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フェーズドアレイ非対称ビーム TOFD 超音波探傷法による Ni 基合金溶接部 SCC の測定
Measurement of depth of SCC in Ni based alloy weldment by a Phased ArrayTOFD UT Method with asymmetrical ultrasonic beams
石田 仁志 (Hitohi Ishida)＊ 1

北阪

純一 (Junichi Kitasaka)＊ 2

遠藤

賢 (Ken Endoh)＊ 2

要約 2008 年に大飯 3 号機原子炉容器出口管台異材継手部の内面に，軸方向に割れ面が走り，先端が尖鋭な応力腐食割れ（Stress Corrosion Cracking; SCC）が発見された．この割れは，内面側からの探傷に使用されていた従来の超音波探傷法では深さ測定が困難であった．そのために，①フェーズドアレイ法を用いた非対称超音波ビームによる TOFD(Time of Flight Diffraction) 超音
波探傷法および②異なる複数の屈折角条件による探傷結果を重ね合わせるマルチアングル合成法を開発し，さらに③これらを組み合わせた評価法を開発した．
①のフェーズドアレイ法を用いた非対称超音波ビームによる TOFD 超音波探傷法により，Ni
基合金溶接部に人工的に付与した SCC の深さを，割れの開口面側から測定する試験を行い，異なる屈折角条件による SCC の端部エコーの検出が可能となった．この探傷結果に②のマルチアング
ル合成法による処理を加えた③の評価法により，SCC の端部エコーを明瞭に識別することが可能となった．
Ni 基合金溶接部の SCC の深さを測定し，SCC 切断による深さの測定値 7mm と比較した．フェーズドアレイ法を用いた非対称超音波ビームによる TOFD 超音波探傷法により，7.4~9.6mmの深さ測定値を得た．
これらの開発手法は，Ni 基合金溶接部の SCC 深さ測定に対して有効であることを見出した．
キーワード

フェーズドアレイ法，TOFD 法，フェーズドアレイ TOFD 法，マルチアングル合成法，Ni 基
合金溶接部，SCC

Abstract
In 2008, stress corrosion cracking (SCC) was found on the inner surface of adissimilar metal weld of an outlet nozzle of the reactor vessel at the Ohi nuclear power plant
Unit-3. The crack was running along the axial direction of the nozzle and had a sharp tip, which
made it difficult to measure the depth of SCC using existing ultrasonic testing (UT) technique forthe inspection from the inner surface.
Therefore we developed ① a TOFD UT method with asymmetrical ultrasonic beams by aphased array method to scan at different plural refraction angles, and ② a multi-angle synthesis
method to synthesize measurement data with different plural refraction angles, and furthermore
developed ③ a combined evaluation method incorporating both ① and ② methods.
We tried to measure the depth of SCCs made in a Ni-based alloy weldment using the TOFD UT
method with asymmetrical ultrasonic beams by a phased array method ① , and it turned out that
we can detect the tip echo by different refraction angle scanning of this method. The combined
evaluation method ③ which processed the data acquired by method ① using the multi-angle
synthesis method ② enabled us to distinguish the tip echo clearly.
We measured the depth of SCC made in a Ni-based alloy weldment and compared the resultwith the measured depth of 7mm obtained by a destructive test of the specimen. The measured
depths were ranged in between 7.4 and 9.6mm using the TOFD UT method with asymmetricalultrasonic beams by a phased array method.
We judged these newly developed UT methods to be effective and applicable to measurement of
the depth of SCCs in Ni-based alloy weldments.
Keywords

Phased Array method, TOFD method, Phased array TOFD method, Multi-angle synthesis
method, Ni based alloy weldment, SCC＊ 1 原子力安全システム研究所＊ 2 非破壊検査株式会社

技術システム研究所

196

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1. はじめに開発した手法は，特徴①からフェーズドアレイ非対称
TOFD 法，特徴②からマルチアングル合成法と呼ぶ

2008 年に大飯 3 号機原子炉容器出口管台異材継手こととした．

部の内面に割れが発見され (1)，切削調査の結果，軸Ni 基合金溶接部に加工付与した SCC の深さを，割方向に割れ面が走り，長さ 13mm，深さ 21mm といれの開口面側から測定する試験を行い，測定試験後のう，尖 鋭 な 先 端 の 応 力 腐 食 割 れ（Stress Corrosion

SCC の切断調査結果と比較し，開発手法による SCC

Cracking; SCC）であることが分かった．このような端部エコーの識別と深さ測定値を評価した．

尖鋭な先端を持つ SCC の割れの開口面側からの深さ測定が課題であると考え，これに対する超音波探傷法

2.

