特開 2023-142244 構造物の検査装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023142244

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】構造物の検査装置および方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/20 20180101AFI20230928BHJP

   G01N 23/20058 20180101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

G01N23/20

G01N23/20058

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022049043

(22)【出願日】2022-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前口 貴治

(72)【発明者】

【氏名】早川 恭平

(72)【発明者】

【氏名】松井 功

【テーマコード（参考）】

2G001

【Ｆターム（参考）】

2G001AA01

2G001AA03

2G001BA18

2G001BA25

2G001CA01

2G001CA03

2G001KA08

2G001LA02

2G001MA06

(57)【要約】

【課題】構造物の検査装置および方法において、応力腐食割れの発生を高精度に推定することを可能とする。
【解決手段】構造物に作用する巨視的応力負荷方向を推定する応力負荷方向推定部と、構造物の集合組織を測定する集合組織測定部と、巨視的応力負荷方向と集合組織に基づいて構造物の結晶方位を解析する結晶方位解析部と、結晶方位に基づいて微視的応力を推定する微視的応力推定部と、微視的応力の大きさに基づいて構造物における応力腐食割れの発生確率を推定する応力腐食割れ発生確率推定部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物に作用する巨視的応力負荷方向を推定する応力負荷方向推定部と、
前記構造物の集合組織を測定する集合組織測定部と、
前記巨視的応力負荷方向と前記集合組織に基づいて前記構造物の結晶方位を解析する結晶方位解析部と、
前記結晶方位に基づいて微視的応力を推定する微視的応力推定部と、
前記微視的応力の大きさに基づいて前記構造物における応力腐食割れの発生確率を推定する応力腐食割れ発生確率推定部と、
を備える構造物の検査装置。

【請求項2】

前記結晶方位解析部は、前記巨視的応力負荷方向に直交する方向に沿う結晶方位のうち結晶構造におけるすべり面の法線方向の結晶方位の割合である集積度を推定し、前記微視的応力推定部は、前記集積度に基づいて前記微視的応力を推定する、
請求項１に記載の構造物の検査装置。

【請求項3】

前記結晶方位解析部は、前記巨視的応力負荷方向に直交する方向を基準として予め設定された所定角度以内に、前記すべり面の法線方向の結晶の体積分率を前記集積度とする、
請求項２に記載の構造物の検査装置。

【請求項4】

前記集積度に対する前記微視的応力を表す微視的応力マップが予め前記構造物の構成材料ごとに設定され、前記微視的応力推定部は、前記集積度と前記微視的応力マップとを用いて前記微視的応力を推定する、
請求項３に記載の構造物の検査装置。

【請求項5】

前記集合組織測定部は、前記構造物のＸ線回析または前記構造物から採取したサンプルの後方散乱電子回折により前記集合組織を測定する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の構造物の検査装置。

【請求項6】

前記集合組織測定部は、前記構造物から採取したサンプルの後方散乱電子回折により前記集合組織を測定し、前記結晶方位解析部は、前記集合組織の結晶方位を解析し、前記微視的応力推定部は、前記結晶方位を結晶塑性有限要素法により解析して前記微視的応力を推定する、
請求項１に記載の構造物の検査装置。

【請求項7】

前記微視的応力に対する応力腐食割れ発生確率を表す応力腐食割れ発生確率判定マップが予め前記構造物の構成材料ごとに設定され、前記応力腐食割れ発生確率推定部は、前記微視的応力と前記応力腐食割れ発生確率判定マップとを用いて応力腐食割れの発生確率を推定する、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の構造物の検査装置。

【請求項8】

構造物に作用する巨視的応力負荷方向を推定する工程と、
前記構造物の集合組織を測定する工程と、
前記巨視的応力負荷方向と前記集合組織に基づいて前記構造物の結晶方位を解析する工程と、
前記結晶方位に基づいて微視的応力を推定する工程と、
前記微視的応力の大きさに基づいて前記構造物における応力腐食割れの発生確率を推定する工程と、
を有する構造物の検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、構造物の検査装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

