROMに記憶されたプログラム等のソフトウェアとから構成されたコンピュータである。
The
画像化部16は、デジタイザ13で変換されたデジタル信号を画像化する処理を行う。画像化部16では、信号強度に基づいて、画素値を設定する。画像化部16は、検出コイル9で取得した探傷データに基づいて探傷画像データを取得する。図6(a)に示される探傷画像データは、クリープによる損傷が生じていない場合の画像の例である。図6(b)に示される探傷画像データは、クリープによる損傷が生じている部分を含む場合の画像の例である。図6(b)では、信号強度が高い部分は、信号強度が低い部分と比較して、濃くなるように表示している。なお、信号強度が高い部分を、信号強度が低い部分と比較して、薄くなるように表示してもよい。探傷画像データでは、信号強度に応じて、濃淡の差が設けられている。記憶部20は、画像化部16で画像化された探傷画像データを保存する。
The
図7(a)では、X信号及びY信号に基づくリサージュ波形の例が示されている。図7(b)では、X信号の例が示され、図7(c)では、Y信号の例が示されている。図7(b)及び図7(c)では、横軸に位置(時間)が示され、縦軸に信号強度(振幅)が示されている。X信号及びY信号は、位相が90度ずれた検出信号である。診断システム1では、クリープによるきずを対象としている。クリープによるきずは、対象物2に作用する応力の方向に起因する。診断システム1では、Y信号が大きくなるように設定され、X信号が小さくなるように設定されている。Y信号の信号強度は、X信号の信号強度より大きくなっている。
FIG. 7(a) shows an example of a Lissajous waveform based on the X signal and the Y signal. FIG. 7(b) shows an example of the X signal, and FIG. 7(c) shows an example of the Y signal. In FIGS. 7B and 7C, the horizontal axis indicates the position (time), and the vertical axis indicates the signal strength (amplitude). The X signal and the Y signal are detection signals that are 90 degrees out of phase. The
なお、図7(b)及び図7(c)では、縦軸の目盛が示す信号強度の値は、異なっている。図7(a)では、X信号及びY信号によるリサージュ波形の例を示している。図7(a)では、横軸がX信号の信号強度であり、縦軸がY信号の信号強度である。図7(b)及び図7(c)では、1画素を走査する間に取得された検出信号の信号強度の変化を示している。画像化部16では、リサージュ波形の最大値を1画素における画素値として、画像化を行う。ここでは、Y信号は、X信号より大きいので、Y信号の信号強度の最大値が1画素における画素値として設定される。
7B and 7C, the signal strength values indicated by the scales on the vertical axis are different. FIG. 7(a) shows an example of Lissajous waveforms by the X signal and the Y signal. In FIG. 7A, the horizontal axis is the signal intensity of the X signal, and the vertical axis is the signal intensity of the Y signal. FIGS. 7(b) and 7(c) show changes in the signal intensity of the detection signal acquired while scanning one pixel. The
図6(a)は、クリープ損傷を受ける前の探傷画像データを示す図である。図6(b)は、クリープ損傷を受けた後の探傷画像データを示す図である。画像化部16は、各画素において画素値を設定し、図6(a)及び図6(b)に示されるように、探傷画像データを生成する。探傷画像データでは、各探傷位置の信号強度に応じた画素値が設定され、信号強度の分布に対応して画素値が設定されている。探傷画像データは、表示部6に出力され表示される。
FIG. 6A is a diagram showing flaw detection image data before creep damage. FIG. 6B is a diagram showing flaw detection image data after creep damage. The
領域設定部17は、図8(a)及び図8(b)に示されるように、探傷画像データに基づいて評価領域21を設定する。評価領域21としては、指標用領域22及び評価用領域23がある。指標用領域22は、試験片3を用いて評価指標を算出する際に利用される。評価用領域23は、対象物2の余寿命を算出する際に利用される。領域設定部17は、例えば操作部7による操作入力に基づいて、評価領域を示す枠体24を探傷画像上に設定することができる。枠体24は、評価領域21を見やすくするための強調表示である。領域設定部17は、例えば画素値に基づいて、評価領域21を設定することができる。記憶部20は、領域設定部17で設定された評価領域21に関するデータを保存する。
The
