(57)【要約】【課題】測定対象部材の残留応力、特に内部残留応力を精度良く評価できること。【解決手段】測定対象部材１１に貼り付けられたひずみゲージ１２のひずみ値を測定するひずみ測定器１３と、このひずみ測定器で測定したひずみ値から測定対象部材の表面残留応力を算出する表面残留応力算出装置１４と、測定対象部材と同様な構成の試料について予め求めた表面残留応力及び内部残留応力、試料作製時の溶接条件、試料の開先形状、並びに試料の材料特性などのデータを関連づけて格納したデータベース１５と、表面残留応力算出装置が算出した表面残留応力、測定対象部材の溶接条件、開先形状、及び材料特性に基づき、データベース内のデータと照合して、測定対象部材の内部残留応力を推定し評価する内部残留応力評価装置１６とを有するものである。【選択図】  図１
2009216514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象部材にひずみゲージを貼り付けてひずみ初期値を測定した後、前記ひずみゲージを貼り付けた部分を採取し、ひずみを解放して残留応力を算出し評価する残留応力評価システムであって、
前記測定対象部材に貼り付けられた前記ひずみゲージのひずみ値を測定するひずみ測定装置と、
このひずみ測定装置で測定したひずみ値から前記測定対象部材の表面残留応力を算出する表面残留応力算出装置と、
前記測定対象部材と同様な構成の試料について予め求めた表面残留応力及び内部残留応力、前記試料作製時の溶接条件、前記試料の開先形状、並びに前記試料の材料特性などのデータを関連づけて格納したデータベースと、
前記表面残留応力算出装置が算出した表面残留応力、前記測定対象部材の溶接条件、開先形状、及び材料特性に基づき、前記データベース内のデータと照合して、前記測定対象部材の内部残留応力を推定し評価する内部残留応力評価装置と、を有することを特徴とする残留応力評価システム。
【請求項２】
前記内部残留応力評価装置が評価した内部残留応力に基づき測定対象部材の品質を判定する品質判定装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の残留応力評価システム。
【請求項３】
前記表面残留応力算出装置は、測定対象部材のひずみ初期値がひずみゲージ及びひずみ測定装置にて測定された後、前記ひずみゲージが貼り付けられた表層が放電加工、ワイヤカットまたは電解研磨加工により剥離して採取されたときに測定される解放ひずみから、前記測定対象部材の表面残留応力を算出することを特徴とする請求項１に記載の残留応力評価システム。
【請求項４】
前記測定対象部材の剥離採取された部分を溶接補修、切削加工、またはこれらの組み合せにより平滑にする平滑手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の残留応力評価システム。
【請求項５】
前記データベースに格納される表面残留応力のデータは、切断法、穿孔法、ザックス法の少なくとも１つによって算出したデータであることを特徴とする請求項１に記載の残留応力評価システム。
【請求項６】
前記データベースに格納される内部残留応力のデータは、測定対象の試料に異なる深さの穴を複数穿設し、これらの加工穴の底面にひずみゲージをそれぞれ貼り付けてこの加工穴の底面のひずみ初期値を測定した後、前記ひずみゲージを貼り付けた部分を採取し、このときの前記ひずみゲージにより測定される解放ひずみから、前記試料の任意の深さにおける内部残留応力を算出したデータであることを特徴とする請求項１に記載の残留応力評価システム。
【請求項７】
前記データベースに格納される内部残留応力のデータは、試料に穿設された加工穴の底面の初期ひずみを測定した後、前記加工穴の前記底面にひずみゲージを貼り付けた状態でこの底面の表層を剥離させて採取し、このときの前記ひずみゲージにより測定される解放ひずみから算出したデータ、
または、試料に穿設された加工穴の底面の初期ひずみを測定した後、前記加工穴の前記底面にひずみゲージを貼り付けた状態で前記試料を切断し、前記ひずみゲージを貼り付けた前記底面部分のブロックを採取し、このときの前記ひずみゲージにより測定される解放ひずみから算出したデータであることを特徴とする請求項６に記載の残留応力評価システム。
