(57)【要約】【課題】構造材の応力腐食割れ感受性や寿命の有無を判定して構造材の品質を評価することが可能な構造材品質評価システムおよび構造材品質評価方法である。【解決手段】構造材品質評価システム１は、品質評価の対象となる判定対象体が無視できない程度の応力腐食割れ感受性を示すようになる際の限界硬度である限界硬度情報を保存する限界硬度情報データベース（ＤＢ）７と、判定対象体の硬度を入力して限界硬度情報データベース（ＤＢ）７の限界硬度情報を参照することにより、判定対象体の硬度が限界硬度よりも小さいか否かを判定し、判定対象体の硬度が限界硬度よりも小さいと判定した場合には、応力腐食割れ感受性無しとの判定結果を出力する一方、判定対象体の硬度が限界硬度よりも小さくないと判定した場合には、応力腐食割れ感受性有りとの判定結果を出力する応力腐食割れ感受性判定手段６とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
品質評価の対象となる判定対象体が無視できない程度の応力腐食割れ感受性を示すようになる際の限界硬度である限界硬度情報を保存する限界硬度情報データベースと、前記判定対象体の硬度を入力して前記限界硬度情報データベースの前記限界硬度情報を参照することにより、前記判定対象体の硬度が前記限界硬度よりも小さいか否かを判定し、前記判定対象体の硬度が前記限界硬度よりも小さいと判定した場合には、応力腐食割れ感受性無しとの判定結果を出力する一方、前記判定対象体の硬度が前記限界硬度よりも小さくないと判定した場合には、応力腐食割れ感受性有りとの判定結果を出力する応力腐食割れ感受性判定手段とを備えたことを特徴とする構造材品質評価システム。
【請求項２】
品質評価の対象となる判定対象体が寿命に達した際の限界材料特性値および寿命基準硬度を関連付けた寿命基準硬度情報を保存する寿命基準硬度情報データベースと、前記限界材料特性値を入力して前記限界材料特性値に対応する前記寿命基準硬度を前記寿命基準硬度情報データベースからの抽出する寿命基準硬度情報設定手段と、前記判定対象体の硬度を入力して前記寿命基準硬度情報設定手段により抽出された前記寿命基準硬度よりも小さいか否かを比較判定し、前記判定対象体の硬度が前記寿命基準硬度よりも小さいと判定した場合には、寿命ありとの判定結果を出力する一方、前記判定対象体の硬度が前記寿命基準硬度よりも小さくないと判定した場合には、寿命なしとの判定結果を出力する寿命判定手段とを備えたことを特徴とする構造材品質評価システム。
【請求項３】
前記判定対象体の製造条件をパラメータ化した製造条件情報を前記判定対象体の加工前における硬度情報とともに入力する製造条件入力手段と、前記判定対象体の加工前における硬度情報と製造条件情報とをパラメータとして加工後における前記判定対象体の硬度情報を関連付けた製造条件硬度変換情報を保存する製造条件硬度変換情報データベースと、前記製造条件入力手段から前記判定対象体の前記製造条件情報および前記判定対象体の加工前における硬度情報を入力して前記製造条件硬度変換情報データベースの前記製造条件硬度変換情報を参照することにより、前記判定対象体の加工後における硬度を予測する硬度予測手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の構造材品質評価システム。
【請求項４】
前記判定対象体の歪量と硬度との関係についての歪量硬度変換情報を保存する歪量硬度変換情報データベースと、前記判定対象体の歪量を入力して前記歪量硬度変換情報データベースに保存された前記歪量硬度変換情報を参照することにより、前記判定対象体の歪量を前記判定対象体の硬度に変換する硬度計算手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の構造材品質評価システム。
【請求項５】
前記判定対象体の歪量を計測する歪量計測手段と、前記判定対象体の歪量と硬度との関係についての歪量硬度変換情報を保存する歪量硬度変換情報データベースと、前記歪量計測手段から前記判定対象体の歪量を入力して前記歪量硬度変換情報データベースに保存された前記歪量硬度変換情報を参照することにより、前記判定対象体の歪量を前記判定対象体の硬度に変換する硬度計算手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の構造材品質評価システム。
【請求項６】
前記限界材料特性値は、前記判定対象体の耐力、引張強さ、伸び、絞り、衝撃値および破壊靭性値の少なくとも１つであることを特徴とする請求項２記載の構造材品質評価システム。
【請求項７】
前記製造条件は、切削加工の加工率および曲げ加工の加工率の少なくとも一方をパラメータとすることを特徴とする請求項３記載の構造材品質評価システム。
【請求項８】
前記製造条件は、旋盤加工、マシニングセンタ加工、グラインダ加工およびフライス加工のいずれであるかをパラメータとすることを特徴とする請求項３記載の構造材品質評価システム。
【請求項９】
品質評価の対象となる判定対象体の硬度を入力するステップと、入力した前記判定対象体の硬度が前記判定対象体が無視できない程度の応力腐食割れ感受性を示すようになる際の限界硬度よりも小さいか否かを判定し、前記判定対象体の硬度が前記限界硬度よりも小さいと判定した場合には、応力腐食割れ感受性無しとの判定結果を出力する一方、前記判定対象体の硬度が前記限界硬度よりも小さくないと判定した場合には、応力腐食割れ感受性有りとの判定結果を出力するステップとを備えたことを特徴とする構造材品質評価方法。
【請求項１０】
