(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェーズドアレイ超音波探傷装置によって、評価対象の溶接部の内部に超音波を走査しながら照射し、前記超音波の反射波を受信する本探傷工程と、
前記本探傷工程で受信した前記反射波の強度を閾値と比較し、前記反射波の強度が前記閾値以上である領域に亀裂が発生していると判定する判定工程と、
前記本探傷工程の前に前記閾値を求める閾値取得工程と、を備え、
前記閾値取得工程は、
内部に亀裂が発生した溶接部を有する閾値取得用試料を準備する試料準備工程と、
フェーズドアレイ超音波探傷装置によって、前記閾値取得用試料の溶接部の内部に、超音波を走査しながら照射し、前記超音波の反射波を受信する予備探傷工程と、
前記予備探傷工程の後、前記閾値取得用試料の溶接部の内部に含まれる前記亀裂を進展させる亀裂進展工程と、
前記亀裂進展工程の後、前記閾値取得用試料の溶接部を切断する切断工程と、
前記切断工程にて切断された溶接部における前記亀裂の長さを測定する亀裂長さ測定工程と、
前記亀裂長さ測定工程で測定された前記亀裂の長さから、亀裂伝播逆解析により、前記予備探傷工程の時刻での前記亀裂の長さを推定する亀裂長さ推定工程と、
前記予備探傷工程にて得られた反射波の強度分布において反射波の強度が一の値以上である領域に亀裂が発生していると仮定し、前記仮定に基づいて求められる前記予備探傷工程の時刻での亀裂の長さと前記亀裂長さ推定工程で推定された前記亀裂の長さとが一致するときの前記一の値を、前記閾値に決定する閾値決定工程と、
を含む
ことを特徴とするフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法。
【請求項２】
前記本探傷工程にて求められた前記評価対象の溶接部の内部の亀裂の長さから、亀裂伝播解析により、前記評価対象の溶接部の残存寿命を評価する工程を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載のフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法。
【請求項３】
前記溶接部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
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法。
【請求項４】
前記判定工程において、前記反射波の強度が前記閾値未満であるとき、
溶接部を有する強度曲線取得用試料に関する前記超音波の反射波の強度の経時変化を示す既知の反射波強度曲線に基づいて、前記評価対象の前記溶接部に関する前記反射波の強度が、前記本探傷工程で受信した前記反射波の強度Ｈ＊から前記閾値に到達するまでの時間Δｔ＊を求める工程を備える
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法。
【請求項５】
経過時間が異なる２以上の時点のそれぞれにおいて前記強度曲線取得用試料について前記超音波の反射波の強度を計測し、前記強度曲線取得用試料についての前記２以上の時点における前記反射波の強度の計測結果に基づいて、前記強度曲線取得用試料に関する前記反射波強度曲線を同定する工程を備える
ことを特徴とする請求項４に記載のフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法。
【請求項６】
前記強度曲線取得用試料に関する前記反射波強度曲線を用いて、前記強度曲線取得用試料に関して、前記反射波の強度が、前記反射波の強度Ｈ＊から前記閾値に到達するまでの時間Δｔ＊ｓａｍｐｌｅを求める工程を備え、
前記時間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、前記時間Δｔ＊ｓａｍｐｌｅを前記時間Δｔ＊に換算する
ことを特徴とする請求項５に記載のフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法。
【請求項７】
前記強度曲線取得用試料に関する前記反射波強度曲線をラーソンミラーパラメータ法により補正し、前記評価対象の前記溶接部に関する前記反射波の強度の経時変化を示す補正曲線を求める工程を備え、
前記時間Δｔ＊を求める工程では、前記補正曲線を用いて、前記時間Δｔ＊を求める
ことを特徴とする請求項５に記載のフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法。
【請求項８】
フェーズドアレイ超音波探傷装置によって、評価対象の溶接部の内部に超音波を走査しながら照射し、前記超音波の反射波を受信する本探傷工程と、
前記本探傷工程で受信した前記反射波の強度を閾値と比較し、前記反射波の強度が前記閾値以上である領域に亀裂が発生していると判定する判定工程と、
前記判定工程の判定結果に基づいて、前記評価対象の溶接部の補修又は交換を行う修理工程と、
前記本探傷工程の前に前記閾値を求める閾値取得工程と、を備え、
前記閾値取得工程は、
内部に亀裂が発生した溶接部を有する閾値取得用試料を準備する試料準備工程と、
フェーズドアレイ超音波探傷装置によって、前記閾値取得用試料の溶接部の内部に、超音波を走査しながら照射し、前記超音波の反射波を受信する予備探傷工程と、
前記予備探傷工程の後、前記閾値取得用試料の溶接部の内部に含まれる前記亀裂を進展させる亀裂進展工程と、
前記亀裂進展工程の後、前記閾値取得用試料の溶接部を切断する切断工程と、
前記切断工程にて切断された溶接部における前記亀裂の長さを測定する亀裂長さ測定工程と、
前記亀裂長さ測定工程で測定された前記亀裂の長さから、亀裂伝播逆解析により、前記予備探傷工程の時刻での前記亀裂の長さを推定する亀裂長さ推定工程と、
前記予備探傷工程にて得られた反射波の強度分布において反射波の強度が一の値以上である領域に亀裂が発生していると仮定し、前記仮定に基づいて求められる前記予備探傷工程の時刻での亀裂の長さと前記亀裂長さ推定工程で推定された前記亀裂の長さとが一致するときの前記一の値を、前記閾値に決定する閾値決定工程と、
