(57)【要約】【課題】信頼性の高い疲労寿命評価をすることができる構造物の疲労寿命評価方法の提供。【解決手段】構造物において欠陥を探傷する第１工程Ｓ１と、欠陥の寸法を計測する第２工程Ｓ２と、欠陥がある欠陥部における残留応力を計測する第３工程Ｓ４と、残留応力の計測結果と寸法の計測結果に基づいて、欠陥部の残留応力による応力拡大係数を求める第４工程Ｓ５と、応力拡大係数を欠陥部にかかる外力による応力拡大係数範囲に加算し、欠陥部の応力拡大係数範囲を求める第５工程Ｓ７と、欠陥部の応力拡大係数範囲に基づいて設定した試験片荷重条件のもとで疲労試験を実施し、構造物の疲労寿命を評価する第６工程Ｓ８と、を有する、構造物の疲労寿命評価方法を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物において欠陥を探傷する第１工程と、
前記欠陥の寸法を計測する第２工程と、
前記欠陥がある欠陥部における残留応力を計測する第３工程と、
前記残留応力の計測結果と前記寸法の計測結果に基づいて、前記欠陥部の残留応力による応力拡大係数を求める第４工程と、
前記応力拡大係数を前記欠陥部にかかる外力による応力拡大係数範囲に加算し、前記欠陥部の応力拡大係数範囲を求める第５工程と、
前記欠陥部の応力拡大係数範囲に基づいて設定した試験片荷重条件のもとで疲労試験を実施し、前記構造物の疲労寿命を評価する第６工程と、を有する、
ことを特徴とする構造物の疲労寿命評価方法。
【請求項２】
前記第６工程では、前記構造物から採取した前記欠陥部から疲労試験片を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の構造物の疲労寿命評価方法。
【請求項３】
前記残留応力は、溶接残留応力である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の構造物の疲労寿命評価方法。
【請求項４】
前記構造物は、球形ガスホルダーである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の構造物の疲労寿命評価方法。
【請求項５】
前記第１工程では、超音波探傷手法を用いる、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の構造物の疲労寿命評価方法。
【請求項６】
前記第４工程では、ＦＥＭ解析によって前記欠陥部にかかる外力による応力拡大係数範囲を求める、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の構造物の疲労寿命評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の疲労寿命評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、部材に生じた欠陥の進展寿命を適切に評価するための欠陥評価装置が開示されている。この欠陥評価装置は、溶接部の部材の形状、運転サイクルの時間的変化を表す対応データを記憶する第１の記憶部と、部材に生じた欠陥を表す欠陥条件データを記憶する第２の記憶部とを備え、対応データと欠陥条件データに基づいて、疲労およびクリープによるき裂進展量を算出し、このき裂進展量から溶接部の欠陥寿命を評価するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３２２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術にあるように、き裂の欠陥を有する構造物の寿命評価には、応力拡大係数を用いることが多い。一般に、この応力拡大係数は、所定の規格のハンドブックや数値解析等から算出されている。
