JPH04290959A

JPH04290959A - ステンレス鋼の鋭敏化検出方法及びその装置

Info

Publication number: JPH04290959A
Application number: JP3054646A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hayashi; 林　眞琴; Hideyo Saito; 英世斉藤; Tadakazu Oguri; 小栗　忠和
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1992-10-15
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: JP2928400B2; US5262839A; EP0505045A3; EP0505045A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオーステナイト系ステン
レス鋼の応力腐食割れ感受性を測定する鋭敏化検出方法
及びその装置に係り、特に、非熟練者でも容易且つ精度
良く検出することのできるステンレス鋼の鋭敏化検出方
法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼の応力腐
食割れ感受性を測定する従来の方法として、電気化学的
再活性化方（ＥＰＲ法）が知られている。しかし、この
ＥＰＲ法により、既設の金属構造物の狭い空間内の金属
組織例えば原子力発電所の圧力容器に設けられているイ
ンターコアモニタ（ＩＣＭ）ハウジングの金属組織を調
べる場合、ＩＣＭハウジング内に挿入できるような小型
の装置を開発する必要があり、これを開発することは困
難である。これとは別の方法として、被検査対象の金属
表面を研磨し、更にシュー酸にて電解エッチングし、そ
の金属表面のレプリカを作成し、このレプリカの表面の
画像を顕微鏡で拡大し、金属の粒界の幅からその金属の
鋭敏化の程度を判断する方法がある。

【０００３】尚、結晶粒界を表示する方法に関する従来
技術として、特開昭６２−１１９４４５号がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した特開昭６２−
１１９４４５号公報記載の結晶粒界表示法では、結晶粒
界の幅を、隣接する結晶の特性値の差で変え、隣接する
結晶間の特性の差を粒界幅を見ることで直感的に分かる
ようにしている。つまり、表示された結晶粒界の幅は、
実際の粒界の幅ではなく、別の情報（結晶間の特性差）
を表示する道具にしているにすぎない。このような画像
は、結晶の情報を表示する方法としては有効であるが、
粒界自身の情報を表示する方法としては不適当である。オーステナイト系ステンレス鋼の応力腐食割れ感受性は
、粒界のクロム濃度が低下したことに起因するものであ
り、粒界自身の性質に関わるものである。粒界のクロム
濃度は、これをシュー酸により電解エッチングすること
で、表面の粒界の幅として観察することが可能である。しかし、この幅の違いを顕微鏡で観察し、鋭敏化の程度
がどの程度になっているかは、この分野の熟練者にしか
できず、非熟練者には困難な検査である。このため、検
査対象物がたくさんある場合には、小数の熟練者が手作
業で一つ一つ検査しなければならず、全部を調べ終える
のに長期間を要するという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、オーステナイト系ステン
レス鋼の応力腐食割れ感受性の検査の自動化を図り、非
熟練者でも容易且つ迅速に検査を行うことができる鋭敏
化検出方法及びその装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、溶接等の熱
影響を受けたオーステナイト系ステンレス鋼の表面を研
磨してからシュー酸により電解エッチングし、その表面
の金属組織から鋭敏化の程度を検出するに際し、前記金
属組織の画像を光学顕微鏡を通して画像処理装置に取り
込み、取り込んだ画像の輝度分布から粒界の幅を求め、
予め求めておいた粒界の幅と鋭敏化の程度との関係から
鋭敏化の程度を自動判定し結果を出力することで、達成
される。

