特許 6470583 ＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法および劣化モニタリング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6470583

(24)【登録日】2019年1月25日

(45)【発行日】2019年2月13日

(54)【発明の名称】ＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法および劣化モニタリング装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/14 20060101AFI20190204BHJP

【ＦＩ】

   G01N29/14

【請求項の数】18

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-28700(P2015-28700)

(22)【出願日】2015年2月17日

(65)【公開番号】特開2016-151470(P2016-151470A)

(43)【公開日】2016年8月22日

【審査請求日】2018年2月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】久保田 雄貴

(72)【発明者】

【氏名】川浪 精一

(72)【発明者】

【氏名】真鍋 幸聖

【審査官】 佐藤 仁美

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５３−１２１６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０２７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２０５５３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−１９８２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−０２２６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１８７２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８０３０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象物と同質材料に対するＡＥ計測により得られる信号の第１単位期間における計数値である参照信号数を全観測期間にわたって取得する参照値取得ステップと、
前記全観測期間の初期における前記参照信号数に基づいて設定される参照ノイズ信号数を、前記第１単位期間毎の前記参照信号数のそれぞれから減算した参照ＡＥ数を求め、前記参照ＡＥ数の前記全観測期間わたる推移を示す評価曲線を生成する評価曲線生成ステップと、
前記検査対象物に対するＡＥ計測により得られる信号の第２単位期間における計数値である対象信号数を取得する対象値取得ステップと、
前記対象値取得ステップにより得られる前記対象信号数のうち、時系列で初期に取得される前記対象信号数に基づいて設定される対象ノイズ信号数を、前記対象信号数から減算した対象ＡＥ数を求める対象ＡＥ数算出ステップと、
前記評価曲線と前記対象ＡＥ数とに基づいて、前記検査対象物の劣化度合いを評価する劣化評価ステップと、を備えることを特徴とするＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法。

【請求項2】

前記劣化評価ステップは、
前記評価曲線の変化量が増加する少なくとも１つの変化領域を抽出する変化領域抽出ステップと、
前記評価曲線の前記変化領域に基づいて、前記評価曲線の前記全観測期間を複数の劣化ステージに区分する劣化ステージ分類ステップと、
前記対象ＡＥ数に基づいて、前記検査対象物が属する前記劣化ステージを識別する劣化ステージ識別ステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法。

【請求項3】

検査対象物に対するＡＥ計測により得られる信号の第２単位期間における計数値である対象信号数を取得する対象値取得ステップと、
時系列で初期に取得される前記対象信号数に基づいて設定される対象ノイズ信号数を、前記対象信号数から減算した対象ＡＥ数を求める対象ＡＥ数算出ステップと、
前記時系列に伴って増加する前記対象ＡＥ数の増加量に基づいて、前記検査対象物の劣化度合いを評価する劣化相対評価ステップと、を備え、
前記対象値取得ステップは、前記検査対象物の異なる位置に設置された複数のＡＥセンサの各々で計測された前記対象信号数を取得しており、
前記劣化相対評価ステップは、前記複数のＡＥセンサ毎に求めた前記増加量をそれぞれ比較する増加量比較ステップを含むことを特徴とするＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法。

【請求項4】

前記ＡＥセンサの少なくとも２つによって前記検査対象物が有する溶接部が挟まれることを特徴とする請求項３に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法

【請求項5】

前記ＡＥセンサは、棒状の物体である導波棒の一端の側に設置されており、
前記導波棒の他端は、前記検査対象物にスタッド溶接されるスタッドボルトに固定されること特徴とする請求項３または４に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法。

【請求項6】

前記対象信号数は、前記検査対象物の前記溶接部からの距離が所定範囲外となる位置からの信号を前記ＡＥ計測により得られる信号から除外して得られる信号の計数値であること特徴とする請求項４に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法。

【請求項7】

前記対象信号数は、前記ＡＥ計測により得られる前記信号の計測値のうちの所定の閾値以上の前記信号の計数値であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法。

【請求項8】

前記対象信号数は、前記ＡＥ計測により得られる信号から信号波形の特徴量に基づいて識別される周期的ノイズ信号を除外した信号の計数値であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法。

【請求項9】

前記検査対象物は、発電設備のボイラ、蒸気管、管寄せ、管台の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法。

【請求項10】

検査対象物と同質材料に対するＡＥ計測により得られる信号の第１単位期間における計数値である参照信号数を全観測期間にわたって取得する参照値取得部と、
前記全観測期間の初期における前記参照信号数に基づいて設定される参照ノイズ信号数を、前記第１単位期間毎の前記参照信号数のそれぞれから減算した参照ＡＥ数を求め、前記参照ＡＥ数の前記全観測期間わたる推移を示す評価曲線を生成する評価曲線生成部と、
前記検査対象物に対するＡＥ計測により得られる信号の第２単位期間における計数値である対象信号数を取得する対象値取得部と、
前記対象値取得部により得られる前記対象信号数のうち、時系列で初期に取得される前記対象信号数に基づいて設定される対象ノイズ信号数を、前記対象信号数から減算した対象ＡＥ数を求める対象ＡＥ数算出部と、
前記評価曲線と前記対象ＡＥ数とに基づいて、前記検査対象物の劣化度合いを評価する劣化評価部と、を備えることを特徴とするＡＥ法を用いた劣化モニタリング装置。

【請求項11】

前記劣化評価部は、
前記評価曲線の変化量が増加する少なくとも１つの変化領域を抽出する変化領域抽出部と、
前記評価曲線の前記変化領域に基づいて、前記評価曲線の前記全観測期間を複数の劣化ステージに区分する劣化ステージ分類部と、
前記対象ＡＥ数に基づいて、前記検査対象物が属する前記劣化ステージを識別する劣化ステージ識別部と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング装置。

【請求項12】

検査対象物に対するＡＥ計測により得られる信号の第２単位期間における計数値である対象信号数を取得する対象値取得部と、
時系列で初期に取得される前記対象信号数に基づいて設定される対象ノイズ信号数を、前記対象信号数から減算した対象ＡＥ数を求める対象ＡＥ数算出部と、
前記時系列に伴って増加する前記対象ＡＥ数の増加量に基づいて、前記検査対象物の劣化度合いを評価する劣化相対評価部と、を備え、
前記対象値取得部は、前記検査対象物の異なる位置に設置された複数のＡＥセンサの各々で計測された前記対象信号数を取得しており、
前記劣化相対評価部は、前記複数のＡＥセンサ毎に求めた前記増加量をそれぞれ比較する増加量比較部を含むことを特徴とするＡＥ法を用いた劣化モニタリング装置。

【請求項13】

前記ＡＥセンサの少なくとも２つによって前記検査対象物が有する溶接部が挟まれることを特徴とする請求項１２に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング装置。

【請求項14】

前記ＡＥセンサは、棒状の物体である導波棒の一端の側に設置されており、前記導波棒の他端は、前記検査対象物にスタッド溶接されるスタッドボルトに固定されることを特徴とする請求項１２または１３に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング装置。

【請求項15】

前記対象信号数は、前記検査対象物の前記溶接部からの距離が所定範囲外となる位置からの信号を前記ＡＥ計測により得られる信号から除外して得られる信号の計数値であること特徴とする請求項１３に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング装置。

【請求項16】

前記対象信号数は、前記ＡＥ計測により得られる前記信号の計測値のうちの所定の閾値以上の前記信号の計数値であることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング装置。

【請求項17】

前記対象信号数は、前記ＡＥ計測により得られる信号から信号波形の特徴量に基づいて識別される周期的ノイズ信号を除外した信号の計数値であることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか１項に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング装置。