測定手法の検討を開発することとした．
割れの開口面側からの探傷に有効で，原理的に精度

超音波探傷法による欠陥の深さ測定は，欠陥先端のの 良 い 深 さ 測 定 が 可 能 な TOFD（Time of Flight端部エコーをとらえ，その位置座標を特定することにDiffraction）法に着目し，超音波の減衰が大きい Ni

よって行う．端部エコーは欠陥先端で超音波が散乱，基合金溶接部に適用するために，フェーズドアレイ探

回折して発生するもので，その強度は微弱であり，検触子を用いて，フェーズドアレイ TOFD 法(2)の適用

出が困難とされている．深さ測定のための端部エコーを選定した．

を捕える方法として，斜角探傷法，TOFD 法などがフェーズドアレイ TOFD 法を基に，従来の手法にある．

はない特徴である以下のような改良を加え，新たな手法として開発した．① 送信と受信の超音波ビームを

2.1

斜角探傷法

屈折角および伝播経路が異なる非対称とすること，②屈折角と焦点深さの異なる条件の探傷結果を重ね合わ

図 1 に斜角探傷法を示す．図 1 の(1)に示すように，せること，③ ①により得られた探傷データを②によ斜角探傷法では，欠陥の片側 1 方向から一定の屈折角

り重ね合わせ組み合わせること．

で超音波を材料中に入射させる．超音波を送受信させながら，超音波探触子を移動させて，欠陥の端部エコーをとらえ，図中に示した式により深さを算出する．

ត⸅ሶ䋨ㅍା䊶ฃା䋩

ーの識別が必要であり，これを誤った場合に欠陥深さ

ᰳ㒱
d

᧚ᢱ

d

図 1 の(2)に示すように，SCC の屈曲する割れ面から反射波が生じるような場合には，これと割れ端部エコ

ត⸅ሶ⒖േᣇะ

ዮ᛬ⷺ D┵ㇱ䉣䉮䊷 ⿥㖸ᵄ䈱વ᠞⚻〝(〒㔌 W)の過小評価の可能性がある．さらに，図 1 の(3)に示
すように，割れの非開口面からの探傷においては，欠陥と表面と角からの反射波であるコーナーエコーをまずとらえて欠陥位置を特定した上で，その上方において端部エコーの探索がなされる．しかし，欠陥開口面

W cos Dからの探傷では，このようなコーナーエコーは得られ(1)測定方法(1) ᷹ቯᣇᴺ

ないことから，検出が容易でない端部エコーの直接の探索が必要となる．

2.2

TOFD 法図 2 に TOFD 法を示す．TOFD 法は，送信と受信'dが別個の超音波探触子を一定間隔で向い合せに配置し(2)(2)屈曲面の誤認識ዮᦛ㕙䈱⺋⹺⼂
図1(3)(3)非開口面の探傷㕖㐿ญ㕙䈱ត்
斜角探傷法て移動させることによって，材料中の欠陥端部エコーをとらえる方法である．TOFD 法では，送信探触子から発せられ受信探触子で受信された超音波は，必ず欠陥先端を通過するため，この超音波を捕えることがINSS JOURNAL Vol. 19 2012 NT-14

197

ត⸅ሶ⒖േᣇะ

2sㅍାត⸅ሶ⿥㖸ᵄ䈱વ᠞⚻〝 ⿥㖸ᵄ䈱વ᠞⚻〝(〒㔌 W)(〒㔌 W)

ฃାត⸅ሶ

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ዮ᛬ⷺ D

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C : ⿥㖸ᵄવ᠞ㅦᐲ
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Td : ᧚ᢱ⴫㕙(2s)䈫ᰳ㒱┵ㇱવ᠞⚻〝(2W)䈱
⿥㖸ᵄવ᠞ᤨ㑆Ꮕ(