評価指標算出部18は、指標用領域22における探傷画像データに対して統計的処理を行い、余寿命を算出する際の指標となる評価指標を算出する。指標用領域22における探傷画像データは、例えば枠体24内の探傷画像データである。評価指標の算出については後述する。評価指標は、例えば対象物2の試験時間(使用時間)と信号強度に基づく画素値との関係を示す数式(グラフ)を含む。記憶部20は、評価指標算出部18で算出された評価指標に関するデータを保存する。
The
余寿命算出部19は、評価用領域23における探傷画像データに対して、評価指標を適用して、対象物2の余寿命を算出する。余寿命の算出については後述する。記憶部20は、余寿命算出部19で算出された対象物2の余寿命に関するデータを保存する。
The remaining
表示部6及び操作部7は、処理ユニット5と電気的に接続されている。表示部6は、例えば液晶表示装置であり、探傷画像データを表示する。操作部7は、入力操作部であり、作業者によって操作される。作業者は、操作部7を操作して、各種情報を処理ユニット5に入力できる。
The
次に、渦流探傷試験を用いたクリープ余寿命診断方法について説明する。クリープ余寿命診断方法は、例えば診断システム1を用いて実施できる。まず、図9を参照して、クリープ余寿命評価指標を算出する方法の手順について説明する。最初に試験片3を準備して、クリープ試験を行う。試験片3は、金属材料であり、例えばニッケルを含む金属材料である。試験片3に適用される金属材料としては、例えばインコネル、ハステロイ等が挙げられる。試験片3として、その他の金属材料を適用してもよく、例えば、チタン、ステンレス鋼等を適用してもよい。試験片3は、例えば非磁性体である。
Next, a method for diagnosing remaining creep life using eddy current testing will be described. The creep remaining life diagnostic method can be implemented using the
クリープ試験では、例えば高温環境下で試験片3に対して応力をかけて、引張試験を行う。一定時間毎に、試験片3を取り出して、渦流探傷試験を行い、指標用探傷データを取得する(ステップS1)。ここでは、例えば、図1及び図4に示されるように、試験片3の表層部3aに対して、プローブ4を走査して、指標用信号強度情報を取得する。なお、「指標用信号強度情報」とは、試験片3に対して渦流探傷試験を実施して取得された信号強度に関する情報であり、クリープ余寿命評価指標の算出に利用されるものである。励磁コイル8によって、試験片3の表層部3aに、渦電流を生じさせて、検出コイル9によって、磁界の変化が検出される。きずが存在する位置では、検出コイル9で検出される検出信号の信号強度が高くなる。きずが存在しない位置では、検出コイル9で検出される検出信号の信号強度は低くなる。例えば、試験開始から0時間、1500時間、2500時間、3500時間、4000時間、4500時間、5000時間、5500時間、6000時間、6500時間、7000時間、8000時間に、渦流探傷試験を行う。試験開始から0時間とは、クリープ試験開始前の試験片3に対して、渦流探傷試験を行うことをいう。
In the creep test, for example, a tensile test is performed by applying stress to the
例えば、プローブ4の移動経路及び移動速度は、予め設定されていてもよい。試験片3における位置情報は、例えば、移動速度を一定にしておけば、探傷開始からの時間の経過に基づいて、算出することができる。試験片3における位置情報及び指標用信号強度情報は、記憶部に保存される。
For example, the moving path and moving speed of the
次に、診断システム1は指標用探傷画像データを取得する(ステップS2)。検出コイル9で取得された指標用信号強度情報を含むアナログ信号は、デジタイザ13でデジタル信号に変換される。信号処理装置14の画像化部16は、指標用信号強度情報に基づいて、画素値を設定する。画像化部16は、上述したように、Y信号の信号強度の最大値を1画素における画素値として設定し、指標用探傷画像データを取得する。画像化部16は、各試験時間において取得された指標用信号強度情報に基づいて、それぞれ画像化を行い、図10に示されるように指標用探傷画像データを取得する。
Next, the
図10(a)に示す指標用探傷画像データは、試験時間0時間のデータである。図10(b)に示す指標用探傷画像データは、試験時間1500時間のデータである。図10(c)に示す指標用探傷画像データは、試験時間2500時間のデータである。図10(d)に示す指標用探傷画像データは、試験時間3500時間のデータである。図10(e)に示す指標用探傷画像データは、試験時間4000時間のデータである。図10(f)に示す指標用探傷画像データは、試験時間4500時間のデータである。図10(g)に示す指標用探傷画像データは、試験時間5000時間のデータである。図10(h)に示す指標用探傷画像データは、試験時間5500時間のデータである。図10(i)に示す指標用探傷画像データは、試験時間6000時間のデータである。図10(j)に示す指標用探傷画像データは、試験時間6500時間のデータである。図10(k)に示す指標用探傷画像データは、試験時間7000時間のデータである。図10(l)に示す指標用探傷画像データは、試験時間8000時間のデータである。 