(57)【要約】【課題】炉内機器に発生する個々の表面欠陥の状態に対して最適な欠陥処置方法を選択し適用することを可能にする。【解決手段】表面欠陥処置方法は、部材表面１ａの欠陥２、２ａを検出した後に行う表面欠陥処置方法において、欠陥２、２ａの深さを測定して欠陥２、２ａの深さを基準深さと比較判定する欠陥深さ判定工程（Ｓ１０１）と、欠陥深さ判定工程（Ｓ１０１）で欠陥２、２ａが基準深さよりも浅いと判定された場合に、欠陥２、２ａの深さが継続して共用した場合にさらに深くなるか否かを判定する進展性判定工程（Ｓ１０２）と、欠陥深さ判定工程（Ｓ１０１）で欠陥２、２ａが基準深さよりも深いと判定された場合に、欠陥２、２ａの範囲を測定して欠陥２、２ａの範囲を基準範囲と比較判定する欠陥範囲判定工程（Ｓ１０３）と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材表面の欠陥を検出した後に行う表面欠陥処置方法において、
前記欠陥の深さを測定して前記欠陥の深さを基準深さと比較判定する欠陥深さ判定工程と、
前記欠陥深さ判定工程で欠陥が前記基準深さよりも浅いと判定された場合に、前記欠陥の深さが継続して共用した場合にさらに深くなるか否かを判定する進展性判定工程と、
前記欠陥深さ判定工程で欠陥が前記基準深さよりも深いと判定された場合に、前記欠陥の範囲を測定して前記欠陥の範囲を基準範囲と比較判定する欠陥範囲判定工程と、
を有し、
この欠陥範囲判定工程によって判定された範囲に応じて、または前記進展性判定工程によって深くなるか否かの判定に応じて欠陥の処置を選択することを特徴とする表面欠陥処置方法。
【請求項２】
前記欠陥範囲判定工程で基準範囲よりも広いと判定された場合に、前記欠陥部位を除去するはつり処理工程と、
前記はつり処理工程の後に、前記欠陥部位が減肉となった部位の強度を測定し、この測定に基づいて前記欠陥部位の前記強度を判定する強度判定工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥処置方法。
【請求項３】
前記欠陥範囲判定工程で基準範囲よりも狭いと判定された場合に前記欠陥部位を封止する封止処理工程を有することを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥処置方法。
【請求項４】
前記強度判定工程で基準強度を満たしていると判定された場合に、前記はつり処理工程で除去されて窪んだ部位の表面に作用する残留応力を圧縮状態になるように作用させる内表面応力改善工程を有することを特徴とする請求項２に記載の表面欠陥処置方法。
【請求項５】
前記強度判定工程で基準強度を満たしていないと判定された場合に、前記はつり処理工程で除去されて窪んだ部位に肉盛処理を行う内面埋合せ工程を有することを特徴とする請求項２に記載の表面欠陥処置方法。
【請求項６】
前記内面埋合せ工程の後に、表面応力を測定して前記表面応力が圧縮または引張りを判定する表面応力判定工程をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の表面欠陥処置方法。
【請求項７】
前記進展性判定工程で前記欠陥が進展すると判定された場合に、前記欠陥に作用する残留応力を圧縮状態になるように作用させる表面応力改善工程を有することを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥処置方法。
【請求項８】
前記表面応力判定工程で引張り応力と判定された場合に、前記欠陥に作用する残留応力を圧縮状態になるように作用させる表面応力改善工程を有することを特徴とする請求項６に記載の表面欠陥処置方法。
【請求項９】
部材表面の欠陥の深さを測定して前記欠陥の深さを基準深さと比較判定する欠陥深さ判定手段と、前記欠陥深さ判定手段で欠陥が前記基準深さよりも浅いと判定されたときに、前記欠陥の深さが継続して共用した場合にさらに深くなるか否かを判定する進展性判定手段と、前記欠陥深さ判定手段で欠陥が前記基準深さよりも深いと判定されたときに、前記欠陥の範囲を測定して前記欠陥の範囲を基準範囲と比較判定する欠陥範囲判定手段と、
を有し、
この欠陥範囲判定手段によって判定された範囲に応じて、または前記進展性判定手段によって深くなるか否かの判定に応じて欠陥の処置を選択出力することを特徴とする表面欠陥処置選択システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面欠陥処置方法およびその方法で用いる表面欠陥処置選択システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉における炉内機器は、その安全性および健全性などを確認するために定期的に点検され、必要があれば補修等が行われる。この沸騰水型原子炉の炉内機器に、応力腐食割れ等によるき裂状の欠陥が発生する場合がある。この欠陥が進展すると、構造健全性を脅かす問題にとなる。したがって、欠陥を発見したときには、速やかに欠陥の処置を行う必要がある。