【請求項18】

前記検査対象物は、発電設備のボイラ、蒸気管、管寄せ、管台の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか１項に記載のＡＥ法を用いた劣化モニタリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アコースティックエミッション法（ＡＥ法）が適用される設備の保守管理技術に関する。

【背景技術】

【0002】

発電設備に用いられるボイラ等の高温機器は、時間経過とともにクリープ損傷などが進行するため、定期的に検査が行われるのが通常である。この定期検査においては、応力解析等により決定される代表点に対して運転停止時に検査が行われるが、このような検査では、運転中に発生する異常をタイムリーに検出することは困難である。例えば、運転中において、想定以上の応力が代表点に加わる場合や、想定と異なる部位に応力が加わる場合があり、このような場合には、定期検査を実施する前に高温機器が蒸気漏洩に至る可能性がある。

【0003】

一方、高温下で運転される機器や配管類などの検査対象物をＡＥ法により検査することが提案されている（特許文献１）。そして、例えば特許文献１は、運転中において発生する検査対象物の水素浸食割れの発生・成長をＡＥ法により検出するものであり、試験対象物の運転中において連続的にＡＥを監視している。また、累積ＡＥイベント数が急激に増大したところで水素浸食が進展することを確認したことも記載されている。なお、このＡＥ法は、材料の変形・破壊（クリープ損傷）の進行に伴って発生するアコースティックエミッション（ＡＥ）をＡＥセンサにより検出し、非破壊的に評価する手法であり、広範囲の損傷モニタリングが可能な方法でもある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６２−１７９６６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、ＡＥ計測により得られる信号にはノイズが含まれている。特に、ボイラ等の高温機器においては、クリープ損傷に起因する信号は微弱であり、運転時の蒸気などによるノイズによってＡＥ信号が埋もれてしまう。このため、特許文献１の方法をそのまま適用すると累積ＡＥイベント数の急激な増加の検知が困難となる。また、信号処理などによりＡＥ信号とノイズを区別することも考えられるが、全てのノイズを除去するのは困難である。

【0006】

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、ノイズの影響がより低減されたＡＥ法による劣化モニタリング方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る劣化モニタリング方法は、
検査対象物と同質材料に対するＡＥ計測により得られる信号の第１単位期間における計数値である参照信号数を全観測期間にわたって取得する参照値取得ステップと、
前記全観測期間の初期における前記参照信号数に基づいて設定される参照ノイズ信号数を、前記第１単位期間毎の前記参照信号数のそれぞれから減算した参照ＡＥ数を求め、前記参照ＡＥ数の前記全観測期間わたる推移を示す評価曲線を生成する評価曲線生成ステップと、
前記検査対象物に対するＡＥ計測により得られる信号の第２単位期間における計数値である対象信号数を取得する対象値取得ステップと、
前記対象値取得ステップにより得られる前記対象信号数のうち、時系列で初期に取得される前記対象信号数に基づいて設定される対象ノイズ信号数を、前記対象信号数から減算した対象ＡＥ数を求める対象ＡＥ数算出ステップと、
前記評価曲線と前記対象ＡＥ数とに基づいて、前記検査対象物の劣化度合いを評価する劣化評価ステップと、を備える。

【0008】

上記（１）の構成によれば、検査対象物と同質材料（試験対象）に対するＡＥ計測により得られる評価曲線を劣化評価の評価基準とすることで、運転時の検査対象物に対するＡＥ計測結果から得られる対象ＡＥ数に基づいて、検査対象物の劣化度合いのモニタリングを行うことができる。また、対象ＡＥ数Ｎｔは、検査対象物の運転時のものであり、運転時において検査対象物のモニタリングを行うことができる。

【0009】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記劣化評価ステップは、
前記評価曲線の変化量が増加する少なくとも１つの変化領域を抽出する変化領域抽出ステップと、
前記評価曲線の前記変化領域に基づいて、前記評価曲線の前記全観測期間を複数の劣化ステージに区分する劣化ステージ分類ステップと、
前記対象ＡＥ数に基づいて、前記検査対象物が属する前記劣化ステージを識別する劣化ステージ識別ステップと、を含む。
上記（２）の構成によれば、対象ＡＥ数と劣化ステージに基づいて検査対象物の劣化モニタリングを行うことで、検査対象物の寿命を予測することができる。また、検査対象物の属する劣化ステージによって対応策を決めることで、適切な保守管理を効率的に行うことができる。

【0010】

（３）本発明の少なくとも一実施形態に係る劣化モニタリング方法は、
検査対象物に対するＡＥ計測により得られる信号の第２単位期間における計数値である対象信号数を取得する対象値取得ステップと、
時系列で初期に取得される前記対象信号数に基づいて設定される対象ノイズ信号数を、前記対象信号数から減算した対象ＡＥ数を求める対象ＡＥ数算出ステップと、
前記時系列に伴って増加する前記対象ＡＥ数の増加量に基づいて、前記検査対象物の劣化度合いを評価する劣化相対評価ステップと、を備え、
前記対象値取得ステップは、前記検査対象物の異なる位置に設置された複数のＡＥセンサの各々で計測された前記対象信号数を取得しており、
前記劣化相対評価ステップは、前記複数のＡＥセンサ毎に求めた前記増加量をそれぞれ比較する増加量比較ステップを含む。
上記（３）の構成によれば、検査対象物の複数の異なる位置にそれぞれ設置されるＡＥセンサからの信号に基づいて、それぞれ対応する対象ＡＥ数が計測され、同時期の対象ＡＥ数の増加量同士が比較される。一般に、損傷の進行により発生するＡＥ信号の数は劣化の進行に伴って増加するため、対象ＡＥ数の増加量に基づいて、検査対象物の各位置における劣化度合いを相対的にモニタリングできる。また、この相対評価の結果に基づいて定期検査における優先順位付けが可能となり、効果的な保守管理を行うことができる。

【0011】

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記ＡＥセンサの少なくとも２つによって前記検査対象物が有する溶接部が挟まれる。
上記（４）の構成によれば、クリープ損傷は溶接部で発生する可能性が高く、クリープ損傷による劣化度合いを精度良くモニタリングすることができる。

【0012】

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）〜（４）の構成において、
前記ＡＥセンサ１２は、棒状の物体である導波棒の一端の側に設置されており、
前記導波棒の他端は、前記検査対象物にスタッド溶接されるスタッドボルトに固定される。
上記（５）の構成によれば、スタッド溶接により溶接後の熱処理が不要となり、センサ敷設に必要な時間とコストを削減できる。また、スタッドボルトを介してＡＥセンサと検査対象物が接続されるので、センサの設置環境温度を下げることができる。

【0013】

（６）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記対象信号数は、前記検査対象物の前記溶接部からの距離が所定範囲外となる位置からの信号を前記ＡＥ計測により得られる信号から除外して得られる信号の計数値である。
上記（６）の構成によれば、対象信号数の計数時においてノイズによる影響を低減することができる。

【0014】

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の構成において、
前記対象信号数は、前記ＡＥ計測により得られる信号の計測値のうちの所定の閾値以上の前記信号の計数値である。
上記（７）の構成によれば、対象信号数の計数時においてノイズによる影響を低減することができる。

【0015】

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の構成において、
前記対象信号数は、前記ＡＥ計測により得られる信号から信号波形の特徴量に基づいて識別される周期的ノイズ信号を除外した信号の計数値である。
上記（８）の構成によれば、対象信号数の計数時においてノイズによる影響を低減することができる。

