(57)【要約】【課題】  疲労き裂と応力腐食き裂の識別を簡便かつ短時間で確実に行なうことが出来る識別方法を提供する。【解決手段】  疲労き裂と、応力腐食き裂の電気的性質が異なるため、渦電流がき裂の長さ方向に対して平行方向に流れるよう渦電流探傷を行なった場合と、垂直方向に流れるように渦電流探傷を行なった場合とのき裂信号の差異が持つ特徴が異なっている。この特徴の違いを利用し、発生した割れが疲労き裂であるか、応力腐食き裂であるかの識別を行なう。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の表層に発生する渦電流をき裂の長さ方向に対して平行方向に流れるようにプローブを走査する場合と、垂直方向に流れるようにプローブを走査する場合に、それぞれの走査によって得られるき裂信号の振幅、き裂信号波形の面積などによって表現されるき裂信号の大きさの比率・差、あるいは、それぞれの走査によって得られる両き裂信号の差分信号の位相など、両信号の差異がき裂の種類に応じて異なることを利用して、き裂の種類を識別することを特徴とするき裂種別識別方法
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、発生した表面き裂について渦電流探傷技術を利用し、すでに検出されているき裂の発生原因を特定するために必要となるき裂の種類を判別する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  原子力発電プラントなどの重要度の高い施設内の機器では、き裂等の欠陥の早期発見はもとより、直ちに原因を究明し、その構造健全性を確認するか、その原因に応じた欠陥の補修または機器の交換を行なう必要がある。【０００３】  現在までに軽水型原子力発電プラントで発生しているオーステナイト系ステンレス鋼と高ニッケル基合金のひび割れの大部分は、疲労き裂であるか、応力腐食による割れであることが確認されている。発生した割れが、応力腐食き裂であるか、疲労き裂であるかにより、取るべき対応措置は大きく異なっており、疲労き裂であるか、応力腐食き裂であるかを早期に識別することは極めて重要な課題である。【０００４】  この課題を解決するために、従来はき裂の発生した部位の切出しを行ない、切出された断面を顕微鏡で観察するか、あるいはスンプ観察を行ない、き裂の状態を確認して、き裂の種類を判別する方法が用いられている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかしながら、従来の手法ではき裂の発生した部位の切出しが必要となる。き裂が発生した機器によって差はあるものの欠陥部位の切出しおよび観察には手間と時間がかかってしまう。そのためトラブル対応の時間が長くなり、プラントの停止による経済的損失が大きいという問題を抱えている。
【０００６】  本発明はこのような現状に対して、き裂が検出された場合の問題解決を早期に行なうため、簡便かつ短時間で確実に行なうことが出来るき裂種類の識別方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明では、疲労き裂と，応力腐食き裂の電気的性質が、異なることに基づく渦電流探傷信号の特徴の差異を利用することで、発生した割れが疲労き裂であるか、応力腐食き裂であるかの識別を行なう。
【０００８】  図２に示すように、疲労き裂のき裂面は、ほぼ完全に分離しており、接触箇所は、ほとんど存在しない。粒内割れであるため、き裂に枝分かれが少ない。また、き裂の幅は数１０μｍ程度である。すなわち疲労き裂は、欠陥部の幅が小さく、き裂内部の導電率は、ほぼ０であるという特徴がある。
【０００９】  図３に示すように、応力腐食き裂の場合、多岐にわたって枝分かれしており、広範囲にわたる欠陥領域となっている。き裂面がはっきりしておらず、き裂面の接触が多数存在している。また欠陥領域の幅は１ｍｍにもなる可能性もある。
すなわち応力腐食き裂は、欠陥領域の幅が広く、導電率は欠陥内部は母材部分より低いものの、０にはならないという特徴がある。
【００１０】  き裂の長さ方向に対して、垂直に渦電流が流れるように渦電流探傷を行なった場合、疲労き裂の場合には、欠陥部を渦電流が流れず、欠陥部を回り込んで流れる。このためき裂による渦電流の変化分は大きく、き裂信号の振幅が大きくなる。一方、応力腐食き裂の場合には、き裂部の導電率が０ではないため欠陥部分を通過する渦電流成分が存在する。そのためき裂による渦電流の変化は比較的小さくなりき裂信号振幅は相対的に小さなものとなる。
【００１１】  き裂の長さ方向に対して、平行に渦電流が流れるように渦電流探傷を行なった場合、応力腐食き裂の場合には、欠陥部分を通過する渦電流成分は存在するが、欠陥の長さが大きいため、渦電流のほとんどは欠陥部の両側を回り込んで流れている。また、欠陥部の幅が比較的大きいため欠陥による渦電流の変化分は大きく、き裂信号振幅が大きくなる。一方、疲労き裂による欠陥の場合にはき裂幅が小さいため、電流が回り込む幅が小さい。そのため欠陥による渦電流の変化分は比較的小さくなりき裂信号振幅は小さなものとなる。
【００１２】  このようにき裂が疲労き裂であるか応力腐食き裂であるかによって、き裂の長さ方向に対して垂直方向と平行方向に渦電流を流すようにプローブを走査した場合の信号振幅は異なる特徴を有することになる。即ち、疲労き裂の場合、渦電流をき裂の長さ方向に対して垂直方向に流すことで測定した信号振幅は、平行方向に渦電流を流すことで測定した信号振幅よりはるかに大きいのに対して、応力腐食き裂の場合はその差は大きくなく、場合によっては垂直方向に渦電流を流して測定した場合と比べ、平行方向に渦電流を流して測定した信号振幅の方が大きくなる可能性もある。