【請求項８】
前記データベースに格納される内部残留応力のデータは、試料に穿設された加工穴の底面の、ひずみゲージが貼り付けられた表層を剥離した後の剥離底面に他のひずみゲージを貼り付け、この他のひずみゲージにより前記剥離底面のひずみ初期値を測定した後、この他のひずみゲージを貼り付けた状態で前記剥離底面の表層を剥離させ、このときの前記他のひずみゲージにより測定される解放ひずみから算出したデータであることを特徴とする請求項６に記載の残留応力評価システム。
【請求項９】
前記データベースに格納される内部残留応力のデータは、試料に穿設された加工穴の底面の、ひずみゲージが貼り付けられた表層を剥離した後にさらに深い加工穴を追加して穿設し、この追加した加工穴の深い底面に他のひずみゲージを貼り付け、この他のひずみゲージにより前記深い底面のひずみ初期値を測定した後、この他のひずみゲージを貼り付けた状態で前記深い底面の表層を剥離し、このときの前記他のひずみゲージにより測定される解放ひずみから算出したデータであることを特徴とする請求項６に記載の残留応力評価システム。
【請求項１０】
前記ひずみゲージは、接着剤で接着されないフィルムで覆われた先端部を具備するひずみゲージ貼付装置の前記先端部に前記ひずみゲージを取り付け、このひずみゲージの貼付面に接着剤を塗布し、試料に穿設した加工穴に前記ひずみゲージ貼付装置の前記先端部を挿入し、前記ひずみゲージが前記加工穴の底面に位置した状態で前記ひずみゲージ貼付装置の前記先端部を前記加工穴の底面に押圧して貼り付けられたことを特徴とする請求項６に記載の残留応力評価システム。
【請求項１１】
前記加工穴は試料に、断面が円形または矩形で、底面が平滑に穿設されたものであり、この底面にひずみゲージが貼り付けられたことを特徴とする請求項６に記載の残留応力評価システム。
【請求項１２】
前記試料は、軸方向に垂直な溶接線を具備する軸対称溶接継手であり、複数の加工穴が前記溶接線に対して平行または垂直に穿設されたことを特徴とする請求項６に記載の残留応力評価システム。
【請求項１３】
前記試料は、複数の平板からなる溶接継手であり、複数の加工穴が溶接線に対して平行または垂直に穿設されたことを特徴とする請求項６に記載の残留応力評価システム。
【請求項１４】
測定対象部材の内部残留応力を測定する残留応力測定方法であって、
測定対象部材に異なる深さの穴を複数穿設し、これらの加工穴の底面にひずみゲージをそれぞれ貼り付けてこの加工穴の底面のひずみ初期値を測定し、
その後、前記ひずみゲージを貼り付けた部分を採取し、このときの前記ひずみゲージにより測定される解放ひずみから、前記測定対象部材の任意の深さにおける内部残留応力を求めることを特徴とする残留応力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接構造物などの測定対象部材に生じた残留応力を評価する残留応力評価システム、及び測定対象部材に生じた内部残留応力を測定する残留応力測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力・水力機器は、競争力強化におけるコスト、調達の重要度が増しており、従来は溶接施工を極力避けてきた構造物（例えば、タービンロータ等の回転体等）にも、積極的に溶接構造を採用することが検討されている。しかし、これら溶接構造物の信頼性を検討する上では、溶接欠陥、溶接残留応力・溶接変形、溶接熱影響部の材料特性などの問題がある。特に、溶接残留応力については、疲労やバーストへの影響が高いにも拘らず、火力・水力機器について十分に評価法が検討されていないため、溶接残留応力、特に内部残留応力を明らかにし、構造信頼性を確保することが必要となる。
【０００３】
溶接残留応力の測定方法に関する公知例として、特許文献１及び特許文献２が挙げられる。特許文献１は、部材表面に３軸ひずみゲージを貼り付け、その後、３軸ひずみゲージを貼り付けた表層を放電加工剥離装置によって薄く剥離させることにより、３軸ひずみゲージに現れるひずみ変化から表面残留応力を求める方法である。
【０００４】