を含む
ことを特徴とするフェーズドアレイ法による溶接部の保守管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法及び溶接部の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は、ＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法により、回折波を検出し、検出結果に基づいて、金属材料内の傷の位置、高さ、及び長さの各値を求めている。
【０００４】
また例えば、特許文献２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】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６５２９４３号公報
【特許文献２】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】
【０００６】
特許文献１が開示する金属材料の損傷評価方法では、ＴＯＦＤ法が用いられているが、ＴＯＦＤ法では、送信探触子、受信探触子及び亀裂の相対的な位置関係によっては、亀裂の位置等を正確に評価できない場合がある。
【０００７】
一方、特許文献２が開示する金属材料の損傷評価方法は、フェーズドアレイ法を用いているものの、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、及び、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を要し、反射エコー高さから、直接的に、溶接部内の亀裂の有無や亀裂の長さを評価するものではない。
また、特許文献２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対応関係が認められない場合もあることもわかってきた。
【０００８】
上記事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、フェーズドアレイ法により溶接部内の亀裂の有無や亀裂の長さを評価する際の基準となる閾値を正確に求め、亀裂の有無や亀裂の長さを正確に評価可能である、フェーズドアレイ法を用いた溶接部内の亀裂評価方法及び溶接部の保守管理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法は、
フェーズドアレイ超音波探傷装置によって、評価対象の溶接部の内部に超音波を走査しながら照射し、前記超音波の反射波を受信する本探傷工程と、
前記本探傷工程で受信した前記反射波の強度を閾値と比較し、前記反射波の強度が前記閾値以上である領域に亀裂が発生していると判定する判定工程と、
前記本探傷工程の前に前記閾値を求める閾値取得工程と、を備え、
前記閾値取得工程は、
内部に亀裂が発生した溶接部を有する閾値取得用試料を準備する試料準備工程と、
フェーズドアレイ超音波探傷装置によって、前記閾値取得用試料の溶接部の内部に、超音波を走査しながら照射し、前記超音波の反射波を受信する予備探傷工程と、
前記予備探傷工程の後、前記閾値取得用試料の溶接部の内部に含まれる前記亀裂を進展させる亀裂進展工程と、
前記亀裂進展工程の後、前記閾値取得用試料の溶接部を切断する切断工程と、
前記切断工程にて切断された溶接部における前記亀裂の長さを測定する亀裂長さ測定工程と、
前記亀裂長さ測定工程で測定された前記亀裂の長さから、亀裂伝播逆解析により、前記予備探傷工程の時刻での前記亀裂の長さを推定する亀裂長さ推定工程と、
前記予備探傷工程にて得られた反射波の強度分布において反射波の強度が一の値以上である領域に亀裂が発生していると仮定し、前記仮定に基づいて求められる前記予備探傷工程の時刻での亀裂の長さ（仮亀裂長さ）と前記亀裂長さ推定工程で推定された前記亀裂の長さ（推定亀裂長さ）とが一致するときの前記一の値を、前記閾値に決定する閾値決定工程と、
を含む。
【００１０】
上記構成（１）では、本探傷工程にて得られた反射波の強度分布において反射波の強度が閾値以上の領域に亀裂が発生していると判定しており、閾値の設定に依存して、亀裂長さの評価の正確さが変化してしまう。
ここで、亀裂に対応する反射波の強度は、亀裂が進展するのに伴い大きくなる傾向があり、発生初期の亀裂に対応する反射波の強度を閾値に設定することができれば、より小さい亀裂を早期に発見することが可能になる。しかしながら、発生初期の亀裂に対応する反射波の強度を正確に求めることは困難であった。
この点、上記構成（１）では、閾値取得用試料を切断した時刻よりも遡って、予備探傷工程の実施時刻での推定亀裂長さと仮亀裂長さとが一致するときの反射波の強度の値（前記一の値）を閾値に決定するので、亀裂がある程度進展した時刻よりも前の時刻、即ち亀裂の発生初期における、亀裂に対応する反射波の強度を閾値に決定することができる。このため、上記構成（１）によれば、発生初期の亀裂の評価を正確に行うことができる。
【００１１】
（２）幾つかの実施形態では、フェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法は、上記構成（１）において、
前記本探傷工程にて求められた前記評価対象の溶接部の内部の亀裂の長さから、亀裂伝播解析により、前記評価対象の溶接部の残存寿命を評価する工程を更に備える。
【００１２】
上記構成（２）によれば、評価対象の溶接部の内部の亀裂について、亀裂の長さを正確に評価することができ、亀裂が溶接部を貫通するまでの残存寿命も正確に評価することができる。また、上記構成（２）によれば、発生初期の亀裂の長さの評価を正確に行うことができ、クリープ損傷度が低いときでも、亀裂伝播解析により残存寿命を正確に評価することができる。
【００１３】
（３）幾つかの実施形態では、上記構成（１）又は（２）において、
前記溶接部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。
