(57)【要約】【課題】閉口して部分接触を呈している亀裂の接触状態を一旦変化させることにより、この亀裂を以前の閉口している場合よりも顕在化させた状態を維持し、この間において亀裂を検出、または精度良く亀裂の大きさを評価することのできる亀裂の非破壊評価方法を提供すること。【解決手段】部分接触を呈している亀裂２を有する機器・構造物１に対して、外力若しくは衝撃力３を負荷し、亀裂の接触状態を一旦変化させることにより２’、この亀裂が再び外力若しくは衝撃力３を負荷する以前の部分接触状態に至るまでの接触状態変化を利用して、亀裂を以前の部分接触しているときよりも顕在化させた状態２’’で検査装置４、４’を用いて亀裂を検査する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分接触を呈している亀裂を有する機器・構造物に対して、外力若しくは衝撃力を負荷し、亀裂の接触状態を一旦変化させることにより、この亀裂が外力若しくは衝撃力を負荷する以前の部分接触状態に再び至るまでの接触状態変化を利用して、亀裂を以前の部分接触しているときよりも顕在化させた状態で実施することを特徴とする亀裂の非破壊評価方法。
【請求項２】
部分接触を呈している亀裂を有する機器・構造物に対して、冷却処理、加熱処理、または冷却・加熱処理を実施することにより、機器・構造物内の所定の位置に歪みを発生させ、亀裂の接触状態を一旦変化させることにより、この亀裂が冷却処理、加熱処理、または冷却・加熱処理を実施する以前の部分接触状態に再び至るまでの接触状態変化を利用して、亀裂を以前の部分接触しているときよりも顕在化させた状態で実施することを特徴とする亀裂の非破壊評価方法。
【請求項３】
部分接触を呈している亀裂を有する配管や圧力容器等に対して、内圧、外圧、または内圧・外圧を負荷し、亀裂の接触状態を一旦変化させることにより、この亀裂が内圧、外圧、または内圧・外圧を負荷する以前の部分接触状態に再び至るまでの接触状態変化を利用して、亀裂を以前の部分接触しているときよりも顕在化させた状態で実施することを特徴とする請求項１または２に記載の亀裂の非破壊評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波またはＸ線等を用いた機器・構造物における非破壊評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機器・構造物の部材や配管、圧力容器等には、長年の使用により、亀裂が生じることがある。これら亀裂の先端は鋭く、それゆえ応力が集中することになり、放置しておくと亀裂が進展し、機器・構造物が破壊されてしまうことがある。そのため、従来から各種評価法を用いて亀裂の検出、亀裂の大きさを評価する方法が開発されてきた。例えば、超音波を機器・構造物の検査対象部位に照射して、反射してくるエコーの大きさから亀裂の検出、または亀裂の大きさを評価する方法が知られている。
【０００３】
また、機器・構造物の検査対象部位にＸ線を照射して、透過するＸ線をカメラで撮影し、亀裂等の欠陥の撮像をする手法がある。
【特許文献１】特開２００４−２７１２８１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
機器・構造物の運転に伴い、部材や配管、圧力容器等には負荷がかかり、亀裂が開口して進展するようになり、逆に運転を停止した後、時間を経て行われる検査時においては、無負荷のために一般に亀裂は閉じている場合がある。疲労亀裂の閉口現象はよく知られており、応力腐食割れにおいても、亀裂面間の酸化物は亀裂閉口の要因となり、亀裂の早期検出の観点から重要である微小な亀裂は、大きい亀裂よりも強く閉じている可能性がある。
【０００５】
上述のように閉口した亀裂に対して超音波を照射した場合、超音波の一部が部分接触を呈している閉口亀裂面を介して透過し、超音波のエコーが微弱なものとなるため、閉口亀裂は実際の亀裂よりも小さく評価される問題がある。また、最悪の場合、超音波のエコーが確認できず、亀裂を検出できないといった事態にも至る。
【０００６】
