(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実機プラントの一部を構成する金属部材と同じ材料及び形状からなる管状の試験体の表面に任意寸法の粒界応力腐食割れを有する非破壊検査用模擬試験体の製造方法において、上記試験体の一方の突合わせ端部内面側に、この試験体よりも低融点の金属を含む塗料を上記試験体の内面の周方向に延びる矩形状の範囲に亘って塗布し、この塗布部近傍に溶接熱を加えた後、冷却させてその塗布部範囲内に粒界応力腐食割れを発生させるようにしたことを特徴とする非破壊検査用模擬試験体の製造方法。
【請求項２】
上記金属試験体としてステンレススチール又は炭素鋼を用いると共に、上記低融点金属として亜鉛又はスズ，鉛を用いたことを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査用試験体の製造方法。
【請求項３】
実機プラントの非破壊検査部位と同じ構造を含む模擬プラントを形成し、この模擬プラントの非破壊検査部位である模擬配管継ぎ手部内面に、上記模擬プラントよりも低融点の金属を含む塗料を上記模擬配管継ぎ手部の内面の周方向に延びる矩形状の範囲に亘って塗布し、この塗布部近傍に溶接熱を加えた後、冷却させてその塗布部範囲内に粒界応力腐食割れを発生させ、その後、その割れの性状を複数種の非破壊検査装置を用いて非破壊検査した後、その割れの性状を実際に計測し、この実際の計測値に最も近似する検査値を示した非破壊検査装置を用いて上記実機プラントの非破壊検査部位を同じ条件で非破壊検査するようにしたことを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項４】
上記低融点金属として亜鉛又はスズ，鉛を用いたことを特徴とする請求項３に記載の非破壊検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力プラントを構成する金属部材を非破壊検査する際等に使用される非破壊検査用模擬試験体の製造方法及びこの技術を応用した実機の非破壊検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、原子力発電所等の高い安全性が要求される原子力プラント等において義務付けられている定期検査の一つとして各種非破壊検査がある。
【０００３】
この非破壊検査は、超音波探傷子等のセンサを備えた非破壊検査装置を実際のプラントの検査部位、例えば、圧力容器の溶接部や主蒸気ラインの配管継ぎ手部等に取り付け、超音波等を用いてその内部、或いは外観から目視できない配管内面等に発生した割れ等の欠陥を非破壊で検査するようにしたものであり、一回の検査期間中に一つの原子力プラントに対して数十〜数百ヶ所の検査部位の検査が行われるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような非破壊検査を実際に行うにあたり、予め、実際のプラントに近似する試験体に対して人工的に欠陥を付与した模擬試験体を製作し、この模擬試験体を用いて、使用する非破壊検査装置の性能確認や検査技術レベルの統一，向上等を目的とした予備検査が行われるようになっている。しかしながら、このような予備検査に用いられる従来の模擬試験体は、金属平板等の単純形状をした試験体の表面に機械加工によってノッチを入れて強制的に割れを付与したものを用いていたため、高精度，高信頼性の予備検査が行えないといった欠点があった。すなわち、実機において発生する割れは、金属の結晶界面に沿って発生する粒界応力腐食割れであり、機械加工によって強制的に付与される割れとはその性状が大きく異なるため、高精度の予備検査を行うためには、可能な限り自然な粒界応力腐食割れに近い割れを有する模擬試験体が必要であった。
【０００５】