【００１４】
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、溶接部の外表面のクリープ損傷度に関わらずに、溶接部の内部のクリープ損傷度を評価する必要がある。
この点、上記構成（１）又は（２）のフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法は、溶接部の内部の亀裂の長さの評価を正確に行うことができ、上記構成（３）のように、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クリープ損傷度の評価に適している。
【００１５】
（４）幾つかの実施形態では、上記構成（１）〜（３）の何れかにおいて、
前記判定工程において、前記反射波の強度が前記閾値未満であるとき、
溶接部を有する強度曲線取得用試料に関する前記超音波の反射波の強度の経時変化を示す既知の反射波強度曲線に基づいて、前記評価対象の前記溶接部に関する前記反射波の強度が、前記本探傷工程で受信した前記反射波の強度Ｈ＊から前記閾値に到達するまでの時間Δｔ＊を求める工程を備える。
【００１６】
上記構成（１）によれば、判定工程で評価対象の溶接部における反射波の強度が閾値未満のとき、予め作成された反射波強度曲線を用いることで、評価対象の溶接部に亀裂が発生していない段階で、閾値に到達するまでの時間Δｔ＊（即ち、本探傷工程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。
【００１７】
（５）一実施形態では、前記構成（４）において、
経過時間が異なる２以上の時点のそれぞれにおいて前記強度曲線取得用試料について前記超音波の反射波の強度を計測し、前記強度曲線取得用試料についての前記２以上の時点における前記反射波の強度の計測結果に基づいて、前記強度曲線取得用試料に関する前記反射波強度曲線を同定する工程を備える。
上記構成（５）によれば、強度曲線取得用試料を用い、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ことで、反射波強度曲線を求めることができる。このように、強度曲線取得用試料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。
【００１８】
（６）一実施形態では、前記構成（５）において、
前記強度曲線取得用試料に関する前記反射波強度曲線を用いて、前記強度曲線取得用試料に関して、前記反射波の強度が、前記反射波の強度Ｈ＊から前記閾値に到達するまでの時間Δｔ＊ｓａｍｐｌｅを求める工程を備え、
前記時間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、前記時間Δｔ＊ｓａｍｐｌｅを前記時間Δｔ＊に換算する。
上記構成（６）によれば、強度曲線取得用試料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、評価対象の溶接部の閾値到達時間Δｔ＊を容易に求めることができる。
【００１９】
（７）一実施形態では、前記構成（５）において、
前記強度曲線取得用試料に関する前記反射波強度曲線をラーソンミラーパラメータ法により補正し、前記評価対象の前記溶接部に関する前記反射波の強度の経時変化を示す補正曲線を求める工程を備え、
前記時間Δｔ＊を求める工程では、前記補正曲線を用いて、前記時間Δｔ＊を求める。
上記構成（７）によれば、上記補正曲線を求めることで、評価対象の溶接部に関する閾値到達時間Δｔ＊を容易に求めることができる。
【００２０】
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係るフェーズドアレイ法による溶接部の保守管理方法は、
フェーズドアレイ超音波探傷装置によって、評価対象の溶接部の内部に超音波を走査しながら照射し、前記超音波の反射波を受信する本探傷工程と、
前記本探傷工程で受信した前記反射波の強度を閾値と比較し、前記反射波の強度が前記閾値以上である領域に亀裂が発生していると判定する判定工程と、
前記判定工程の判定結果に基づいて、前記評価対象の溶接部の補修又は交換を行う修理工程と、
前記本探傷工程の前に前記閾値を求める閾値取得工程と、を備え、
前記閾値取得工程は、
内部に亀裂が発生した溶接部を有する閾値取得用試料を準備する試料準備工程と、
フェーズドアレイ超音波探傷装置によって、前記閾値取得用試料の溶接部の内部に、超音波を走査しながら照射し、前記超音波の反射波を受信する予備探傷工程と、
前記予備探傷工程の後、前記閾値取得用試料の溶接部の内部に含まれる前記亀裂を進展させる亀裂進展工程と、
前記亀裂進展工程の後、前記閾値取得用試料の溶接部を切断する切断工程と、
前記切断工程にて切断された溶接部における前記亀裂の長さを測定する亀裂長さ測定工程と、
前記亀裂長さ測定工程で測定された前記亀裂の長さから、亀裂伝播逆解析により、前記予備探傷工程の時刻での前記亀裂の長さを推定する亀裂長さ推定工程と、
前記予備探傷工程にて得られた反射波の強度分布において反射波の強度が一の値以上である領域に亀裂が発生していると仮定し、前記仮定に基づいて求められる前記予備探傷工程の時刻での亀裂の長さ（仮亀裂長さ）と前記亀裂長さ推定工程で推定された前記亀裂の長さ（推定亀裂長さ）とが一致するときの前記一の値を、前記閾値に決定する閾値決定工程と、
を含む。
【００２１】
上記構成（８）では、本探傷工程にて得られた反射波の強度分布において反射波の強度が閾値以上の領域に亀裂が発生していると判定しており、閾値の設定に依存して、亀裂長さの評価の正確さが変化してしまう。
ここで、亀裂に対応する反射波の強度は、亀裂が進展するのに伴い大きくなる傾向があり、発生初期の亀裂に対応する反射波の強度を閾値に設定することができれば、より小さい亀裂を早期に発見することが可能になる。しかしながら、発生初期の亀裂に対応する反射波の強度を正確に求めることは困難であった。