【0016】

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の構成において、
前記検査対象物は、発電設備のボイラ、蒸気管、管寄せ、管台の少なくとも１つを含む。
上記（９）の構成によれば、発電設備の劣化評価を行うことができる。

【0017】

（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係る劣化モニタリング装置は、
検査対象物と同質材料に対するＡＥ計測により得られる信号の第１単位期間における計数値である参照信号数を全観測期間にわたって取得する参照値取得部と、
前記全観測期間の初期における前記参照信号数に基づいて設定される参照ノイズ信号数を、前記第１単位期間毎の前記参照信号数のそれぞれから減算した参照ＡＥ数を求め、前記参照ＡＥ数の前記全観測期間わたる推移を示す評価曲線を生成する評価曲線生成部と、
前記検査対象物に対するＡＥ計測により得られる信号の第２単位期間における計数値である対象信号数を取得する対象値取得部と、
前記対象値取得部により得られる前記対象信号数のうち、時系列で初期に取得される前記対象信号数に基づいて設定される対象ノイズ信号数を、前記対象信号数から減算した対象ＡＥ数を求める対象ＡＥ数算出部と、
前記評価曲線と前記対象ＡＥ数とに基づいて、前記検査対象物の劣化度合いを評価する劣化評価部と、を備える。

【0018】

上記（１０）の構成によれば、検査対象物と同質材料（試験対象）に対するＡＥ計測により得られる評価曲線を劣化評価の評価基準とすることで、運転時の検査対象物に対するＡＥ計測結果から得られる対象ＡＥ数に基づいて、検査対象物の劣化度合いのモニタリングを行うことができる。また、対象ＡＥ数Ｎｔは、検査対象物の運転時のものであり、運転時において検査対象物のモニタリングを行うことができる。

【0019】

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の構成において、
前記劣化評価部は、
前記評価曲線の変化量が増加する少なくとも１つの変化領域を抽出する変化領域抽出部と、
前記評価曲線の前記変化領域に基づいて、前記評価曲線の前記全観測期間を複数の劣化ステージに区分する劣化ステージ分類部と、
前記対象ＡＥ数に基づいて、前記検査対象物が属する前記劣化ステージを識別する劣化ステージ識別部と、を含む。
上記（１１）の構成によれば、対象ＡＥ数と劣化ステージに基づいて検査対象物の劣化モニタリングを行うことで、検査対象物の寿命を予測することができる。また、検査対象物の属する劣化ステージによって対応策を決めることで、適切な保守管理を効率的に行うことができる。

【0020】

（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る劣化モニタリング装置は、
検査対象物に対するＡＥ計測により得られる信号の第２単位期間における計数値である対象信号数を取得する対象値取得部と、
時系列で初期に取得される前記対象信号数に基づいて設定される対象ノイズ信号数を、前記対象信号数から減算した対象ＡＥ数を求める対象ＡＥ数算出部と、
前記時系列に伴って増加する前記対象ＡＥ数の増加量に基づいて、前記検査対象物の劣化度合いを評価する劣化相対評価部と、を備え、
前記対象値取得部は、前記検査対象物の異なる位置に設置された複数のＡＥセンサの各々で計測された前記対象信号数を取得しており、
前記劣化相対評価部は、前記複数のＡＥセンサ毎に求めた前記増加量をそれぞれ比較する増加量比較部を含む。
上記（１２）の構成によれば、検査対象物の複数の異なる位置にそれぞれ設置されるＡＥセンサからの信号に基づいて、それぞれ対応する対象ＡＥ数が計測され、同時期の対象ＡＥ数の増加量同士が比較される。一般に、損傷の進行により発生するＡＥ信号の数は劣化の進行に伴って増加するため、対象ＡＥ数の増加量に基づいて、検査対象物の各位置における劣化度合いを相対的にモニタリングできる。また、この相対評価の結果に基づいて定期検査における優先順位付けが可能となり、効果的な保守管理を行うことができる。

【0021】

（１３）幾つかの実施形態では、上記（１２）の構成において、
前記ＡＥセンサの少なくとも２つによって前記検査対象物が有する溶接部が挟まれる。
上記（１３）の構成によれば、クリープ損傷は溶接部で発生する可能性が高く、クリープ損傷による劣化度合いを精度良くモニタリングすることができる。

【0022】

（１４）幾つかの実施形態では、上記（１２）〜（１３）の構成において、
前記ＡＥセンサ１２は、棒状の物体である導波棒の一端の側に設置されており、
前記導波棒の他端は、前記検査対象物にスタッド溶接されるスタッドボルトに固定される。
上記（１４）の構成によれば、スタッド溶接により溶接後の熱処理が不要となり、センサ敷設に必要な時間とコストを削減できる。また、スタッドボルトを介してＡＥセンサと検査対象物が接続されるので、センサの設置環境温度を下げることができる。

【0023】

（１５）幾つかの実施形態では、上記（１４）の構成において、
前記対象信号数は、前記検査対象物の前記溶接部からの距離が所定範囲外となる位置からの信号を前記ＡＥ計測により得られる信号から除外して得られる信号の計数値である。
上記（１５）の構成によれば、クリープ損傷は溶接部で発生する可能性が高く、クリープ損傷による劣化を精度良くモニタリングすることができる。

【0024】

（１６）幾つかの実施形態では、上記（１０）〜（１５）の構成において、
前記対象信号数は、前記ＡＥ計測により得られる前記信号の計測値のうちの所定の閾値以上の前記信号の計数値である。
上記（１６）の構成によれば、対象信号数の計数時においてノイズによる影響を低減することができる。

【0025】

（１７）幾つかの実施形態では、上記（１０）〜（１６）の構成において、
前記対象信号数は、前記ＡＥ計測により得られる信号から、信号波形の特徴量に基づいて識別される周期的ノイズ信号を除外した信号の計数値である。
上記（１７）の構成によれば、対象信号数の計数時においてノイズによる影響を低減することができる。

【0026】

（１８）幾つかの実施形態では、上記（１０）〜（１７）の構成において、
前記検査対象物は、発電設備のボイラ、蒸気管、管寄せ、管台の少なくとも１つを含む。
上記（１８）の構成によれば、発電設備の劣化評価を行うことができる。

【発明の効果】

【0027】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、ノイズの影響がより低減されたＡＥ法による劣化モニタリング方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の一実施形態に係るＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法を実行する劣化モニタリング装置１を示す図である。

【図2】図１のＡＥ法を説明するための図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る劣化モニタリング方法のフロー図である。

【図4A】本発明の一実施形態に係る参照信号数を寿命消費率に対してプロットした図である。

【図4B】図４Ａに基づいて生成された評価曲線を示す図である。

【図5】本発明の他の一実施形態に係るＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法を実行する劣化モニタリング装置１を示す図である。

【図6A】本発明の一実施形態に係る評価曲線の劣化ステージを説明する図である。

【図6B】図６Ａの評価曲線を対数表示して示す図である。

【図7】本発明の他の一実施形態に係るＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法を実行する劣化モニタリング装置１を示す図である。

【図8A】本発明の他の一実施形態に係る複数の１つ目の溶接部にけるＡＥ数の時間推移を示す図である。

【図8B】本発明の他の一実施形態に係る複数の２つ目の溶接部にけるＡＥ数の時間推移を示す図である。

【図8C】本発明の他の一実施形態に係る複数の３つ目の溶接部にけるＡＥ数の時間推移を示す図である。

【図8D】本発明の他の一実施形態に係る複数の４つ目の溶接部にけるＡＥ数の時間推移を示す図である。

【図9】本発明の他の一実施形態に係る検査対象物である配管に敷設されたＡＥセンサを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