特許文献２は、特許文献１に加え、ひずみゲージにより測定した解放ひずみから固有ひずみを求め、有限要素法により弾性ひずみ・固有ひずみマトリックスを求めて表面残留応力の最確値を出力する方法である。
【特許文献１】特開平１０−４８０６９号公報
【特許文献２】特開２００５−１８１１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の残留応力測定法は、測定対象部材の表層を薄く剥離させてひずみを解放させる方法であり、表面残留応力の評価に適しているが、測定対象部材の内部残留応力を評価するには剥離を繰り返し行う必要があり、測定に多くの時間を要する。また、内部残留応力を評価するために厚く剥離させる場合には、放電加工機本体や電極の改造が必要となる。
【０００６】
また、特許文献２に記載の残留応力測定方法は、特許文献１と同様に表面残留応力の評価に適しているが、内部残留応力の評価は困難である。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、測定対象部材の残留応力、特に内部残留応力を精度良く評価できる残留応力評価システムを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の目的は、測定対象部材の内部残留応力を高精度に測定できる残留応力測定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】
本発明に係る残留応力評価システムは、測定対象部材にひずみゲージを貼り付けてひずみ初期値を測定した後、前記ひずみゲージを貼り付けた部分を採取し、ひずみを解放して残留応力を算出し評価する残留応力評価システムであって、前記測定対象部材に貼り付けられた前記ひずみゲージのひずみ値を測定するひずみ測定装置と、このひずみ測定装置で測定したひずみ値から前記測定対象部材の表面残留応力を算出する表面残留応力算出装置と、前記測定対象部材と同様な構成の試料について予め求めた表面残留応力及び内部残留応力、前記試料作製時の溶接条件、前記試料の開先形状、並びに前記試料の材料特性などのデータを関連づけて格納したデータベースと、前記表面残留応力算出装置が算出した表面残留応力、前記測定対象部材の溶接条件、開先形状、及び材料特性に基づき、前記データベース内のデータと照合して、前記測定対象部材の内部残留応力を推定し評価する内部残留応力評価装置と、を有することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係る残留応力測定方法は、測定対象部材の内部残留応力を測定する残留応力測定方法であって、測定対象部材に異なる深さの穴を複数穿設し、これらの加工穴の底面にひずみゲージをそれぞれ貼り付けてこの加工穴の底面のひずみ初期値を測定し、その後、前記ひずみゲージを貼り付けた部分を採取し、このときの前記ひずみゲージにより測定される解放ひずみから、前記測定対象部材の任意の深さにおける内部残留応力を求めることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る残留応力評価システムによれば、内部残留応力評価装置が、測定対象部材について算出された表面残留応力から、この測定対象部材の内部残留応力を推定し評価するので、測定対象部材の残留応力、特に内部残留応力を精度良く評価できる。
【００１２】
また、本発明に係る残留応力測定方法によれば、測定対象部材に穿設される加工穴の底面のひずみから内部残留応力を求めるので、測定対象部材の内部残留応力を高精度に測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
【００１４】
図１は、（Ａ）が本発明に係る残留応力評価システムの一実施形態の構成を示すシステム構成図、（Ｂ）が測定対象部材におけるひずみ初期値の測定状況を示す説明図、（Ｃ）が測定対象部材における剥離採取部の補修状況を示す説明図である。
【００１５】
図１に示す残留応力評価システム１０は、測定対象部材１１にひずみゲージ１２を貼り付けてひずみ初期値を測定した後、ひずみゲージ１２を貼り付けた部分を採取してひずみを解放し、解放ひずみをひずみゲージ１２にて測定し、この解放ひずみから表面残留応力を求め、この表面残留応力に基づいて内部残留応力を求めるものである。この残留応力評価システム１０は、前記ひずみゲージ１２、ひずみ測定装置としてのひずみ測定器１３、表面残留応力算出装置１４、データベース１５、内部残留応力評価装置１６、品質判定装置１７、出力装置１８、並びに平滑手段としての溶接装置である溶接トーチ１９及び切削カッター２０を有して構成される。