図 2 TOFD 法

W)

(

W)

図 3 フェーズドアレイ TOFD 法

できれば，図中に示した式により精度良い深さ測定が場合と同様に構成される．TOFD 法と同様に，送信可能である．

用と受信用のフェーズドアレイ探触子を一定間隔で向このことから，SCC の割れ開口面からの探傷におい合せに配置して移動させることによって，複数の異いては，欠陥の両側に送信と受信の探触子を配置する

なる焦点条件により材料中の欠陥端部エコーを探査す

TOFD 法が有効であると考えた．しかし，TOFD 法

る．

は送信と受信の探触子を別々の位置に配置することか

材料減衰が大きく，散乱波ノイズの大きい材料におら，溶接部の探傷においては，送信または受信の超音

いては，欠陥先端に対する方向によって端部エコーの波の経路のいずれかは必ず溶接部を通過することとな

強度の異なる可能性があることから，複数の異なる屈り，Ni 基合金溶接部に適用する場合には，超音波の折角条件により探傷データを得ることが，より確から減衰が必至である．

しい探傷結果の判断のために有効である．しかし，本手法では，検出すべき反射源に対して異なる屈折角に

2.3

フェーズドアレイ TOFD 法て探傷を行うためには，探触子間距離の変更が必要である．すわわち，送信と受信のフェーズドアレイ探触減衰の大きい材料への適用のために，フェーズドア

子の間隔が一定で，送信と受信の超音波ビームの屈折

レイ探触子を用いるフェーズドアレイ TOFD 法の採角が同じである限りは，ある深さ位置に超音波を集束用を検討した．図 3 にフェーズドアレイ TOFD 法をさせるための送信と受信の超音波ビームの屈折角は 1示す．送信用のフェーズドアレイ探触子の中の複数の条件のみで，その方向は変わらず，異なる屈折角条件振動子からの超音波を材料中の焦点とする位置に集束による探傷結果を得ることはできない．

させるように，振動子の送信時刻を制御して，送信のそこで，送信と受信の超音波ビームの屈折角を同じ

超音波ビームを構成する．焦点に欠陥端部があれば欠ではない，非対称なものとすることによって，検出す

陥端部で発生する端部エコーを受信用のフェーズドア

べき反射源に対する屈折角を変えることを考えた．

レイ探触子の中の複数の振動子で同時に受信するように受信時刻を制御して，受信の超音波ビームが送信の

198

2.4

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フェーズドアレイ非対称 TOFD 法

ダムな位置に生じる散乱波ノイズがある．複数の異なる屈折角による探傷データを重ね合わせることによっ

図 4 に 新たに考 案 し た フ ェ ー ズ ド ア レ イ 非対 称て，欠陥エコーは重畳して強調され，散乱波ノイズは

TOFD 法を示す．2.3 項のフェーズドアレイ TOFD

相殺されて低減すると考えた．図 5 にマルチアングル法では，送信と受信の超音波ビームが対象であるのに合成法を示す．材料中のある位置について，異なる屈対して，送信と受信とで異なる屈折角を持つ送信と受折角条件で得られた探傷データを重ね合わせるもので

信の超音波ビームを構成し，異なる深さに加えて，さある．

らに異なる方向の任意の位置に焦点（交点）を設定す

本手法は，フェーズドアレイ非対称 TOFD 法に限ることが可能とするものである．TOFD 法およびフらず，複数の異なる屈折角条件による探傷を行うフェェーズドアレイ TOFD 法と同様に，送信用と受信用

ーズドアレイ探触子による斜角探傷法などとの組み合のフェーズドアレイ探触子を一定間隔で向い合せに配置して移動させる．フェーズアレイ探触子には，2 次元状の行と列による配列をもつマトリクスアレイ探触子を使用することとした．
なお，送信と受信の屈折角が異なることから，本手法による探傷条件において，送信および受信探触子のA