【０００７】

【作用】粒界のクロム濃度が低下している領域広い部分
の粒界の幅の画像は広くなる。この粒界の幅の画像は、
結晶部分の画像に比べて輝度が低下しているので、輝度
の低い領域を識別することで、粒界の幅を自動的に算出
することができる。従って、このシュー酸エッチングし
た後の粒界の幅を、予め求めておいた設定値と比較する
ことで、自動的に鋭敏化の程度の判定が可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。一般的に、オーステナイト系ステンレス鋼は、
５５０〜８５０℃の温度範囲に加熱されると、クロム炭
化物（Ｍ　　Ｃ　型：ＭはＣｒまたはＦｅ）が結晶粒界
に析出し、耐食性が低下する。耐食性が低下するような
状態になることを「鋭敏化する」と言う。鋭敏化を模擬
するための熱処理方法として、溶体化処理後に６２１℃
で数時間保持し、或いは７５０℃で５〜６時間保持した
後に５００℃で数時間保持することが行われている。こ
の鋭敏化のための熱処理時間が短いと、粒界の炭化物は
それほど成長せず島状に互いに独立している。しかし、
熱処理時間が長くなると、島状の炭化物が成長して合体
し、粒界全体が炭化物でつながるようになる。更に熱処
理時間が長くなると、炭化物は粒界の幅方向に広がって
いく。粒界によって炭化物の幅は異なるが、それは、結
晶粒界の整合性の影響により、炭化物が析出，成長しや
すい粒界とそうでない粒界があるためである。双晶境界
は対称性のよい傾角粒界であるため、炭化物は短時間で
はほとんど析出せず、かなり長時間熱処理したものにお
いて、小さく島状に析出しているのが認められる程度で
ある。

【０００９】析出したクロム炭化物とオーステナイト基
地との間の境界において、オーステナイト基地側に、ク
ロム濃度が合金の平均成分よりも低い領域が存在する。図３は、粒界近傍のクロム濃度の分布を示す模式図であ
る。粒界のクロム炭化物の近傍には、クロム濃度が１２
％以下の領域が、数１００オングストロームの幅で形成
されていることが実測されている。鋭敏化は、粒界近傍
のクロム欠乏層のクロム濃度が１２％以下となることに
より、耐食性が低下し、応力腐食割れ感受性が高くなる
ことである。

【００１０】鋭敏化は、粒界へのクロム炭化物の析出に
伴う粒内のクロム欠乏層のクロム濃度と、欠乏層の幅と
に依存する。その両者を、材料外部から直接測定するこ
とはできないため、従来は例えばＥＰＲ法がよく使用さ
れている。但し、ＥＰＲ法では、測定した面積内におけ
る平均的な鋭敏化の状態を把握できるだけである。

【００１１】図４及び図５は、夫々オーステナイト系ス
テンレス鋼ＳＵＳ３０４を溶体化処理した金属試料及び
鋭敏化させるために熱処理を行った金属試料をシュー酸
エッチングした金属組織の模式図である。図４に示すよ
うに、溶体化処理した試料の粒界の幅（黒線部分）は非
常に狭いのに対し、鋭敏化させるために熱処理を行った
試料の粒界の幅はかなり広くなっている。そこで、粒界
幅を測定できれば、鋭敏化の程度つまり耐食性が低下し
た程度と判定できることになる。シュー酸エッチングに
より腐食されて現出する粒界幅は、クロム欠乏層の広が
りを示すだけであり、クロム濃度の分布および深さ方向
への広がりは測定することはできないものの、このクロ
ム欠乏層の広がりは、鋭敏化の状態をある程度反映して
いる。

【００１２】そこで、エッチング処理した後の粒界の幅
を測定することにする。厳密には、粒界の幅ではなく、
耐食性の低下したクロム欠乏層を含む見掛けの粒界の幅
である。実施例で用いた材料は、オーステナイト系ステ
ンレス鋼ＳＵＳ３０４であり、その炭素含有量は０．０
６％で十分に鋭敏化を生じるものである。ＳＵＳ３０４
を１１５０℃で３０分保持した後、水冷して溶体化処理
を行い、鋭敏化させるための熱処理は、６２０℃におい
て、０分，１５分，６０分，１２０分，１８０分，３０
０分，６００分，１４４０分することで行う。その後、
試料表面を鏡面仕上げし、１０％のシュー酸で電解エッ
チングを行う。エッチングした後の粒界の測定結果を図
６に示す。

【００１３】粒界幅の測定は、４００倍で撮影した金属
組織顕微鏡写真（例えば、図４，図５に示す様な写真）
を５枚程用意し、その中の全ての粒界について行う。図
６の例では、測定した粒界の数は約７０である。但し、
粒界は曲がりが多いため、粒界の長手方向に数μｍに渡
ってほぼ直線となっている部分について粒界の幅を測定
している。図６には、粒界の平均の幅Ｗｍｅａｎと最大
の幅Ｗｍａｘの熱処理時間に伴う変化を示してある。熱
処理時間Ｔ＝１５分までは、粒界幅はほとんど変化して
いない。Ｔ＝６０分を超えると、急速に粒界幅は広がり
、最大幅ＷｍａｘはＴ＝１２０分でほぼ飽和し、平均幅
ＷｍｅａｎもＴ＝１８０分で飽和する傾向にある。応力
腐食割れの試験結果を基に図６を考察すれば、応力腐食
割れは６２０℃の熱処理温度では約６０〜９０分で生じ
るとされるので、応力腐食割れを生じる限界の値は、図
６に示すように、最大幅Ｗｍａｘでは約２μｍ，平均幅
Ｗｍｅａｎでは約１μｍとすることができる。