この点、上記構成（８）では、閾値取得用試料を切断した時刻よりも遡って、予備探傷工程の実施時刻での推定亀裂長さと仮亀裂長さとが一致するときの反射波の強度の値（前記一の値）を閾値に決定するので、亀裂がある程度進展した時刻よりも前の時刻、即ち亀裂の発生初期における、亀裂に対応する反射波の強度を閾値に決定することができる。このため、上記構成（８）によれば、発生初期の亀裂の評価を正確に行うことができる。そしてこのように、上記構成（８）によれば、亀裂の評価を正確に行うことができるので、判定工程の結果に基づいて、溶接部の補修を的確に実施することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、フェーズドアレイ法により溶接部内の亀裂の有無や亀裂の長さを評価する際の基準となる閾値を正確に求め、亀裂の有無や亀裂の長さを正確に評価可能である、フェーズドアレイ法を用いた溶接部内の亀裂評価方法及び溶接部の保守管理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法の概略的な手順を示すフローチャートである。
【図２】図１中の閾値取得工程の概略的な手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の他の一実施形態に係るフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法（溶接部の保守管理方法）の概略的な手順を示すフローチャートである。
【図４】図１中の本探傷工程にて評価対象の溶接部から得られる、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。
【図５】図２中の予備探傷工程にて得られる閾値取得用試料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６】図５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７】図２中の亀裂長さ測定工程を説明するための図である。
【図８】図２中の亀裂長さ推定工程を説明するための図である。
【図９】図２中の閾値決定工程を説明するための図である。
【図１０】図２中の亀裂長さ測定工程に適用可能な亀裂伝播逆解析工程の手順を概略的に示すフローチャートである。
【図１１】図３中の残存寿命推定工程を説明するための図である。
【図１２】図３中の残存寿命推定工程に適用可能な亀裂伝播解析工程の手順を概略的に示すフローチャートである。
【図１３】亀裂の進展挙動を説明するための図であり、（ａ）は、亀裂深さと時間の関係を概略的に表すグラフであり、（ｂ）は、初期亀裂深さと貫通時間の関係を概略的に表すグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態に係るフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法を適用可能な溶接部にて溶接される部材の開先形状を例示する図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係るフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法を適用可能な溶接部により接続される配管の断面を例示する図である。
【図１６】本発明の他の一実施形態に係るフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法（溶接部の保守管理方法）の概略的な手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１６中の試料準備工程の概略的な手順を示すフローチャートである。
【図１８】図１６中の閾値到達寿命推定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１９】図１８中の反射波強度曲線を求めるための説明図である。
【図２０】ラーソンミラーパラメータ法により評価対象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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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、凹突起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。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係るフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法の概略的な手順を示すフローチャートである。図２は、図１中の閾値取得工程の概略的な手順を示すフローチャートである。図３は、本発明の他の一実施形態に係るフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法（溶接部の保守管理方法）の概略的な手順を示すフローチャートである。
図４は、図１中の本探傷工程にて評価対象の溶接部から得られる、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。図５は、図２中の予備探傷工程にて得られる閾値取得用試料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６は、図５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７は、図２中の亀裂長さ測定工程を説明するための図である。図８は、図２中の亀裂長さ推定工程を説明するための図である。図９は、図２中の閾値決定工程を説明するための図である。図１０は、図２中の亀裂長さ測定工程に適用可能な亀裂伝播逆解析工程の手順を概略的に示すフローチャートである。図１１は、図３中の残存寿命推定工程を説明するための図である。図１２は、図３中の残存寿命推定工程に適用可能な亀裂伝播解析工程の手順を概略的に示すフローチャートである。図１３は亀裂の進展挙動を説明するための図であり、（ａ）は、亀裂深さと時間の関係を概略的に表すグラフであり、（ｂ）は、初期亀裂深さと貫通時間の関係を概略的に表すグラフである。図１４は、本発明の一実施形態に係るフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法を適用可能な幾つかの溶接部の開先形状を例示する図である。図１５は、本発明の一実施形態に係るフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法を適用可能な溶接部により接続される配管の断面を例示する図である。