構造物の損傷発生を評価するとき、例えば、構造物の応力腐食割れ（ＳＣＣ）の発生を評価する。従来の評価方法は、構造物の対象部分の応力を数値解析や実験などによって推定し、既知の応力とＳＣＣ発生時間の関係、応力と亀裂進展速度の関係に基づいてＳＣＣ発生寿命や進展寿命などを予測するものである。このような従来の構造物の評価方法としては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１７５５６３号公報

【特許文献2】特開２０１３－１３０５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の構造物の評価方法は、構造物に作用する巨視的な応力に基づいて応力腐食割れの発生を評価している。しかし、構造物に作用する巨視的な応力だけで応力腐食割れの発生を高精度に評価することは困難である。

【0005】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、応力腐食割れの発生を高精度に推定することを可能とする構造物の検査装置および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】

【0006】

上記の目的を達成するための本開示の構造物の検査装置は、構造物に作用する巨視的応力負荷方向を推定する応力負荷方向推定部と、前記構造物の集合組織を測定する集合組織測定部と、前記巨視的応力負荷方向と前記集合組織に基づいて前記構造物の結晶方位を解析する結晶方位解析部と、前記結晶方位に基づいて微視的応力を推定する微視的応力推定部と、前記微視的応力の大きさに基づいて前記構造物における応力腐食割れの発生確率を推定する応力腐食割れ発生確率推定部と、を備える。

【0007】

また、本開示の構造物の検査方法は、構造物に作用する巨視的応力負荷方向を推定する工程と、前記構造物の集合組織を測定する工程と、前記巨視的応力負荷方向と前記集合組織に基づいて前記構造物の結晶方位を解析する工程と、前記結晶方位に基づいて微視的応力を推定する工程と、前記微視的応力の大きさに基づいて前記構造物における応力腐食割れの発生確率を推定する工程と、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示の構造物の検査装置および方法によれば、応力腐食割れの発生を高精度に推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、構造物の検査システムを表す概略構成図である。

【図2】図２は、構造物における集合組織の測定方法を表す概略図である。

【図3】図３は、すべり面の集積度に対する応力を表すグラフである。

【図4】図４は、微小部ミーゼス相当応力に対するＳＣＣ発生確率を表すグラフである。

【図5】図５は、第１実施形態の構造物の検査方法を表すフローチャートである。

【図6】図６は、第２実施形態の構造物の検査方法を表すフローチャートである。

【図7】図７は、第３実施形態の構造物の検査方法を表すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0011】

［第１実施形態］
以下に説明する実施形態では、構造物を、原子炉を構成する圧力容器や配管などに適用したものとして説明する。そのため、構造物は、例えば、ニッケル基合金またはオーステナイト系ステンレス鋼により構成される。但し、構造物は、原子炉の構成部材に限定されるものではなく、また、材料も、ニッケル基合金やオーステナイト系ステンレス鋼に限定されるものではない。

【0012】

＜検査システム＞
図１は、構造物の検査システムを表す概略構成図である。

【0013】

図１に示すように、構造物の検査システム（以下、単に、検査システムと称する。）１０は、検査装置１１と、操作部１２と、検出装置１３と、記憶部１４と、出力部１５とを備える。

【0014】

検査装置１１は、構造部材における応力腐食割れの発生確率を推定する。検査装置１１は、制御装置である。検査装置１１としての制御装置は、コントローラであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などにより、記憶部２１４に記憶されている各種プログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。

【0015】

操作部１２は、作業者が操作することで、検査装置１１に対して各種の指令や各種のデータなどを入力可能である。操作部１２は、例えば、キーボードやタッチ式のディスプレイである。検出装置１３は、後述するが、構造物の特定の箇所の金属組織を測定するものである。記憶部１４は、検査装置１１が実行する各種プログラムが記憶される。各種プログラムは、構造物の応力腐食割れの発生を診断するプログラムも含む。また、記憶部１４は、検査装置１１が診断に必要な材料ごとの微視的応力マップおよび応力腐食割れ発生確率判定マップを記憶する。出力部１５は、検査装置１１の処理内容を出力可能である。出力部１５は、例えば、モニタやプリンタなどである。