【０００３】
これらの機器に発生した欠陥に対しては、種々の処置方法が開発されている。例えば、特許文献１に開示されているように、プラントを構成する機器の表面の残留応力を測定してプラントの寿命評価を正確に行う方法などが知られている。また、特許文献２に開示されているように、原子炉の構造物表面に応力腐食割れなどの欠陥が存在する場合でも、その進展を完全に抑止するか、あるいはその進展速度を著しく低下させる方法などが知られている。
【特許文献１】特開２００５−３５１６４４号公報
【特許文献２】特開２００６−３０８３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
原子力機器に応力腐食割れ等により、き裂状の欠陥が発生した場合には、日本機械学会維持規格に従って欠陥評価を行う。この欠陥評価で、許容されないと判断された場合には、欠陥部位の補修または機器交換等を行う。
【０００５】
一方、上述の通り、表面残留応力改善等の保全方法などの開発も行われている。また、欠陥を完全に除去しなくても部分的に補修した後に、表面残留応力改善を適用することも検討されている。
【０００６】
しかしながら、予防保全方法や補修方法等の欠陥処置方法と欠陥の状態とを、有機的に結び付ける方法が確立されていない。発生した表面欠陥に対して、いずれの欠陥処置方法を適用するかを速やかに決定する必要がある。しかし、工期やコスト等の制約も含めて、最適な欠陥処置方法を選択する方法が確立されていない状況にある。よって、複数の処置方法のなかから、最適な処置方法を選択していく方法の開発が課題となっている。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、個々の表面欠陥の状態に対して最適な欠陥処置方法を選択し適用することを可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明に係る表面欠陥処置方法は、部材表面の欠陥を検出した後に行う表面欠陥処置方法において、前記欠陥の深さを測定して前記欠陥の深さを基準深さと比較判定する欠陥深さ判定工程と、前記欠陥深さ判定工程で欠陥が前記基準深さよりも浅いと判定された場合に、前記欠陥の深さが継続して共用した場合にさらに深くなるか否かを判定する進展性判定工程と、前記欠陥深さ判定工程で欠陥が前記基準深さよりも深いと判定された場合に、前記欠陥の範囲を測定して前記欠陥の範囲を基準範囲と比較判定する欠陥範囲判定工程と、を有し、この欠陥範囲判定工程によって判定された範囲に応じて、または前記進展性判定工程によって深くなるか否かの判定に応じて欠陥の処置を選択することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る表面欠陥処置選択システムは、部材表面の欠陥の深さを測定して前記欠陥の深さを基準深さと比較判定する欠陥深さ判定手段と、前記欠陥深さ判定手段で欠陥が前記基準深さよりも浅いと判定されたときに、前記欠陥の深さが継続して共用した場合にさらに深くなるか否かを判定する進展性判定手段と、前記欠陥深さ判定手段で欠陥が前記基準深さよりも深いと判定されたときに、前記欠陥の範囲を測定して前記欠陥の範囲を基準範囲と比較判定する欠陥範囲判定手段と、を有し、この欠陥範囲判定手段によって判定された範囲に応じて、または前記進展性判定手段によって深くなるか否かの判定に応じて欠陥の処置を選択出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、個々の表面欠陥の状態に対して最適な欠陥処置方法を選択し適用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る表面欠陥処置方法の一実施形態について、図１を用いて説明する。図１は本実施形態における表面欠陥処置方法であって、欠陥を検出してから、適切な欠陥処置方法を選択して、欠陥処置を完了する流れを示すフロー図である。
【００１２】
欠陥を検出（ステップＳ１００）した後の流れを、以下に説明する。
【００１３】
先ず、検出した欠陥の深さを予め設定した基準深さと照らし合わせて、深いか浅いかを判定する欠陥深さ判定（ステップＳ１０１）を行う。なお、本実施形態で扱う欠陥は全て表面欠陥であるため、以後、表面欠陥を単に欠陥と称する。
【００１４】
欠陥が予め設定した基準深さと比較して浅いと判定された場合には、その欠陥の進展性評価（ステップＳ１０２）を行う。本実施形態における進展性評価（ステップＳ１０２）は、欠陥を有する部材を継続して供用した場合に、その欠陥が進展する（深くなる）かどうかを評価することである。
【００１５】