中点と焦点(交点)を結ぶ線の中点における材料表面の法線との角度を走査角と呼んで表示することとした．

2.5

マルチアングル合成法

次に複数の異なる屈折角条件による探傷結果の重ね合わせを考えた．超音波探傷試験における受信信号にB

は，欠陥位置から得られる欠陥エコーと材料中のラン

C

2s

(

図4

W)

(

W )

フェーズドアレイ非対称 TOFD 法

A+B+C

図5

マルチアングル合成法

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199

EDM スリットを起点に，試験体の溶接線と平行方向わせが可能である．
本研究では，フェーズドアレイ非対称 TOFD 法により得られた探傷データをマルチアングル合成法によに引張荷重を加え，テトラチオン酸水溶液に浸漬させて SCC を発生，進展させた．

り重ね合わせることとし，これを新たな評価法として3.2適用を試みた．

3. 試験方法

試験装置

図 7 にアレイ探触子およびウェッジの外観を，表 1にその仕様を示す．周波数 2.25MHz，配列 2 × 16 ま

3.1

試験体

たは 4 × 8 のマトリクスアレイ探触子である．アレイ
探触子は試験体表面に直接接触またはウェッジを介し

図 6 に Ni 基合金溶接部 SCC 試験体を示す．厚さて接触させて測定を行った．

40mm のステンレス鋼 SUS316 平板をインコネル 600
溶接材により突合せ溶接したものである．溶接部に溶接線と直交方向に 2 個の SCC（SCC-A，SCC-B）およ び 加 工 放 電 加 工（Electric Discharge Machining ;EDM）スリットを加工付与した．
次の方法により SCC を付与した．突合せ溶接部のSCC を付与する領域の表面を削除し，SCC が発生，進展しやすくさせるために高炭素量のインコネル 600
溶 接 材 を 用 い て 肉 盛，再 溶 接 を 行 い，起 点 と な る
EDM スリットを加工した．肉盛溶接部に加工した(1) 2u16
䝖䝸䜽
䜲᥈ゐᏊ
(1)2
× 16䝬䝖䝸䜽䝇䜰䝺䜲᥈ゐᏊ
マトリクスアレイ探触子

75

75

75
150

75

SCC-A

SCC-B

EDM

40

300

(1)寸法図(2)4× 8䝬䝖䝸䜽䝇䜰䝺䜲᥈ゐᏊ
マトリクスアレイ探触子(2) 4u8

4u8 䝬䝖䝸䜽䝇䜰䝺䜲᥈ゐᏊ⏝

2u16 䝬䝖䝸䜽䝇䜰䝺䜲᥈ゐᏊ⏝(3)(3)ウェッジ䜴䜵䝑䝆(2)外観写真
図6

Ni 基合金溶接部 SCC 試験体

図7

フェーズドアレイ探触子

200

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表1

フェーズドアレイ探触子の主要仕様
2 × 16 マトリクスアレイ探触子

4 × 8 マトリクスアレイ探触子

2.25MHz

2.25MHz

周波数
振動子数
振動子配列数 (幅方向×長さ方向)
探触子寸法 (幅方向×長さ方向)

3.3

32

32

2 × 1631.8mm × 14.9mm

4×8
15.8mm × 15.8mm

試験条件

フェーズドアレイ非対称 TOFD 法に使用する送信

4.

試験結果

4.1

フェーズドアレイ非対称 TOFD 法

用と受信用のフェーズドアレイ探触子を移動させるために，走査スキャナを用いた．走査スキャナは，送信

図 8(1)~(4)に SCC-A のフェーズドアレイ非対称用と受信用のフェーズドアレイ探触子を一定間隔で保TOFD 法による探傷結果を示す．4 種の探触子条件と持して，試験体表面上を 2 次元方向に移動走査する．

して，図 8 (1) 2 × 16 マトリクスアレイ探触子のウ送信と受信のアレイ探触子の超音波ビームの方向およェッジなし，図 8 (2) 同ウェッジあり，図 8 (3) 4 ×