【００１３】  このように、渦電流をき裂の長さ方向に対して、垂直方向に流した場合の信号振幅と、平行方向に流した場合の信号振幅の差異の特徴により、き裂が疲労き裂であるか応力腐食き裂であるか識別することが可能である。さらに渦電流を垂直方向に流した場合の信号振幅と、平行方向に流した場合の信号振幅の比率を求めれば、疲労き裂と応力腐食き裂の性質の違いがさらに顕著となることは、その性質から明白である。すなわち渦電流をき裂の長さ方向に対して垂直方向に流した場合の信号振幅の最大値と、平行方向に流した場合の信号振幅の最大値の比率が大きい場合、疲労き裂である可能性が高く、比率が小さい場合、応力腐食き裂である可能性が高い。また、この比率は材質・環境にも依存して変化する。同一の材質・環境において発生した過去のデータを元にして、き裂種類を識別するための比率の閾値を設けることが可能になる。閾値の決定には他の一般的な技術と同様、多くの実験・測定結果を元にした経験則的な決定方法を取ることが出来る。
【００１４】  また、渦電流をき裂の長さ方向に対して垂直方向に流した場合の信号振幅の最大値と、平行方向に流した場合の信号振幅の最大値の差を求め、その差分が負になる場合、応力腐食き裂の可能性が極めて高いなど、信号振幅の最大値だけでなく振幅の平均値や、信号波形の面積の比率・差、差分信号の位相からも同様の考え方により識別が可能であることは言うまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  一般的な人工欠陥作成方法によって作成された疲労き裂と、応力腐食き裂について本発明による識別方法のうち垂直方向と平行方向の信号振幅の最大値の比率を求め、閾値によって識別する方法を適用した例を以下に示す。【００１６】  図４は、本実施例で使用したマイナス型プローブである。このプローブは、識別対象面に垂直に配置した一個の矩形コイルで構成されている。本実施例では、このプローブはコイルの巻数が２００回、最適周波数が１００ｋＨｚである。試験体は、溶接されたＩＮＣＯＮＥＬ板で、識別するき裂は、長さ１０ｍｍ、幅０．２７ｍｍ、深さ３．０ｍｍの模擬疲労き裂と、長さ１０ｍｍ程度に作成された人工応力腐食き裂である。本実施例では、実際の疲労き裂と同様な検出信号の特徴を持つことが明かになっている放電加工によって作成された人工欠陥を模擬疲労き裂として用いることとした。【００１７】  本実施例の試験体の場合、本実施例に含まれていない他の測定結果などから信号振幅比率の閾値を２．５とすることで妥当な結果を得られることがわかっている。この閾値は他の多くの実験や測定を繰り返すことによって、さらに精度を高めていくことが出来る。【００１８】  図５は、模擬疲労き裂の長さ方向に対して、コイル面を垂直に配置し、２次元走査を行なった信号波形である。図６は、模擬疲労き裂の長さ方向に対して、コイル面を平行に配置し、２次元走査を行なった信号波形である。  図７は、人工応力腐食き裂の長さ方向に対して、コイル面を垂直に配置し、２次元走査を行なった信号波形である。図８は、人工応力腐食き裂の長さ方向に対して、コイル面を平行に配置し、２次元走査を行なった信号波形である。【００１９】  模擬疲労き裂の長さ方向に対して、コイル面を垂直に配置して走査した場合の最大信号振幅は６．８８Ｖ、コイル面を平行に配置して走査した場合の最大信号振幅は１．２２Ｖであった。その比率は、６．８８／１．２２＝５．６４である。明らかに閾値２．５を上まわっており疲労き裂であると識別できる。人工応力腐食き裂の長さ方向に対して、コイル面を垂直に配置して走査した場合の最大信号振幅は２．６９Ｖ、コイル面を平行に配置して走査した場合の最大信号振幅は２．５３Ｖであった。その比率は２．６９／２．５３＝１．０６である。明らかに閾値２．５を下まわっており応力腐食き裂であると識別できる。
【発明の効果】
【００２０】  以上のように、本発明によれば、き裂の種類を識別することが可能である。また従来のようにき裂部位を切出し表面を観察する場合、少なくとも数日単位で時間が必要であったのに対し、き裂部分のみの走査であれば数十秒、本実施例のように２次元的に詳細な走査を実施する場合においても１０分程度と、非常に短時間で実施することが可能である。従来はき裂の発生確認後、き裂の種類を識別するための調査作業を計画的に行なう必要があったのに対し、本発明による測定方法を用いることで、き裂の発生を確認したその場で、き裂の種類の識別まで行なってしまう事も可能になる。
【００２１】  なお、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、適宜変更され得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】は本発明による欠陥種別識別の流れ図である。
【図２】は疲労き裂の拡大写真例である。
【図３】は応力腐食き裂の拡大写真例である。
【図４】はマイナス型プローブの形状を示した平面図である。図中の長さ単位はｍｍである。
【図５】は模擬疲労き裂を渦電流がき裂の長さ方向に対して垂直に流れるようにして、プローブを平面的に走査した結果を図示したものである。
【図６】は模擬疲労き裂を渦電流がき裂の長さ方向に対して平行に流れるようにして、プローブを平面的に走査した結果を図示したものである。
【図７】は人工応力腐食き裂を渦電流がき裂の長さ方向に対して垂直に流れるようにして、プローブを平面的に走査した結果を図示したものである。
【図８】は人工応力腐食き裂を渦電流がき裂の長さ方向に対して平行に流れるようにして、プローブを平面的に走査した結果を図示したものである。
【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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