【００２６】
図１及び図３に示したように、本発明の一実施形態に係るフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法は、本探傷工程Ｓ２と、判定工程Ｓ３と、閾値取得工程Ｓ１とを有している。
本探傷工程Ｓ２では、図４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、評価対象の溶接部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。
評価対象の溶接部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。
【００２７】
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４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４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。
【００２８】
判定工程Ｓ３では、本探傷工程Ｓ２で受信した反射波の強度を閾値（基準値）と比較し、反射波の強度が閾値以上である領域に亀裂６ａが発生していると判定する。
例えば、図４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６ａ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。
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。
【００２９】
なお、本探傷工程Ｓ２自体は非破壊検査であり、図４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。評価対象の溶接部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。
【００３０】
閾値取得工程Ｓ１は、本探傷工程Ｓ２の前に行われ、判定工程Ｓ３で用いられる閾値が求められる。なお、閾値取得工程Ｓ１は、１回の本探傷工程Ｓ２につき必ず１回行う必要があるというものではなく、本探傷工程Ｓ２で用いられる閾値を取得出来ていれば、１回の閾値取得工程Ｓ１の後に、複数回の本探傷工程Ｓ２を実行してもよい。
図２に示したように、閾値取得工程Ｓ１は、試料準備工程Ｓ１００と、予備探傷工程Ｓ１０２と、亀裂進展工程Ｓ１０４と、切断工程Ｓ１０６と、亀裂長さ測定工程Ｓ１０８と、亀裂長さ推定工程Ｓ１１０と、閾値決定工程Ｓ１１２とを含む。
【００３１】
試料準備工程Ｓ１００では、図５に示したように、内部に亀裂６ｂが発生した溶接部４ｂを有する閾値取得用試料１２を準備する。閾値取得用試料１２は、例えば、クリープ試験片であってもよいし、ボイラの配管等の実機の一部であってもよい。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。
【００３２】
内部に亀裂６ｂが発生した溶接部４ｂとは、発生初期の亀裂６ｂを含む溶接部４ｂである。クリープ損傷の場合、まずクリープボイドが発生し、これらクリープボイドが繋がって亀裂を形成するので、亀裂の発生初期とは、クリープボイドが繋がって亀裂を形成する時期である。発生初期の亀裂６ｂを含んでいるか否かは、閾値取得用試料１２がクリープ試験片の場合、クリープ試験条件やクリープ試験時間に基づいてラーソンミラーパラメータ法などにより予想することができ、閾値取得用試料１２が実機の一部の場合、実機の運転条件や運転時間に基づいてラーソンミラーパラメータ法などにより予想することができる。
【００３３】
なお、予想が正確でない場合に備えて、閾値取得用試料１２がクリープ試験片の場合、クリープ試験時間の異なる複数のクリープ試験片を準備してもよい。同様に、予想が正確でない場合に備えて、閾値取得用試料１２が実機の一部の場合、運転時間の異なる複数の実機の一部を準備してもよい。
なお、閾値取得用試料１２が実機の一部の場合には、閾値取得用試料１２を準備することには、実機の一部の設置場所に、次の予備探傷工程Ｓ１０２を行う者が出向くことも含まれる。
【００３４】
予備探傷工程Ｓ１０２では、図５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、試料準備工程Ｓ１００で準備した閾値取得用試料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、予備探傷工程Ｓ１０２の実施時刻ｔ１での反射波の強度分布が得られる。図６は、予備探傷工程Ｓ１０２で得られた、熱影響部８ｂ内の１つの亀裂６ｂに対応する反射波の強度（エコー高さ）分布を概略的に示している。
【００３５】
亀裂進展工程Ｓ１０４では、予備探傷工程Ｓ１０２の後、閾値取得用試料１２の溶接部４ｂの内部に含まれる亀裂６ｂを進展させる。亀裂進展工程Ｓ１０４後の溶接部４ｂ及び進展した亀裂６ｂをそれぞれ溶接部４ｃ及び亀裂６ｃと称する。同様に亀裂進展工程Ｓ１０４後の溶着部１０ｂ及び熱影響部８ｂをそれぞれ溶着部１０ｃ及び熱影響部８ｃと称する。
なお、亀裂６ｂを進展させるには、閾値取得用試料１２がクリープ試験片の場合には、クリープ試験を続行すればよい。閾値取得用試料１２が実機の一部である場合には、実機の運転を続行すればよい。