品質評価の対象となる判定対象体が寿命に達した際の限界材料特性値および寿命基準硬度を関連付けた寿命基準硬度情報を保存するステップと、前記限界材料特性値を入力し、保存された前記寿命基準硬度情報から前記限界材料特性値に対応する前記寿命基準硬度情報を抽出するステップと、前記判定対象体の硬度を入力して抽出された前記寿命基準硬度よりも小さいか否かを比較判定し、前記判定対象体の硬度が前記寿命基準硬度よりも小さいと判定した場合には、寿命ありとの判定結果を出力する一方、前記判定対象体の硬度が前記寿命基準硬度よりも小さくないと判定した場合には、寿命なしとの判定結果を出力するステップとを備えたことを特徴とする構造材品質評価方法。
【請求項１１】
前記判定対象体の製造条件をパラメータ化した製造条件情報を前記判定対象体の加工前における硬度情報とともに入力するステップと、前記判定対象体の加工前における硬度情報と製造条件情報とをパラメータとして加工後における前記判定対象体の硬度情報を関連付けた製造条件硬度変換情報を参照することにより、前記判定対象体の加工後における硬度を予測するステップとを備えたことを特徴とする請求項９記載の構造材品質評価方法。
【請求項１２】
前記判定対象体の歪量を入力して前記判定対象体の歪量と硬度との関係についての歪量硬度変換情報を参照することにより、前記判定対象体の歪量を前記判定対象体の硬度に変換するステップを備えたことを特徴とする請求項９または１０記載の構造材品質評価方法。
【請求項１３】
前記判定対象体の歪量を計測するステップと、前記判定対象体の歪量と硬度との関係についての歪量硬度変換情報を参照することにより、前記判定対象体の歪量を前記判定対象体の硬度に変換するステップとを備えたことを特徴とする請求項９または１０記載の構造材品質評価方法。
【請求項１４】
前記限界材料特性値は、前記判定対象体の耐力、引張強さ、伸び、絞り、衝撃値および破壊靭性値の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１０記載の構造材品質評価方法。
【請求項１５】
前記製造条件は、切削加工の加工率および曲げ加工の加工率の少なくとも一方をパラメータとすることを特徴とする請求項１１記載の構造材品質評価方法。
【請求項１６】
前記製造条件は、旋盤加工、マシニングセンタ加工、グラインダ加工およびフライス加工のいずれであるかをパラメータとすることを特徴とする請求項１１記載の構造材品質評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造材の寿命や応力腐食割れ感受性等の構造材の品質を判定する構造材品質評価システムおよび構造材品質評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学プラントや原子力プラント等の設備において使用される構造材は、高温高圧水環境等の腐食環境下で使用されるものが多い。例えば原子炉において使用される構造材の１つである高硬度鋼は高温高圧水環境下では応力腐食割れを発生する恐れがあることが知られ、耐力や引張強さ等の材料特性が劣化して寿命に達した場合には、構造材を交換する必要がある。
【０００３】
高硬度鋼は、製造時における熱処理あるいは曲げ加工や切削加工等の加工により転位等の欠陥が生じることで硬化するが、高硬度鋼の欠陥は水素の捕獲要素として作用し、いわゆる水素脆化による応力腐食割れの発生の増加に繋がる。
【０００４】
このため、高硬度鋼等の鋼は、鋼種によって差異は存在するものの、鋼の硬さが一定の硬度以上となった場合に顕著な応力腐食割れ感受性を示すことが知られる。
【０００５】
同様に構造材の材料としてステンレス鋼が使用された場合には、ステンレス鋼の硬度が一定の硬度以上となったときに顕著な応力腐食割れ感受性を示すことが知られる（例えば非特許文献１または非特許文献２参照）。
【０００６】
すなわち、高硬度鋼やステンレス鋼等の構造材は、製造時における曲げ加工や切削加工等の加工に伴う加工硬化の作用により硬度が増加し、応力腐食割れ感受性が増加する。さらに、化学プラントや原子力プラント等の設備に構造材が使用されると、腐食環境下において構造材の応力腐食割れ感受性が増加し、耐腐食割れ性が劣化する。
【０００７】
このため従来、構造材の硬度に基づいて応力腐食割れ感受性が評価される（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
従来の構造材の応力腐食割れ感受性評価方法は、金属の結晶粒界の結合力が低下すると硬度計の圧痕が大きくなるという知見に基づいて、構造材として使用される前の固溶化熱処理を受けた状態の材料の硬さと構造材として加工された後あるいは使用されて劣化した後の材料のマイクロビッカース硬さとの比をもって構造材の応力腐食割れ感受性の大小を相対的かつ定量的に評価する方法である。
【０００９】
また、従来、構造材の耐力や引張強さ等の材料特性が計測されて構造材の寿命が診断され、寿命に達した構造材は交換される。
【００１０】
【非特許文献１】
「ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＬＯＮＧ  ＴＥＲＭ  ＡＧＥＤ  ＭＡＲＴＥＮＳＩＴＩＣ  ＳＴＡＩＮＬＥＳＳ  ＳＴＥＥＬＳ」（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｉｎ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｕｇｕｓｔ，１９８７）
【００１１】
【非特許文献２】
