特許第6974984号(P6974984)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(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】6974984
(24)【登録日】2021年11月9日
(45)【発行日】2021年12月1日
(54)【発明の名称】余寿命評価方法及び保守管理方法
(51)【国際特許分類】
   G01M 99/00 20110101AFI20211118BHJP
   G01N 3/00 20060101ALI20211118BHJP
   G01N 29/06 20060101ALI20211118BHJP
   G01N 17/00 20060101ALI20211118BHJP
   G01N 29/26 20060101ALI20211118BHJP
   G01N 29/30 20060101ALI20211118BHJP
【ＦＩ】
   G01M99/00 Z
   G01N3/00 R
   G01N29/06
   G01N17/00
   G01N29/26
   G01N29/30
【請求項の数】20
【全頁数】36
(21)【出願番号】特願2017-166267(P2017-166267)
(22)【出願日】2017年8月30日
(65)【公開番号】特開2019-45218(P2019-45218A)
(43)【公開日】2019年3月22日
【審査請求日】2020年8月20日
(73)【特許権者】
【識別番号】514030104
【氏名又は名称】三菱パワー株式会社
(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】本田 雅幹
(72)【発明者】
【氏名】西尾 敏昭
(72)【発明者】
【氏名】駒井 伸好
(72)【発明者】
【氏名】時吉 巧
(72)【発明者】
【氏名】藤田 正昭
(72)【発明者】
【氏名】富永 公彦
(72)【発明者】
【氏名】大山 博之
(72)【発明者】
【氏名】坂田 文稔
(72)【発明者】
【氏名】豊嶋 耕一
(72)【発明者】
【氏名】村上 英治
(72)【発明者】
【氏名】山口 明範
【審査官】 森口 正治
(56)【参考文献】
【文献】 特開２０００−２３４９８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開２０１４−０８９０６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】 国際公開第２０１６／１３６８８８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】 国際公開第２０１３／０３８９９５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】 特開２００９−０３１１２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開２００３−０１４７０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】 特開２００４−２１２３６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】 米国特許第０５０４２２９５（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｍ ９９／００
Ｇ０１Ｎ ３／００− ３／６２
Ｇ０１Ｎ １７／００−１７／０４
Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、
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。
【請求項2】
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
ことを特徴とする請求項１に記載の余寿命評価方法。
【請求項3】
前記所定範囲は、０．５以上かつ２．０以下である
ことを特徴とする請求項２に記載の余寿命評価方法。
【請求項4】
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
ことを特徴とする請求項３に記載の余寿命評価方法。
【請求項5】
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
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の余寿命評価方法。
【請求項6】
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
ことを特徴とする請求項５に記載の余寿命評価方法。
【請求項7】
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
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の余寿命評価方法。
【請求項8】
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
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の余寿命評価方法。
【請求項9】
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
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の余寿命評価方法。
【請求項10】
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
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の余寿命評価方法。
【請求項11】
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
ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の余寿命評価方法。
【請求項12】
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
ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の余寿命評価方法。
【請求項13】
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
ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の余寿命評価方法。
【請求項14】
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
ことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の余寿命評価方法。
【請求項15】
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であることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項に記載の余寿命評価方法。
【請求項16】
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を含むことを特徴とする請求項１乃至１５の何れか一項に記載の余寿命評価方法。
【請求項17】
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
ことを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一項に記載の余寿命評価方法。
【請求項18】
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
ことを特徴とする請求項１乃至１７の何れか一項に記載の余寿命評価方法。
【請求項19】
請求項１乃至１８の何れか一項に記載の方法により、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保守管理方法。
【請求項20】
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
ことを特徴とする請求項１９に記載の保守管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、余寿命評価方法及び保守管理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００３−１４７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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。
【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、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。
【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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
（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。
【0011】
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。
【0012】
（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。
【0013】
（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。
【0014】
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。
【0015】
（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。
【0016】
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。
【0017】
（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。
【0018】
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。
【0019】
（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。
【0020】
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。
【0021】
（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。
【0022】
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。
【0023】
（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。
【0024】
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。
【0025】
（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。
【0026】
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。
【0027】
（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。
【0028】
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。
【0029】
（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。
【0030】
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。
【0031】
（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。
【0032】
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。
【0033】
（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。
【0034】
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。
【0035】
（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。
【0036】
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。
【0037】
（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。
【0038】
（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。
【0039】
（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。
【0040】
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。
【0041】
（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。
【0042】
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。
【0043】
（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。
【0044】
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。
【0045】
（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。
【0046】
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。
【発明の効果】
【0047】
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。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】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。
【図2】検査工程で実施されるステップを示したフローチャートである。
【図3】本探傷工程にて評価対象物の溶接部から得られる、超音波の反射波の強度分布を説明するための図である。
【図4】亀裂評価工程における手順を示したフローチャートである。
【図5】信号レベル閾値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6】亀裂評価基準策定工程における手順を示したフローチャートである。
【図7】評価基準策定用データ収集工程における手順を示したフローチャートである。
【図8】評価基準決定工程における手順を示したフローチャートである。
【図9】評価基準策定用データ収集工程の探傷信号取得工程で試験片の溶接部から得られる、超音波の反射波の強度分布を説明するための図である。
【図10】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。
【図11】評価基準策定用データ収集工程を実行した後の試験片の溶接部の切断面を模式的に示した図である。
【図12】時間と亀裂長さとの関係を表すマスターカーブのグラフである。
【図13】第４時点における探傷信号について、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14】推定サイズ取得工程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。
【図15】信号レベル閾値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示す図である。
【図16】余寿命と亀裂長さとの関係を示すグラフである。
【図17】余寿命評価工程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。
【図18】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。
【図19】溶接部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。
【図20】溶接部によって溶接される配管の外径と厚さを説明するための図である。
【図21】事前準備工程で得られる反射波強度曲線及び補正曲線を示す図である。
【図22】事前準備工程の一実施形態を示す図である。
【図23】事前準備工程で求めた反射波強度曲線の例を示す。
【図24】ラーソンミラーパラメータ法により評価対象部の溶接部の閾値到達時間を求めるための演算過程を示す図である。
【図25】感度設定／確認工程の他の実施形態について説明する表である。
【発明を実施するための形態】
【0049】
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。
【0050】
（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。
【0051】
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。
【0052】
（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。
【0053】
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。
【0054】
（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。
【0055】
（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。
【0056】
（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。
【0057】
（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。
【0058】
（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。
【0059】
（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。
【0060】
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。
【0061】
（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。
【0062】
（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。
【0063】
（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。
【0064】
（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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
（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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
（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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
（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。
【0092】
（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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
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。
【0100】
（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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
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。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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。
【0123】
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。
【0124】
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。
【0125】
（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。
【0126】
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。
【0127】
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。
【0128】
（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。
【0129】
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。
【0130】
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。
【0131】
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。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
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。
【0135】
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。
【0136】
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。
【0137】
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。
【0138】
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。
【0139】
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。
【0140】
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。
【0141】
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。
【0142】
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。
【0143】
（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。
【0144】
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。
【0145】
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。
【0146】
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。
【0147】
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。
【0148】
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。
【0149】
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。
【0150】
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。
【0151】
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。
【0152】
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。
【0153】
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。
【0154】
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。
【0155】
（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。
【0156】
（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。
【0157】
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。
【0158】
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。
【0159】
（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。
【0160】
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。
【0161】
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。
【0162】
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。
【0163】
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。
【0164】
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。
【0165】
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。
【0166】
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。
【0167】
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。
【符号の説明】
【0168】
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
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
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