そのため、例えば、炭素量の高いステンレス鋼を溶接した試験体を製作し、その表面にグラファイトファイバーウールを貼り付け、これを高温高圧水中に長時間（数百〜数千時間）浸漬して、試験体表面に自然欠陥に近い粒界応力腐食割れを発生させて自然状態に近い模擬試験体を形成する方法が提案されているが、この方法では、試験体自体が特注品となる上に、製作に多大な設備と長時間を要することから製作コストが極めて高価になってしまうといった欠点があった。しかも、この方法では、割れの長さを自由にコントロールすることが極めて困難であるといった欠点があった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その主な目的は、実際の自然な割れに近い粒界応力腐食割れを有する模擬試験体を容易且つ安価に得ることができる新規な非破壊検査用模擬試験体及びこの粒界応力腐食割れ技術を応用した非破壊検査方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために第一の発明は、実機プラントの一部を構成する金属部材と同じ材料及び形状からなる管状の試験体の表面に任意寸法の粒界応力腐食割れを有する非破壊検査用模擬試験体の製造方法において、上記試験体の一方の突合わせ端部内面側に、この試験体よりも低融点の金属を含む塗料を上記試験体の内面の周方向に延びる矩形状の範囲に亘って塗布し、この塗布部近傍に溶接熱を加えた後、冷却させてその塗布部範囲内に粒界応力腐食割れを発生させるようにしたことを特徴とする非破壊検査用模擬試験体の製造方法である。
【０００８】
これにより、実機で発生する自然な粒界応力腐食割れを有する非破壊検査用模擬試験体を容易且つ安価に得ることができる。また、低融点金属を含む塗料の塗布範囲を任意に設定することで、所望の長さの粒界応力腐食割れを制御良く得ることができる。
【０００９】
また、第二の発明は、実機プラントの非破壊検査部位と同じ構造を含む模擬プラントを形成し、この模擬プラントの非破壊検査部位である模擬配管継ぎ手部内面に、上記模擬プラントよりも低融点の金属を含む塗料を上記模擬配管継ぎ手部の内面の周方向に延びる矩形状の範囲に亘って塗布し、この塗布部近傍に溶接熱を加えた後、冷却させてその塗布部範囲内に粒界応力腐食割れを発生させ、その後、その割れの性状を複数種の非破壊検査装置を用いて非破壊検査した後、その割れの性状を実際に計測し、この実際の計測値に最も近似する検査値を示した非破壊検査装置を用いて上記実機プラントの非破壊検査部位を同じ条件で非破壊検査するようにした非破壊検査方法である。
【００１０】
これにより、実機プラントの非破壊検査部位に発生した粒界応力腐食割れの長さや深さ等の性状をより正確に非破壊検査することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
先ず、図１〜図３は本発明に係る非破壊検査用模擬試験体１の製造方法の実施の一形態を示したものであり、図中２，２は試験体となる断面円形をした金属配管、３はこの金属配管２，２の突合わせ端部にそれぞれ形成された開先である。
【００１３】
図１に示すように、先ず、この金属配管２の一方の突合わせ端部内面側に、この金属配管２を構成する金属材料、例えば、実機に使用されているＳＵＳ３０４や炭素鋼よりも低融点の金属、例えば、亜鉛等の低融点金属を含む塗料を任意の範囲（本実施の形態にあっては、図示塗りつぶし部に示すように、その内面の周方向に延びる矩形状の範囲）に亘って塗布して塗布部５を形成した後、これら金属配管２，２の開先３，３同士を突き合わせ、リング状の開先を形成する。尚、この低融点金属としては、亜鉛（融点：約４２０℃）の他に、スズ，鉛等の低融点金属を用いることができ、また、この低融点金属を含む塗料のベースとなる基剤としては、スズ，鉛等を用いることが好ましい。
【００１４】
次に、図２に示すように、このリング状の開先３に対して、金属配管２と同じ金属材料からなる溶接棒４を肉盛Ｒして継ぎ手溶接を行う。すると、その開先３の周囲に発生する溶接熱によって塗布部５の低融点金属が「液体金属脆化」により脆性的に破壊され、その塗布部５範囲全体に亘って実際の割れに近い粒界応力腐食割れが発生する。
【００１５】
そして、ＳＵＳ３０４ＴＰ，１２５Ａ×Ｓｃｈ１６０の配管からなる模擬試験体１を用いて実際に溶接処理を施したところ、図３に示すように最初の１パスでその塗布部５に沿って粒界応力腐食割れＣ、すなわち、金属結晶面に沿って連続した割れが発生し、その割れ形状は主に塗布範囲内で周方向に発生する縦割れＣ１と、この縦割れを起点として軸方向左右に枝葉のように細かな横割れからなっているものであった。また、発生した粒界応力腐食割れＣの範囲は縦割れＣ１について塗布部５の範囲に対して±１ｍｍ程度であり、塗布部５の範囲に沿って確実に割れが生じた。