「Ｓｔｒｅｓｓ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ  ｏｆ  Ｃｏｌｄ  Ｗｏｒｋｅｄ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  Ｓｔｅｅｌｓ  ｉｎ  ｈｉｇｈ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｗａｔｅｒ」（ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ  ９４，Ｎｏ．２３７）
【００１２】
【特許文献１】
特開昭５６−１６３４３７号公報（第１頁―第３頁参照）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構造材の応力腐食割れ感受性評価方法は、構造材として使用される前の硬さと構造材として使用された後の硬さを計測し、その比に基づいて相対的に応力腐食割れ感受性を評価するのみであるため、構造材の応力腐食割れ感受性が構造材の機能に影響を与えるのか否かという絶対的な評価をすることができない。
【００１４】
また、構造材として使用された後に構造材の硬度を計測することが困難な場合には、構造材の応力腐食割れ感受性を評価することができない。
【００１５】
さらに、従来の構造材の応力腐食割れ感受性評価方法においては、応力腐食割れ感受性の評価に留まり、構造材の耐力や引張強さ等の材料特性に基づく寿命を診断することができない。
【００１６】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、構造材の応力腐食割れ感受性や寿命の有無を判定することにより構造材の品質を評価することが可能な構造材品質評価システムおよび構造材品質評価方法を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明の他の目的は、構造材の硬度を計測することが困難な場合であっても、構造材の品質を評価することが可能な構造材品質評価システムおよび構造材品質評価方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る構造材品質評価システムは、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、品質評価の対象となる判定対象体が無視できない程度の応力腐食割れ感受性を示すようになる際の限界硬度である限界硬度情報を保存する限界硬度情報データベースと、前記判定対象体の硬度を入力して前記限界硬度情報データベースの前記限界硬度情報を参照することにより、前記判定対象体の硬度が前記限界硬度よりも小さいか否かを判定し、前記判定対象体の硬度が前記限界硬度よりも小さいと判定した場合には、応力腐食割れ感受性無しとの判定結果を出力する一方、前記判定対象体の硬度が前記限界硬度よりも小さくないと判定した場合には、応力腐食割れ感受性有りとの判定結果を出力する応力腐食割れ感受性判定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明に係る構造材品質評価システムは、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、品質評価の対象となる判定対象体が寿命に達した際の限界材料特性値および寿命基準硬度を関連付けた寿命基準硬度情報を保存する寿命基準硬度情報データベースと、前記限界材料特性値を入力して前記限界材料特性値に対応する前記寿命基準硬度を前記寿命基準硬度情報データベースからの抽出する寿命基準硬度情報設定手段と、前記判定対象体の硬度を入力して前記寿命基準硬度情報設定手段により抽出された前記寿命基準硬度よりも小さいか否かを比較判定し、前記判定対象体の硬度が前記寿命基準硬度よりも小さいと判定した場合には、寿命ありとの判定結果を出力する一方、前記判定対象体の硬度が前記寿命基準硬度よりも小さくないと判定した場合には、寿命なしとの判定結果を出力する寿命判定手段とを備えたことを特徴とする方法である。
【００２０】
また、本発明に係る構造材品質評価方法は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、品質評価の対象となる判定対象体の硬度を入力するステップと、入力した前記判定対象体の硬度が前記判定対象体が無視できない程度の応力腐食割れ感受性を示すようになる際の限界硬度よりも小さいか否かを判定し、前記判定対象体の硬度が前記限界硬度よりも小さいと判定した場合には、応力腐食割れ感受性無しとの判定結果を出力する一方、前記判定対象体の硬度が前記限界硬度よりも小さくないと判定した場合には、応力腐食割れ感受性有りとの判定結果を出力するステップとを備えたことを特徴とする方法である。
【００２１】
また、本発明に係る構造材品質評価方法は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、品質評価の対象となる判定対象体が寿命に達した際の限界材料特性値および寿命基準硬度を関連付けた寿命基準硬度情報を保存するステップと、前記限界材料特性値を入力し、保存された前記寿命基準硬度情報から前記限界材料特性値に対応する前記寿命基準硬度情報を抽出するステップと、前記判定対象体の硬度を入力して抽出された前記寿命基準硬度よりも小さいか否かを比較判定し、前記判定対象体の硬度が前記寿命基準硬度よりも小さいと判定した場合には、寿命ありとの判定結果を出力する一方、前記判定対象体の硬度が前記寿命基準硬度よりも小さくないと判定した場合には、寿命なしとの判定結果を出力するステップとを備えたことを特徴とする方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る構造材品質評価システムおよび構造材品質評価方法の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る構造材品質評価システムの第１の実施形態を示す機能ブロック図である。