The index flaw detection image data shown in FIG. 10( a ) is data for a test time of 0 hours. The index flaw detection image data shown in FIG. 10(b) is data for a test time of 1500 hours. The index flaw detection image data shown in FIG. 10(c) is data for a test time of 2500 hours. The index flaw detection image data shown in FIG. 10(d) is data for a test time of 3500 hours. The index flaw detection image data shown in FIG. The index flaw detection image data shown in FIG. The index flaw detection image data shown in FIG. The index flaw detection image data shown in FIG. 10(h) is data for a test time of 5500 hours. The index flaw detection image data shown in FIG. 10(i) is data for a test time of 6000 hours. The index flaw detection image data shown in FIG. 10(j) is data for a test time of 6500 hours. The index flaw detection image data shown in FIG. 10(k) is data for a test time of 7000 hours. The index flaw detection image data shown in FIG. 10(l) is the data for the test time of 8000 hours.
次に、診断システム1は、指標用探傷画像データを表示部6に表示する(ステップS3)。例えば、作業者は、操作部7を用いて操作入力し、任意の指標用探傷画像データを表示部6に表示させることができる。
Next, the
次に、領域設定部17は、指標用探傷画像データに基づいて、指標用領域22を設定する(ステップS4)。ここでは、例えば最も高い画素値を含むように、指標用領域22が設定される。例えば、判定閾値を超える画素値が多い領域を含むように、指標用領域22を設定してもよく、過去のデータに基づいて、指標用領域22を設定してもよく、その他の方法により指標用領域22を設定してもよい。作業者は、表示部6に表示された指標用探傷画像データを見て、周囲の領域と比較して、画素値が高い領域を指標用領域22として設定することができる。
Next, the
領域設定部17は、図8(a)及び図8(b)に示されるように、例えばX方向において3mmの位置から15mmの位置まで、Y方向において10mmの位置から60mmの位置までを指標用領域22として設定することができる。この指標用領域22は、X方向に60画素、Y方向に250画素、合計15,000画素を含む。
As shown in FIGS. 8(a) and 8(b), the
次に、記憶部20は、指標用画像データを保存する(ステップS5)。記憶部20は、指標用領域22に関するデータを保存する。指標用領域22に関するデータとは、試験片3における指標用領域22の位置を示すデータ、及びこの指標用領域22内の指標用画像データを含む。
Next, the
次に、評価指標算出部18は、指標用領域22における探傷画像データに対して統計処理を行い、評価指標を算出する(ステップS6、クリープ余寿命評価指標を算出する工程)。評価指標算出部18は、例えば、指標用領域22における画素値の平均値を算出し、算出された平均値に基づいて、評価指標を算出する。
Next, the
領域設定部17は、図11(a)及び図11(b)に示されるように、例えば指標用領域22を細分化して更に小さい指標用領域25A~25Dを設定することができる。領域設定部17は、例えばX方向において3mmの位置から15mmの位置まで、Y方向において10mmの位置から22mmの位置までを指標用領域25Aとして設定することができる。この指標用領域25Aは、X方向に60画素、Y方向に60画素、合計3600画素を含む。領域設定部17は、指標用領域25Aに対して、Y方向に2mmずれた指標用領域25Bを設定することができる。領域設定部17は、例えばX方向において3mmの位置から15mmの位置まで、Y方向において12mmの位置から24mmの位置までを指標用領域25Bとして設定することができる。領域設定部17は、同様にY方向に2mmずつずらして指標用領域25C,25Dを設定することがでる。領域設定部17は、例えば20枚の指標用領域25A~25Dを設定することができる。
As shown in FIGS. 11(a) and 11(b), the
評価指標算出部18は、複数の指標用領域25A~25Dについて、それぞれ画素値の平均値A1~A4を算出することができる。評価指標算出部18は、複数の指標用領域25A~25Dの平均値A1~A4の平均値B1を算出することができる。評価指標算出部18は、各試験時間における探傷画像データについて同様の処理を行い、試験時間ごとに、平均値B1を算出することができる。
The