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。

【0030】

図１は、本発明の一実施形態に係るＡＥ法を用いた劣化モニタリング方法を実行する劣化モニタリング装置１を示す図である。図１に示されるように、劣化モニタリング装置１は、検査対象物９に対するＡＥ計測の測定結果（ＡＥ計測結果Ｍ）取得し、検査対象物９の劣化評価を行う。図１の例示では、検査対象物９は火力発電設備に用いられる配管であり、配管９に取り付けられたＡＥセンサ１２の出力をリアルタイムに直接取得するように劣化モニタリング装置１は構成されている。なお、検査対象物９は、金属材料や金属材料を有する物であっても良く、例えば、検査対象物９は、火力発電設備等の発電設備のボイラ、蒸気管、管寄せ、管台などであっても良い。

【0031】

この劣化モニタリング装置１は、図１に示されるように、検査対象物９に対するＡＥ計測結果Ｍの評価基準（評価曲線Ｃ）を取得するための参照値取得部２および評価曲線生成部３と、検査対象物９に対するＡＥ計測結果Ｍを処理するための対象値取得部４および対象ＡＥ数算出部５と、評価曲線ＣとＡＥ計測結果Ｍに基づいて検査対象物９の状態を評価するための劣化評価部６とを備える。

【0032】

参照値取得部２は、検査対象物９と同質材料に対するＡＥ計測により得られる信号の第１単位期間における計数値である参照信号数Ｒｓを全観測期間にわたって取得する。つまり、検査対象物９そのものに対してではなく、試験環境（ラボ環境）におかれたものである、検査対象物９と性質が同じとなる試験対象に対してＡＥ計測は行われており、参照値取得部２はこのＡＥ計測結果Ｍを取り込んでいる。図１に示される実施形態では、参照値取得部２によるＡＥ計測結果Ｍの取り込みは、ＡＥ計測結果Ｍが格納されたデータベースなどの記憶媒体２２から取り込んでいる。他の幾つかの実施形態では、試験対象に対するＡＥ計測をしながらリアルタイムに取り込んでも良い。なお、この試験対象は、検査対象物９（図１の例では配管）そのものであっても良いし、その一部である試験片であっても良い。

【0033】

また、上記の第１単位期間は、ＡＥ計測により得られる信号（観測信号８）の試験環境における解析単位となる期間である。そして、参照信号数Ｒｓは、この第１単位期間内における観測信号８に含まれる信号数（イベント数）である。一方、全観測期間は、試験対象に対するＡＥ計測の開始からクリープ破壊などの試験対象の破壊に至る期間である。幾つかの実施形態では、参照信号数Ｒｓは、観測信号８を第１単位期間毎に解析し、各解析単に含まれる参照信号数Ｒｓを計数し、これを全観測期間にわたって行うことにより取得している。他の幾つかの実施形態では、経過時間に応じた参照信号数Ｒｓの累積値（累積参照信号数）を記憶していき、第１単位期間の開始と終了で増加した数を算出することを、全観測期間にわたって行うことにより取得している。

【0034】

ここで、ＡＥ計測について図２を用いて説明する。なお、上記の試験環境におけるＡＥ計測のみならず、後述する運用環境におけるＡＥ計測にも共通する説明である。図２に示されるように、ＡＥ計測では、検査対象物９（配管など）にＡＥセンサ１２が設置される。そして、ＡＥ信号８１は、検査対象物９を形成する材料の変形・破壊（クリープ損傷）に伴って発生するが、このＡＥセンサ１２によってＡＥ信号８１は検出される。図２の例示では、ＡＥセンサ１２と検査対象物９とは棒状の物体である導波棒１３を介して接続されている。言い換えると、導波棒１３の一端の側にはＡＥセンサ１２が取り付けられ、他端には検査対象物９に接続されている。そして、検査対象物９で発生するＡＥ信号８１は、導波棒１３を介して観測信号８が伝えられるようになっている。ただし、このようにして得られる観測信号８には、ＡＥ信号８１と共に、周囲のノイズ信号８２が多く含まれるのが一般である。このため、図２の例示では、観測信号８に対して信号処理を行い、信号処理に基づいて得られた信号処理後信号８４において一定のレベルＬ１を上回る波形の山をＡＥ信号８１に起因するものとして区別することで、ノイズ信号８２の影響を低減している。また、上記のレベルＬ１を上回る波形の山の数を計数（カウント）することで、ノイズ信号８２の影響が低減された信号数（参照信号数Ｒｓや後述する対象信号数Ｔｓ）を得ている。

【0035】

評価曲線生成部３は、第１単位期間毎の参照信号数Ｒｓに基づいて評価曲線Ｃを生成する。より詳細には、参照値取得部２から第１単位期間毎の参照信号数Ｒｓが入力される。そして、時系列で初期に取得される参照信号数Ｒｓに基づいて設定される参照ノイズ信号数Ｒｎを、第１単位期間毎の参照信号数Ｒｓのそれぞれから減算した参照ＡＥ数Ｎｒを求め、前記参照ＡＥ数Ｎｒの前記全観測期間わたる推移を示す評価曲線を生成する。すなわち、評価曲線Ｃは、検査対象物９に対するＡＥ計測結果Ｍを評価するための評価基準であり、この評価曲線Ｃを生成するために、まずは、時系列で初期となる参照信号数Ｒｓに基づいて参照ノイズ信号数Ｒｎを設定し、第１単位期間毎に取得される参照信号数Ｒｓのそれぞれから参照ノイズ信号数Ｒｎを減算している。これは、上述の観測信号８に対する信号処理ではノイズ信号８２の影響を全て除去するのは困難であるため、上記の参照ノイズ信号数Ｒｎを参照信号数Ｒｓから減算することにより、信号処理後の参照信号数Ｒｓに残存するノイズ信号８２の影響のさらなる低減を図っている。なお、時系列で初期とは、例えば、全観測期間の０〜１０％の範囲の期間であっても良い。

【0036】

この点について詳述すると、クリープ損傷など金属材料の損傷９１は、高温環境の下で時間の経過と共に進行し、最終的に金属材料のクリープ破壊に至る。火力発電設備における大径管の溶接部９２を例にとると、溶接部９２における熱影響部（ＨＡＺ：Ｈｅａｔ−ＡｆｆＣｖｔｅｄ Ｚｏｎｅ）の粒界には、経年使用に伴いボイドが発生し、そのボイド数が増加するとボイドが合体して微視き裂が発生する。さらに、微視き裂が増加すると、それらの微視き裂が合体連結してき裂となり、そのき裂が伝播して最終貫通に至る（クリープ破壊）。このように、損傷９１の進行に伴ってＡＥ信号は発生するため、運用の初期段階では損傷進行によるＡＥ信号８１の発生数は少ない。つまり、運用の初期段階における観測信号８は、ほぼノイズ信号８２で構成されることが予想される。このため、運用の初期段階の観測信号８をノイズ信号８２とみなすことができ、上記の参照ＡＥ数Ｎｒ（参照信号数Ｒｓ−参照ノイズ信号数Ｒｎ）はノイズ信号８２の影響がさらに低減されたものとなる。

【0037】

この参照ノイズ信号数Ｒｎは、全観測期間の初期における特定の第１単位期間の参照信号数Ｒｓとしても良い。また、全観測期間の初期における複数の第１単位期間の参照信号数Ｒｓを統計的に処理した値としても良く、例えば、数個の参照信号数Ｒｓの平均値や、最大あるいは最小の参照信号数Ｒｓ、最頻値などを参照ノイズ信号数Ｒｎとしても良い。