び移動走査方向を，SCC の割れ面に対して垂直方向

8 マトリクスアレイ探触子のウェッジなし，図 8 (4)とした．

同ウェッジあり，の結果を示している．Ultra Vision

フェーズドアレイ装置として，Zetec 社製フェーズ

により描画した探傷画像であり，上段から C スコー

ドアレイ超音波探傷装置 Dynaray (3) と制御・データ

プ(試験体上面からの平面図), B スコープ(SCC 割れ

収集ソフト Ultra Vision (4) を使用した．Ultra Vision

面に垂直方向における断面図), および D スコープに は，筆 者 ら が 考 案 し た フ ェ ー ズ ド ア レ イ 非 対 称(SCC 割れ面に平行方向における断面図)である．水TOFD 法の機能は備えていない．そこで，Ultra Vi-

平方向には，屈折角-30, -15, 0, 15, 30 度の探傷画

sion の持つフェーズドアレイ探触子の振動子駆動時像を示している．異なる焦点深さ条件で得られた探傷

刻 の 設 定 機 能 に よ り，フ ェ ー ズ ド ア レ イ 非 対 称

結果のうち，後述の SCC 切断調査により測定された

TOFD 法の屈折角条件を設定して探傷データの収録

SCC-A 深さに近い，焦点深さ 8mm の結果を示した．
表 2 に SCC 深さ測定値を示す．屈折角 0 度条件のと表示を行った．
マルチアングル合成法による処理は，数学計算ソフ

探傷結果から超音波の伝播距離を測定し，校正試験片ト MATLAB(5) を使用した．Ultra Vision により収録の横穴を測定することによって得られた横穴の表面かした探傷データを，MATLAB により処理したものでらの深さと伝播距離の校正結果から，SCC 深さ測定

ある．

値を算出したものである．4 × 8 マトリクスアレイ探探傷条件として設定した焦点深さは，8~24mm 範
囲の 4mm 毎とした．2.4 項で定義した走査角は垂直触子のウェッジなしの条件では，校正結果によって深さ測定値を算出することはできなかった．

方向を中心に± 45 度の範囲の 1 度毎とした．

表2
探触子
深さ測定値(mm)

SCC 深さ測定値

2 × 16 マトリクスアレイ探触子
ウェッジ
ウェッジ
なし
あり
9.6
8.8

4 × 8 マトリクスアレイ探触子
ウェッジ
ウェッジ
なし
あり
7.4

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201

๭䜜㠃᪉ྥ
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C䝇䝁䞊䝥
C

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-30°

-15°

0°

15°

30°

㉮ᰝゅ
走査角
(1) 2 × 16 マトリクスアレイ探触子のウェッジなし(焦点深さ 8mm)
SCC-A のフェーズドアレイ非対称 TOFD 法による探傷結果

D䝇
䝇䝁䞊䝥

B䝇䝁䞊䝥
䝥

C
C䝇䝁䞊䝥

図8

-30°

-15°

0°

15°

㉮ᰝゅ
走査角
(2) 2 × 16 マトリクスアレイ探触子のウェッジあり(焦点深さ 8mm)
図8SCC-A のフェーズドアレイ非対称 TOFD 法による探傷結果

30°

INSS JOURNAL Vol. 19 2012 NT-14

D䝇
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C
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202

-30°

-15°

0°

15°

30°

㉮ᰝゅ
走査角

(3) 4 × 8 マトリクスアレイ探触子のウェッジなし(焦点深さ 8mm)
SCC-A のフェーズドアレイ非対称 TOFD 法による探傷結果

D䝇
䝇䝁䞊䝥

B䝇䝁䞊䝥
䝥

C
C䝇䝁䞊䝥

図8

-30°

-15°

0°

15°

㉮ᰝゅ
走査角
(4) 4 × 8 マトリクスアレイ探触子のウェッジあり(焦点深さ 8mm)
図8SCC-A のフェーズドアレイ非対称 TOFD 法による探傷結果

30°

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4.2

マルチアングル合成法

5.