【００１４】次に、粒界幅の自動測定を行うための画像
処理について説明する。本実施例では、顕微鏡組織の画
像をＣＣＤカメラで撮像し、これを画像処理装置に取り
込んで、輝度分布を測定する。図７と図８は、非鋭敏化
熱処理試料とＴ＝６００分熱処理試料の顕微鏡組織をＣ
ＣＤカメラで撮影して得た画像をモニターＴＶに映し出
した画面の模式図である。図７に示す非鋭敏化熱処理試
料の中央部の垂直方向に伸びる粒界幅は、Ｗ≒０．８μ
ｍであり、図８に示すＴ＝６００分熱処理試料の垂直方
向に伸びる粒界幅は、Ｗ≒２．５μｍである。

【００１５】この２つの試料の粒界の一部について、画
像処理装置を制御するコンピュータのマウスを使って、
図中に示したような測定する領域を設定し、水平方向の
輝度分布を測定する。この測定結果を図９と図１０に示
す。図９，図１０のＸ軸は輝度分布の走査方向であり、
垂直方向が輝度である。研磨傷や腐食ピットの部分も顕
微鏡画像では黒く見えるため、輝度が低下しているが、
部分的である。粒界では、輝度が低下した部分がある方
向に連続している。図９と図１０で、最も手前の輝度分
布から粒界幅を半値幅から求めると、それぞれＷ＝０．
９６μｍ，Ｗ＝２．８μｍである。これは、顕微鏡組織
から直接測定した値よりもやや大き目であるが、ほぼ粒
界幅に対応した値となっている。

【００１６】図１１に、金属組織の画像処理による輝度
分布の測定方法を示す。一般に、金属組織の粒界方向は
、無秩序である。輝度分布の測定方向を、例えば水平方
向だけにすると、粒界の方向が水平に近い場合は測定精
度が悪くなる。そこで、粒界の方向が垂直方向に近い場
合には水平方向の輝度分布を測定し、粒界方向が水平方
向に近い場合には垂直方向の輝度分布を測定する。更に
、測定領域内で多数の走査線に沿って輝度分布を測定し
、それらから平均的な粒界幅を測定する。

【００１７】図１２は、輝度分布に基づく粒界幅の算出
方法の説明図である。図９や図１０のような輝度分布の
一本の線が走査毎に得られる。その１本毎の輝度分布に
おいて、粒内の輝度が最大輝度を与える。表面の微妙な
凹凸によってこの最大輝度の値は多少異なるため、粒界
を挾む周辺のある範囲内で最大輝度の平均値を求め、こ
れをＩｍａｘとする。また粒界部分での輝度つまり最小
輝度Ｉｍｉｎを求める。次に基準輝度Ｉを次式（１）に
より求める。

【００１８】

【数１】　　　　Ｉ＝Ｉｍａｘ−（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）×０．
５　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）そして
、この基準輝度Ｉと輝度分布との交点（粒界座標Ｘ１，
Ｘ２）を算出する。これはいわゆる半値幅法による求め
方である。これをｎ本の全ての走査線について行い、仮
の粒界幅Ｗｏを次式（２）により求める。

【００１９】

【数２】　　　　Ｗｏ＝Σ（｜Ｘ２ｉ−Ｘ１ｉ｜）／ｎ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）次に、粒界
の中心座標Ｘｏを次式（３）により求める。

【００２０】

【数３】　　　　Ｘｏ＝（Ｘ２ｉ−Ｘ１ｉ）／２　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）次に
、粒界中心座標から、最小自乗法により、輝度分布測定
方向に対する粒界の平均の傾きθを算出する。そして、
次式（４）の角度補正により真の粒界幅Ｗｄを求める。