【0038】

そして、参照ＡＥ数Ｎｒの算出後に、時系列順で相互に隣り合う第一単位期間毎の参照ＡＥ数Ｎｒをそれぞれ線で結ぶことで評価曲線Ｃを生成する。より具体的には、評価曲線Ｃは、縦軸をＡＥ数（参照ＡＥ数Ｎｒ）、横軸を時間として表わされる曲線である。横軸は、ＡＥ計測の開始から破壊（クリープ破壊）に至るまでを１００％とした寿命消費率としても良い（図４Ａ〜図４Ｂ参照）。なお、評価曲線Ｃの生成にあたっては、全観測期間あるいは一部期間毎に、同じ時間における各参照ＡＥ数Ｎｒと評価曲線Ｃの差分がある所定の範囲内となるように評価曲線Ｃを生成しても良く、その差分が最小となるように決定しても良い（最小二乗法）。つまり、この評価曲線Ｃによって、全観測期間における参照ＡＥ数Ｎｒの推移が示される。同時に、評価曲線Ｃは、検査対象物９と同じ性質を有する試験対象から得られているので、検査対象物９におけるＡＥ発生数の推移予測でもある。

【0039】

以上で説明したのは、試験環境におけるＡＥ計測結果Ｍの処理についてであり、上述の通り、参照値取得部２と評価曲線生成部３によって、試験環境おけるＡＥ計測結果Ｍが処理され、このＡＥ計測結果Ｍに基づいて評価曲線Ｃが生成される。
次は、検査対象物９が実際に設置・運転される運用環境で行われる処理内容について説明する。具体的には、後述する対象値取得部４および対象ＡＥ数算出部５によって運用環境におかれた検査対象物９に対するＡＥ計測結果Ｍが処理される。

【0040】

対象値取得部４は、検査対象物９に対するＡＥ計測により得られる信号の第２単位期間における計数値である対象信号数Ｔｓを取得する。すなわち、検査対象物９そのものが設置される運用環境において、検査対象物９そのものである運用中の実機に対して上述のＡＥ計測が任意のタイミングで行われており、これによって得られるＡＥ計測結果Ｍに基づいて対象信号数Ｔｓが取得される。図１に示される実施形態では、対象値取得部４は、ＡＥセンサ１２から信号（観測信号８）を直接得ているが、これには限定されず、他の幾つかの実施形態では、同じＡＥ計測結果Ｍをデータベースなどの記憶媒体から取り込んでも良い。

【0041】

上記の第２単位期間は、ＡＥ計測を行うことで観測される上記の信号（観測信号８）の運用環境における解析単位となる期間である。また、第２単位期間内における観測信号８の解析を通して計数される信号数（イベント数）が上記の対象信号数Ｔｓとなる。なお、この第２単位期間と試験環境における上記の第１段位期間とは、同じ期間であっても良いし、異なる期間であっても良い。試験環境において加速試験などにより損傷進行が加速される場合には、この加速度を考慮することで、第１単位期間と第２単位期間が実質的に同じ期間となるように両期間が設定される。

【0042】

対象ＡＥ数算出部５は、対象信号数Ｔｓのうち、時系列で初期に取得される対象信号数Ｔｓに基づいて設定される対象ノイズ信号数Ｔｎを、対象信号数Ｔｓから減算した対象ＡＥ数を求める。このため、対象ＡＥ数算出部５は、対象値取得部４から出力される対象信号数Ｔｓが入力されるよう構成されている。また、上記で説明したような損傷進行のメカニズムから、時系列で初期の段階であるほどＡＥ計測の観測信号８にはノイズ信号８２が多く含まれる。このため、試験環境と同様に、時系列で初期に取得される対象信号数Ｔｓを運用環境におけるノイズ信号数（対象ノイズ信号数Ｔｎ）とみなしている。そして、この対象ノイズ信号数Ｔｎを対象信号数Ｔｓから減算した値をＡＥ数（対象ＡＥ数Ｎｔ）とすることで、ノイズ信号８２の影響をより低減している。そして、この初期の段階は、検査対象物９の運転の初期段階に一致するほど、ノイズ信号８２の除去が適正化されることになる。なお、時系列で初期は、後述する劣化ステージＣｓの寿命初期Ｃｓ１であっても良い。

【0043】

なお、上記の対象ノイズ信号数Ｔｎも、参照ノイズ信号数Ｒｎと同様に、特定の対象信号数Ｔｓでも良いし、複数の対象信号数Ｔｓを統計的（平均値、最頻値など）に処理した値であっても良い。また、この対象ノイズ信号数Ｔｎと参照ノイズ信号数Ｒｎとは互いに同じ異なる手法によって決定しても良く、運用環境と試験環境の違いに応じて適切な手法をそれぞれ採用しても良い。

【0044】

以上で説明したような、試験環境および運用環境の各々におけるデータ（評価曲線Ｃおよび対象ＡＥ数Ｎｔ）は、共に、劣化評価部６に入力されるよう構成されている。
そして、劣化評価部６は、評価曲線Ｃと対象ＡＥ数Ｎｔとに基づいて、検査対象物９の劣化度合いを評価する。すなわち、検査対象物９に対するＡＥ計測に基づいて取得される対象ＡＥ数Ｎｔを、試験環境で得られる評価曲線Ｃを評価基準として評価する。例えば、対象ＡＥ数Ｎｔと評価曲線Ｃの縦軸とを比較し、寿命消費率などの劣化度合いを評価しても良い。

【0045】

以下に、劣化モニタリング装置１による評価処理フローを図３により説明する。
まず、図３のステップＳ３１〜ステップＳ３４において、試験環境における処理が行われる。すなわち、ステップＳ３１において、試験環境におかれた検査対象物９と同質材料（試験対象）のＡＥ計測結果Ｍを取得する。このＡＥ計測結果Ｍには、試験開始からクリープ破壊に至るまでの全観測期間にわたる第１単位期間毎の観測信号８が含まれる。なお、観測信号８は全観測期間にわたって連続的に取得されたものであっても良いし、全観測期間において計測タイミングを設定し、計測タイミング毎に少なくとも１つの第１単位期間分の観測信号８が含まれるように連続的に取得されたもののであっても良い。計測タイミングは、周期的、定期的であっても良い。そして、全観測期間から第１単位期間毎に観測信号８を選択し、第１単位期間毎に信号数（参照信号数Ｒｓ）を計数する（図２参照）。図４Ａは、このようにして得られた参照信号数Ｒｓを、横軸に取られた寿命消費率（時系列）に対して縦軸にプロットした一例を示すものであり、簡略化のため、複数の寿命消費率に対応する１１個の参照信号数Ｒｓが代表して示されている。なお、図４Ａに例示されるように、寿命消費率の増加に従って参照信号数Ｒｓは増加する。

【0046】

ステップＳ３２において、全観測期間の初期における参照信号数Ｒｓに基づいて参照ノイズ信号数Ｒｎを決定する。その後、ステップＳ３３において、全観測期間に含まれる参照信号数Ｒｓのそれぞれから参照ノイズ信号数Ｒｎを減算し、参照ＡＥ数Ｎｒを求めることで、参照信号数Ｒｓに含まれるノイズ信号８２の影響の低減を図る。つまり、参照信号数Ｒｓは、ＡＥ信号８１およびノイズ信号８２の両成分によるものが含まれているため、参照ノイズ信号数Ｒｎの減算により、ＡＥ信号８１に基づく信号数の抽出を図っている。そして、ステップＳ３４において、時系列順の参照ＡＥ数Ｎｒに基づいて評価曲線Ｃを生成する。すなわち、この評価曲線Ｃは、各寿命消費率（経過時間）において発生する参照ＡＥ数Ｎｒの推移となる。図４Ｂは、図４Ａに対応した評価曲線Ｃの一例を示す図である。この例示では、参照ノイズ信号数Ｒｎは、寿命消費率が最も０％に近い参照ＡＥ数Ｒｓとされており、評価曲線Ｃは、参照信号数Ｒｓ（図４Ａ）をその分だけ下にシフトした信号数同士をつなげたものとなっている。