【００１６】
そのため、この塗布部５の範囲を任意に設定することで任意の長さ及び幅の粒界応力腐食割れを発生させることができ、しかもこの割れ長さをｍｍ単位でコントロールすることが可能となる。
【００１７】
一方、上述したようにして発生させた粒界応力腐食割れＣの深さを測定したところ、その深さは最も深いところで約２ｍｍであった。そのため、１パス溶接後再度その割れに対して低融点金属を含む塗料を塗り重ねた後、溶接を行うことでその深さもｍｍ単位で制御することが可能となることがわかった。
【００１８】
従って、本発明方法にあっては、自然欠陥に近い粒界応力腐食割れを有する模擬試験体１を比較的短時間でかつ容易に得ることができ、従来方法のように高温高圧条件や長時間を要することなく、安価かつ短時間で得ることが可能となる。また、粒界応力腐食割れＣの性状、すなわち、長さや深さもｍｍ単位で精度良くコントロールすることができるため、任意の性状の粒界応力腐食割れを精度良く得ることが可能となり、予備試験である非破壊検査装置の性能検査や非破壊検査技術レベルの把握と向上等に大いに貢献することができる。尚、本実施の形態では、模擬試験体として主蒸気ライン等の金属配管からなるものを用いたもので説明したが、勿論、この模擬試験体はこのような金属配管に限定されるものでなく、平板や曲板形状であっても良いことはいうまでもない。
【００１９】
次に、図４は、この粒界応力腐食割れ技術を応用した非破壊検査方法の実施の一形態を示したものである。
【００２０】
すなわち、本発明方法は、先ず、実機プラントの非破壊検査に際して、予め実機プラントの非破壊検査部位と同じ構造を含む模擬プラントを形成しておく。例えば、実機プラントの非破壊検査部位が主蒸気ラインの配管継ぎ手部であれば、その配管継ぎ手部と同じ材料，形状からなる模擬配管継ぎ手部近傍のみ，あるいはこの模擬継ぎ手部を含む主蒸気ラインを形成する。
【００２１】
次に、この模擬プラントの非破壊検査部位に、例えば、溶接継ぎ手部内面に上述した粒界応力腐食割れ付与方法によって所望の性状、すなわち、実機での発生が予測され得る粒界応力腐食割れを人工的に発生させた後、複数種の非破壊検査装置（ＵＴ装置等）を用いてそれぞれ溶接継ぎ手部外側からその割れの性状を非破壊検査する。
【００２２】
そして、この時、使用する非破壊検査装置の種類や検査方法（例えば、センサの走査方向や超音波の発射方向等）に起因して異なる検査結果が出た場合には、その模擬プラントの非破壊検査部位を破壊し、その粒界応力腐食割れの長さや深さ、部位等を実際に正確に測定し、その実際の性状に最も近似する検査結果が得られた非破壊検査装置及び検査方法を採用し、模擬プラントと全く同じ条件で実機プラントの非破壊検査部位を非破壊検査することになる。
【００２３】
これによって、実機プラントの非破壊検査部位に最も適した非破壊検査装置及び検査方法を採用することができるため、実機プラントの非破壊検査部位の非破壊検査を高い精度で確実に実施することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、実機で発生する自然な割れ（欠陥）に近い粒界応力腐食割れを有する非破壊検査用模擬試験体を容易且つ安価に得ることができると共に、その粒界応力腐食割れの性状を精度良くコントロールすることが可能となるため、予備試験である非破壊検査装置の性能検査や非破壊検査技術レベルの把握と向上等に大いに貢献することができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る模擬試験体製造方法の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る模擬試験体製造方法の実施の一形態を示す断面図である。
【図３】塗布部に発生した応力腐食割れを示す概念図である。
【図４】本発明方法に係る非破壊検査方法の一例を示す工程図である。
【符号の説明】
１  模擬試験体
２  金属配管（試験体）
３  開先
４  溶接棒
５  塗布部
Ｒ  肉盛り
Ｃ  粒界応力腐食割れ
【図１】
0004055278.tif 000002
【図２】
0004055278.tif 000003
【図３】
0004055278.tif 000004
【図４】
0004055278.tif 000005