【００３６】
切断工程Ｓ１０６では、亀裂進展工程Ｓ１０４の後、図７に示したように、閾値取得用試料１２の溶接部４ｃを切断する。
亀裂長さ測定工程Ｓ１０８では、切断工程Ｓ１０６にて切断された溶接部４ｃにおける亀裂６ｃの長さａ２を測定する。亀裂長さ測定工程Ｓ１０８での亀裂６ｃの長さａ２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。
【００３７】
亀裂長さ推定工程Ｓ１１０では、図８に示したように、亀裂長さ測定工程Ｓ１０８の実施時刻ｔ２で測定された亀裂６ｃの長さａ２から、亀裂伝播逆解析により、予備探傷工程Ｓ１０２の実施時刻ｔ１での亀裂６ｂの長さａ１を推定する。
なお、図８中のマスターカーブ１４は、時間と亀裂６ｂの長さとの関係を表す曲線であり、亀裂伝播逆解析により求められたものである。亀裂伝播逆解析は、時刻ｔ２から時刻ｔ１へと時間差ΔＴだけ時間が遡るように亀裂伝播解析を行うものであり、基本的な考え方は亀裂伝播解析と同じである。このため、マスターカーブ１４は、亀裂の進展の評価にも用いることができる。
【００３８】
閾値決定工程Ｓ１１２では、予備探傷工程Ｓ１０２にて得られた反射波の強度分布において、反射波の強度が一の値以上である領域に亀裂６ｂが発生していると仮定する。そして、図９に示したように、この仮定に基づいて強度分布から求められる予備探傷工程Ｓ１０２の時刻ｔ１での亀裂６ｂの長さ（仮亀裂長さ）ａ１’と、亀裂長さ推定工程Ｓ１１０で推定された亀裂６ｂの長さ（推定亀裂長さ）ａ１とが一致すような一の値を見つけ出す。そして、見つけ出した一の値を閾値ｔｈに決定する。
かくして閾値決定工程Ｓ１１２で決定された閾値ｔｈが、判定工程Ｓ３にて用いられる。
【００３９】
上記構成を有するフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法では、本探傷工程Ｓ２にて得られた反射波の強度分布において反射波の強度が閾値ｔｈ以上の領域に亀裂６ａが発生していると判定しており、閾値ｔｈの設定に依存して、亀裂６ａの長さａｘの評価の正確さが変化してしまう。
ここで、亀裂に対応する反射波の強度は、亀裂が進展するのに伴い大きくなる傾向があり、発生初期の亀裂に対応する反射波の強度を閾値に設定することができれば、より小さい亀裂を早期に発見することが可能になり、発生初期から亀裂を正確に評価することができる。しかしながら、従来、発生初期の亀裂に対応する反射波の強度を正確に求めることは困難であった。
【００４０】
この点、上記構成を有するフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法では、閾値取得用試料１２を切断して亀裂６ｃの長さを測定した時刻ｔ２よりも遡って、予備探傷工程Ｓ１０２の実施時刻ｔ１での推定亀裂長さａ１と仮亀裂長さａ１’とが一致するときの反射波の強度（前記一の値）を閾値ｔｈに決定するので、亀裂６ｃがある程度進展した時刻ｔ２よりも前の時刻ｔ１、即ち亀裂６ｂの発生初期における、亀裂６ｂに対応する反射波の強度を閾値ｔｈに決定することができる。このため、上記構成を有するフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法によれば、発生初期から亀裂の評価を正確に行うことができる。
【００４１】
ここで、図１０は、亀裂長さ推定工程Ｓ１１０に適用可能な亀裂伝播逆解析の概略的な手順を示すフローチャートである。
亀裂伝播逆解析では、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、時刻ｔ２での亀裂６ｃの長さａ２、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。
それから、工程Ｓ２０２で変数ａに長さａ２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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
そして、時刻判定工程Ｓ２１４にて、時刻ｔ２から時刻ｔ１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ｔ１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ａ１である。
【００４５】
なお、亀裂進展逆解析は、図１０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ｔ１での亀裂６ａの長さａ１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。
【００４６】
幾つかの実施形態では、図３に示したように、フェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法は残存寿命推定工程Ｓ５を更に備えている。
残存寿命推定工程Ｓ５では、判定工程Ｓ３の判定結果に基づいて、評価対象の溶接部４ａの残存寿命を評価する。すなわち、残存寿命推定工程Ｓ５では、本探傷工程Ｓ２及び判定工程Ｓ３にて求められた評価対象の溶接部４ａの内部の亀裂６ａの長さａｘから、亀裂伝播解析により、評価対象の溶接部４ａの残存寿命を評価する。
具体的には、図１１に示したように、本探傷工程Ｓ２の実施時刻ｔｘでの溶接部４ａの内部の亀裂６ａの長さａｘから、亀裂伝播解析により、亀裂６ａの長さａｘが溶接部４ａを貫通する長さａｒになる貫通時刻ｔｒを求める。貫通時刻ｔｒと時刻ｔ１との差が残存寿命に相当する。
【００４７】
上記構成を有するフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法によれば、評価対象の溶接部４ａの内部の亀裂６ａについて、亀裂６ａの長さａｘを正確に評価することができ、亀裂６ａが溶接部４ａを貫通するまでの残存寿命も正確に評価することができる。また、上記構成を有するフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法によれば、発生初期の亀裂６ａの長さａｘの評価を正確に行うことができ、クリープ損傷度が低いときでも、亀裂伝播解析により残存寿命を正確に評価することができる。