評価指標算出部18は、指標用領域22における画素値の最大値を算出してもよい。評価指標算出部18は、複数の指標用領域25A~25Dについて、それぞれ画素値の最大値C1~C4を算出することができる。図12は、複数の指標用領域25A~25D(画像1~画像20)について、画素値の最大値C1~C4をプロットしたグラフである。図12では、横軸に寿命消費率が示され、縦軸に画素値(評価値)が示されている。図12では、例えば試験時間12000時間を、寿命消費率100%として示している。この場合寿命消費率50%は、試験時間6000時間となる。グラフの縦軸及び横軸の記載は、図13、図14、図15、図16、図17、図19のグラフにおいて同じである。なお、寿命消費率(0%~100%)を寿命消費割合(0.0~1.0)で表現してもよい。寿命消費率100%は、寿命消費割合1.0である。寿命消費率50%は寿命消費割合0.5である。寿命消費率0%は、寿命消費割合0.0である。
The
図13は、複数の指標用領域25A~25Dについて、平均値A1~A4をプロットしたグラフである。
FIG. 13 is a graph plotting average values A1 to A4 for a plurality of
評価指標算出部18は、指標用領域22における画素値の中央値を算出してもよい。評価指標算出部18は、複数の指標用領域25A~25Dについて、それぞれ画素値の中央値D1~D4を算出することができる。図14は、複数の指標用領域25A~25Dについて、画素値の中央値D1~D4をプロットしたグラフである。
The
評価指標算出部18は、指標用領域22における画素値の最大値の累積値を算出してもよい。累積値とは、過去の値を順に加算した値である。例えば試験時間T1、T2、T3における値N1、N2、N3が存在する場合に、試験時間T1における累積値は、N1であり、試験時間T2における累積値は、N1+N2であり、試験時間T3における累積値は、N1+N2+N3である。評価指標算出部18は、複数の指標用領域25A~25Dについて、それぞれ画素値の最大値C1~C4の累積値を算出することができる。図15は、複数の指標用領域25A~25Dについて、画素値の最大値C1~C4の累積値をプロットしたグラフである。
The
評価指標算出部18は、指標用領域22における画素値の平均値の累積値を算出してもよい。評価指標算出部18は、複数の指標用領域25A~25Dについて、それぞれ画素値の平均値A1~A4の累積値を算出することができる。図16は、複数の指標用領域25A~25Dについて、画素値の平均値A1~A4の累積値をプロットしたグラフである。
The
評価指標算出部18は、指標用領域22における画素値の中央値の累積値を算出してもよい。評価指標算出部18は、複数の指標用領域25A~25Dについて、それぞれ画素値の中央値D1~D4の累積値を算出することができる。図17は、複数の指標用領域25A~25Dについて、画素値の中央値D1~D4の累積値をプロットしたグラフである。
The
ステップS6では、例えば、複数の指標用領域25A~25Dにおける画素値の平均値A1~A4の累積値に基づいて、評価指標を算出する。図19のグラフは、複数の指標用領域25A~25Dについて、画素値の平均値A1~A4の累積値をプロットしたグラフである。評価指標算出部18は、例えば図18に示すシグモイド関数(数式(1))を適用して、評価指標を算出することができる。評価指標算出部18は、図19に示すグラフに対して、シグモイド関数を適用して、パラメータ(a,b,c)を算出し、余寿命評価式(数式(2)を算出することができる。図19に示される実施例では、パラメータaは、「-4.8」であり、パラメータbは、「9.0」であり、パラメータcは、「2.0」であった。
In step S6, for example, an evaluation index is calculated based on the cumulative value of average values A1 to A4 of pixel values in a plurality of
次に、記憶部20は、ステップS6で算出した評価指標に関するデータを保存する(ステップS7)。
Next, the
続いて、図20を参照して、評価指標を用いてクリープ余寿命を算出する方法の手順について説明する。図16における処理は、例えば診断システム1を用いて実施できる。クリープ余寿命を算出する方法では、例えば実際に使用されている対象物2の余寿命を算出する。対象物2としては、例えば、ボイラチューブ、加熱炉チューブ等が挙げられる。対象物2は、高温環境下で使用される配管、支持部材(強度部材)等その他の部品でもよい。対象物2の材質は、試験片3と同じである。
Next, with reference to FIG. 20, the procedure of the method of calculating the remaining creep life using the evaluation index will be described. The processing in FIG. 16 can be implemented using the
例えば、対象物2であるボイラチューブが使用されているボイラの定期整備時において、対象物2に対して、渦流探傷試験を行い、評価用探傷データを取得する(ステップS11)。作業者は、停止中のボイラ内に進入して渦流探傷試験を行う。ここでは、例えば図1及び図4に示されるように、対象物2の表層部2aに対して、プローブ4を走査して、評価用信号強度情報を取得する。渦流探傷試験の方法は、ステップS1と同様である。なお、「評価用信号強度情報」とは、対象物2に対して渦流探傷試験を実施して取得された信号強度に関する情報であり、対象物の余寿命の算出に利用されるものである。
For example, during regular maintenance of a boiler in which a boiler tube, which is the