【００２１】

【数４】　　　　Ｗｄ＝Ｗｏ　ｓｉｎ　θ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
…（４）別の粒界幅の求め方として、基準輝度をＩとし
たとき、例えば、次式（５）のように、最大輝度Ｉｍａ
ｘより５％低下した部分に設定してもよい。

【００２２】

【数５】　　　　Ｉ＝０．９５Ｉｍａｘ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
（５）図１は、本発明の一実施例に係る鋭敏化検出装置
の構成図である。２１は沸騰水型原子炉の圧力容器、２
２はインコアモニタハウジングである。インコアモニタ
ハウジング２２の下端のフランジ部に、駆動装置本体３
を固定する。光学顕微鏡を有する測定ヘッド部１は、数
本の円筒形状の連結管２を用いて、駆動装置本体３の駆
動部と接続する。駆動部には、上下方向に連結管２を移
動する昇降駆動機構４と、周方向に回転する回転駆動機
構５が付いている。昇降駆動機構４と回転駆動機構５は
スキャナ駆動装置６とインターフェース１４を介してコ
ンピュータ１１に接続され、コンピュータのキーボード
入力により駆動が制御される。

【００２３】図２に、測定ヘッド部１の概略構造を示す
。長焦点型の対物レンズ１５から取り込んだ画像は、直
角プリズム１６で方向を９０度曲げられ、焦点合わせレ
ンズ１７，接眼レンズ１８を通って、小型ＣＣＤカメラ
１９に取り込まれる。この画像は、連結管２内の光ファ
イバを通して図１のＣＣＤカメラ入力部８に入り、ＣＣ
Ｄカメラ入力部８からの出力信号は、モニターテレビ９
で監視され、また、画像処理装置１０に転送される。画像処理装置１０は、コンピュータ１１により制御され
て前述した輝度分布や粒界幅が計算され、輝度分布の測
定結果及び輝度分布に基づく粒界幅の計算結果は、ＣＲ
Ｔ１２に表示されたりプリンタ１３で印字される。

【００２４】図１３は鋭敏化程度の測定手順を示すフロ
ーチャートである。ステップ（１）では、詳細は後述す
るように、エメリーペーパやフラッパホイール等により
、測定対象部分の表面を研磨する。次のステップ（２）
では、研磨した表面を、これも後述するように、１０％
シュー酸を用いて電解エッチングし、金属組織を現出さ
せる。ステップ（３）では、ＩＣＭハウジング２２に挿
入した測定ヘッド部１の光学顕微鏡により金属組織を観
察し、ＣＣＤカメラ１９を通して顕微鏡画像を取り込む
。ステップ（４）では、画像処理により、粒界近傍の輝
度分布を測定する。ステップ（５）で、この輝度分布か
ら粒界幅を測定し、ステップ（６）で、粒界幅の判定基
準に基づいて、鋭敏化の程度を判定する。次に、以上の
様な測定において、シュー酸エッチングにより微小な切
欠きが測定部に生じるため、鋭敏化程度の測定終了後に
は、ステップ（７）で金属表面を電解研磨或いはフラッ
パホイールにより研磨し、この測定を終了する。

【００２５】前述した表面研磨は、例えば図１４に示し
たような装置により行う。ＩＣＭハウジング２２の外部
に、モータ駆動の駆動装置３１を設置し、フレキシブル
シャフト３２を介して、駆動力をＩＣＭハウジング２２
内部のチャック３５に伝達する。ＩＣＭハウジング２２
内部では、フレキシブルシャフト３２はガイドリング３
３，３４で支持される。チャック３５にはフラッパホイ
ール３６が取り付けられ、所定の位置にフラッパホイー
ルが達すると、駆動装置３１内のモータを回転させて、
ハウジング内面を研磨する。

【００２６】図１５は、エッチング装置の一構成図であ
る。ＩＣＭハウジング２２の外部に、電解腐食装置４０
，圧縮空気源４１，１０％シュー酸タンク４２，アルコ
ールタンク４３，電解液アルコール戻りタンク４４，シ
ュー酸供給用パイプ４５，アルコール供給用パイプ４６
，電解液アルコール戻りパイプ４７を設ける。エッチン
グ装置本体４９の上部には、シュー酸溜りが形成される
ようにＯリングのような比較的軟らかいシール５１を取
付け、ＩＣＭハウジング２２との隙間からシュー酸がも
れないようにする。シュー酸溜りとなる位置に円筒状の
電極５２を設け、これとＩＣＭハウジング２２外部に設
けた電解腐食装置４０のマイナス極とをリード線で接続
する。尚、エッチング装置本体４９と電極５２とを絶縁
するための絶縁材５０を設ける。電解腐食装置４０のプ
ラス極は、ＩＣＭハウジング２２とリード線で接続する
。また、シュー酸溜りとなる位置の上側に突き出るよう
な空気抜きパイプ４８とアルコール供給用パイプ４６を
設ける。