しかしながら、このように算出した応力拡大係数は、実物の応力拡大係数と乖離したものとなることが少なくない。このため、従来の疲労寿命評価は、信頼性が低いものであった。その結果、例えば、構造物のメンテナンス期間が短く不必要なメンテナンス作業が必要になる等、構造物の維持管理上好ましくない事態が生じ得る。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い疲労寿命評価をすることができる構造物の疲労寿命評価方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明は、構造物において欠陥を探傷する第１工程と、前記欠陥の寸法を計測する第２工程と、前記欠陥がある欠陥部における残留応力を計測する第３工程と、前記残留応力の計測結果と前記寸法の計測結果に基づいて、前記欠陥部の残留応力による応力拡大係数を求める第４工程と、前記応力拡大係数を前記欠陥部にかかる外力による応力拡大係数範囲に加算し、前記欠陥部の応力拡大係数範囲を求める第５工程と、前記欠陥部の応力拡大係数範囲に基づいて設定した試験片荷重条件のもとで疲労試験を実施し、前記構造物の疲労寿命を評価する第６工程と、を有する、構造物の疲労寿命評価方法を採用する。
【０００７】
また、本発明においては、前記第６工程では、前記構造物から採取した前記欠陥部から疲労試験片を形成する、という手法を採用する。
【０００８】
また、本発明においては、前記残留応力は、溶接残留応力である、という手法を採用する。
【０００９】
また、本発明においては、前記構造物は、球形ガスホルダーである、という手法を採用する。
【００１０】
また、本発明においては、前記第１工程では、超音波探傷手法を用いる、という手法を採用する。
【００１１】
また、本発明においては、前記第４工程では、ＦＥＭ解析によって前記欠陥部にかかる外力による応力拡大係数範囲を求める、という手法を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本手法では、構造物の欠陥を探傷し、その欠陥部における残留応力及び欠陥の寸法の計測結果に基づいて、欠陥部の残留応力による応力拡大係数を求める。実機の状態に依存する欠陥部の残留応力による応力拡大係数は、パンフレット等から算出したものから乖離し易いが、本手法では、実測した残留応力及び欠陥の寸法に基づいて求めるため、実機により近しい欠陥部の残留応力による応力拡大係数を求めることができる。
また、本手法では、最終的な構造物の疲労寿命の評価をシミュレーションによらずに、実際に疲労試験を実施することにより行う。本手法では、先ず、算出した欠陥部の残留応力による応力拡大係数を、欠陥部にかかる外力による応力拡大係数範囲に加算して、実機での欠陥部の応力拡大係数範囲を求める。そして、疲労試験片のき裂端の応力拡大係数が、算出した実機での欠陥部の応力拡大係数範囲と一致するように試験片荷重条件を設定する。このように、実機と試験片との応力拡大係数範囲を一致させることで、疲労試験の試験結果から構造物の疲労寿命を評価できる。
したがって、本発明によれば、信頼性の高い疲労寿命評価をすることができる。このため、構造物の適切なメンテナンス期間を設定することができ、不必要なメンテナンス作業の削減、構造物の維持管理費用の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における構造物の疲労寿命評価方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態における構造物を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における溶接欠陥部の溶接残留応力の計測結果を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態における溶接欠陥部の溶接残留応力の計測点と、欠陥との位置関係を示す図である。