一方、Ｘ線を用いる方法は、体積を有する開口した亀裂には有効であるが、部分接触を呈しているがゆえ極めて体積の小さい閉口亀裂の場合には、亀裂部と健全部においてＸ線の減衰量に差異を生じにくく、高精度な亀裂検出・評価は困難である。
【０００７】
そこで閉口した亀裂を有する管体に冷却処理、加熱処理、または冷却・加熱処理を実施することにより歪みを発生させ、前記管体に存在する亀裂を開口させて顕在化させた状態で検査する亀裂の非破壊評価方法がある。（特許文献１参照）
上記特許では、管体に冷却処理、加熱処理、または冷却・加熱処理を実施しながら、亀裂の非破壊評価を実施しなければならない。実際の検査において、冷却処理や加熱処理と亀裂検査とを同時に行うことは困難な場合がある。例えば検査部位によっては、冷却処理や加熱処理を行うための器具と検査機器とを同時に配置できないような状況も想定し得る。
【０００８】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、部分接触を呈している閉口した亀裂を一旦開口させることにより、この亀裂が開口した状態を維持し、亀裂が閉口し部分接触を呈しているときよりも顕在化させた状態で実施することを特徴とする亀裂の非破壊評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
特許を受けようとする第１発明は、部分接触を呈している亀裂を有する機器・構造物に対して、外力若しくは衝撃力を負荷し、亀裂の接触状態を一旦変化させることにより、この亀裂が外力若しくは衝撃力を負荷する以前の部分接触状態に再び至るまでの接触状態変化を利用して、亀裂を以前の部分接触しているときよりも顕在化させた状態で実施することを特徴とする亀裂の非破壊評価方法である。
【００１０】
特許を受けようとする第２発明は、部分接触を呈している亀裂を有する機器・構造物に対して、冷却処理、加熱処理、または冷却・加熱処理を実施することにより、機器・構造物内の所定の位置に歪みを発生させ、亀裂の接触状態を一旦変化させることにより、この亀裂が冷却処理、加熱処理、または冷却・加熱処理を実施する以前の部分接触状態に再び至るまでの接触状態変化を利用して、亀裂を以前の部分接触しているときよりも顕在化させた状態で実施することを特徴とする亀裂の非破壊評価方法である。
【００１１】
特許を受けようとする第３発明は、部分接触を呈している亀裂を有する配管や圧力容器等に対して、内圧、外圧、または内圧・外圧を負荷し、亀裂の接触状態を一旦変化させることにより、この亀裂が内圧、外圧、または内圧・外圧を負荷する以前の部分接触状態に再び至るまでの接触状態変化を利用して、亀裂を以前の部分接触しているときよりも顕在化させた状態で実施することを特徴とする請求項１または２に記載の亀裂の非破壊評価方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、機器・構造物の部分接触を呈している閉口亀裂を顕在化させ、この状態を維持しながら亀裂の非破壊評価を実施できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。先ず図１は、本発明の第１実施形態における亀裂の非破壊評価方法を示す図である。ここでは、超音波のエコーを用いた手法を取り上げ説明するが、本発明での非破壊評価方法は超音波法のみに限られない。符号１は機器・構造物の部材であり、部分接触を呈している亀裂２を有している。符号３は亀裂２の接触状態を一旦変化させるために機器・構造物に負荷した外力若しくは衝撃力であり、この外力若しくは衝撃力３により接触状態を一旦変化させた亀裂を符号２’で表す。
【００１４】
ここで外力若しくは衝撃力３を除去した場合、接触状態を一旦変化させられた亀裂２’は外力若しくは衝撃力を負荷する以前の部分接触を呈している亀裂２に再び戻るまでに接触状態変化を経る。この接触状態変化中の亀裂２’’は、以前の部分接触を呈している亀裂２よりも顕在化された状態にある。そこで、この接触状態変化中の亀裂２’’に対して超音波を用いた検査装置４を使って非破壊検査を実施する。検査装置の送信機４より送信された超音波５は、接触状態変化中の亀裂２’’で反射し、そのエコーが検査装置の受信機４’で受信される。受信されたエコー波形から機器・構造物１内部に存在する亀裂２’’の評価を行うことができる。