【００２７】シュー酸エッチングの手順を図１６に示す
。エッチングに当っては、先ずステップ（１１）で、エ
ッチング装置本体４９をＩＣＭハウジング２２内部に挿
入し、ステップ（１２）で、円筒状電極５２が測定位置
に来るようにする。ステップ（１３）で、圧縮空気源４
１と１０％シュー酸タンク４２の間に設けたシュー酸タ
ンク入口側バルブを開けて、シュー酸タンク４２内に圧
縮空気を送りこみ、その圧力によりシュー酸をシュー酸
供給用パイプ４５を通してシュー酸溜りに供給する。このとき、ＩＣＭハウジング２２内の空気は空気抜きパ
イプ４８を通してＩＣＭハウジング２２の外に抜けるよ
うになっている。

【００２８】ステップ（１４）では、シュー酸タンク出
口側バルブを閉鎖し、同時にステップ（１５）で、シュ
ー酸タンク入口側バルブを閉鎖して、シュー酸をシュー
酸溜りに保持させる。次に、ステップ（１６）で、電解
腐食装置４０の電源を入れ、一定時間電解エッチングを
施す。エッチングが終了すると、ステップ（１７）で、
シュー酸タンク出口側バルブを開けると共に、ステップ
（１８）で、シュー酸タンク４２の上部に設けた空気抜
きバルブを開け、シュー酸溜りに保持されていたシュー
酸をシュー酸タンク４２に戻す。次に、ステップ（１９
）で、圧縮空気源４１とアルコールタンク４３の間に設
けたアルコールタンク入口側バルブを開けて圧縮空気を
送りこみ、その圧力によりアルコールをアルコール供給
用パイプ４６を通してアルコール吹き付けノズル５３に
供給する。このとき、ステップ（２０）で、電解液アル
コール戻りパイプ４７に設けた電解液アルコールタンク
入口側バルブを開けておき、バイプ内に残ったシュー酸
と洗浄に使ったアルコールとを電解液アルコール戻りタ
ンク４４に戻す。このとき、ステップ（２１）で、検査
装置を引き抜きながら洗浄するとなお良い。

【００２９】図１２に示した鋭敏化検出装置３をＩＣＭ
ハウジング２２内に挿入して金属組織を調べていく場合
、モニターＴＶ９の画面中央に設定された輝度分布測定
範囲の中に測定に適した粒界があるとは限らない。その
ため、粒界の方向による輝度分布の測定方向の変更、観
察位置のモニターＴＶ９の画面内での変更、観察位置の
測定装置の移動による変更、及び測定領域の大きさの変
更を可能ならしめる機能を持たせる。その実施例を図１
７に示す。この実施例では、先ず、ステップ（３１）で
、検査装置の測定ヘッド１の上下方向の位置決めを行う
。ステップ（３２）で、金属組織の予備観察を行う。このとき、輝度分布の測定方向の初期設定として、画面
の縦方向に伸びる粒界を測定するものとしておく。ステ
ップ（３３）で、縦方向の粒界か否かの確認を行う。例
えば図１８に示すように、モニターＴＶ９の画面中央に
設定された測定領域中に縦方向の粒界が収まっていれば
、そのまま測定を継続する。しかし、図１９に示すよう
に、横方向に伸びる粒界が測定領域に入った場合には、
ステップ（３４）で縦長視野（図１９の点線の四角領域
）を横長視野に切り替える。ステップ（３５）では、観
察位置の確認を行う。例えば、図２０に示すように、測
定領域にほぼ適当な粒界が収まっていたとしても、それ
が測定領域内で折れ曲がっているような場合、測定精度
が悪くなるため、ステップ（３６）でコンピュータ１１
により画像処理装置１０を制御し、測定領域を点線で示
したような位置に移動させて、粒界が測定領域をほぼ直
線的に横切るようにする。或いは、コンピュータ１１に
よりスキャナ駆動装置６を介して、検査装置３の昇降駆
動機構４及び回転駆動機構５を制御して、モニターＴＶ
９の画面の中央に設定された測定領域の中で粒界が測定
領域をほぼ直線的に横切るように測定ヘッド１を移動さ
せる。