【００１６】
測定対象部材１１は溶接構造物であり、例えばタービンの溶接ロータなどの溶接製品である。また、ひずみ測定器１３は、測定対象部材１１に貼り付けられたひずみゲージ１２と電線２１にて接続されており、ひずみゲージ１２のひずみ値を測定する。このひずみ測定器１３によって、まず、ひずみゲージ１２が貼り付けられた測定対象部材１１のひずみ初期値が測定される。
【００１７】
表面残留応力算出装置１４は、ひずみゲージ１２及びひずみ測定器１３にて測定されたひずみ値から測定対象部材１１の表面残留応力を算出して測定する。つまり、表面残留応力算出装置１４は、測定対象部材１１のひずみ初期値がひずみゲージ１２及びひずみ測定器１３にて測定された後、ひずみゲージ１２が貼り付けられた表層１１Ａが放電加工、ワイヤカットまたは放電研磨加工により剥離して採取されたときに、ひずみゲージ１２及びひずみ測定器１３により測定されるひずみ変化（つまり解放ひずみ）から、測定対象部材１１の表面残留応力を算出する。この表面残留応力の算出には、次の式（１）を用いる。また、このときの表面残留応力の測定方法は、後述の切断法である。  
［数１］
σ０＝Ｅ・ε                      ……（１）
σ０：表面残留応力、Ｅ：弾性係数、ε：解放ひずみ
【００１８】
データベース１５は、試料２２（図２〜図５参照）について予め求めた表面残留応力及び内部残留応力、試料２２作製時の溶接条件、試料２２の開先形状、並びに試料２２の材料特性などのデータを関連づけて格納したものである。ここで、試料２２は、測定対象部材１１と同様な構成、つまり測定対象部材１１と同様な材料と溶接方法などにより作製されたものである。
【００１９】
また、前記試料２２作製時の溶接条件は、溶接入熱量、溶接速度、溶接パス数、溶接棒材料、溶接仕様などである。また、前記試料２２の材料特性は、試料２２の線膨張係数、比熱、融点温度、相変態特性、組織、弾性係数などである。このデータベース１５に格納される試料２２の表面残留応力及び内部残留応力の測定方法については後に詳説する。
【００２０】
内部残留応力評価装置１６は、表面残留応力算出装置１４が算出した測定対象部材１１の表面残留応力、測定対象部材１１の溶接条件、開先形状及び材料特性に基づき、データベース１５内のデータと照合して、測定対象部材１１の内部残留応力を推定し評価する。つまり、内部残留応力評価装置１６は、表面残留応力算出装置１４が算出した測定対象部材１１の表面残留応力、測定対象部材１１の溶接条件、開先形状及び材料特性と、データベース１５内のデータとを照合し、表面残留応力算出装置１４が算出した測定対象部材１１の表面残留応力、測定対象部材１１の溶接条件、開先形状及び材料特性に適合する、データベース１５内の試料２２の表面残留応力、溶接条件、開先形状及び材料特性のデータに関連付けられた試料２２の内部残留応力をデータベース１５から引き出し、これを測定対象部材１１の内部残留応力の推定値とする。
【００２１】
品質判定装置１７は、内部残留応力評価装置１６が推定し評価した測定対象部材１１の内部残留応力（またはこの内部残留応力と表面残留応力算出装置１４が算出した測定対象部材１１の表面残留応力）に基づいて、測定対象部材１１の品質の合否を判定する。この品質合否の判定は、設計残留応力に対して残留応力（内部残留応力、または内部残留応力及び表面残留応力）が等しいかまたは低い場合を合（合格）とし、高い場合を否（不合格）とする。また、設定に応じて設計残留応力と測定残留応力が等しい場合に否とすることも可能である。上記設計残留応力値は、溶接条件及び使用材料によって変化するため任意に設定される。
【００２２】
出力装置１８は、表面残留応力算出装置１４が算出した測定対象部材１１の表面残留応力、内部残留応力評価装置１６が評価した測定対象部材１１の内部残留応力、及び品質判定装置１７が判定した品質判定結果を出力する。
【００２３】