【００２４】
構造材品質評価システム１は、硬度計測手段２、歪量計測手段３、硬度計算手段４、歪量硬度変換情報データベース（ＤＢ）５、応力腐食割れ感受性判定手段６および限界硬度情報データベース（ＤＢ）７を有する。
【００２５】
硬度計測手段２は、応力腐食割れの感受性の有無の判定対象となる判定対象体の硬度を計測する機能と、計測して得られた判定対象体の硬度を応力腐食割れ感受性判定手段６に与える機能を有する。硬度計測手段２が計測する判定対象体の硬度の単位は任意であり、ビッカース硬さ、ブリネル硬さ、ロックウェル硬さやその他の硬さであってもよい。
【００２６】
歪量計測手段３は、判定対象体の歪量を計測する機能と、計測して得られた判定対象体の歪量を硬度計算手段４に与える機能を有する。歪量計測手段３の例としては、例えばＸ線非破壊検査装置や歪ゲージが挙げられる。
【００２７】
歪量硬度変換情報データベース（ＤＢ）５には、判定対象体の歪量と硬度との関係についての歪量硬度変換情報が判定対象体の材質ごとに予め保存される。
【００２８】
硬度計算手段４は、歪量計測手段３から判定対象体の歪量を受けると、歪量硬度変換情報データベース（ＤＢ）５に保存された歪量硬度変換情報を参照することにより、判定対象体の歪量を判定対象体の硬度に変換する機能と、変換して得られた判定対象体の硬度を応力腐食割れ感受性判定手段６に与える機能を有する。
【００２９】
限界硬度情報データベース（ＤＢ）７には、判定対象体が応力腐食割れ感受性を無視できない程度に示すようになる際の限界硬度である限界硬度情報が判定対象体の材質ごとに予め定められて保存される。
【００３０】
図２は、図１に示す限界硬度情報データベース（ＤＢ）７に限界硬度情報を保存する際の基礎データとなるオーステナイト系ステンレス鋼の硬さと応力腐食割れ感受性との関係を示す特性図である。
【００３１】
図２において、縦軸は、オーステナイト系ステンレス鋼に生じた応力腐食割れ（ＳＣＣ；Ｓｔｒｅｓｓ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ）の最大深さ（μｍ）を示し、横軸はオーステナイト系ステンレス鋼のビッカース硬さ（ＨＶ）を示す。
【００３２】
また、図２において、●印はオーステナイト系ステンレス鋼の１つであるＳＵＳ３０４Ｌ鋼の硬さとＳＣＣ最大深さとの関係を示す測定値データ、■印は、ＳＵＳ３１６Ｌ鋼の硬さとＳＣＣ最大深さとの関係を示す測定値データ、▲印は、ＳＵＳ３０４鋼の硬さとＳＣＣ最大深さとの関係を示す測定値データである。
【００３３】
図２によれば、いずれのオーステナイト系ステンレス鋼についても、ビッカース硬さが増加するにつれて、ＳＣＣ最大深さも増加することが分かる。すなわち、ビッカース硬さが増加し、オーステナイト系ステンレス鋼の硬度が増加するにつれてオーステナイト系ステンレス鋼の応力腐食割れ感受性が増加することが分かる。
【００３４】
さらに、各オーステナイト系ステンレス鋼のＳＣＣ最大深さは、ビッカース硬さが一定の値を超えたときに顕著に増加することが分かる。
【００３５】
一般に、オーステナイト系ステンレス鋼における応力腐食割れ感受性が無視できるか否かの評価基準は、ＳＵＳ３０４Ｌ鋼およびＳＵＳ３１６Ｌ鋼ではビッカース硬さがＨＶ３００以上であるか否か、ＳＵＳ３０４鋼ではビッカース硬さがＨＶ２７０以上であるか否かであることが知られている。
【００３６】
このため、判定対象体の材質がＳＵＳ３０４Ｌ鋼あるいはＳＵＳ３１６Ｌ鋼である場合には、限界硬度情報データベース（ＤＢ）７に保存される限界硬度情報はＨＶ３００とすることができる一方、判定対象体の材質がＳＵＳ３０４鋼である場合には、限界硬度情報はＨＶ２７０とすることができる。
【００３７】
尚、図２のデータは、例えば、「Ｓｔｒｅｓｓ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ  ｏｆ  Ｃｏｌｄ  Ｗｏｒｋｅｄ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  Ｓｔｅｅｌｓ  ｉｎ  ｈｉｇｈ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｗａｔｅｒ」（ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ  ９４，Ｎｏ．２３７）に開示されている。
【００３８】
図３は、図１に示す限界硬度情報データベース（ＤＢ）７に限界硬度情報を保存する際の基礎データとなるマルテンサイト系ステンレス鋼等の材料の硬さと応力腐食割れ感受性との関係を示す特性図である。
【００３９】
図３において、縦軸は、マルテンサイト系ステンレス鋼等の材料に生じたＳＣＣ最大割れ深さ（μｍ）を示し、横軸はマルテンサイト系ステンレス鋼等の材料のビッカース硬さ（ＨＶ）を示す。
【００４０】
また、図３において、●印は１３％Ｃｒ‐Ｎｉ鋳鋼の１つであるＣＡ６ＮＭ鋼の硬さとＳＣＣ最大深さとの関係を示す測定値データ、■印は、マルテンサイト系ステンレス鋼の１つであるＳＵＳ４３１鋼の硬さとＳＣＣ最大深さとの関係を示す測定値データ、▲印は、ＳＵＳ６３０鋼の硬さとＳＣＣ最大深さとの関係を示す測定値データ、○印はその他の参考となる鋼の硬さとＳＣＣ最大深さとの関係を示す測定値データである。