【図５】本発明の実施形態における溶接欠陥部の溶接残留応力の計測結果と、規格による算出結果との比較を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態における溶接残留応力による応力拡大係数の算出法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態における採取片及び疲労試験片を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における荷重条件を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態における荷重条件を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態における疲労試験の試験結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の別実施形態における溶接残留応力による応力拡大係数の算出法を説明するための図である。
【図１２】本発明の別実施形態における疲労試験の試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態における構造物の疲労寿命評価方法を示すフローチャートである。図２は、本発明の実施形態における構造物を示す図である。
本手法では、図２に示す溶接欠陥構造物Ａを対象とする。本実施形態の溶接欠陥構造物Ａは、縦横に複数の溶接線２が形成されてなる球形ガスホルダーであり、既設のものである（以下、実機と称する場合がある）。
【００１６】
球形ガスホルダーは、周知のように、ガス貯蔵、ガス抜きによって、内圧による応力（外力）が所定間隔（例えば１日間隔）で繰り返し作用する。この繰り返し応力により、溶接継手となる溶接線２あるいはその近傍が疲労し、欠陥（き裂）が発生・進展する。
本手法は、この溶接欠陥構造物Ａを対象とし、疲労き裂進展確認試験を実施することで、疲労寿命を評価するものである。本手法は、図１に示すように、実機側のフローＦ１と、疲労試験側のフローＦ２と、がある。
【００１７】
本手法は、先ず、ステップＳ１において、溶接欠陥構造物Ａの欠陥の探傷（第１工程）を行う。
このステップＳ１は、超音波探傷手法の一種であるＴＯＦＤ（Time Of Flight Diffraction）法により、図２に示す溶接欠陥構造物Ａの溶接線２に沿って欠陥を探傷するものである。本実施形態では、溶接線２に沿ってレールを敷設し、周知のＴＯＦＤ方式の超音波探傷装置を自動走行させることで、溶接線２に沿って欠陥を探傷する。
【００１８】
本手法は、次のステップＳ２において、溶接欠陥構造物Ａの欠陥寸法計測（第２工程）を行う。
ＴＯＦＤ法は、一対の発信および受信用の２つの探蝕子を対向させて配置して、被検査断面を透過させるように超音波の送受信を行う手法である。ＴＯＦＤ法は、表面直下の表面透過波（ラテラル波）および底面反射波と「欠陥」の上下端で発生する回折波の伝搬時間差を利用して、幾何学的に「欠陥」の寸法（欠陥高さ、欠陥の長さ）を計測することができる。ＴＯＦＤ法は、特に、肉厚方向の寸法を高精度計測することができる。
【００１９】
本手法は、次のステップＳ３において、欠陥がある溶接欠陥部（図２において符号３で示す）の選択を行う。
このステップＳ３は、ステップＳ１における超音波探傷の結果、欠陥が複数箇所で検出された場合、その寸法の計測結果に基づいて、その複数の溶接欠陥部３うちからいずれか一の溶接欠陥部３を選択するものである。本実施形態では、欠陥寸法の計測結果に基づいて、最も大きい欠陥が計測された溶接欠陥部３を選択する。
【００２０】
本手法は、次のステップＳ４において、選択した溶接欠陥部３の溶接残留応力の計測（第３工程）を行う。
図３は、本発明の実施形態における溶接欠陥部３の溶接残留応力の計測結果を示すグラフである。図３において、縦軸は溶接欠陥部３の厚み中心を基準「ゼロ」とする溶接方向（板厚方向）の距離ｚ（ｍｍ）を示し、横軸は溶接残留応力σＹ（ＭＰａ）を示す。図４は、本発明の実施形態における溶接欠陥部３の溶接残留応力の計測点（ａ，ｂ）と、欠陥４との位置関係を示す図である。符号５は溶接欠陥構造物Ａの外表面を示し、符号６は溶接欠陥構造物Ａの内表面を示す。
【００２１】
このステップＳ４では、図３に示すように、溶接方向において複数点で溶接残留応力の計測を行い、溶接欠陥部３の溶接方向における溶接残留応力の分布を計測するものである。図３は、計測点ａによる溶接残留応力の分布と、計測点ｂによる溶接残留応力の分布とを示している。計測点ａは、図４に示すように、溶接線２の中心線から母材側にオフセットした点であり、欠陥４の形成位置を通る直線上の点である。また、計測点ｂは、溶接線２の中心線上の点である。