【0016】

＜検査装置＞
一般的な構造物の検査方法は、構造物に作用する巨視的な応力に基づいて応力腐食割れの発生を推定する。しかし、応力腐食割れの発生は、結晶粒界などで生じる局所的な応力が原因であることが確認された。すなわち、構造物を構成する材料組織を反映して生じる微視的な応力と、応力腐食割れの発生確率との関係が実験的に得られた。例えば、構造物に発生している巨視的応力の２０％を超えるような微視的応力が生じる結晶粒界において、応力腐食割れの発生確率が高まる。

【0017】

そして、微視的応力は、材料の集合組織に依存することを見出した。結晶方位を変化させ、ある一定の巨視的応力を負荷したときの微視的応力の発生状況を検討した結果、特定の結晶構造の金属材料では、引張方向（または、圧縮応力）に対して結晶の特定の面の配向が揃う場合に微視的応力が低くなる。たとえば、引張方向（または、圧縮応力）に対してすべり面の法線方向の結晶方位が多く配向された材料の微視的応力が低くなる。

【0018】

本実施形態では、このような知見に基づいて、材料の集合組織を測定した結果から局所応力を推定し、応力腐食割れの発生確率を定量的に推定する。

【0019】

図２は、構造物における集合組織の測定方法を表す概略図、図３は、すべり面の集積度に対する応力を表すグラフ、図４は、微小部ミーゼス相当応力に対するＳＣＣ発生確率を表すグラフである。

【0020】

図１に示すように、検査装置１１は、応力負荷方向推定部２１と、集合組織測定部２２と、結晶方位解析部２３と、微視的応力推定部２４と、応力腐食割れ発生確率推定部２５とを備える。

【0021】

図１および図２に示すように、構造物としての配管１０１は、軸心Ｏに沿って配置される。なお、構造物は、配管１０１に限定されるものではない。応力負荷方向推定部２１は、配管１０１に作用する巨視的応力負荷方向を推定する。具体的に、応力負荷方向推定部２１は、材料力学計算や有限要素法により配管１０１に作用する巨視的な応力負荷方向を推定する。例えば、配管１０１は、内部に圧力流体が流れることから、圧力流体から配管１０１に対して径方向の圧力が作用する。そのため、配管１０１は、周方向に延びるような巨視的な応力が作用し、巨視的な応力負荷方向は、周方向となる。

【0022】

集合組織測定部２２は、配管１０１の集合組織を測定する。具体的に、集合組織測定部２２は、配管１０１の外周面に対して、背面反射法によるＸ線回折により集合組織測定を行う。集合組織測定部２２は、Ｘ線源３１と、スリット板３２と、検出器３３とを有する。Ｘ線源３１がＸ線を照射すると、Ｘ線は、一部がスリット板３２のスリット孔を通過し、スリットＸ線として配管１０１の外周面における測定範囲１０２に照射される。検出器３３は、測定範囲１０２で反射したＸ線を検出し、その測定範囲１０２の集合組織におけるミラー指数（方位指数）を決定する。

【0023】

図１に示すように、結晶方位解析部２３は、巨視的応力負荷方向と集合組織に基づいて配管１０１の結晶方位を解析する。結晶方位解析部２３は、巨視的応力負荷方向（周方向）に直交する方向（軸心Ｏ方向）に沿う結晶方位のうち結晶構造におけるすべり面の法線方向の結晶方位の割合である集積度を推定する。この場合、結晶方位解析部２３は、巨視的応力負荷方向に直交する方向（軸心Ｏ方向）を基準として、予め設定された所定角度以内にすべり面の法線方向の結晶の体積分率を集積度とする。

【0024】

配管１０１は、結晶構造が面心立方格子構造である。面心立方格子構造は、結晶の周期構造の最小単位である単位格子を取り出したときに、その立方体の各頂点と各面の中心に同種の粒子が配列された結晶格子である。面心立方格子構造を有する金属材料は、アルミニウム（Ａｌ）、銅Ｃｕ）、金（Ａｕ）などである。構造材料ではオーステナイト系ステンレス鋼やニッケル基合金などが該当する。金属材料の塑性変形は、転位の運動により原子の位置が動くことで生じるすべり変形であり、すべり面を有する。例えば、面心立方格子構造は、すべり面がミラー指数｛１１１｝で表される面である。面を表すミラー指数｛ｈｋｌ｝とは、結晶中の面が座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを切る切片を原子間隔で除した値の逆数をｈ，ｋ，ｌと表されるものである。金属材料において、それを構成する結晶粒がそれぞれ持つすべり面にずれて変形すると、隣接する結晶粒との間で局所的な応力（微視的応力）が発生する。