【0047】

次に、図３のステップＳ３５〜ステップＳ３７において、運用環境における処理が行われる。すなわち、ステップＳ３５において、運用環境におかれた検査対象物９そのものに対するＡＥ計測結果Ｍを取得する。このＡＥ計測結果Ｍは少なくとも１つの第２単位期間分の観測信号８が含まれている必要がある。例えば、ＡＥ計測結果Ｍには、任意のタイミングにおける任意の期間の観測信号８が含まれており、このＡＥ計測結果Ｍから第２単位期間分の観測信号８が任意に選択されても良い。そして、選択された観測信号８に基づいて第２単位期間毎に対象信号数Ｔｓを計数する。

【0048】

ステップＳ３６において、ステップＳ３５で取得された対象信号数Ｔｓのうち、時系列で初期に取得された対象信号数Ｔｓに基づいて対象ノイズ信号数Ｔｎを決定する。また、ステップＳ３７において、対象信号数Ｔｓのそれぞれから対象ノイズ信号数Ｔｎを減算し、対象ＡＥ数Ｎｔを求めることで、対象信号数Ｔｓに含まれるノイズ信号８２の影響の低減を図る。つまり、対象信号数Ｔｓにも、上記の参照信号数Ｒｓと同様に、ＡＥ信号８１およびノイズ信号８２の両成分によるものが含まれているため、対象ノイズ信号数Ｔｎの減算により、ＡＥ信号８１に基づく信号数の抽出を図っている。

【0049】

そして、図３のステップＳ３８において、先のステップで求められた評価曲線Ｃ（Ｓ３４）と対象ＡＥ数Ｎｔ（Ｓ３７）とに基づいて、検査対象物９の劣化度合いを評価する。

【0050】

なお、この劣化モニタリング装置１は、上記の参照値取得部２、評価曲線生成部３、対象値取得部４、対象ＡＥ数算出部５、劣化評価部６などの各機能部をコンピュータプログラムで実現した劣化評価プログラムを含むコンピュータであっても良い。コンピュータはＣＰＵや主記憶装置、補助記憶装置、入出力装置、ネットワークインタフェースなどを含む周知なもので良い。そして、上述の劣化評価プログラムの実行によって主記憶装置にロードされ、劣化評価プログラムの命令に従ってＣＰＵが動作（データの演算など）すること上記の各機能部による劣化評価（図３参照）が行われる。

【0051】

上記の構成によれば、検査対象物９と同質材料（試験対象）に対するＡＥ計測により得られる評価曲線Ｃを劣化評価の評価基準とすることで、運転時の検査対象物９に対するＡＥ計測結果から得られる対象ＡＥ数Ｎｔに基づいて、検査対象物９の劣化度合いのモニタリングを行うことができる。また、対象ＡＥ数Ｎｔは、検査対象物９の運転時のものであり、運転時において検査対象物のモニタリングを行うことができる。

【0052】

また、他の幾つかの実施形態では、図５に示されるように、劣化評価部６は、評価曲線Ｃの少なくとも一つの変化領域Ｃｖを抽出する変化領域抽出部６１と、評価曲線Ｃの変化領域Ｃｖに基づいて、評価曲線Ｃの全観測期間を複数の劣化ステージＣｓに区分する劣化ステージ分類部６２と、対象ＡＥ数Ｎｔに基づいて、検査対象物９が属する劣化ステージＣｓを識別する劣化ステージ識別部６３と、を含む。一般に、クリープ損傷などの検査対象物９の損傷９１は時間経過に伴って進行するので、損傷９１に起因して発生するＡＥ信号８１の数は経過時間に伴って増加する。また、ＡＥ信号８１の数が増加することで、対象信号数Ｔｓや対象ＡＥ数Ｎｔも時間経過と共に増加する。このため、評価曲線Ｃも、時間経過に伴って増加することになる。例えば、図６Ａには、評価曲線Ｃの一例が示されており、横軸は寿命消費率（％）、縦軸は信号数であり、寿命消費率と参照ＡＥ数Ｎｒの関係が示されている。そして、図６Ａに例示されるように、評価曲線Ｃには変化量が大きく変化領域（Ｃｖ１、Ｃｖ２）を有している。なお、縦軸は、信号数の対数値であっても良く、これによって変化領域を強調して示しても良い（図６Ｂ参照）。また、劣化評価部６以外の他の機能部の構成は図１の劣化モニタリング装置１と同じであるため、説明を省略する。

【0053】

そして、変化領域抽出部６１は、図６Ａ〜図６Ｂに例示されるような、評価曲線Ｃにおける変化量が増加する変化領域Ｃｖを抽出する（変化領域抽出ステップ）。例えば、全ての変化領域Ｃｖを抽出しても良いし、所定の閾値を超える増加量を有する変化領域Ｃｖのみ抽出しても良い。そして、抽出された変化領域Ｃｖは、劣化ステージ分類部６２に入力される。

【0054】

劣化ステージ分類部６２は、図６に示されるように、変化領域抽出部６１によって抽出された変化領域Ｃｖのうちの任意の１点を境界として、寿命消費率（経過時間）を複数のステージに区分する（劣化ステージ分類ステップ）。例えば、図６の例示では、増加の変化量が最も大きい方から２つの変化領域Ｃｖ（Ｃｖ２、Ｃｖ１）が選択されており、各変化領域Ｃｖにおける１点（Ｃｖ１に対するｔａ、Ｃｖ２に対するｔｂ）がそれぞれ境界とされている。具体的には、寿命消費率が境界ｔａ（図６の例では９５％）と境界ｔｂ（図６の例では７０％）を境界とすることで、０〜７０％の領域（寿命初期Ｃｓ１）と、７０〜９５％の領域（寿命後期Ｃｓ２）、９５％以上（寿命末期Ｃｓ３）の３つの領域に分類されている。言い換えると、評価曲線Ｃが３つの劣化ステージＣｓに分類されている。なお、劣化ステージＣｓは、２つ以上の複数に区分しても良い。

【0055】

そして、劣化ステージ識別部６３は、対象ＡＥ数Ｎｔが属する劣化ステージＣｓの識別を、例えば、劣化ステージＣｓの境界（境界ｔａ、境界ｔｂ）となる寿命消費率に対応する評価曲線Ｃの値を閾値とし、この閾値との比較により対象ＡＥ数Ｎｔが属する劣化ステージＣｓを識別しても良い（劣化ステージ識別ステップ）。具体的には、寿命初期Ｃｓ１と寿命後期Ｃｓ２の境界ｔａとなる寿命消費率（図６の例では７０％）に対応する評価曲線Ｃの値をＮａ、寿命後期Ｃｓ２と寿命末期Ｃｓ３の境界ｔｂとなる寿命消費率（図６の例では９５％）に対応する評価曲線Ｃの値をＮｂとする。この場合は、対象ＡＥ数Ｎｔと値Ｎａおよび値Ｎｂとをそれぞれ比較し、対象ＡＥ数Ｎｔが値Ｎａより小さい場合には（Ｎｔ＜Ｎａ）、対象ＡＥ数Ｎｔは寿命初期Ｃｓ１に属すると判断されても良い。同様に、対象ＡＥ数Ｎｔが値Ｎａ以上かつＮｂより小さい場合には寿命後期Ｃｓ２に属すと判断され（Ｎａ≦Ｎｔ＜Ｎｂ）、対象ＡＥ数Ｎｔが値Ｎｂ以上の場合には寿命末期Ｃｓ３に属すると判断されても良い（Ｎｂ≦Ｎｔ）。