次に、診断システム1は評価用探傷画像データを取得する(ステップS12)。ここでは、ステップS2と同様の処理を行う。検出コイル9で取得された評価用信号強度情報を含むアナログ信号は、デジタイザ13でデジタル信号に変換される。信号処理装置14の画像化部16は、評価用信号強度情報に基づいて、画素値を設定する。
Next, the
次に、診断システム1は、評価用探傷画像データを表示部6に表示する(ステップS13)。例えば、作業者は、操作部7を用いて操作入力し、評価用探傷画像データを表示部6に表示させることができる。
Next, the
次に、領域設定部17は、評価用探傷画像データに基づいて、評価用領域23を設定する(ステップS14)。ここでは、例えば最も高い画素値を含むように、評価用領域23が設定される。評価用領域23の設定は、ステップS4の指標用領域22の設定と同様である。
Next, the
次に、評価指標算出部18は、評価用領域23における探傷画像データに対して統計処理を行い、評価値を算出する(ステップS15)。評価値は、クリープ余寿命を算出するために使用される値であり、ステップS6算出された評価指標を適用するための値である。ここでは、ステップS6と同様の処理を行う。ステップS6で、指標用領域22における画素値の平均値を算出して、評価指標を算出した場合には、ステップS15では、評価用領域23における画素値の平均値を算出して評価値とする。ステップS6で、指標用領域25A~25Dについて、画素値の中央値を算出して評価指標を算出した場合には、ステップS15では、評価用領域23における画素値の中央値を算出して評価値とする。ステップS15では、ステップS6で適用された統計処理と同じ統計処理を行う。
Next, the
次に、余寿命算出部19は、ステップS15で算出された評価値を、ステップS6で算出された評価指標に適用して余寿命を算出する(ステップS16、余寿命算出工程)。ここでは、図15に示される数式(2)及びグラフを適用する。具体的には、グラフの縦軸において、ステップS15で算出された評価値をマークする。この評価値の位置から横軸方向に直線を設定し、破線で示される余寿命評価式との交点を求める。この交点から縦軸方向に直線を設定し、横軸の値を読み取る。このときの横軸の値が、試験時における対象物2の寿命消費率となる。例えば、評価値が1.0の場合には、寿命消費率は50%(寿命消費割合では0.5)となる。全寿命100%(寿命消費割合では1.0)が、例えば8年である場合には、このときの余寿命は4年となる。これにより、対象物2の余寿命を算出することができる。
Next, the
このクリープ余寿命診断方法では、渦流探傷試験を行って取得した指標用信号強度情報を画素値に変換するので、当該画素値を含む指標用探傷画像データを利用することができる。きず10による影響が大きい場合と、きず10による影響が小さい場合とで、画素値を変化させることができる。このような画素値を含む指標用探傷画像データを用いることで、きず10を多く含む領域と、きず10を多く含まない領域とを容易に判別することができる。これにより、きず10を多く含む領域における指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出することができ、このクリープ余寿命評価指標を用いて、対象物2の余寿命を算出することができる。このクリープ余寿命診断方法では、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を用いた場合と比較して、試験者による影響を抑えることができ、評価結果のばらつきを抑制して、信頼性の低下を抑制できる。きず10を多く含む領域を確実に判別できるので、信頼性の高い評価を行うことができる。また、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を行う場合と比較して、広い範囲を精度良く探傷することができる。また、渦流探傷試験を用いるので、超音波探傷試験や浸透探傷試験を行う場合と比較して、前処理や後処理を簡素にでき、作業時間の短縮を図ることができる。
In this method for diagnosing remaining life of creep, since index signal intensity information obtained by performing an eddy current flaw detection test is converted into pixel values, index flaw detection image data including the pixel values can be used. The pixel value can be changed depending on whether the
このクリープ余寿命診断方法では、クリープ試験の試験時間ごとに、渦流探傷試験を行い、指標用信号強度情報を取得し、試験時間ごとの指標用信号強度情報を記憶する。これにより、試験時間に応じたクリープ余寿命評価指標を算出することができる。その結果、評価結果のばらつきが抑制されたクリープ余寿命評価指標を得ることができる。 In this creep remaining life diagnostic method, an eddy current flaw detection test is performed at each test time of the creep test to acquire index signal strength information, and the index signal strength information for each test time is stored. Thereby, the creep remaining life evaluation index according to the test time can be calculated. As a result, it is possible to obtain a remaining creep life evaluation index in which variations in evaluation results are suppressed.