【００２２】
溶接残留応力の計測は、破壊法、非破壊法の種々の手法を用いることができるが、本手法では、超音波探傷を行うことから、媒質中を伝搬する超音波の音速が媒質の応力状態によりわずかに変化する現象を利用した超音波音弾性残留応力計測法により計測を行う。ステップＳ４では、溶接欠陥部３の溶接残留応力の計測結果として、計測点ａにおける計測結果を採用する。図４に示すように、計測点ａは計測点ｂよりも欠陥４に対して近くであり、計測点ａの計測結果の方が欠陥４の実際のき裂進展評価に合致するためである。
【００２３】
図５は、本発明の実施形態における溶接欠陥部３の溶接残留応力の計測結果と、規格による算出結果との比較を示すグラフである。図５において、縦軸は溶接残留応力σ（ＭＰａ）を示し、横軸は厚みを無次元化したｚ／ｔ（ｔ：厚み全長）の値を示す。
図５は、国際規格（ＢＳ７９１０：２００５）のパンフレットに規定される所定の手順及び計算式に従い算出した算出結果（ＢＳ７９１０）を示している。このように、国際規格のパンフレットから算出した結果は、実機における溶接残留応力の計測結果（実機）と乖離していることが分かる。
【００２４】
図１に戻り、本手法は、次のステップＳ５において、溶接欠陥部３の溶接残留応力による応力拡大係数の算出（第４工程）を行う。
ステップＳ５は、ステップＳ４の溶接残留応力の計測結果とステップＳ２の欠陥４の寸法の計測結果に基づいて、溶接欠陥部３の溶接残留応力による応力拡大係数を求めるものである。本実施形態では、日本溶接協会規格（ＷＥＳ２８０５：２００７）に従い、以下のようにして溶接残留応力による応力拡大係数を算出する。
【００２５】
図６は、本発明の実施形態における溶接残留応力による応力拡大係数の算出法を説明するための図である。図６において、縦軸は溶接残留応力σ（ＭＰａ）を示し、横軸は厚みｚ（ｍｍ）を示す。
本実施形態の欠陥４は、埋没き裂である（図４参照）。本実施形態では、図６に示すように、欠陥寸法に対して、溶接欠陥部３の溶接残留応力分布をスケーリングすることで、溶接残留応力による応力拡大係数を求める。
【００２６】
具体的に、溶接方向（板厚方向）における欠陥４（例えば寸法２．４ｍｍ）の両端の交点を取り（外表面側の交点σ（ａ１）、内表面側の交点σ（ａ２））、そして、外表面６側の交点σ１と、内表面５側の交点σ（ａ２）とを通る近似直線（ＢＳ規格（１）の近似直線、実機（２）の近似直線）を求め、実機の外表面６における応力σ１と、実機の内表面５における応力σ２とを求める。
溶接残留応力の特性（引張応力成分σｔ、曲げ応力成分σｂ）は、下式（１）、（２）から求めることができる。
【００２７】
【数１】
2015001409.tif 000003
【００２８】
そして、溶接残留応力による応力拡大係数（Ｋｒｅｓ）は、下式（３）から求めることができる。Ｆｔは引張応力に対する形状補正係数を、Ｆｂは曲げ応力に対する形状補正係数を、ｌは欠陥寸法を示す。なお、Ｆｔ、Ｆｂの形状補正係数は、ＷＥＳ２８０５に規定される適切な係数を用いることとなる。
【００２９】
【数２】
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【００３０】
下表１は、ＢＳ規格（１）の近似直線から算出した溶接残留応力の一例（ケース（１））と、実機（２）の近似直線から算出した溶接残留応力の一例（ケース（２））とを示す。下表１に示すように、ケース（１）では曲げ（＋）の溶接残留応力が生じているのに対し、ケース（２）では圧縮（−）の溶接残留応力が生じている。このように、ケース（１）の方が、欠陥４のき裂の進展がし易い条件であることが分かる。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
図１に戻り、本手法は、次のステップＳ６において、外力による応力拡大係数範囲の算出を行う。