【００４１】
図３によれば、図２と同様にいずれの鋼についても、ビッカース硬さが増加するにつれて、ＳＣＣ最大深さも増加して鋼の応力腐食割れ感受性が増加することが分かる。
【００４２】
さらに、各鋼のＳＣＣ最大深さは、ビッカース硬さが一定の値を超えたときに顕著に増加することが分かる。
【００４３】
一般に、マルテンサイト系ステンレス鋼における応力腐食割れ感受性が無視できるか否かの評価基準は、ビッカース硬さがＨＶ３４０以上であるか否かであることが知られている。
【００４４】
このため、判定対象体の材質がマルテンサイト系ステンレス鋼である場合には、限界硬度情報データベース（ＤＢ）７に保存される限界硬度情報はＨＶ３４０とすることができる。
【００４５】
尚、図３のデータは、例えば、「ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＺＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＬＯＮＧ  ＴＥＲＭ  ＡＧＥＤ  ＭＡＲＴＥＮＳＩＴＩＣ  ＳＴＡＩＮＬＥＳＳ  ＳＴＥＥＬＳ」（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｉｎ  Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｕｇｕｓｔ，１９８７）に開示されている。
【００４６】
一方、応力腐食割れ感受性判定手段６は、硬度計測手段２あるいは硬度計算手段４から判定対象体の硬度を受けると、限界硬度情報データベース（ＤＢ）７の限界硬度情報を参照して判定対象体の硬度が応力腐食割れ感受性が無視できる場合の硬度の範囲内にあるか否か、すなわち限界硬度よりも小さいか否かを判定する機能と、判定の結果、判定対象体の硬度が限界硬度よりも小さいと判定した場合には、応力腐食割れ感受性無しとの判定結果を出力する一方、判定対象体の硬度が限界硬度と等しいか限界硬度よりも大きいと判定した場合には、応力腐食割れ感受性有りとの判定結果を出力する機能を有する。
【００４７】
次に、構造材品質評価システム１の作用について説明する。
【００４８】
図４は、図１に示す構造材品質評価システム１により、判定対象体の応力腐食割れ感受性の有無を判定する際の流れを示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【００４９】
まず、ステップＳ１において予め判定対象体が切削加工や曲げ加工等の任意の加工あるいは熱処理等の処理を伴って所定の形状に形成される。このため、判定対象体の内部には応力が発生する。
【００５０】
次に、ステップＳ２において判定対象体の硬度Ｄを測定できるか否かを判定する。
【００５１】
そして、判定の結果、判定対象体の硬度測定が可能であれば、ステップＳ３において硬度計測手段２により判定対象体の硬度Ｄが計測され、計測して得られた判定対象体の硬度Ｄは応力腐食割れ感受性判定手段６に与えられる。
【００５２】
次に、ステップＳ４において応力腐食割れ感受性判定手段６は、硬度計測手段２から判定対象体の硬度Ｄを受けると、限界硬度情報データベース（ＤＢ）７の限界硬度情報を参照して判定対象体の硬度Ｄと応力腐食割れ感受性が無視できるか否かの判定基準である限界硬度Ｄｃと比較する。
【００５３】
さらに、ステップＳ５において応力腐食割れ感受性判定手段６は、判定対象体の硬度Ｄが限界硬度Ｄｃよりも小さいか否かを判定する。
【００５４】
次に、判定対象体の硬度Ｄが限界硬度Ｄｃよりも小さいと判定された場合には、ステップＳ６において応力腐食割れ感受性無しとの判定結果が応力腐食割れ感受性判定手段６により出力される。
【００５５】
また、ステップＳ５の判定において、判定対象体の硬度Ｄが限界硬度Ｄｃと等しいと判定された場合あるいは判定対象体の硬度Ｄが限界硬度Ｄｃよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ７において応力腐食割れ感受性有りとの判定結果が応力腐食割れ感受性判定手段６により出力される。
【００５６】
一方、ステップＳ２において判定対象体の硬度測定が可能であると判定した場合には、ステップＳ８において、Ｘ線非破壊検査装置や歪ゲージ等の歪量計測手段３により判定対象体の歪量εが計測される。歪量計測手段３は、計測して得られた判定対象体の歪量εを硬度計算手段４に与える。
【００５７】
次に、ステップＳ９において、硬度計算手段４は、歪量計測手段３から判定対象体の歪量εを受けると、歪量硬度変換情報データベース（ＤＢ）５に保存された歪量硬度変換情報を参照する。
【００５８】
そして、ステップＳ１０において、硬度計算手段４は、参照した歪量硬度変換情報に基づいて、判定対象体の歪量εを判定対象体の硬度Ｄに変換する。硬度計算手段４は、変換して得られた判定対象体の硬度Ｄを応力腐食割れ感受性判定手段６に与える。
【００５９】
そして、ステップＳ４において判定対象体の歪量εから得られた判定対象体の硬度Ｄと限界硬度Ｄｃとが応力腐食割れ感受性判定手段６により比較され、ステップＳ５において判定対象体の硬度Ｄが限界硬度Ｄｃよりも小さいか否かが判定される。
【００６０】
この結果、判定対象体の硬度Ｄが限界硬度Ｄｃよりも小さいと判定された場合には、ステップＳ６において応力腐食割れ感受性無しとの判定結果が応力腐食割れ感受性判定手段６により出力される一方、判定対象体の硬度Ｄが限界硬度Ｄｃと等しいか限界硬度Ｄｃよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ７において応力腐食割れ感受性有りとの判定結果が応力腐食割れ感受性判定手段６により出力される。