クリープ余寿命診断方法は、指標用探傷画像データに基づいて、指標用領域25A~25Dを設定する工程を備え、クリープ余寿命評価指標を算出する工程では、指標用領域25A~25Dにおける試験時間ごとの指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出することができる。これにより、指標用領域25A~25Dを設定して、この指標用領域25A~25Dにおける指標用探傷画像データを用いて、一定の領域についてクリープ余寿命評価指標を算出することができる。その結果、評価結果のばらつきが抑制されたクリープ余寿命評価指標を得ることができる。
The method for diagnosing creep life expectancy includes a step of setting
クリープ余寿命評価指標を算出する工程では、指標用領域25A~25Dにおける指標用信号強度に基づく画素値の平均値A1~A4を算出し、当該平均値に基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出することができる。これにより、指標用領域25A~25Dにおける指標用信号強度に基づく画素値の平均値A1~A4を用いて、クリープ余寿命評価指標を算出することができる。その結果、評価結果のばらつきが抑制されたクリープ余寿命評価指標を得ることができる。
In the step of calculating the remaining creep life evaluation index, the average values A1 to A4 of the pixel values based on the index signal strength in the
次にクリープ余寿命診断方法における渦流探傷試験の探傷条件について説明する。コイル誘導方式としては、例えば相互誘導方式を適用できる。相互誘導方式では、渦電流を発生させるコイルと、渦電流を検出するコイルとの2種類のコイルを用いる。渦電流の試験周波数は、例えば1.0MHzとすることができる。プローブ(コイル)径サイズは、例えば3.0mm以下とすることができる。走査速度は、例えば50mm/secとすることができる。走査間隔は例えば0.2mmである。検出信号デジタルフィルタとして、例えば3Hz以上30Hz以下のバンドパスフィルタを適用できる。探傷範囲深さは、例えば材料表面から深さ1.0mmとすることができる。基準感度として、対象物と同じ材質の平板表面に設けられた、長さ0.6mm、深さ0.2mmの放電加工きずを適用してもよい。なお、渦流探傷試験の試験条件は、その他の探傷条件を適用して実施してもよい。 Next, the flaw detection conditions for the eddy current flaw detection test in the creep remaining life diagnostic method will be described. As the coil induction method, for example, a mutual induction method can be applied. The mutual induction method uses two types of coils, one for generating eddy currents and the other for detecting eddy currents. The eddy current test frequency may be, for example, 1.0 MHz. The probe (coil) diameter size can be, for example, 3.0 mm or less. The scanning speed can be, for example, 50 mm/sec. A scanning interval is, for example, 0.2 mm. As the detection signal digital filter, for example, a bandpass filter of 3 Hz or more and 30 Hz or less can be applied. The flaw detection range depth can be, for example, 1.0 mm from the surface of the material. As the reference sensitivity, an electrical discharge machining flaw having a length of 0.6 mm and a depth of 0.2 mm provided on the surface of a flat plate made of the same material as the object may be applied. It should be noted that the test conditions for the eddy current flaw detection test may be performed by applying other flaw detection conditions.