【００３０】次に、ステップ（３７）で、視野サイズ即
ち測定領域の大きさの確認を行う。初期設定の状態から
ステップ（３３）〜ステップ（３６）を経て、適当な粒
界が測定領域に収まっていれば良いが、例えばエッチン
グ状態が悪くて部分的に不鮮明な場合、或いはもっと測
定領域を広げるとより精度の良い値が得られそうな場合
には、測定領域の大きさ即ち視野サイズの変更を図２１
のように行う。

【００３１】測定領域の設定が終了すると、ステップ（
３９）で画像データを画像処理装置１０に取り込み、ス
テップ（４０）で画像処理により粒界近傍の輝度分布を
測定し、ステップ（４１）で輝度分布から粒界幅を測定
する。そして、ステップ（４２）で鋭敏化検出装置の上
下方向が同じ設定位置での測定が全て終了したか否かを
確認し、測定が全て終了していなければ、ステップ（４
３）でコンピュータ１１により昇降駆動機構４を制御し
て、上下方向位置の測定原点位置に復帰し、ステップ（
４４）で回転駆動機構５を制御し、周方向の次の測定位
置に移動し、再びステップ（３２）からステップ（４１
）を繰返し、周方向全体の測定を行う。測定が終了する
と、ステップ（４５）で、測定された粒界幅の周方向の
分布から最大粒界幅を計算し、ステップ（４６）で平均
の粒界幅を計算する。そして、ステップ（４７）でそれ
ぞれの判定基準に従って鋭敏化の程度を判定する。

【００３２】図２２は、本発明の別の実施例に係る鋭敏
化検出装置の構成図である。図１に示したような専用の
測定装置を適用できない部位については、手作業で金属
表面の研磨とエッチングを行い、アセチルセルロース膜
によるレプリカを採取し、それを通常の光学顕微鏡によ
り画像処理装置に拡大画像データを取り込み、鋭敏化の
程度を画像処理装置に判定させる。即ち、採取されたレ
プリカ６０をガラス板で挾んで平らにしあるいはガラス
板に載せてテープで平らに固定し、光学顕微鏡６２の試
料台に載せる。目視でピントを合わせた画像をＣＣＤカ
メラ６１で取り込み、ＢＮＣケーブルを介して画像処理
装置６７に送り、モニターテレビ６６に表示される顕微
鏡画像を見て再度ピント合わせを行い、測定領域を設定
する。画像処理の一連の作業はコンピュータ６３により
ＣＲＴ６５の画面に表示されるプログラムメニューに従
って、キーボード６４を使って対話型形式で行う。処理
された結果はＣＲＴ６５の画面に表示されると共に、プ
リンタ６８にＣＲＴ画面のハードコピー、或いはリスト
形式で出力される。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、分解が困難な構造物の
溶接熱影響部の金属組織の画像を顕微鏡を通して取り込
み、画像処理して金属粒界の幅を測定することにより、
応力腐食割れ感受性、言い換えれば鋭敏化の程度を定量
的に測定できるので、鋭敏化の程度に応じて、熱影響部
の熱処理，機械加工等による耐応力腐食割れに対する最
適な対策工法の選定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＩＣＭハウジングを対象とした鋭敏化検査装置
の構成図である。

【図２】鋭敏化検査装置の測定ヘッド部の構造図である
。

【図３】粒界近傍のクロム濃度の分布の模式図である。

【図４】オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４の
溶体化処理した試料をシュー酸エッチングした金属組織
の模式図である。

【図５】オーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４の
鋭敏化熱処理した試料をシュー酸エッチングした金属組
織の模式図である。