【0056】

このように、対象ＡＥ数Ｎｔが属する評価曲線Ｃ上の劣化ステージＣｓを識別することで検査対象物９の属する劣化度合いがわかるので、劣化度合い（劣化ステージＣｓ）に応じた対応を行うことができるようになる。例えば、寿命初期Ｃｓ１では、残存寿命が比較的多いと判断されることから（図６の例では、少なくとも３０％以上残存）、定期検査時に詳細な検査を実施する必要がないと判断することが可能となる。また、寿命後期Ｃｓ２では、残存寿命が少なくなっていると判断されることから（図６の例では、少なくとも５％以上残存）、定期検査時に詳細な調査を必要と判断することができる。このように、劣化ステージＣｓに応じた定期検査を実施することにより、定期検査に要する費用を削減すると共に、検査の代表点を増やすなど広範囲にわたる検査も可能となる。一方、寿命末期Ｃｓ３では、検査対象物９の損傷９１が破壊に至るのが近いと判断されることから、定期検査を待つことなく、運転条件の変更や、延命処理、プラント停止などの措置をとることが可能であり、蒸気漏洩などの事故を未然に防止することが可能となる。

【0057】

上記の構成によれば、対象ＡＥ数Ｎｔと劣化ステージＣｓに基づいて検査対象物９の劣化モニタリングを行うことで、検査対象物９の寿命を予測することができる。また、検査対象物９の属する劣化ステージＣｓによって対応策を決めることで、適切な保守管理を効率的に行うことができる。

【0058】

また、図１〜６に示される実施形態では、評価曲線Ｃを評価基準として、検査対象物９の対象ＡＥ数Ｎｔに基づいて検査対象物９の劣化度合いをモニタリングしている。他の幾つかの実施形態では、図７に示されるように、複数のＡＥセンサ１２を検査対象物９に設置すると共に、劣化モニタリング装置１は、検査対象物９に対するＡＥ計測結果Ｍを処理するための第２対象値取得部４２および第２対象ＡＥ数算出部５２と、ＡＥ計測結果Ｍに基づいて検査対象物９の状態を評価するための劣化相対評価部６５とを備える。

【0059】

図７の例示について説明すると、検査対象物９である配管上の異なる位置に、複数のＡＥセンサ１２がそれぞれ設置されている（図７では、１２ａ〜１２ｅの５つが設置）。また、各ＡＥセンサ１２の出力は劣化モニタリング装置１に入力されるように構成され、リアルタイムで配管９のＡＥ計測結果Ｍを得ることが可能に構成されている。また、配管９は、その異なる位置に溶接部９２を複数有している（図７では、９２ａ〜９２ｄの４つが設置）。なお、複数のＡＥセンサ１２は、応力解析等により得られる検査対象物９の代表点にそれぞれ設置することで、代表点におけるＡＥ信号８１をモニタリングするよう構成しても良いし、溶接部９２付近にそれぞれ設置することで各溶接部９２からのＡＥ信号８１をモニタリングするよう構成しても良い。

【0060】

劣化モニタリング装置１の機能部について説明すると、第２対象値取得部４２は、検査対象物９に対するＡＥ計測により得られる信号の第２単位期間における計数値である対象信号数Ｔｓを取得する。また、第２対象値取得部４２は、検査対象物９の異なる位置に設置された複数のＡＥセンサ１２の各々で計測された対象信号数Ｔｓを取得する（対象値取得ステップ）。一方、第２対象ＡＥ数算出部５２は、時系列で初期に取得される対象信号数Ｔｓに基づいて設定される対象ノイズ信号数Ｔｎを、対象信号数Ｔｓから減算した対象ＡＥ数Ｎｔを求める（対象ＡＥ数算出ステップ）。すなわち、この第２対象値取得部４２は、複数のＡＥセンサ１２からの観測信号８をＡＥセンサ１２毎に処理する。また、第２対象ＡＥ数算出部５２は、第２対象値取得部４２によってＡＥセンサ１２毎に取得される対象信号数Ｔｓを、ＡＥセンサ１２毎に処理することでＡＥセンサ１２毎に対象ＡＥ数Ｎｔを求める。このようにＡＥセンサ１２毎に処理すること以外は、第２対象値取得部４２および第２対象ＡＥ数算出部５２は、それぞれ、図１で説明された対象値取得部４および対象ＡＥ数算出部５と同じであるため、説明を省略する。

【0061】

劣化相対評価部６５は、時系列に伴って増加する対象ＡＥ数Ｎｔの増加量に基づいて、検査対象物９の劣化度合いを評価する増加量比較部６６（劣化評価ステップ増加量比較ステップ）を有している。すなわち、複数のＡＥセンサ１２毎に求められる対象ＡＥ数Ｎｔの時系列での増加量を算出し、複数のＡＥセンサ１２のそれぞれから得られる同時期の増加量同士を比較する。

【0062】

図８Ａ〜図８Ｄには、図７の複数の溶接部９２ａ〜９２ｄのそれぞれにおけるＡＥ数（対象ＡＥ数Ｎｔ）の時間推移が例示されている。これは、劣化モニタリング装置１（第２対象ＡＥ数算出部５２）によって得られた対象ＡＥ数Ｎｔを時系列で並べたものに相当する。図８Ａ〜図８Ｄに示されるように、例えば、経過時間ｔ１〜ｔ２におけるＡＥ数の増加量を比較すると、溶接部９２ｄ（図８Ｄ）における増加量（傾き）が最も大きく、続いて、溶接部９２ｃ（図８Ｃ）、溶接部９２ｂ（図８Ｂ）、溶接部９２ａ（図８Ａ）の順に大きい。このような比較結果が劣化相対評価部６５によって得られることになる。

【0063】

そして、この比較結果から対応の優先度を決定しても良く、具体的には、増加量が大きいほど劣化の進行が大きいことが推定されるので、溶接部９２ｄ、溶接部９２ｃ、溶接部９２ｂ、溶接部９２ａの順に優先度が高いことなる。また、実際の対応においては、ＡＥ数の増加量を所定の閾値レベルと比較することで対応の内容を決定しても良い。例えば、上述の評価曲線Ｃを別途取得しておくことで（図１または図５の、参照値取得部２、評価曲線生成部３により取得可能）、寿命消費率を考慮して、対応を決めることもできる。例えば、所定の閾値（上述の信号数の値Ｎａや値Ｎｂ）との比較により劣化ステージＣｓを判断し、劣化ステージＣｓに応じて定められた対応を行っても良く、増加量が最も大きい溶接部９２（９２ｄ）であっても、寿命初期Ｃｓ１であれば定期検査における詳細調査を行わないとの判断も可能となる。

【0064】

上記の構成によれば、検査対象物９の複数の異なる位置にそれぞれ設置されるＡＥセンサ１２からの信号（観測信号８）に基づいて、それぞれ対応する対象ＡＥ数Ｎｔが計測され、同時期の対象ＡＥ数Ｎｔの増加量同士が比較される。一般に、損傷９１の進行により発生するＡＥ信号８１の数は劣化の進行に伴って増加するため、対象ＡＥ数Ｎｔの増加量に基づいて、検査対象物９の各位置における劣化度合いを相対的にモニタリングできる。また、この相対評価の結果に基づいて定期検査における優先順位付けが可能となり、効果的な保守管理を行うことができる。