203

考察

図 9 に，図 8 に示した焦点深さ 8mm で異なる屈折

SCC 切断調査において発見された溶接欠陥は，図 8角条件の探傷データを重ね合わせた結果を示す．異なとは異なる焦点深さ条件において検出されている．図る屈折角条件の結果が焦点深さ条件ごとに 1 枚の探傷

11 に，SCC-A のフェーズドアレイ非対称 TOFD 法

画像として得られ，そのうち，焦点深さ 8mm のもの

による焦点深さ 20mm の条件の探傷結果として，2 ×を示したものである．

16 マトリクスアレイ探触子のウェッジなしの条件に

図 8 の個別の屈折角条件の画像では，SCC 端部エよる例を示す．SCC の下方に，複数の反射源が得らコーの下方の溶接部における散乱波による模様が現れれた．しかし，これは SCC のような表面からの割れていたが，図 9 ではマルチアングル合成法による重ねではないと容易に判断できた．なぜなら，送信と受信合わせによって低減され，SCC の端部エコーが，高の探触子が分割された探傷法においては，割れ面が複い SN 比により明瞭に識別することができた．

数ある場合には，割れ面が互いに障壁となって，それぞれの割れの先端エコーを個別に検出することはない

4.3 SCC 切断調査からである．切断調査によって，これらの判断が適切であったことが確かめられた．

図 10 に SCC-A の破断調査結果を示す．割れ面にさらに，異なる焦点深さ条件の探傷データについて

垂直方向に切断し，割れの断面を撮影したものであも，マルチアングル合成法による重ね合わせを行っる．割れは複数存在し，その深さは 6~7mm であった．図 12 に，マルチアングル合成法により，異なる

た．表 2 に示した深さ測定値 7.4~9.6mm は，実際の屈折条件に加えて，焦点深さ 8~24mm の 4mm 毎の

SCC 深さによく一致している．

異なる焦点深さ条件の探傷データを重ね合わせた結果

また，SCC 下方に，ブローホール，高温割れなどを示す． 異なる深さ位置にある SCC の端部エコーといくつかの溶接欠陥が存在した． これらは，3.1 に再溶接部の溶接欠陥が，図 10 の SCC 断面図に相当す述べたように SCC 付与のための肉盛再溶接の際に発る断面図の形で，一つの画像として得ることができ生したものである．

た．

SCC┵ㇱ䉣䉮䊷
ᷓ䈘(mm)

ᷓ䈘(mm)

SCC┵ㇱ䉣䉮䊷

〒㔌 (mm)〒㔌 (mm)(1) 2 u 16䊙䊃䊥䉪䉴䉝䊧䉟ត⸅ሶ䈱䉡䉢䉾䉳䈭䈚 (ὶὐᷓ䈘 8 mm)(2) 2 u 16䊙䊃䊥䉪䉴䉝䊧䉟ត⸅ሶ䈱䉡䉢䉾䉳䈅䉍 (ὶὐᷓ䈘 8 mm)(1)2 ×16 マトリクスアレイ探触子のウェッジなし(焦点深さ 8mm) (2)2× 16 マトリクスアレイ探触子のウェッジあり(焦点深さ 8mm)

SCC┵ㇱ䉣䉮䊷
ᷓ䈘(mm)

ᷓ䈘(mm)

SCC┵ㇱ䉣䉮䊷

〒㔌 (mm)〒㔌 (mm)8䊙䊃䊥䉪䉴䉝䊧䉟ត⸅ሶ䈱䉡䉢䉾䉳䈅䉍 (ὶὐᷓ䈘 8 mm)8mm)(3)84マトリクスアレイ探触子のウェッジなし(焦点深さu 8䊙䊃䊥䉪䉴䉝䊧䉟ត⸅ሶ䈱䉡䉢䉾䉳䈭䈚 (ὶὐᷓ䈘 8 mm)(3)4 ×8mm) (4)4(4)×4 8u マトリクスアレイ探触子のウェッジあり(焦点深さ

図9マルチアングル合成法による評価画像（屈折角-45~45 度の合成）

204

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SCC

7.0mm

23.5mm䊑䊨䊷䊖䊷䊦
㜞᷷ഀ䉏
OO

ṁធᰳ㒱
図 10

SCC 切断調査

フェーズドアレイ非対称 TOFD 法による深さ測定値

信号強度が低下したことから，マルチアングル合成法

は，切断調査結果による SCC 深さを下回るものではによる処理に有効な屈折角範囲についても最適化が可なかった．ウェッジのない場合には，適切な深さ値を能であると考えられる．