溶接トーチ１９及び切削カッター２０は、表層１１Ａが剥離された測定対象部材１１の剥離採取部１１Ｂを平滑に仕上げるものである。溶接トーチ１９は、剥離採取部１１Ｂを溶接補修して肉盛溶接部分１１Ｃを形成し、切削カッター２０は、剥離採取部１１Ｂの深さに測定対象部材１１の表面を切削加工する。また、溶接トーチ１９による溶接補修と切削カッター２０による切削とを組み合わせ、例えば溶接トーチ１９が溶接補修した肉盛溶接部分１１Ｃを切削カッター２０が切削して平滑に加工してもよい。この溶接トーチ１９と切削カッター２０との補修処理によって、測定対象部材１１は残留応力測定後においても製品として使用可能となる。
【００２４】
次に、データベース１５に格納される表面残留応力の測定方法について、溶接部を例として図２〜図４を参照して説明する。データベース１５に格納される表面残留応力は、試料２２を用い、切断法（図２）、穿孔法（図３）、ザックス法（図４）の少なくとも１つによって算出したものである。
【００２５】
切断法は、図２に示すように、試料２２の溶接線２９上の表面にひずみゲージ２３を貼り付けてひずみ初期値を測定した後（図２（Ａ））、この試料２２を、図２（Ｂ）に示すように、放電加工または電解研磨加工などによって切断して（くりぬいて）ひずみを解放させ、または図２（Ｃ）に示すように、試料２２をワイヤカットなどにより例えば切断線αで切断してひずみを解放し、このときのひずみ変化（つまり解放ひずみ）をひずみゲージ２３及びひずみ測定器（不図示）により測定し、この解放ひずみから式（１）を用いて表面残留応力を算出し測定する方法である。
【００２６】
穿孔法は、図３に示すように、試料２２の溶接線２９上の表面にひずみゲージ２３を貼り付けてひずみ初期値を測定した後、この試料２２にドリルなどを用いて穴２４を穿設してひずみを解放させ、このときのひずみ変化（つまり解放ひずみ）をひずみゲージ２３及びひずみ測定器（不図示）により測定し、この解放ひずみから式（１）を用いて表面残留応力を算出し測定する方法である。
【００２７】
ザックス法は、図４に示すように、試料２２の溶接線２９上の表面にひずみゲージ２３を貼り付けてひずみ初期値を測定した後、この試料２２を放電加工、電解研磨加工または旋盤加工などを用いて、例えば試料２２の内周面２２Ａを切削してひずみを解放させ、このときのひずみ変化（つまり解放ひずみ）をひずみゲージ２３及びひずみ測定器（不図示）により測定し、この解放ひずみから式（１）を用いて表面残留応力を算出し測定する方法である。
【００２８】
次に、データベース１５に格納される内部残留応力の測定方法について、図５〜図７を参照して説明する。
【００２９】
データベース１５に格納される内部残留応力は、試料２２に異なる深さの穴（加工穴２５）を複数穿設し、これらの加工穴２５の底面２６にひずみゲージ２７をそれぞれ貼り付けて、この加工穴２５の底面２６のひずみ初期値をひずみゲージ２７及びひずみ測定器２８を用いて測定した後、ひずみゲージ２７を貼り付けた部分を採取し、このときのひずみゲージ２７及びひずみ測定器２８により測定されるひずみ変化（つまり解放ひずみ）から、試料２２の任意の深さにおける内部残留応力を算出したデータである。
【００３０】
前記試料２２は、軸方向に垂直な溶接線２９を具備する軸対称溶接継手、例えば図５に示す円筒形状の突き合せ溶接継手である。この試料２２は、複数枚の平板からなる溶接継手であってもよい。そして、この試料２２に、複数の加工穴２５が、溶接線２９に対して平行または垂直に穿設される。溶接線２９に対して平行に配列された加工穴２５は、溶接線２９に沿う熱影響部分の応力分布を測定するのに適し、また、溶接線２９に対し垂直に配列された加工穴２５は、溶接線２９の近傍と溶接線２９から離れた位置での応力分布を測定するのに適する。
【００３１】
また、加工穴２５は、断面が円形または矩形で、底面２６が平滑に穿設されたものであり、この加工穴２５の断面形状はひずみゲージ２７の形状に応じて選択される。更に、加工穴２５は、試料２２の厚さ方向、例えば図５に示す円筒形状の突き合せ溶接継手の場合には、図６に示すように半径方向に穿設される。試料２２に半径方向の加工穴２５が穿設されることによって、同方向（半径方向）の残留応力は解放されるが、測定対象である軸方向と周方向の残留応力は解放が軽微であり、従って、加工穴２５の穿設によっても残留応力の測定結果への影響を無視できる。