【００１５】
（実施例）
図２に実施例で用いたステンレス（ＳＵＳ３１６Ｌ）製の平板試験片６を示す。試験片６の寸法は１６４×８２ｍｍ、厚さは１５ｍｍであり、試験片６の裏面には４点曲げ試験により部分接触を呈し閉口している亀裂２を導入した。図３は実施例の配置図を示しており、検査装置４として公称周波数５ＭＨｚの超音波探触子を用いた。試験片６は部分接触を呈している亀裂２を下面として水７を満たした水槽８内に没入させた。
【００１６】
試験片６の亀裂２上の上面を直径２５ｍｍの氷柱９を用いて３分間冷却し、試験片６内部に歪みを発生させることで亀裂２の接触状態を一旦変化させた。その後、氷柱９を除去し、６時間放置した。この間、検査装置４により水７を介して試験片６内部に超音波５を角度１９．７度で入射し、亀裂先端からの超音波端部エコー１０を収録した。
【００１７】
図４（a）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に氷柱９で冷却する以前、冷却直後、冷却終了後１時間および冷却終了後６時間の超音波受信波形をそれぞれ示す。図４中のすべてにおいて現われている大きな波形成分は、亀裂と試験片裏面との角部で反射した超音波コーナーエコーである。図４（a）より、冷却前の受信波形からは超音波端部エコー１０は確認できない。氷柱９により試験片６上面を局所的に冷却することで試験片６内部に歪みを発生させた場合［図４（ｂ）］、超音波端部エコー１０が確認できている。また、氷柱９を取り除いた冷却１時間後では、試験片６の温度は室温に戻っており、試験片６内部には歪みが生じていないが、図４（ｃ）中では超音波端部エコー１０が確認できている。一方、図４（ｄ）に示す冷却終了後６時間の受信波形では超音波端部エコー１０は確認できず、冷却前の受信波形［図４（a）］に戻っている。
【００１８】
図５に超音波端部エコー１０の振幅と冷却開始からの時間との関係を示す。ここで冷却は、０〜３分の間に行われた。図中のA、B、CおよびD点はそれぞれ氷柱７で冷却する以前、冷却直後、冷却終了後１時間および冷却終了後６時間の超音波端部エコー１０の振幅であり、それぞれ図４（a）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示す受信波形と対応している。図５より、冷却を終了し、試験片６内部に歪みが生じていない場合でも、超音波端部エコー１０の振幅は約６時間に亘り亀裂２の接触状態を一旦変化させる以前（A点）のそれを上回っており、亀裂の接触状態変化を利用して、亀裂を以前の部分接触を呈している状態よりも顕在化させた状態で非破壊評価できることが明瞭である。
【００１９】
ここで段落[０００３]に記述したとおり、機器・構造物の運転中には部材や配管、圧力容器等には負荷がかかる。従って、運転を停止して暫くの間の亀裂は請求項１で記載の接触状態が変化している過程にあたり、この間において、運転停止後に時間を経た亀裂よりも亀裂を顕在化させた状態で実施する検査も、本特許に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の亀裂の非破壊評価方法を示す概念図である。
【図２】実施例で用いた平板試験片の形状および寸法を示す説明図である。
【図３】実施例の配置図である。
【図４】実施例での（a）冷却以前、（ｂ）冷却直後、（ｃ）冷却後１時間、（ｄ）冷却後６時間の受信波形を示す図である。
【図５】実施例での超音波端部エコーの振幅と時間との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１：機器・構造物
２：部分接触を呈している亀裂
２’：接触状態を一旦変化させた亀裂
２’’：接触状態変化中の亀裂
３：亀裂の接触状態を一旦変化させるために機器・構造物に負荷した外力若しくは衝撃力４：検査装置の送信機
４’：検査装置の受信機
５：超音波
６：平板試験片
７：水
８：水槽
９：氷柱
１０：超音波端部エコー
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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