本開示は、前述した実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and various modifications such as those described below are possible without departing from the gist of the present disclosure.
上記の実施形態では、指標用領域22を設定し、指標用領域22内の探傷画像データを用いて、評価指標を算出しているが、指標用領域22を設定せずに、評価指標を算出してもよい。例えば、探傷した全範囲の画素値を用いて、評価指標を設定してもよい。また、評価指標を算出するための統計的処理は、その他の処理でもよく、平均値を用いてもよく、中央値を用いてよく、最大値を用いてもよく、その他の値を用いてもよい。 In the above embodiment, the index area 22 is set and the evaluation index is calculated using the inspection image data in the index area 22. However, the evaluation index is calculated without setting the index area 22. You may For example, the evaluation index may be set using the pixel values of the entire flaw-detected range. In addition, the statistical processing for calculating the evaluation index may be other processing, the average value may be used, the median value may be used, the maximum value may be used, or other values may be used. good.
1 クリープ余寿命診断システム
2 対象物
2a 表層部
3 試験片
4 プローブ
8 励磁コイル
9 検出コイル(検出部)
10 きず
16 画像化部
18 評価指標算出部
22 指標用領域
25A 指標用領域
25B 指標用領域
25C 指標用領域
25D 指標用領域
1 creep remaining
10
Claims (7)
前記対象物の材質と同一の材質からなる金属材料である試験片についてクリープ試験を行い、前記試験片の表層部に対して、渦流探傷試験を行い、指標用信号強度情報を取得する工程と、
前記対象物の表層部に対して、渦流探傷試験を行い、評価用信号強度情報を取得する工程と、
前記指標用信号強度情報に基づく画素値を含む指標用探傷画像データを取得する工程と、
前記評価用信号強度情報に基づく画素値を含む評価用探傷画像データを取得する工程と、
前記指標用探傷画像データに対して統計的処理を行い、クリープによる損傷の程度と相関がある指標であって前記対象物の余寿命を算出する際の指標となるクリープ余寿命評価指標を算出する工程と、
前記評価用探傷画像データに対して、前記クリープ余寿命評価指標を適用して、前記対象物の前記余寿命を算出する余寿命算出工程と、を含み、
前記クリープ余寿命評価指標を算出する工程では、横軸が寿命消費率又は消耗率であり 、縦軸がクリープ余寿命評価指標であるグラフを準備すると共に、前記評価用探傷画像デ ータに対して統計処理を行い、評価用評価値を算出し、
前記余寿命算出工程では、前記評価用評価値を前記縦軸の値とする前記グラフ上の点に 対応する前記横軸の値を読み取ることで、前記評価用探傷画像データに対して前記クリー プ余寿命評価指標を適用し、読み取った前記横軸の値を前記対象物の余寿命として算出す る、クリープ余寿命診断方法。A creep remaining life diagnostic method for evaluating damage due to creep of an object,
a step of performing a creep test on a test piece that is a metal material made of the same material as the material of the object, performing an eddy current flaw detection test on the surface layer of the test piece, and acquiring index signal strength information;
a step of performing an eddy current flaw detection test on the surface layer of the object to obtain evaluation signal strength information;
obtaining index flaw detection image data including pixel values based on the index signal intensity information;
a step of acquiring flaw detection image data for evaluation including pixel values based on the signal intensity information for evaluation;
Statistical processing is performed on the index flaw detection image data to calculate a creep remaining life evaluation index, which is an index correlated with the degree of damage due to creep and serves as an index for calculating the remaining life of the object. process and
a remaining life calculation step of calculating the remaining life of the object by applying the creep remaining life evaluation index to the flaw detection image data for evaluation ;
In the step of calculating the remaining creep life evaluation index, a graph is prepared in which the horizontal axis is the life consumption rate or wear rate and the vertical axis is the creep remaining life evaluation index, and the flaw detection image data for evaluation is prepared. Statistical processing is performed to calculate the evaluation value for evaluation,
In the remaining life calculation step, by reading the value on the horizontal axis corresponding to the point on the graph having the evaluation value for evaluation as the value on the vertical axis, the creep value for the flaw detection image data for evaluation is read. A method for diagnosing creep remaining life , wherein a remaining life evaluation index is applied and the read value of the horizontal axis is calculated as the remaining life of the object .