【００３２】
加工穴２５の底面２６へのひずみゲージ２７の貼り付けは、図６及び図７に示すひずみゲージ貼付装置３０を用いる。このひずみゲージ貼付装置３０は、プラスチックフィルム３２で覆われた先端部３１を具備するものであり、この先端部３１に、貼付面３３に接着剤が塗布されたひずみゲージ２７が取り付けられる。ひずみゲージ貼付装置３０の先端部３１は、金属材料または非金属材料、好ましくは弾性を有するシリコンゴム等で構成される。また、プラスチックフィルム３２は、ひずみゲージ２７接着用の前記接着剤によっても接着されることが無いフィルムである。
【００３３】
この状態で、ひずみゲージ貼付装置３０の先端部３１を試料２２の加工穴２５内に挿入し（図７（Ａ））、ひずみゲージ２７の貼付面が加工穴２５の底面２６に位置したときに、ひずみゲージ貼付装置３０の先端部３１を加工穴２５の底面２６に押圧して密着させ（図７（Ｂ））、その後、ひずみゲージ貼付装置３０を加工穴２５から引き抜いて（図７（Ｃ））、加工穴２５の底面２６にひずみゲージ２７を貼り付ける。このひずみゲージ２７は、図６に示すように、電線３４を介してひずみ測定器２８に接続される。ひずみゲージ２７が加工穴２５の底面２６に貼り付けられた状態で、この底面２６のひずみ初期値がひずみゲージ２７及びひずみ測定器２８により測定される。
【００３４】
ここで、ひずみゲージ貼付装置３０によるひずみゲージ２７の貼り付けは、後述のひずみゲージ２７Ａに対しても同様に適用される。また、このひずみゲージ２７Ａも、電線３４を介してひずみ測定器２８に接続される。
【００３５】
上述のひずみ初期値の測定後、加工穴２５の底面２６にひずみゲージ２７が貼り付けられた状態で、このひずみゲージ２７が貼り付けられた部分である底面２６の表層３５が、例えば放電加工などにより隔離されて採取される。そして、このときのひずみ値の変化から、ひずみゲージ２７及びひずみ測定器２８が解放ひずみを測定する。この解放ひずみから次式（２）を用いて、試料２２の任意の深さにおける内部残留応力が算出されて測定される。  
［数２］
σｄ＝Ｅ・ε                      ……（２）
σｄ：内部残留応力、Ｅ：弾性係数、ε：解放ひずみ
【００３６】
尚、ひずみ初期値の測定後、加工穴２５の底面２６にひずみゲージ２７が貼り付けられた状態で、試料２２をワイヤカットなどにより切断し、ひずみゲージ２７が貼り付けられた部分である底面２６部分のブロック３６を採取する。そして、このときのひずみ変化を解放ひずみとしてひずみゲージ２７及びひずみ測定器２８により測定し、式（２）を用いて、試料２２の任意の深さにおける内部残留応力を算出し測定してもよい。
【００３７】
また、穿設した加工穴２５を基に、さらに深い位置の内部残留応力を測定する場合には、試料２２に穿設された加工穴２５の底面２６の、ひずみゲージ２７が貼り付けられた表層３５を剥離した後の剥離底面３７に他のひずみゲージ２７Ａを貼り付け、このひずみゲージ２７Ａ及びひずみ測定器２８により剥離底面３７のひずみ初期値を測定する。その後、ひずみゲージ２７Ａを貼り付けた状態で剥離底面３７の表層３８を例えば放電加工などで剥離させる。このときのひずみの変化からひずみゲージ２７Ａ及びひずみ測定器２８が解放ひずみを測定し、この解放ひずみから式（２）を用いて、内部残留応力を算出し測定する。
【００３８】
穿設した加工穴２５を基に、さらに深い位置の内部残留応力を測定する他の方法として、試料２２に穿設された加工穴２５の底面２６の、ひずみゲージ２７が貼り付けられた表層３５を剥離した後に、ドリルなどを用いてさらに深い加工穴３９を追加して穿設し、この加工穴３９の底面（深い底面）４０に他のひずみゲージ２７Ａを貼り付け、このひずみゲージ２７Ａ及びひずみ測定器２８により底面４０のひずみ初期値を測定する。その後、ひずみゲージ２７Ａを貼り付けた状態で底面４０の表層４１を放電加工などにより剥離させる。このときのひずみ値の変化からひずみゲージ２７Ａ及びひずみ測定器２８が解放ひずみを測定し、この解放ひずみから式（２）を用いて内部残留応力を算出し測定する。
【００３９】