この評価で、進展性があるまたは深くなると判断された場合には、この欠陥部位に表面応力改善工程（ステップＳ１０５）を適用する旨の指示を出力する。この表面応力改善工程（ステップＳ１０５）は、表面に圧縮残留応力を作用させる工程であって、例えばショットピーニング、レーザピーニング、ウオータージェットピーニング等が挙げられる。
【００１６】
一方、進展性評価（ステップＳ１０２）で進展性がないと判断された場合には、欠陥をそのまま放置して部材を継続使用する旨の指示を出力する。ただし、定期検査のときには目視検査、または超音波検査等の非破壊検査方法によって、例えばき裂状の欠陥が進展していないか否かを確認する。
【００１７】
本実施形態における進展性がないということは、継続使用によって必ずしも欠陥が全く成長しないということ、および想定する評価期間の後に重大な被害をもたらすことのない寸法以下にまでしか成長しないということ、を意味している。なお、評価期間とは、次回の定期検査または想定寿命末期までの期間などを、任意に選択している。
【００１８】
次に、欠陥深さ判定（ステップＳ１０１）において、欠陥が基準深さより深いと判定された場合には、欠陥が存在する範囲が広いか狭いかを判定する欠陥範囲判定（ステップＳ１０３）を行う。この欠陥範囲判定（ステップＳ１０３）において、欠陥の存在する範囲が狭いと判定された場合には、この欠陥を板または溶接等により覆い隠して封止する封止処理（ステップＳ１０４）を適用する旨の指示を出力する。なお、欠陥の存在する範囲には、単一の欠陥の場合も含まれる。
【００１９】
欠陥範囲判定（ステップＳ１０３）において、欠陥の存在する範囲が広いと判定された場合には、欠陥を全て除去するために、先ず、欠陥部位をはつって（削って）除去するはつり処理工程（ステップＳ１０６）を適用する旨の指示を出力する。本実施形態のはつり処理工程（ステップＳ１０６）は、グラインダ等による機械的除去方法または放電加工等による電気的な除去方法のいずれを行ってもよい。欠陥部位をはつり処理することにより、はつり部位は窪むため減肉となる。なお、本実施形態では、はつり処理工程（ステップＳ１０６）によって窪んだ部位の表面を、内表面と定義している。
【００２０】
続いて、この内表面の強度評価（ステップＳ１０７）を行う。はつり部位の強度評価の結果、強度が基準を満足すると判定された場合には、この内表面に内表面応力改善工程（ステップＳ１０９）を適用する。この工程は、表面応力改善工程（ステップ１０５）と同様に、内表面に圧縮残留応力を作用させる工程である。
【００２１】
強度評価（ステップＳ１０７）で減肉部の強度が基準強度を満たしていない（不足する）と判定された場合には、はつり処理工程（ステップＳ１０６）後の内表面に、内面埋合せ工程（ステップＳ１０８）を適用する。本実施形態の内面埋合せ工程（ステップＳ１０８）は、溶接金属などにより、はつり部位を埋め合わせて、肉盛溶接処理を行う工程である。
【００２２】
この後に、肉盛溶接した部位の表面応力を測定して、表面応力の状態（圧縮または引張り）を判定する表面応力評価（ステップＳ１１０）を行う。内面埋合せ工程（ステップＳ１０８）後の表面が圧縮応力と判断される場合には、欠陥処置を終了とする旨の指示を出力する。一方、引張応力と判定される場合には、肉盛溶接した部位に上述の表面応力改善工程（ステップＳ１０５）を適用して圧縮残留応力を作用させる。
【００２３】
以上の説明により、部材表面に発生した欠陥に対して、適切かつ合理的な処置方法を選択し、適用することが可能となる。
【００２４】
以下に、本実施形態の欠陥処置方法で行われる各ステップの欠陥処置方法について詳細に説明する。
【００２５】
図２は、図１の表面欠陥処置フローにおける欠陥深さ判定（ステップＳ１０１）の方法の一例を示している。図２は、表面からの深さと残留応力の関係を示すグラフである。図３は、部材表面１ａに例えばき裂状などの単一欠陥２が発生した例を示す断面図である。
【００２６】
図２に示すように、部材１の表層付近では、作用する残留応力が圧縮応力の状態であるのに対して、Ａ部において引張り応力に反転する。
【００２７】
そこで、圧縮応力から引張り応力に反転する深さ、すなわち図２のＡ部を単一欠陥２の深さを判定する判定基準とすることによって、適切な欠陥処置方法の選択が可能となる。
【００２８】
なお、単一欠陥２が検出された部位に引張り応力が作用しているときには、ショットピーニング、レーザピーニングおよびウオータージェットピーニングなどの表面応力改善工程（ステップＳ１０５）を適用し、部材表面１ａの単一欠陥２部位に圧縮残留応力を作用させる。
【００２９】
なお、欠陥深さ判定（ステップＳ１０１）において、き裂状等の欠陥は、単一欠陥２に限らず、複数存在する場合でも、適用可能である。
【００３０】
図４は、図１の欠陥深さ判定（ステップＳ１０１）で欠陥深さが深いと判定され、さらに、欠陥範囲判定（ステップＳ１０３）で欠陥部位の範囲が狭いと判定された場合の欠陥処置方法の第１の例を示す断面図である。
【００３１】