【0025】

すなわち、面心立方格子構造である配管１０１の金属材料の応力負荷方向（周方向）における亀裂の発生を推定する場合、結晶方位解析部２３は、応力負荷方向（周方向）に直交する方向（軸心Ｏ方向）と所定角度以内に、すべり面｛１１１｝の法線方向が向いている結晶の体積分率を配管１０１の特徴量とし、すべり面｛１１１｝の集積度と定義する。

【0026】

ここで、所定角度は、大傾角粒界である１５度とすることが好ましいが、所定角度は、この角度に限定されるものではない。ここで、所定角度は、ランダム粒界の条件である方位差であることから用いたが、例えば、５度～３０度の範囲であればよく、金属材料の種類や適用環境などにより適宜設定すればよいものである。

【0027】

なお、配管１０１の金属材料の応力負荷方向が軸心Ｏ方向であり、軸心Ｏ方向における亀裂の発生を推定する場合、結晶方位解析部２３は、応力負荷方向（軸心Ｏ方向）に直交する方向（周方向）と所定角度以内に、すべり面｛１１１｝が向いている結晶の体積分率を配管１０１の特徴量とし、すべり面｛１１１｝の集積度と定義する。

【0028】

また、配管１０１の結晶構造が体心立方格子構造であるとき、体心立方格子構造は、立体の各頂点と立体の中心に同種の粒子が配列された結晶格子である。体心立方格子構造を有する金属材料は、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などである。体心立方格子構造は、すべり面｛１１１｝、｛１１２｝、｛１２３｝である。結晶方位解析部２３は、前述と同様に、すべり面｛１１０｝、｛１１２｝、｛１２３｝を用いて集積度を推定する。

【0029】

微視的応力推定部２４は、結晶方位に基づいて微視的応力を推定する。微視的応力推定部２４は、結晶方位解析部２３が解析した集積度に基づいて微視的応力を推定する。この場合、集積度に対する微視的応力を表す微視的応力マップが、予め配管１０１の構成材料ごとに設定され、微視的応力推定部２４は、集積度と微視的応力マップとを用いて微視的応力を推定する。

【0030】

図３は、集積度に対する微視的応力を表す微視的応力マップである。図３に示すように、横軸は、すべり面｛１１１｝の集積度であり、縦軸は、微小部ミーゼス相当応力（微視的応力）であって、分布を持って発生する微視的応力の最低値から累積９５％に相当する応力値である。微視的応力マップは、結晶方位を様々に変化させた多結晶体モデルを用いた結晶塑性有限要素法によって数値解析を行って作成する。微視的応力マップでは、微視的応力の値とＳＣＣ発生確率の間に、実験データに基づいて後述する関係が得られている。すなわち、微視的応力が巨視的発生応力σｂに近いと、ＳＣＣ発生確率が低く、微視的応力が巨視的発生応力σｂの１．２倍（１．２σｂ）を超えると、ＳＣＣ発生確率が高いと推定する。

【0031】

微視的応力マップでは、集積度が高くなると、微視的応力が低下して巨視的発生応力に近づく。一方、集積度が低くなると、微視的応力が上昇して巨視的発生応力から離れる。ここで、すべり面｛１１１｝に注目すれば良いことが実験と解析によって見出された。面心立方格子構造である配管１０１は、すべり面｛１１１｝が法線方向に等しい。すなわち、すべり面｛１１１｝の集積度が高いほど、微視的応力が低くなる。このような結晶学的な解釈は、結晶のすべりが生じにくくなり、ある結晶粒が隣接する結晶粒への嵌入などが起こりにくいことである。一方、すべり面｛１１１｝の集積度が低いほど、微視的応力が高くなる。このような結晶学的な解釈は、結晶のすべりが生じやすくなり、ある結晶粒が隣接する結晶粒への嵌入などが起こりやすいことである。