【００６１】
すなわち、構造材品質評価システム１は、判定対象体の硬度Ｄを計測し、予めデータ化された限界硬度Ｄｃとの大小関係を判定することにより判定対象体の応力腐食割れ感受性の有無を判定するシステムである。
【００６２】
構造材品質評価システム１では、構造材の応力腐食割れ感受性が構造材の機能に影響があるのか否かを判定することにより、絶対的に構造材の応力腐食割れ感受性の有無を判定して構造材の品質を評価することができる。
【００６３】
また、構造材品質評価システム１では、構造材の硬度を計測することが困難な場合であっても、構造材の歪量εを計測することにより間接的に構造材の硬度を求めることで、構造材の応力腐食割れ感受性の有無を判定して構造材の品質を評価することができる。
【００６４】
図５は本発明に係る構造材品質評価方法の第２の実施形態を示す機能ブロック図である。
【００６５】
図５に示された、構造材品質評価システム１Ａでは、応力腐食割れ感受性判定手段６および限界硬度情報データベース（ＤＢ）７以外の構成が図１に示す構造材品質評価システム１と相違する。応力腐食割れ感受性判定手段６および限界硬度情報データベース（ＤＢ）７の構成については図１に示す構造材品質評価システム１と実質的に同一であるため、同符号を付して説明を省略する。
【００６６】
構造材品質評価システム１Ａは、製造条件入力手段１０、製造条件硬度変換情報データベース（ＤＢ）１１、硬度予測手段１２、応力腐食割れ感受性判定手段６および限界硬度情報データベース（ＤＢ）７を有する。
【００６７】
製造条件入力手段１０は、判定対象体の製造条件をパラメータ化された製造条件情報として加工前の判定対象体の硬度、すなわち判定対象体の硬度の初期値とともに入力し、入力した製造条件情報および判定対象体の加工前の硬度情報を硬度予測手段１２に与える機能を有する。
【００６８】
製造条件情報は、曲げ加工や切削加工等の加工の種類や加工条件に応じて材質に応じてパラメータ化される。製造条件情報は、例えば、旋盤加工、マシニングセンタ加工、グラインダ加工あるいはフライス加工等の切削加工や曲げ加工等の加工方法の種類をパラメータとしてもよい。さらに、曲げ加工の際の温度条件や切削加工の際の加工率や切削条件等の任意の条件をパラメータ化して製造条件情報としてもよい。
【００６９】
製造条件硬度変換情報データベース（ＤＢ）１１には、加工前に一定の硬度を有する判定対象体が所要の製造条件により加工された際の硬度の変化量が製造条件と関連付けられて、製造条件硬度変換情報として材質ごとに予め保存される。すなわち、判定対象体の加工前の硬度と製造条件とをパラメータとして加工後における判定対象体の硬度が関連付けられることにより製造条件硬度変換情報が作成される。
【００７０】
硬度予測手段１２は、製造条件入力手段１０から判定対象体の製造条件情報および加工前の判定対象体の硬度情報を受けると、製造条件硬度変換情報データベース（ＤＢ）１１に保存された製造条件硬度変換情報を参照することにより、判定対象体の製造条件情報と加工前の判定対象体の硬度情報とから判定対象体の加工後における硬度を予測する機能と、予測して得られた判定対象体の硬度情報を応力腐食割れ感受性判定手段６に与える機能とを有する。
【００７１】
次に、構造材品質評価システム１Ａの作用について説明する。
【００７２】
図６は、図５に示す構造材品質評価システム１Ａにより、判定対象体の応力腐食割れ感受性の有無を判定する際の流れを示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【００７３】
まず、ステップＳ１１において予め判定対象体が切削加工や曲げ加工等の任意の加工により所定の形状に加工される。このため、判定対象体の内部には応力が発生する。
【００７４】
次に、ステップＳ１２において判定対象体が切削加工あるいは曲げ加工により製造されたものであるか、または切削加工および曲げ加工の双方により製造されたものであるか等の製造条件がパラメータ化された製造条件情報として加工前の判定対象体の硬度とともに製造条件入力手段１０に入力される。製造条件入力手段１０は、入力された製造条件情報および加工前の判定対象体の硬度情報を硬度予測手段１２に与える。
【００７５】
次に、ステップＳ１３において硬度予測手段１２が、製造条件入力手段１０から判定対象体の製造条件情報および加工前の判定対象体の硬度情報を受けると、製造条件硬度変換情報データベース（ＤＢ）１１に保存された製造条件硬度変換情報を参照する。
【００７６】
さらに、ステップＳ１４において硬度予測手段１２は、参照した製造条件硬度変換情報に基づいて判定対象体の製造条件情報および加工前の判定対象体の硬度情報から判定対象体の加工後における硬度Ｄを予測する。硬度予測手段１２は、予測して得られた判定対象体の硬度Ｄを応力腐食割れ感受性判定手段６に与える。
【００７７】
次に、ステップＳ１５において応力腐食割れ感受性判定手段６は、硬度予測手段１２から判定対象体の硬度Ｄを受けると、限界硬度情報データベース（ＤＢ）７の限界硬度情報を参照して判定対象体の硬度Ｄと応力腐食割れ感受性が無視できるか否かの判定基準である限界硬度Ｄｃと比較する。
【００７８】
さらに、ステップＳ１６において応力腐食割れ感受性判定手段６は、判定対象体の硬度Ｄが限界硬度Ｄｃよりも小さいか否かを判定する。
【００７９】