【００４８】
幾つかの実施形態では、図３に示したように、フェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法は、閾値取得工程Ｓ１と本探傷工程Ｓ２との間に、評価対象部位選定工程Ｓ４を更に備えている。評価対象部位選定工程Ｓ４では、応力解析により、亀裂が発生していそうな溶接部を見つけ出し、当該溶接部を本探傷工程Ｓ２での評価対象とする。
例えばボイラ等においては、溶接部の個数は多数であり、全ての溶接部を評価対象とする場合、評価に時間がかかってしまう。この点、応力解析により、亀裂が発生していそうな溶接部を見つけ出すことで、効率的に溶接部内の亀裂評価を行うことができる。
【００４９】
幾つかの実施形態では、図３に示したように、フェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法は、残存寿命推定工程Ｓ５の後に、修理工程Ｓ６を更に備えている。修理工程Ｓ６を更に備えている場合、フェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法は、フェーズドアレイ法による溶接部の保守管理方法であるということもできる。
【００５０】
修理工程Ｓ６では、判定工程Ｓ３の判定結果に基づいて、評価対象の溶接部４ａの補修又は交換が行われる。例えば、修理工程Ｓ６は、残存寿命推定工程Ｓ５での評価結果に基づいて行われてもよい。この場合、修理工程Ｓ６は、残存寿命推定工程Ｓ５での評価結果が否定的なものであるとき、すなわち、次回検査まで評価対象の溶接部４ａの寿命が残存していないことが判明したときに実行される。修理工程Ｓ６では、評価対象の溶接部４ａの亀裂６ａが補修される。あるいは、修理工程Ｓ６では、必要に応じて、評価対象の溶接部４ａ全体が交換される。
【００５１】
一方、残存寿命推定工程Ｓ５での評価結果が肯定的なものである場合、すなわち、次回検査まで評価対象の溶接部４ａの寿命が残存していることが判明した場合には、修理工程Ｓ６を省略可能である。ただし、修理工程Ｓ６を省略しても、亀裂６ａの存在が確認されている場合には、評価対象部位のリストに登録しておき（Ｓ７）、次回検査時に再度評価対象とする、もしくは交換するのが望ましい。
【００５２】
ここで、図１２は、残存寿命推定工程Ｓ５に適用可能な亀裂伝播解析の概略的な手順を示すフローチャートである。
亀裂伝播解析では、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。
それから、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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
そして、貫通判定工程Ｓ３１４にて、変数ａ、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（ｔｒ−ｔｘ）が、変数ｎと微小時間Δｔの積として求められる。
【００５６】
なお、亀裂進展解析は、図１２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。
【００５７】
ここで、図１３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、時間と亀裂の深さとの関係を示し、（ｂ）は、初期亀裂の深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。
【００５８】
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、図１及び図３に示したフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法は、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。
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。
【００５９】
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。
【００６０】
図１４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１５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
【００６１】
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、閾値を正確に決定できるとともに、残存寿命も正確に評価することができる。
【００６２】
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、閾値を正確に決定できるとともに、残存寿命も正確に評価することができる。
【００６３】
幾つかの実施形態では、図１６に示すように、事前準備工程Ｓ８を行う。但し、図１〜図３に示す閾値取得工程Ｓ１を行うことを前提とする。
事前準備工程Ｓ８では、溶接部を有する強度曲線取得用試料を用意し、図１８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。
判定工程Ｓ３において、評価対象の溶接部４ａの反射波の強度（エコー高さ）が閾値未満のＨ＊であるとき、図１８に示すように、反射波強度曲線１６に基づいて、評価対象の溶接部４ａに関する反射波の強度が、本探傷工程Ｓ２で受信した反射波の強度Ｈ＊から閾値に到達するまでの時間Δｔ＊を求める（閾値到達寿命推定工程Ｓ９）。
【００６４】
閾値到達寿命推定工程Ｓ９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、閾値ｔｈに到達するまでの時間Δｔ＊（即ち、本探傷工程Ｓ２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。