【0032】

微視的応力推定部２４は、結晶方位解析部２３が解析した集積度を微視的応力マップに当てはめ、集積度に対する微視的応力を求める。

【0033】

応力腐食割れ発生確率推定部２５は、微視的応力の大きさに基づいて配管１０１における応力腐食割れの発生確率を推定する。この場合、微視的応力に対する応力腐食割れ発生確率を表す応力腐食割れ発生確率判定マップが、予め配管１０１の構成材料ごとに設定され、応力腐食割れ発生確率推定部２５は、微視的応力と応力腐食割れ発生確率判定マップとを用いて応力腐食割れの発生確率を推定する。

【0034】

図４は、所定の環境下におけるニッケル基合金の応力腐食割れ発生確率判定マップである。図４に示すように、横軸は、微小部ミーゼス相当応力（微視的応力）であり、縦軸はＳＣＣ発生確率である。微視的応力が巨視的発生応力σｂに近いと、ＳＣＣ発生確率が低い、一方、微視的応力が巨視的発生応力σｂの１．２倍（１．２σｂ）を超えると、ＳＣＣ発生確率が急激に高くなる。応力腐食割れ発生確率推定部２５は、微視的応力推定部２４が求めた微視的応力を応力腐食割れ発生確率判定マップに当てはめ、微視的応力に対するＳＣＣ発生確率を求める。

【0035】

そのため、検査装置１１は、図３に示すように、微視的応力マップから、すべり面｛１１１｝の集積度が５０％未満であるときは、ＳＣＣ発生確率（リスク）が高いと診断する。すべり面｛１１１｝の集積度が５０％未満となった場合、ＳＣＣ発生確率は、図４に示すように、応力腐食割れ発生確率判定マップから定量的に推定することができる。そのため、ＳＣＣ発生確率の大きさに応じて、検査強化、応力低減工事、配管取替などの対策を取ることができる。

【0036】

なお、応力腐食割れ発生確率判定マップは、特定の環境下における特定の金属材料の実験データであり、特定の環境下ごとまたは特定の金属材料ごとに実験データを取得することが好ましい。この場合、ＳＣＣ発生確率の判定値を、巨視的発生応力σｂの１．２倍（１．２σｂ）、つまり、すべり面｛１１１｝の集積度が５０％としたが、この数値に限定されるものではない。環境や材料に応じて、例えば、判定値をすべり面｛１１１｝の集積度５％から５０％の範囲で適宜設定すればよいものである。

【0037】

＜検査方法＞
図５は、第１実施形態の構造物の検査方法を表すフローチャートである。

【0038】

構造物の検査方法は、配管１０１に作用する巨視的応力負荷方向を推定する工程と、配管１０１の集合組織を測定する工程と、巨視的応力負荷方向と集合組織に基づいて配管１０１の結晶方位を解析する工程と、結晶方位に基づいて微視的応力を推定する工程と、微視的応力の大きさに基づいて配管１０１における応力腐食割れの発生確率を推定する工程とを有する。

【0039】

図１および図５に示すように、ステップＳ１１にて、応力負荷方向推定部２１は、材料力学計算や有限要素法により配管１０１に作用する巨視的な応力負荷方向を推定する。例えば、配管１０１は、巨視的な応力負荷方向が周方向となる。ステップＳ１２にて、集合組織測定部２２は、配管１０１の外周面に対して、背面反射法によるＸ線回折により集合組織測定を行い、測定範囲１０２の集合組織におけるミラー指数を決定する。

【0040】

ステップＳ１３にて、結晶方位解析部２３は、巨視的応力負荷方向に直交する方向（軸心Ｏ方向）を基準として、所定角度（例えば、１５度）以内にすべり面｛１１１｝の法線方向の結晶の体積分率を集積度として算出する。ステップＳ１４にて、微視的応力推定部２４は、結晶方位解析部２３が解析した集積度に基づいて、微視的応力マップを用いて微視的応力を推定する。ステップＳ１５にて、応力腐食割れ発生確率推定部２５は、微視的応力推定部２４が求めた微視的応力に基づいて、応力腐食割れ発生確率判定マップを用いてＳＣＣ発生確率を推定する。

【0041】

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態の構造物の検査方法を表すフローチャートである。なお、第２実施形態の基本的な構成は、上述した第１実施形態と同様であり、図１を用いて説明し、第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0042】