ステップＳ６では、ＦＥＭ解析により溶接欠陥構造物Ａの外力による応力拡大係数範囲を求める。本実施形態では、図２に示す球形ガスホルダーのＦＥＭ解析モデルを生成し、ガス内圧による応力（σｍａｘ、σｍｉｎ）から応力拡大係数範囲を求める。なお、球形ガスホルダーの場合、ガス内圧が均一に作用するため、外力による応力拡大係数範囲は、溶接欠陥部３の位置によらず一定である。
【００３３】
本手法は、次のステップＳ７において、溶接欠陥部３の応力拡大係数範囲の算出（第５工程）を行う。
ステップＳ７は、ステップＳ５の溶接残留応力による応力拡大係数（本実施形態ではマイナス値）を、ステップＳ６の外力による応力拡大係数範囲に加算し、溶接欠陥部３の応力拡大係数範囲を求めるものである。具体的に、溶接欠陥部３の応力拡大係数範囲（ΔＫ）は、後述する図８（ａ）に示される荷重ケース（０）のように表すことができる。
【００３４】
溶接欠陥部３の応力拡大係数の最大値、最小値（Ｋｍａｘ、Ｋｍｉｎ）は、下式（４）、（５）で示される。Ｋσｍａｘは、外力による応力拡大係数の最大値であり、Ｋσｍｉｎは、外力による応力拡大係数の最小値である。
Ｋｍａｘ＝Ｋσｍａｘ＋Ｋｒｅｓ    …（４）
Ｋｍｉｎ＝Ｋσｍｉｎ＋Ｋｒｅｓ    …（５）
【００３５】
本手法では、疲労試験を実施し、溶接欠陥構造物Ａの疲労寿命を評価する（第６工程：ステップＳ８及びステップＳ１１〜Ｓ１５）。
このため、図１に示すように、本手法では、ステップＳ３から、疲労試験側のフローＦ２のステップＳ１１に移行する。
【００３６】
本手法は、疲労試験側のフローＦ２のステップＳ１１において、溶接欠陥部３の採取を行う。
このステップＳ１１は、ステップＳ３において選択した溶接欠陥部３をトレパニングによって切り出し、欠陥４及びその周辺部を採取するものである。なお、実機の採取箇所は、その後補修する。
【００３７】
図７は、本発明の実施形態における採取片及び疲労試験片を示す図である。
本手法は、次のステップＳ１２において、採取片７のき裂寸法の計測を行う。
このステップＳ１２は、採取した溶接欠陥部３をスライスして、図７（ａ）に示すように、欠陥４がスライス面に露出する所定厚みの採取片７を形成し、その欠陥４の寸法をスケール等で計測するものである。
【００３８】
本手法は、次のステップＳ１３において、採取片７から疲労試験片８の作製を行う。
このステップＳ１３は、採取片７から図７（ｂ）に示す斜線部を研磨し、所定サイズの矩形状のチップとしたものに、図７（ｃ）に示すように、つかみ部９をレーザー溶接等することで疲労試験片８を形成するものである。
【００３９】
図１に戻り、本手法は、次のステップＳ１４において、ステップＳ７で求めた溶接欠陥部３の応力拡大係数範囲に基づいて試験片荷重条件を設定する。
このステップＳ１４は、作製した疲労試験片８の欠陥４のき裂端の応力拡大係数範囲が、算出した溶接欠陥部３の応力拡大係数範囲と一致するように、試験片荷重条件を設定するものである。
【００４０】
具体的に、疲労試験片８の欠陥４（偏心き裂）のき裂端の応力拡大係数（Ｋ）は、ＷＥＳ２８０５に従って、下式（６）から求めることができる。σｔは応力を、ｃはき裂の半長を、Ｆｔ２（ξ）、Ｆｔ３（ξ，λ）は形状補正係数を、ｅは中心線からき裂中心までの距離を、Ｗは試験片の幅を、ｈはき裂中心から試験片端までの距離を示す。
【００４１】
【数３】
2015001409.tif 000006
【００４２】
上式（６）から試験片荷重条件（σｍａｘ、σｍｉｎ）は、下式（７）、（８）で設定することができる。
【００４３】
【数４】
2015001409.tif 000007
【００４４】
本手法は、次のステップＳ１３において、設定した試験片荷重条件のもとで疲労試験を実施する。
図８及び図９は、本発明の実施形態における荷重条件を示すグラフである。図８及び図９において、縦軸は応力拡大係数Ｋを示し、横軸は時間Ｔを示す。図８及び図９は、本実施形態の疲労試験の荷重ケース（０）〜（４）を示している。
【００４５】
荷重ケース（０）は、図８（ａ）に示すように、溶接残留応力による応力拡大係数（Ｋｒｅｓ）に、外力による応力拡大係数範囲に加算したもの（ステップＳ７で求めたもの）である。
荷重ケース（１）は、図８（ａ）に示すように、Ｋｍａｘを維持したまま、マイナス値のＫｍｉｎをゼロに調整したものであり、荷重ケース（０）よりも荷重がきつい安全側のものである。