前記試験時間ごとの前記指標用信号強度情報を記憶する請求項1又は2に記載のクリープ余寿命診断方法。performing the eddy current testing for each test time of the creep test to acquire the index signal strength information;
3. The creep remaining life diagnostic method according to claim 1 or 2 , wherein the indicator signal strength information for each test time is stored.
前記クリープ余寿命評価指標を算出する工程では、前記指標用領域における前記試験時間ごとの前記指標用探傷画像データに基づいて、クリープ余寿命評価指標を算出する請求項3に記載のクリープ余寿命診断方法。setting an index area based on the index flaw detection image data;
4. The remaining creep life diagnosis according to claim 3 , wherein in the step of calculating the remaining creep life evaluation index, the remaining creep life evaluation index is calculated based on the index flaw detection image data for each test time in the index region. Method.
金属材料の表層部に渦電流を発生させる励磁コイルと、
前記表層部の前記渦電流による磁界の変化を検出する検出部を備えるプローブと、
前記プローブで検出した信号強度を画素値に変換して得られる探傷画像データとして、金属材料である前記対象物の前記表層部に対して行う渦流探傷試験で取得される前記信号強度に基づく画素値を含む評価用探傷画像データと、前記対象物の材質と同一の材質からなる金属材料である試験片の前記表層部に対して予め行う渦流探傷試験で取得される前記信号強度に基づく画素値を含む指標用探傷画像データと、を取得する画像化部と、
前記指標用探傷画像データに対して統計的処理を行い、クリープによる損傷の程度と相関がある指標であって前記対象物の余寿命を算出する際の指標となるクリープ余寿命評価指標を算出する評価指標算出部と、
前記評価用探傷画像データに対して、前記クリープ余寿命評価指標を適用して、前記対象物の前記余寿命を算出する余寿命算出部と、を含み、
前記クリープ余寿命評価指標は、横軸が寿命消費率又は消耗率であり、縦軸がクリープ 余寿命評価指標であるグラフにおいて、前記評価用探傷画像データに対して統計処理を行 うことで、評価用評価値として算出され、
前記余寿命は、前記評価用探傷画像データに対する前記クリープ余寿命評価指標の適用 として、前記評価用評価値を前記縦軸の値とする前記グラフ上の点に対応する前記横軸の 値である、クリープ余寿命診断システム。A creep remaining life diagnosis system for evaluating damage due to creep of an object,
an exciting coil that generates an eddy current in the surface layer of the metal material;
a probe comprising a detection unit that detects a change in the magnetic field caused by the eddy current in the surface layer;
As flaw detection image data obtained by converting the signal intensity detected by the probe into a pixel value, a pixel value based on the signal intensity obtained by an eddy current flaw detection test performed on the surface layer of the object that is a metal material. and a pixel value based on the signal intensity obtained by an eddy current testing performed in advance on the surface layer of the test piece, which is a metal material made of the same material as the material of the object. an imaging unit that acquires index flaw detection image data including
Statistical processing is performed on the index flaw detection image data to calculate a creep remaining life evaluation index, which is an index correlated with the degree of damage due to creep and serves as an index for calculating the remaining life of the object. an evaluation index calculation unit;
a remaining life calculation unit that calculates the remaining life of the object by applying the creep remaining life evaluation index to the evaluation flaw detection image data ,
The creep remaining life evaluation index is a graph in which the horizontal axis is the life consumption rate or wear rate, and the vertical axis is the creep remaining life evaluation index. By performing statistical processing on the evaluation flaw detection image data , Calculated as an evaluation value for evaluation,
The remaining life is the value on the horizontal axis corresponding to the point on the graph where the evaluation value for evaluation is the value on the vertical axis, as the application of the creep remaining life evaluation index to the flaw detection image data for evaluation . , Creep Remaining Life Diagnosis System.
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