本実施の形態の残留応力評価システム１０は、以上のように構成されたことから次の効果（１）及び（２）を奏する。
【００４０】
（１）内部残留応力評価装置１６は、測定対象部材１１について表面残留応力算出装置１４が算出した表面残留応力、測定対象部材１１の溶接条件、開先形状及び材料特性に基づき、データベース１５に格納されたデータ（つまり、測定対象部材１１と同様な構成の試料２２について予め求めた表面残留応力及び内部残留応力、試料２２作製時の溶接条件、試料２２の開先形状、並びに試料２２の材料特性などのデータ）と照合して、測定対象部材１１の内部残留応力を推定し評価する。このため、この残留応力評価システム１０によれば、測定対象部材１１の残留応力、特に内部残留応力を精度良く評価できる。この結果、溶接構造物の構造信頼性を確保でき、例えば高品質かつ高信頼性の溶接ロータを備えたタービンを製造することができる。
【００４１】
（２）試料２２の任意の深さの内部残留応力は、試料２２に異なる深さの加工穴２５を複数穿設し、これらの加工穴２５の底面２６にひずみゲージ２７を貼り付け、この底面２６のひずみ初期値を測定し、その後、ひずみゲージ２７が貼り付けられた部分（表層３５またはブロック３６）を採取し、このときのひずみゲージ２７及びひずみ測定器２８により測定される解放ひずみから算出され測定される。この加工穴２５を基にさらに深い位置の内部残留応力も、同様にして算出され測定される。この結果、試料２２の内部残留応力を高精度に測定することができる。
【００４２】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、表面残留応力算出装置１４による測定対象部材１１の表面残留応力の測定は、ひずみゲージ１２が貼り付けられた測定対象部材１１の表層１１Ａを剥離し、このときの解放ひずみから算出されるものを述べたが、測定対象部材１１の表面を剥離しない非破壊法によって測定対象部材１１の表面残留応力を測定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（Ａ）は本発明に係る残留応力評価システムの一実施形態の構成を示すシステム構成図、（Ｂ）は測定対象部材におけるひずみ初期値の測定状況を説明する説明図、（Ｃ）は測定対象部材における剥離採取部の補修状況を説明する説明図。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は各々図１のデータベースに格納される表面残留応力を切断法により測定する状況を示す説明図。
【図３】図１のデータベースに格納される表面残留応力を穿孔法により測定する状況を示す説明図。
【図４】図１のデータベースに加工される表面残留応力をザックス法により測定する状況を示す説明図。
【図５】図１のデータベースに格納される内部残留応力を測定する試料を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図。
【図６】図５の試料を用いて内部残留応力を測定する状況を示し、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図５の試料の加工穴にひずみゲージを貼り付ける状況を示す説明図。
【符号の説明】
【００４４】
１０  残留応力評価システム
１１  測定対象部材
１１Ａ  表層
１１Ｂ  剥離採取部
１２  ひずみゲージ
１３  ひずみ測定器（ひずみ測定装置）
１４  表面残留応力算出装置
１５  データベース
１６  内部残留応力評価装置
１７  品質判定装置
１９  溶接トーチ（平滑手段）
２０  切削カッター（平滑手段）
２２  試料
２５  加工穴
２６  底面
２７、２７Ａ  ひずみゲージ
２９  溶接線
３０  ひずみゲージ貼付装置
３１  先端部
３２  プラスチックフィルム
３３  貼付面
３５  表層
３６  ブロック
３７  剥離底面
３８  表層
３９  加工穴
４０  底面（深い底面）
４１  表層
【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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