【図６】エッチングした金属組織の粒界幅を測定した結
果得られた最大粒界幅及び平均の粒界幅と熱処理時間の
関係を示す図である。

【図７】非鋭敏化熱処理試料の顕微鏡観察組織の模式図
である。

【図８】鋭敏化熱処理試料の顕微鏡観察組織の模式図で
ある。

【図９】非鋭敏化熱処理試料の粒界近傍の輝度分布を測
定した結果を示す図である。

【図１０】鋭敏化熱処理試料の粒界近傍の輝度分布を測
定した結果を示す図である。

【図１１】金属組織の画像処理による輝度分布の測定方
法を示す図である。

【図１２】輝度分布に基づく粒界幅の算出方法の説明図
である。

【図１３】鋭敏化程度を測定する手順を示すフローチャ
ートである。

【図１４】ＩＣＭハウジング内表面を研磨する装置の構
成図である。

【図１５】シュー酸エッチング装置の構成図である。

【図１６】シュー酸エッチングの手順を示すフローチャ
ートである。

【図１７】鋭敏化程度を測定する手順を示すフローチャ
ートである。

【図１８】測定領域の変更方法を示す図である。

【図１９】測定領域の変更方法を示す図である。

【図２０】測定領域の変更方法を示す図である。

【図２１】測定領域の変更方法を示す図である。

【図２２】金属組織のレプリカの画像処理で鋭敏化を検
査する装置の構成図である。

【符号の説明】

１…測定ヘッド、２…連結管、３…検査装置本体、４…
昇降駆動機構、５…回転駆動機構、６…スキャナ駆動装
置、７…顕微鏡光源、８…ＣＣＤカメラ入力部、９…モ
ニターＴＶ、１０…画像処理装置、１１…コンピュータ
、１２…ＣＲＴ、１３…プリンタ、１４…インターフェ
ース、１５…長焦点対物レンズ、１６…直角プリズム、
１７…焦点合わせレンズ、１８…接眼レンズ、１９…小
型ＣＣＤカメラ、２１…圧力容器、２２…ＩＣＭハウジ
ング、３１…駆動装置、３２…フレキシブルシャフト、
３３…ガイドリング、３５…コレットチャック、３６…
フラッパホイール、４０…電解腐食装置、４１…圧縮空
気源、４２…シュー酸タンク、４３…アルコールタンク
、４４…電解液アルコール戻りタンク、４５…シュー酸
供給用パイプ、４６…アルコール供給用パイプ、４７…
シュー酸アルコール戻りパイプ、４８…空気抜きパイプ
、４９…連結管、５０…絶縁材、５１…シール、５２…
円筒状電極、５３…アルコール吹き付けノズル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　溶接等の熱影響を受けたオーステナイ
ト系ステンレス鋼の表面を研磨してからシュー酸により
電解エッチングし、その表面の金属組織から鋭敏化の程
度を検出する方法において、前記金属組織の画像を光学
顕微鏡を通して画像処理装置に取り込み、取り込んだ画
像の輝度分布から粒界の幅を求め、予め求めておいた粒
界の幅と鋭敏化の程度との関係から鋭敏化の程度を自動
判定し結果を出力することを特徴とするステンレス鋼の
鋭敏化検出方法。
【請求項２】　　請求項１において、取り込んだ画像か
ら複数カ所の粒界の幅の平均値と最大値とを求め、平均
値が１μｍ以上で且つ最大値が２μｍ以上であれば応力
腐食割れ感受性が高いと判定することを特徴とするステ
ンレス鋼の鋭敏化検出方法。
【請求項３】　　請求項１において、最大輝度の９５％
を限界値として該限界値以下の輝度となった部分の広が
りを粒界の幅として求めることを特徴とするステンレス
鋼の鋭敏化検出方法。
【請求項４】　　請求項１または請求項２において、最
大輝度と最小輝度の差の２０％だけ最大輝度から低下し
た輝度を限界値とし該限界値以下の輝度となった部分の
広がりを粒界の幅として求めることを特徴とするステン
レス鋼の鋭敏化検出方法。
【請求項５】　　溶接等の熱影響を受けたオーステナイ
ト系ステンレス鋼の表面を研磨してからシュー酸により
電解エッチングし、その表面の金属組織から鋭敏化の程
度を検出する装置において、前記金属組織の画像を拡大
する光学顕微鏡と、該光学顕微鏡を通して取り込んだ画