荷重ケース（２）は、図８（ｂ）に示すように、マイナス値のＫｍｉｎをゼロとなるように荷重ケース（０）をオフセットしたものであり、荷重ケース（１）よりも荷重がきつい安全側のものである。
【００４６】
荷重ケース（３）は、図９（ａ）に示すように、溶接残留応力による応力拡大係数（Ｋｒｅｓ）の加算をせず、外力による応力拡大係数範囲のみのものであり、荷重ケース（２）よりも荷重がきつい安全側のものである。
荷重ケース（４）は、図９（ｂ）に示すように、ＢＳ規格により算出した溶接残留応力による応力拡大係数（ＫＢＳｒｅｓ）に、外力による応力拡大係数範囲に加算したもの（従来手法のもの）であり、荷重ケース（３）よりも荷重がきつい安全側のものである。
【００４７】
疲労試験は、下表２に示すように、繰り返し回数（１５００００cycles〜）毎（step1〜step4）に、荷重ケース（０）〜（４）を選択・設定して行った。疲労試験は、下表２に示すように、複数の疲労試験片（Ａ‐１〜Ａ‐４）を形成して、疲労試験片毎に異なる荷重ケースを選択して行った。なお、疲労試験片（Ａ‐１〜Ａ‐４）は、ステップＳ１２において複数スライスした採取片７から作製したものであって、同一の溶接欠陥部３から形成したものである。
【００４８】
【表２】
2015001409.tif 000008
【００４９】
本手法は、最後のステップＳ８において、疲労試験から溶接欠陥構造物Ａの疲労寿命を評価する。
図１０は、本発明の実施形態における疲労試験の試験結果を示すグラフである。図１０は、縦軸は無次元き裂長さａ／Ｗ（ａはき裂長さ）を示し、横軸は総繰り返し回数Ｎ（cycle）を示す。なお、無次元き裂長さが１となったとき、試験片が破断したことを示す。
【００５０】
表２に示すように、疲労試験片（Ａ‐１）は、荷重ケース（２）→荷重ケース（３）で繰り返し荷重を加えたものであり、疲労試験片（Ａ‐２）は、荷重ケース（１）→荷重ケース（２）で繰り返し荷重を加えたものであるが、図１０に示すように、いずれも早期に破断した。また、疲労試験片（Ａ‐３）は、荷重ケース（１）→荷重ケース（２）→荷重ケース（３）で繰り返し荷重を加えたものであり、図１０に示すように、疲労試験片（Ａ‐１）、（Ａ‐２）を多少超えたときに破断した。
一方、疲労試験片（Ａ‐４）は、荷重ケース（１）→荷重ケース（０）で繰り返し荷重を加えたもの（本手法：実機に近い荷重条件）では、図１０に示すように、疲労試験片（Ａ‐３）を大幅に超えたときに破断した。
【００５１】
図１０に示すように、例えば、疲労試験片（Ａ‐１）より安全側の荷重ケース（４）を選択した場合には、疲労寿命は疲労試験片（Ａ‐１）よりも短くなることが予測される。このように、従来手法による疲労寿命評価は、短命になりやすいものであることが分かる。一方で、例えば、荷重ケース（０）を選択した場合には、疲労寿命は疲労試験片（Ａ‐４）よりも長くなることが予測される。このように、本手法による疲労寿命評価は、実機の条件に近く、実際の疲労寿命は長いものであることが分かる。
【００５２】
このように、本手法では、溶接欠陥構造物Ａの欠陥４を探傷し、その溶接欠陥部３における溶接残留応力及び欠陥４の寸法の計測結果に基づいて、溶接欠陥部３の溶接残留応力による応力拡大係数を求める（ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５）。溶接欠陥部３の溶接残留応力による応力拡大係数は、実機の状態に依存し易く、パンフレット等から算出したものから乖離し易い。本手法では、実測した溶接残留応力及び欠陥４の寸法に基づいて当該値を求めるため、実機により近しい溶接欠陥部３の溶接残留応力による応力拡大係数を求めることができる。
【００５３】