次に、判定対象体の硬度Ｄが限界硬度Ｄｃよりも小さいと判定された場合には、ステップＳ１７において応力腐食割れ感受性無しとの判定結果が応力腐食割れ感受性判定手段６により出力される。
【００８０】
また、ステップＳ１６の判定において、判定対象体の硬度Ｄが限界硬度Ｄｃと等しいと判定した場合あるいは判定対象体の硬度Ｄが限界硬度Ｄｃよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ１８において応力腐食割れ感受性有りとの判定結果が応力腐食割れ感受性判定手段６により出力される。
【００８１】
すなわち、構造材品質評価システム１Ａは、判定対象体の製造条件情報と硬度Ｄとを関連付けて予めデータ化し、製造条件情報に基づいて間接的に判定対象体の硬度Ｄを予測して、限界硬度Ｄｃとの大小関係を判定することにより判定対象体の応力腐食割れ感受性の有無を判定するシステムである。
【００８２】
構造材品質評価システム１Ａでは、図１に示す構造材品質評価システム１と同等の効果に加え、判定対象体の硬度や歪量の測定が困難である場合であっても、判定対象体の応力腐食割れ感受性の有無を判定することができる。
【００８３】
さらに、構造材品質評価システム１Ａでは、判定対象体の硬度や歪量の測定が可能な場合においても判定対象体の硬度や歪量を計測することなく、より簡易に製造条件から判定対象体の応力腐食割れ感受性の有無を判定することができる。
【００８４】
図７は本発明に係る構造材品質評価方法の第３の実施形態を示す機能ブロック図である。
【００８５】
図７に示された、構造材品質評価方法Ｂは、硬度計測手段２、歪量計測手段３、硬度計算手段４および歪量硬度変換情報データベース（ＤＢ）５以外の構成が図１に示す構造材品質評価方法と相違する。硬度計測手段２、歪量計測手段３、硬度計算手段４および歪量硬度変換情報データベース（ＤＢ）５の構成については図１に示す構造材品質評価方法と実質的に同一であるため、同符号を付して説明を省略する。
【００８６】
構造材品質評価システム１Ｂは、硬度計測手段２、歪量計測手段３、硬度計算手段４、歪量硬度変換情報データベース（ＤＢ）５、寿命基準硬度情報データベース（ＤＢ）２０、寿命基準硬度情報設定手段２１および寿命判定手段２２を有する。
【００８７】
寿命基準硬度情報データベース（ＤＢ）２０には、判定対象体の寿命と硬度とが関連付けられた情報である寿命基準硬度情報が予め保存される。寿命基準硬度情報データベース（ＤＢ）２０の寿命基準硬度情報は、判定対象体が寿命に達し、交換を要する状態となった際の判定対象体の耐力、引張強さ、伸び、絞り、衝撃値、破壊靭性値等の限界材料特性値とそのときの硬度である寿命基準硬度とが互いに関連付けることにより作成される。
【００８８】
例えば、ある判定対象体の引張強さが一定の値になったときには、判定対象体が寿命に到達し、交換が必要であると判断される場合には、そのときの硬度が寿命基準硬度とされる。
【００８９】
寿命基準硬度情報設定手段２１は、判定対象体の限界材料特性値を入力するとともに、寿命基準硬度情報データベース（ＤＢ）２０の寿命基準硬度情報を参照し、入力された判定対象体の限界材料特性値に対応する寿命基準硬度を抽出して寿命判定手段２２に与える機能を有する。
【００９０】
寿命判定手段２２は、硬度計測手段２あるいは硬度計算手段４から受けた判定対象体の硬度と、寿命基準硬度情報設定手段２１から受けた判定対象体の寿命基準硬度とを比較することにより、判定対象体の硬度が寿命基準硬度よりも小さいか否か、すなわち判定対象体が寿命に達しているか否かを判定する機能と、判定の結果、判定対象体の硬度が寿命基準硬度よりも小さいと判定した場合には、寿命ありとの判定結果を出力する一方、判定対象体の硬度が寿命基準硬度と等しいか寿命基準硬度よりも大きいと判定した場合には、寿命なしの判定結果を出力する機能を有する。
【００９１】
次に、構造材品質評価システム１Ｂの作用について説明する。
【００９２】
図８は、図７に示す構造材品質評価システム１Ｂにより、判定対象体の寿命を判定する際の流れを示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
【００９３】
まずステップＳ２１において、判定対象体が切削加工や曲げ加工等の任意の加工により所定の形状に加工される。このため、判定対象体の内部には応力が発生する。
【００９４】
次に、ステップＳ２２において判定対象体の硬度Ｄを測定できるか否かを判定する。
【００９５】
そして、判定の結果、判定対象体の硬度測定が可能であれば、ステップＳ２３において硬度計測手段２により判定対象体の硬度Ｄが計測され、計測して得られた判定対象体の硬度Ｄは寿命判定手段２２に与えられる。
【００９６】
次に、ステップＳ２４において、寿命基準硬度情報設定手段２１に、判定対象体の限界材料特性値Ｐを入力する。このため、寿命基準硬度情報設定手段２１は、寿命基準硬度情報データベース（ＤＢ）２０の寿命基準硬度情報を参照し、入力された判定対象体の限界材料特性値Ｐに対応する寿命基準硬度Ｄｐを抽出して寿命判定手段２２に与える。
【００９７】
次に、ステップＳ２５において寿命判定手段２２は、硬度計測手段２から受けた判定対象体の硬度Ｄと、寿命基準硬度情報設定手段２１から受けた判定対象体の寿命基準硬度Ｄｐとを比較する。
【００９８】
そして、ステップＳ２６において寿命判定手段２２は、硬度計測手段２から受けた判定対象体の硬度Ｄが、寿命基準硬度情報設定手段２１から受けた判定対象体の寿命基準硬度Ｄｐよりも小さいか否か、すなわち判定対象体が寿命に達しているか否かを判定する。
【００９９】