像の輝度分布から粒界の幅を求め予め求めておいた粒界
の幅と鋭敏化の程度との関係から鋭敏化の程度を自動判
定し結果を出力する画像処理装置とを備えることを特徴
とするステンレス鋼の鋭敏化検出装置。
【請求項６】　　請求項５において、画像処理装置は、
取り込んだ画像から複数カ所の粒界の幅の平均値と最大
値を求め平均値が１μｍ以上で且つ最大値が２μｍ以上
であれば応力腐食割れ感受性が高いと判定する手段を備
えることを特徴とするステンレス鋼の鋭敏化検出装置。
【請求項７】　　請求項５において、画像処理装置は、
最大輝度の９５％を限界値として該限界値以下の輝度と
なった部分の広がりを粒界の幅として求める手段を備え
ることを特徴とするステンレス鋼の鋭敏化検出装置。
【請求項８】　　請求項５または請求項６において、画
像処理装置は、最大輝度と最小輝度の差の２０％だけ最
大輝度から低下した輝度を限界値とし該限界値以下の輝
度となった部分の広がりを粒界の幅として求める手段を
備えることを特徴とするステンレス鋼の鋭敏化検出装置
。
【請求項９】　　溶接等の熱影響を受けたオーステナイ
ト系ステンレス鋼の表面を研磨してからシュー酸により
電解エッチングしその表面の金属組織から鋭敏化の程度
を検出する装置において、被検査対象金属表面の電解エ
ッチングした表面の画像を拡大する光学顕微鏡と、該光
学顕微鏡で拡大した画像を取り込むＣＣＤカメラと、該
ＣＣＤカメラで取り込んだ画像を表示する表示装置と、
該表示装置の画面に表示された画像のうち任意の領域を
指定して測定領域とする手段と、該測定領域内の輝度分
布が低い箇所を粒界の幅部分とし該粒界の幅を複数カ所
で求めてその平均値を算出する手段と、測定領域内での
粒界の中心座標を算出し最小自乗法により粒界の平均の
傾き角度を算出する手段と、平均粒界幅を傾き角度で補
正する手段と、補正した平均粒界幅を設定値と比較し平
均粒界幅が設定値を越えている場合には鋭敏化している
と判定し判定結果を出力する手段とを備えることを特徴
とするステンレス鋼の鋭敏化検出装置。
【請求項１０】　　請求項９において、前記光学顕微鏡
を内蔵する測定ヘッドを被検査対象物に対し任意方向に
移動可能にする駆動機構と、前記測定領域内に所望の粒
界が入るように前記駆動機構を駆動する駆動機構制御装
置とを備えることを特徴とするステンレス鋼の鋭敏化検
出装置。
【請求項１１】　　溶接等の熱影響を受けたオーステナ
イト系ステンレス鋼の表面を研磨してからシュー酸によ
り電解エッチングし、その表面の金属組織から鋭敏化の
程度を検出する装置において、前記金属組織から作成し
たレプリカの画像を拡大する光学顕微鏡と、該光学顕微
鏡を通して取り込んだ画像の輝度分布から粒界の幅を求
め予め求めておいた粒界の幅と鋭敏化の程度との関係か
ら鋭敏化の程度を自動判定し結果を出力する画像処理装
置とを備えることを特徴とするステンレス鋼の鋭敏化検
出装置。
【請求項１２】　　溶接等の熱影響を受けたオーステナ
イト系ステンレス鋼の表面を研磨してからシュー酸によ
り電解エッチングしその表面の金属組織から鋭敏化の程
度を検出する装置において、被検査対象金属表面の電解
エッチングした表面から作成したレプリカの画像を拡大
する光学顕微鏡と、該光学顕微鏡で拡大した画像を取り
込むＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラで取り込んだ画像
を表示する表示装置と、該表示装置の画面に表示された
画像のうち任意の領域を指定して測定領域とする手段と
、該測定領域内の輝度分布が低い箇所を粒界の幅部分と
し該粒界の幅を複数カ所で求めてその平均値を算出する
手段と、測定領域内での粒界の中心座標を算出し最小自
乗法により粒界の平均の傾き角度を算出する手段と、平
均粒界幅を傾き角度で補正する手段と、補正した平均粒
界幅を設定値と比較し平均粒界幅が設定値を越えている
場合には鋭敏化していると判定し判定結果を出力する手
段とを備えることを特徴とするステンレス鋼の鋭敏化検
出装置。