図１に示すように、検査装置１１は、応力負荷方向推定部２１と、集合組織測定部２２と、結晶方位解析部２３と、微視的応力推定部２４と、応力腐食割れ発生確率推定部２５とを備える。

【0043】

応力負荷方向推定部２１は、第１実施形態と同様である。集合組織測定部２２は、配管１０１の集合組織を測定する。具体的に、集合組織測定部２２は、配管１０１の外周面からサンプルを採取し、採取したサンプルを後方散乱電子回折することで集合組織を測定する。すなわち、集合組織測定部２２は、サンプルの後方散乱電子回折により測定範囲１０２の集合組織における結晶粒の方位分布を測定する。結晶方位解析部２３と微視的応力推定部２４と応力腐食割れ発生確率推定部２５は、第１実施形態と同様である。

【0044】

図１および図６に示すように、ステップＳ２１にて、応力負荷方向推定部２１は、材料力学計算や有限要素法により配管１０１に作用する巨視的な応力負荷方向を推定する。例えば、配管１０１は、巨視的な応力負荷方向が周方向となる。ステップＳ２２にて、集合組織測定部２２は、配管１０１の外周面から採取したサンプルを後方散乱電子回折することで、測定範囲１０２の集合組織における結晶粒の方位分布を測定する。

【0045】

ステップＳ２３にて、結晶方位解析部２３は、巨視的応力負荷方向に直交する方向（軸心Ｏ方向）を基準として、所定角度（例えば、１５度）以内にすべり面｛１１１｝の法線方向の結晶の体積分率を集積度として算出する。ステップＳ２４にて、微視的応力推定部２４は、結晶方位解析部２３が解析した集積度に基づいて、微視的応力マップを用いて微視的応力を推定する。ステップＳ２５にて、応力腐食割れ発生確率推定部２５は、微視的応力推定部２４が求めた微視的応力に基づいて、応力腐食割れ発生確率判定マップを用いてＳＣＣ発生確率を推定する。

【0046】

［第３実施形態］
図７は、第３実施形態の構造物の検査方法を表すフローチャートである。なお、第３実施形態の基本的な構成は、上述した第１実施形態と同様であり、図１を用いて説明し、第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0047】

図１に示すように、検査装置１１は、応力負荷方向推定部２１と、集合組織測定部２２と、結晶方位解析部２３と、微視的応力推定部２４と、応力腐食割れ発生確率推定部２５とを備える。

【0048】

応力負荷方向推定部２１は、第１実施形態と同様である。集合組織測定部２２は、配管１０１の集合組織を測定する。具体的に、集合組織測定部２２は、配管１０１の外周面からサンプルを採取し、採取したサンプルを後方散乱電子回折することで集合組織を測定する。すなわち、集合組織測定部２２は、サンプルの後方散乱電子回折により測定範囲１０２の集合組織における結晶粒の方位分布を測定する。結晶方位解析部２３は、集合組織測定部２２が測定した集合組織の結晶方位を解析する。微視的応力推定部２４は、結晶方位解析部２３が解析した結晶方位を結晶塑性有限要素法により解析して微視的応力を推定する。応力腐食割れ発生確率推定部２５は、第１実施形態と同様である。

【0049】

図１および図７に示すように、ステップＳ３１にて、応力負荷方向推定部２１は、材料力学計算や有限要素法により配管１０１に作用する巨視的な応力負荷方向を推定する。例えば、配管１０１は、巨視的な応力負荷方向が周方向となる。ステップＳ３２にて、集合組織測定部２２は、配管１０１の外周面から採取したサンプルを後方散乱電子回折することで、測定範囲１０２の集合組織における結晶粒の方位分布を測定する。

【0050】

ステップＳ３３にて、結晶方位解析部２３は、集合組織測定部２２が測定した集合組織の結晶方位を解析する。ステップＳ３４にて、微視的応力推定部２４は、結晶方位解析部２３が解析した結晶方位を結晶塑性有限要素法により解析して微視的応力を推定する。ステップＳ３５にて、応力腐食割れ発生確率推定部２５は、微視的応力推定部２４が求めた微視的応力に基づいて、応力腐食割れ発生確率判定マップを用いてＳＣＣ発生確率を推定する。