この判定後は、単一欠陥２の存在する部材１の表面に肉盛溶接する。この溶接によって生成される単一欠陥用肉盛溶接部３によって、単一欠陥２は外部環境から隔離される。これにより、応力腐食割れ等の進展を抑制することが可能となる。
【００３２】
図５は、図１の欠陥深さ判定（ステップＳ１０１）で欠陥深さが深いと判定され、さらに、欠陥範囲判定（ステップＳ１０３）で欠陥部位の範囲が狭いと判定された場合の欠陥処置方法の第２の例を示す断面図である。
【００３３】
この例では、単一欠陥２部位の表面に当て金４などを当て、その周囲を溶接する。この溶接処理によって、当て金４、溶接部５、および部材１を一体化させる。これによって、単一欠陥２は外部環境から隔離され、応力腐食割れの進展を抑制することが可能となる。
【００３４】
なお、図４および図５の例において、き裂状等の欠陥は、単一欠陥２に限らず、複数存在する場合でも、適用可能である。
【００３５】
図６は、図１の欠陥深さ判定（ステップＳ１０１）で欠陥深さが深いと判定され、さらに、欠陥範囲判定（ステップＳ１０３）で欠陥部位の範囲が広いと判定された広域欠陥２ａの例を示す断面図である。
【００３６】
この判定後は、先ず、図７に示すように、部材１の表面に存在する広域欠陥２ａ部位に、はつり処理工程（ステップＳ１０６）を適用する。図７は、図６の広域欠陥２ａにはつり処理した例を示す断面図である。
【００３７】
はつり処理工程（ステップＳ１０６）後は、部材１のはつり部位６の肉厚は薄くなる。よって、形成された減肉部の強度を評価する（ステップＳ１０７）。残存強度が充分にあると判定された場合には、はつり部位６の内表面６ａに対して、内表面応力改善工程（ステップＳ１０９）を適用する。
【００３８】
図８は、図７に示すはつり処理工程（ステップＳ１０６）後に行う強度評価（ステップＳ１０７）で、残存強度が不足すると判定された場合の欠陥処置方法の例を示す断面図である。
【００３９】
先ず、部材１に形成されたはつり部位６を肉盛溶接する内面埋合せ工程（ステップＳ１０８）を適用することにより埋め合わせる。この工程によって生成されるはつり部位用肉盛溶接部７により、はつり処理工程（ステップＳ１０６）前の部材１の肉厚を確保することができるため、強度を回復させることが可能となる。
【００４０】
内面埋合せ工程（ステップＳ１０８）を適用した後に、表面応力の評価を行う（ステップＳ１１０）。はつり部位用肉盛溶接部７の表面応力が、引張り応力であった場合には、表面応力改善工程（ステップＳ１０５）を適用し、圧縮残留応力を作用させる。
【００４１】
なお、はつり部位用肉盛溶接部７の表面応力が、引張り応力となることが懸念される場合には、内面埋合せ工程（ステップＳ１０８）を適用した直後に、表面応力改善工程（ステップＳ１０５）を行ってもよい。
【００４２】
以上のフローおよびそれによって決定される個々の処置方法により、最適な処置方法を選択できるため、工期およびコスト等を最小にし、かつ質の高い欠陥処置方法を行うことが可能となる。
【００４３】
以上、実施形態について説明したが、これらは単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００４４】
例えば、広域欠陥２ａは、複数の欠陥により形成されているが、これに限らない。本発明に係る表面欠陥処置方法は、単一の欠陥で、その欠陥の間口が大きいものであっても、適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る表面欠陥処置方法の実施形態のフローを示す図である。
【図２】図１の実施形態における欠陥深さの判定方法の例を示したものであって、部材の表面からの深さと残留応力の関係を示すグラフである。
【図３】図１の実施形態における部材表面に単一のき裂が発生した例を示す断面図である。
【図４】図１の実施形態において欠陥深さが深いと判定されて欠陥が存在する範囲が狭いと判定された場合の欠陥処置方法の第１の例を示す断面図である。
【図５】図１の実施形態において欠陥深さが深いと判定されて欠陥が存在する範囲が狭いと判定された場合の欠陥処置方法の第２の例を示す断面図である。
【図６】図１の実施形態において欠陥深さが深いと判定されて欠陥が存在する範囲が広いと判定された欠陥の例を示す断面図である。
【図７】図６の欠陥部位をはつり処理した例を示す断面図である。
【図８】図７に示すはつり処理後に行う強度評価で、残存強度が不足すると判定された場合の欠陥処置方法の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…部材、１ａ…部材表面、２…単一欠陥、２ａ…広域欠陥、３…単一欠陥用肉盛溶接部、４…当て金、５…当て金用溶接部、６…はつり部位、６ａ…内表面、７…はつり部位用肉盛溶接部
【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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