【００６５】
図１７は、事前準備工程Ｓ８の一実施形態を示す。
図１７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）。用意された強度曲線取得用試料に対して、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、強度曲線取得用試料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、強度曲線取得用試料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。
【００６６】
図１９は、事前準備工程Ｓ８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。
【００６７】
一実施形態では、２個の閾値取得用試料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個の閾値取得用試料１２から、反射波強度曲線１６ａ及び１６ｂを求めることができる。
【００６８】
図１６に示す閾値到達寿命推定工程Ｓ９において、探傷工程Ｓ２で受信した反射波の強度Ｈ＊から閾値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１８に示すように、反射波強度曲線１６を用い、強度曲線取得用試料に関して、反射波の強度が、反射波の強度Ｈ＊から閾値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、強度曲線取得用試料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。
【００６９】
一実施形態では、図２０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）における強度曲線取得用試料の全寿命（図１１中の貫通時刻ｔｘの到達時まで）ｔｒ１と、反射波の強度が閾値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ｔｒ１と、反射波の強度が閾値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。
【００７０】
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１８中、ｔ＊ｓａｍｐｌｅは強度曲線取得用試料の反射波の強度がＨ＊になる時間を示している。
【００７１】
探傷工程Ｓ２で受信した反射波の強度Ｈ＊から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１８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。
【００７２】
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。
なお、図１８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、ｔ１は亀裂発生時の時間を示している。
【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更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
例えば、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、本発明に係るフェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法及び溶接部の保守管理方法は、高温高圧下に曝される種々の溶接部に適用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
２          フェーズドアレイ超音波探傷装置
４ａ        評価対象の溶接部
４ｂ        閾値取得用試料の溶接部（予備探傷工程の実施時刻）
４ｃ        閾値取得用試料の溶接部（亀裂長さ測定工程の実施時刻）
６ａ        評価対象の溶接部の亀裂
６ｂ        閾値取得用試料の溶接部の亀裂（予備探傷工程の実施時刻）
６ｃ        閾値取得用試料の溶接部の亀裂（亀裂長さ測定工程の実施時刻）
８ａ        評価対象の溶接部の熱影響部
８ｂ        閾値取得用試料の溶接部の熱影響部（予備探傷工程の実施時刻）
８ｃ        閾値取得用試料の溶接部の熱影響部（亀裂長さ測定工程の実施時刻）
１０ａ      評価対象の溶接部の溶着部
１０ｂ      閾値取得用試料の溶接部の溶着部（予備探傷工程の実施時刻）
１０ｃ      閾値取得用試料の溶接部の溶着部（亀裂長さ測定工程の実施時刻）
１２        閾値取得用試料
１４        マスターカーブ
１６        反射波強度曲線
１８        補正曲線
ａ１        推定亀裂長さ
ａ１’      仮亀裂長さ
Ｓ１        閾値取得工程
Ｓ２        本探傷工程
Ｓ３        判定工程
Ｓ４        評価対象部位選定工程
Ｓ５        残存寿命推定工程
Ｓ６        修理工程
Ｓ８        事前準備工程
Ｓ９        閾値到達寿命推定工程
Ｓ１００    試料準備工程
Ｓ１０２    予備探傷工程
Ｓ１０４    亀裂進展工程
Ｓ１０６    切断工程
Ｓ１０８    亀裂長さ測定工程
Ｓ１１０    亀裂長さ推定工程
Ｓ１１２    閾値決定工程
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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