【0051】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る構造物の検査装置は、配管（構造物）１０１に作用する巨視的応力負荷方向を推定する応力負荷方向推定部２１と、配管１０１の集合組織を測定する集合組織測定部２２と、巨視的応力負荷方向と集合組織に基づいて配管１０１の結晶方位を解析する結晶方位解析部２３と、結晶方位に基づいて微視的応力を推定する微視的応力推定部２４と、微視的応力の大きさに基づいて配管１０１における応力腐食割れの発生確率を推定する応力腐食割れ発生確率推定部２５とを備える。

【0052】

第１の態様に係る構造物の検査装置によれば、配管１０１に作用する微視的応力を推定し、推定した微視的応力の大きさに基づいて配管１０１における応力腐食割れの発生確率を推定する。そのため、応力腐食割れの発生を高精度に推定することができる。

【0053】

第２の態様に係る構造物の検査装置は、結晶方位解析部２３が巨視的応力負荷方向に直交する方向の法線方向の結晶方位のうち結晶構造におけるすべり面の法線方向の結晶方位の割合である集積度を推定し、微視的応力推定部２４が集積度に基づいて微視的応力を推定する。これにより、金属材料がすべり面方向にずれて変形すると、局所的な応力として微視的応力が発生することから、結晶構造におけるすべり面の法線方向の結晶方位の割合である集積度が低いほど、微視的応力が高くなる。そのため、すべり面の集積度を用いることで、微視的応力を高精度に推定することができる。

【0054】

第３の態様に係る構造物の検査装置は、結晶方位解析部２３が巨視的応力負荷方向に直交する方向を基準として予め設定された所定角度以内に、すべり面の法線方向の結晶の体積分率を集積度とする。これにより、すべり面の集積度を適切に推定することができる。

【0055】

第４の態様に係る構造物の検査装置は、記集積度に対する微視的応力を表す微視的応力マップが予め配管１０１の構成材料ごとに設定され、微視的応力推定部２４が集積度と微視的応力マップとを用いて微視的応力を推定する。これにより、微視的応力を容易で高精度に推定することができる。

【0056】

第５の態様に係る構造物の検査装置は、集合組織測定部２２が配管１０１のＸ線回析または配管１０１から採取したサンプルの後方散乱電子回折により集合組織を測定する。これにより、配管１０１の集合組織を容易に測定することができる。

【0057】

第６の態様に係る構造物の検査装置は、集合組織測定部２２が配管１０１から採取したサンプルの後方散乱電子回折により前記集合組織を測定し、結晶方位解析部２３が集合組織の結晶方位を解析し、微視的応力推定部２４が結晶方位を結晶塑性有限要素法により解析して微視的応力を推定する。これにより、すべり面の集積度を用いることなく微視的応力を推定することができ、処理の簡素化を図ることができる。

【0058】

第７の態様に係る構造物の検査装置は、微視的応力に対する応力腐食割れ発生確率を表す応力腐食割れ発生確率判定マップが予め配管１０１の構成材料ごとに設定され、応力腐食割れ発生確率推定部２５が微視的応力と応力腐食割れ発生確率判定マップとを用いて応力腐食割れの発生確率を推定する。これにより、応力腐食割れの発生確率を容易で高精度に推定することができる。

【0059】

第８の態様に係る構造物の検査方法は、配管（構造物）１０１に作用する巨視的応力負荷方向を推定する工程と、配管１０１の集合組織を測定する工程と、巨視的応力負荷方向と集合組織に基づいて配管１０１の結晶方位を解析する工程と、結晶方位に基づいて微視的応力を推定する工程と、微視的応力の大きさに基づいて配管１０１における応力腐食割れの発生確率を推定する工程とを有する。これにより、応力腐食割れの発生を高精度に推定することができる。

【符号の説明】

【0060】

１０ 構造物の検査システム
１１ 検査装置
１２ 操作部
１３ 検出装置
１４ 記憶部
１５ 出力部
２１ 応力負荷方向推定部
２２ 集合組織測定部
２３ 結晶方位解析部
２４ 微視的応力推定部
２５ 応力腐食割れ発生確率推定部
３１ Ｘ線源
３２ スリット板
３３ 検出器
１０１ 配管（構造物）
１０２ 測定範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】