【0065】

また、他の幾つかの実施形態では、図７に示されるように、ＡＥセンサ１２の少なくとも２つによって検査対象物９が有する溶接部が挟まれる。図７の例示では、配管（検査対象物９）は４つの溶接部９２（９２ａ〜９２ｄ）を有している。また、５つのＡＥセンサ１２（１２ａ〜１２ｅ）が異なる位置に設置されている。そして、各溶接部９２のそれぞれを２つのＡＥセンサ１２で挟むように、各ＡＥセンサ１２は設置されている。具体的には、溶接部９２ａを挟んだ両側にはＡＥセンサ１２ａとＡＥセンサ１２ｂが設置されている。同様に、溶接部９２ｂの両側には、ＡＥセンサ１２ｂとＡＥセンサ１２ｃが設置され、溶接部９２ｃの両側には、ＡＥセンサ１２ｃとＡＥセンサ１２ｄが設置され、溶接部９２ｄの両側には、ＡＥセンサ１２ｄとＡＥセンサ１２ｅが設置されている。これによって、各溶接部９２から生じるＡＥ信号８１が、各溶接部９２を挟むＡＥセンサ１２によって、それぞれモニタリングされている。

【0066】

このように、溶接部９２を挟んでＡＥセンサ１２を設置することで、２つのＡＥセンサ１２にそれぞれ到達する時間差を利用して、観測信号８に含まれる目的とする溶接部９２付近からの信号をより適切に識別することができる。上記の構成によれば、クリープ損傷は溶接部９２で発生する可能性が高く、クリープ損傷による劣化度合いを精度よくモニタリングすることができる。

【0067】

以下、ＡＥセンサ１２の取り付けに関する実施形態を説明する。幾つかの実施形態では、図９に示されるように、ＡＥセンサ１２を検査対象物９に取り付けるためスタッドボルトと１４は、スタッド溶接により検査対象物９に取り付けられる。図９は、配管９に敷設されたＡＥセンサ１２を示す図であり、図１や図５における配管９とＡＥセンサ１２の取り付け箇所を拡大して示したものとなる。図９の例示では、両端にネジ部を有するボルトであるスタッドボルト１４が配管９の壁に固定されており、このスタッドボルト１４に導波棒１３の一端が固定されている。また、導波棒１３の他端（スタッドボルト１４が固定されていない端部）には、ＡＥセンサ１２を設置するためのセンサ敷設用板１５が固定されている。そして、センサ敷設用板１５の上にＡＥセンサ１２が設置されている。すなわち、ＡＥセンサ１２は、センサ敷設用板１５、導波棒１３、スタッドボルト１４をその順に介して配管９に設置されている。例えば、導波棒１３とセンサ敷設用板１５との溶接固定と、配管９とスタッドボルト１４との溶接固定を行った後に、導波棒１３とスタッドボルト１４の溶接固定がされても良い。

【0068】

この際、スタッドボルト１４と配管９との固定は、スタッド溶接によって行われている。スタッド溶接は、瞬間的な電気抵抗溶接で行う溶接であるため入熱が少なく、溶接後の後処理の必要がない。このため、上記の構成によれば、スタッド溶接により溶接後の熱処理が不要となり、センサ敷設に必要な時間とコストを削減できる。また、スタッドボルト１４を介してＡＥセンサ１２と検査対象物が接続されるので、ＡＥセンサ１２の設置環境温度を下げることができる。

【0069】

また、スタッドボルト１４と導波棒１３との固定や、導波棒１３とセンサ敷設用板１５との固定には、Ｔｉｇ溶接を用いても良い。スタッドボルト１４の先端に導波棒をＴｉｇ溶接することで、センサの使用温度を２００度以下まで下げることができる。

【0070】

また、以下には、ＡＥ計測による観測信号８の処理についての実施形態を説明する。図１〜９に示される実施形態では、参照信号数Ｒｓや対象信号数Ｔｓは、ＡＥ計測による観測信号８を信号処理して取得されている。他の幾つかの実施形態では、ＡＥ計測に対する上記の信号処理を行うことなく、参照信号数Ｒｓと対象信号数Ｔｓが計数されても良い。また、その他の幾つかの実施形態では、上記の信号処理と共に、または、信号処理に代えて他の方法によりノイズ信号８２の除去が図られても良い。例えば、発電所設備に対するＡＥ計測で観測される観測信号８には、周囲の設備からのノイズ、ケーブル中の電気的ノイズ、配管９に流れる蒸気からの蒸気ノイズなどが含まれる。そこで、これらのノイズの種類に応じたノイズ除去処理を行うことで、ＡＥ計測の観測信号８からノイズ信号８２の除去（事前除去）を図っても良い。

【0071】

幾つかの実施形態では、周囲の設備からのノイズについては、観測信号８の発生位置に基づいて除去しても良い。具体的には、複数のＡＥセンサ１２を設置した場合には、各ＡＥセンサ１２への観測信号８の到達時間の差を利用することで、その発生位置を特定することが可能である。そして、高温配管で損傷９１が生じる部位は溶接部９２が主である。このため、溶接部９２から所定の範囲内の位置（溶接部近傍）から発生している成分のみ取り込み、それ以外の位置からの信号を除去したものを観測信号８とすることで、ＡＥ計測の観測信号８からの周囲の雑音の除去を図ることができる。
また、幾つかの実施形態では、電気的ノイズについては、ＡＥセンサ１２による観測信号８の振幅に閾値レベルを設け、閾値レベル以上の信号を観測信号８としても良い。これによって、一般的に微弱となる電気的ノイズの観測信号８からの除去を図ることができる。
また、幾つかの実施形態では、蒸気ノイズについては、周波数など特徴量に基づいて蒸気ノイズを識別し、観測信号８からその特徴量に合致する信号を除外することで、観測信号８からの蒸気ノイズの除去を図ることができる。
なお、これらのノイズ除去法の実行には、高速フーリエ変換や、ＣＷＭ法（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ Ｍｅｍｏｒｙ）、スペクトラム減算法などを利用しても良い。

【0072】

上記の構成によれば、対象信号数Ｔｓの計数時においてノイズ信号８２による影響を低減することができる。これらの方法は、参照信号数Ｒｓの計数時に用いても良い。

【0073】

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。

【符号の説明】

【0074】

１ 劣化モニタリング装置
１２ ＡＥセンサ
１３ 導波棒
１４ スタッドボルト
１５ センサ敷設用板
２ 参照値取得部
２２ 記憶媒体
３ 評価曲線生成部
４ 対象値取得部
５ 対象ＡＥ数算出
６ 劣化評価部
６１ 変化領域抽出部
６２ 劣化ステージ分類部
６３ 劣化ステージ識別部
６５ 劣化相対評価部
６６ 増加量比較部
８ 観測信号
８１ ＡＥ信号
８２ ノイズ信号
８４ 信号処理後信号
９ 検査対象物（配管）
９１ 損傷
９２ 溶接部

Ｒｓ 参照信号数
Ｒｎ 参照ノイズ信号数
Ｎｒ 参照ＡＥ数

Ｔｓ 対象信号数
Ｔｎ 対象ノイズ信号数
Ｎｔ 対象ＡＥ数

Ｃ 評価曲線
Ｃｖ 変化領域
Ｃｓ 劣化ステージ
ｔａ 寿命消費率（経過時間）の境界
ｔｂ 寿命消費率（経過時間）の境界
Ｎａ 境界ｔａに対応する信号数（イベント数）
Ｎｂ 境界ｔｂに対応する信号数（イベント数）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9】