また、本手法では、最終的な溶接欠陥構造物Ａの疲労寿命の評価をシミュレーションによらずに実際に疲労試験を実施することで行う（ステップＳ８）。本手法では、先ず、算出した溶接欠陥部３の溶接残留応力による応力拡大係数を、溶接欠陥部３にかかる外力による応力拡大係数範囲に加算して、実機での溶接欠陥部３の応力拡大係数範囲を求める（ステップＳ７）。そして、疲労試験片のき裂端の応力拡大係数が、算出した実機での溶接欠陥部３の応力拡大係数範囲と一致するように試験片荷重条件を設定する（ステップＳ１４）。このように、実機と試験片の応力拡大係数範囲を一致させることで、疲労試験の試験結果から溶接欠陥構造物Ａの疲労寿命を評価できる（図１０に示す疲労試験片（Ａ‐４）参照）。
【００５４】
上述のように、本手法によれば、実機に近しい信頼性の高い疲労寿命評価をすることができる。このため、溶接欠陥構造物Ａの適切なメンテナンス期間を設定することができ、不必要なメンテナンス作業を削減して、溶接欠陥構造物Ａの維持管理費用を削減することができる。
【００５５】
［別実施例］
以下は、別の実機（球形ガスホルダーＢ（上述した球形ガスホルダーＡと同タイプ））について本手法を適用した場合の結果を示している。
図１１は、本発明の別実施形態における溶接残留応力による応力拡大係数の算出法を説明するための図である。
実機Ｂの欠陥寸法は、３．２ｍｍであり、図１１に示すように溶接欠陥部３の溶接残留応力分布をスケーリングすることで、上記ステップＳ５と同様にして、溶接残留応力による応力拡大係数を求める。
【００５６】
下表３は、ＢＳ規格（１）の近似直線から算出した溶接残留応力の一例（ケース（１））と、実機（２）の近似直線から算出した溶接残留応力の一例（ケース（２））とを示す。このように、ケース（１）は、上記実施形態と同様に、欠陥４のき裂の進展がし易い条件であることが分かる。
【００５７】
【表３】
2015001409.tif 000009
【００５８】
疲労試験は、下表４に示すように、繰り返し回数（１５００００cycles〜）毎（step1〜step4）に、荷重ケース（０）〜（４）を選択・設定して行った。疲労試験は、下表４に示すように、複数の疲労試験片（Ｂ‐１〜Ｂ‐４）を形成して、疲労試験片毎に異なる荷重ケースを選択して行った。
【００５９】
【表４】
2015001409.tif 000010
【００６０】
図１２は、本発明の別実施形態における疲労試験の試験結果を示すグラフである。
疲労試験片（Ｂ‐４）は、荷重ケース（１）→荷重ケース（０）で繰り返し荷重を加えたもの（本手法：実機に近い荷重条件）であり、図１２に示すように、疲労寿命は最も長いものであった。
一方、疲労試験片（Ｂ‐１）より安全側の荷重ケース（４）を選択したもの（従来手法）では、疲労寿命は疲労試験片（Ｂ‐１）よりも短くなることが予測される。このように、従来手法による疲労寿命評価は、短命になりやすいものであることが分かる。
【００６１】
したがって、このような本手法によれば、溶接欠陥が検査により発見された場合、実機の寿命を実験的に評価することで、適切な修理期間を設定することができ、実機の維持管理費用を削減できるようになる。
【００６２】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００６３】
例えば、上記実施形態では、欠陥寸法の最も長い溶接欠陥部を採取して当該部位を補修することから、評価した疲労寿命よりも実際の疲労寿命の方が多少長くなる。このため、例えば、欠陥寸法が一番長い溶接欠陥部と、欠陥寸法が三番目に長い溶接欠陥部とを採取して疲労試験を行い、その試験結果の間をとって、欠陥寸法が二番目に長い溶接欠陥部の疲労寿命を推定し評価することで、実機の疲労寿命により近しくすることができる。
【００６４】
例えば、上記実施形態では、構造物として球形ガスホルダーを例示したが、本発明はこれを対象とするものに限定されない。例えば、リベットの打ち込みなどの加工により部材に残留応力が生じた場合、その開口部等の疲労寿命評価方法にも、本手法を適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
Ａ…溶接欠陥構造物（構造物）、３…溶接欠陥部（欠陥部）、４…欠陥、８…疲労試験片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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