判定の結果、判定対象体の硬度Ｄが寿命基準硬度Ｄｐよりも小さいと判定された場合には、ステップＳ２７において寿命ありとの判定結果が寿命判定手段２２により出力される。このため、判定対象体には寿命があり交換は不要であることが分かる。
【０１００】
また、ステップＳ２６の判定において、判定対象体の硬度Ｄが寿命基準硬度Ｄｐと等しいと判定された場合あるいは判定対象体の硬度Ｄが寿命基準硬度Ｄｐよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ２８において寿命なしとの判定結果が寿命判定手段２２により出力される。このため、判定対象体には寿命がなく交換が必要であることが分かる。
【０１０１】
一方、ステップＳ２２において判定対象体の硬度測定が可能であると判定した場合には、ステップＳ２９において、Ｘ線非破壊検査装置や歪ゲージ等の歪量計測手段３により判定対象体の歪量εが計測される。歪量計測手段３は、計測して得られた判定対象体の歪量εを硬度計算手段４に与える。
【０１０２】
次に、ステップＳ３０において、硬度計算手段４は、歪量計測手段３から判定対象体の歪量εを受けると、歪量硬度変換情報データベース（ＤＢ）５に保存された歪量硬度変換情報を参照する。
【０１０３】
そして、ステップＳ３１において、硬度計算手段４は、参照した歪量硬度変換情報に基づいて、判定対象体の歪量εを判定対象体の硬度Ｄに変換する。硬度計算手段４は、変換して得られた判定対象体の硬度Ｄを寿命判定手段２２に与える。
【０１０４】
次に、ステップＳ２４において、寿命基準硬度情報設定手段２１に、判定対象体の限界材料特性値Ｐが入力され、寿命基準硬度情報設定手段２１は、寿命基準硬度情報データベース（ＤＢ）２０の寿命基準硬度情報を参照し、入力された判定対象体の限界材料特性値Ｐに対応する寿命基準硬度Ｄｐを抽出して寿命判定手段２２に与える。
【０１０５】
そして、ステップＳ２５において判定対象体の歪量εから得られた判定対象体の硬度Ｄと寿命基準硬度Ｄｐとが寿命判定手段２２により比較され、ステップＳ２６において判定対象体の硬度Ｄが寿命基準硬度Ｄｐよりも小さいか否かが判定される。
【０１０６】
この結果、判定対象体の硬度Ｄが寿命基準硬度Ｄｐよりも小さいと判定された場合には、ステップＳ２７において寿命ありとの判定結果が寿命判定手段２２により出力される一方、判定対象体の硬度Ｄが寿命基準硬度Ｄｐと等しいか寿命基準硬度Ｄｐよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ２８において寿命なしとの判定結果が寿命判定手段２２により出力される。
【０１０７】
このため、判定対象体の交換の要否を確認することが可能となる。
【０１０８】
すなわち、構造材品質評価システム１Ｂは、判定対象体の硬度Ｄを計測し、寿命に達した際の判定対象体の限界材料特性値Ｐに関連付けられた硬度である寿命基準硬度Ｄｐとの大小関係を判定することにより判定対象体の寿命を判定するシステムである。
【０１０９】
構造材品質評価システム１Ｂでは、構造材の耐力、引張強さ、伸び、絞り、衝撃値、破壊靭性値等の材料特性値を計測することなく、構造材の硬度Ｄあるいは歪量εのみを計測することにより容易に構造材の寿命を判定することができる。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明に係る構造材品質評価システムおよび構造材品質評価方法においては、構造材の応力腐食割れ感受性や寿命の有無を判定することにより構造材の品質を評価することができる。
【０１１１】
また、構造材の硬度を計測することが困難な場合であっても、構造材の品質を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る構造材品質評価システムの第１の実施形態を示す機能ブロック図。
【図２】図１に示す限界硬度情報データベースに限界硬度情報を保存する際の基礎データとなるオーステナイト系ステンレス鋼の硬さと応力腐食割れ感受性との関係を示す特性図。
【図３】図１に示す限界硬度情報データベースに限界硬度情報を保存する際の基礎データとなるマルテンサイト系ステンレス鋼等の材料の硬さと応力腐食割れ感受性との関係を示す特性図。
【図４】図１に示す構造材品質評価システムにより、判定対象体の応力腐食割れ感受性の有無を判定する際の流れを示すフローチャート。
【図５】本発明に係る構造材品質評価システムの第２の実施形態を示す機能ブロック図。
【図６】図５に示す構造材品質評価システムにより、判定対象体の応力腐食割れ感受性の有無を判定する際の流れを示すフローチャート。
【図７】本発明に係る構造材品質評価システムの第３の実施形態を示す機能ブロック図。
【図８】図７に示す構造材品質評価システムにより、判定対象体の寿命を判定する際の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ  構造材品質評価システム
２  硬度計測手段
３  歪量計測手段
４  硬度計算手段
５  歪量硬度変換情報データベース（ＤＢ）
６  応力腐食割れ感受性判定手段
７  限界硬度情報データベース（ＤＢ）
１０  製造条件入力手段
１１  製造条件硬度変換情報データベース（ＤＢ）
１２  硬度予測手段
２０  寿命基準硬度情報データベース（ＤＢ）
２１  寿命基準硬度情報設定手段
２２  寿命判定手段
【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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