得ることができない条件があった．ウェッジを使用すフェーズドアレイ非対称 TOFD 法とマルチアング

る場合，SCC 深さとの誤差は 0.4~1.8mm であった．

ル合成法は，Ni 基合金溶接部の管台の軸方向に割れ

さらに精度向上のためには，フェーズドアレイ非対面が走る SCC の開口面からの深さ測定に対して有効

称 TOFD 法に使用する装置の条件として，フェーズであると判断される．しかし，これまでに試験し，切ドアレイ探触子の振動子配列，ウェッジ仕様，探傷条断調査した試験体の SCC は，本研究の対象とする先件として，屈折角範囲とピッチ，焦点深さ，について

端が尖鋭なものではなかった．本研究の目的とする尖さらに最適化が必要と考えられる．また，フェーズド

鋭な先端を有する SCC に対する適用性を検証するこ

アレイ非対称 TOFD 法において，図 8 に示した屈折とが今後必要である．

角± 30°を超えると，探傷画像における端部エコーの

205

D䝇
䝇䝁䞊䝥

B䝇䝁䞊䝥
䝥

C
C䝇䝁䞊䝥

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-30°

-15°

0°

15°

30°

㉮ᰝゅ
走査角
図 11 SCC-A のフェーズドアレイ非対称 TOFD 法による探傷結果(2 × 16 マトリクスアレイ探触子のウェッジなし（焦点深さ 20mm）)

SCC┵ㇱ䉣䉮䊷ṁធᰳ㒱ᷓ䈘(mm)

ᷓ䈘(mm)

SCC┵ㇱ䉣䉮䊷ṁធᰳ㒱〒㔌 (mm)〒㔌 (mm)(1) マトリクスアレイ探触子のウェッジなし
2 u 16䊙䊃䊥䉪䉴䉝䊧䉟ត⸅ሶ䈱䉡䉢䉾䉳䈭䈚(1)2 × 16

u 16䊙䊃䊥䉪䉴䉝䊧䉟ត⸅ሶ䈱䉡䉢䉾䉳䈅䉍(2)2 × (2)16 2マトリクスアレイ探触子のウェッジありṁធᰳ㒱〒㔌 (mm)4 u 8䊙䊃䊥䉪䉴䉝䊧䉟ត⸅ሶ䈱䉡䉢䉾䉳䈭䈚(3)4 × 8 (3)マトリクスアレイ探触子のウェッジなし

図 12

SCC┵ㇱ䉣䉮䊷
ᷓ䈘(mm)

ᷓ䈘(mm)

SCC┵ㇱ䉣䉮䊷ṁធᰳ㒱〒㔌 (mm)u 8䊙䊃䊥䉪䉴䉝䊧䉟ត⸅ሶ䈱䉡䉢䉾䉳䈅䉍(4)4 ×(4)8 4マトリクスアレイ探触子のウェッジあり

マルチアングル合成法による評価画像（屈折角-45〜45 度，焦点深さ 8〜24mm の合成）

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INSS JOURNAL Vol. 19 2012 NT-14

6. おわりに管台セーフエンド異材継手溶接部の SCC の深さ測定のために，送信と受信の探触子にマトリクスアレイ
探触子を使用するフェーズドアレイ非対称 TOFD 法，
マルチアングル合成法およびこれらの組み合わせた探傷法を開発した．
本探傷法は，従来の手法にはない以下の特徴を有す
る．
① 送信と受信の超音波ビームの屈折角および伝播経路が異なり，非対称とすること，② 屈折角と焦点深さの異なる条件の探傷結果を重ね合わせること
本探傷法によって，異材継手溶接部の SCC 深さを，割れの開口面側から測定する試験を行い，本手法の有効性を確認することができた．
今後は，尖鋭な先端を持つ SCC を含めてさらに多くの測定データを収集し，これによる探傷条件の最適化と深さ測定精度の向上を図り，曲率のある探傷面への適用，欠陥非開口面からの探傷への適用について検討を進める予定である．

参考文献（１）関西電力, 大飯発電所３号機の定期検査状況について（原子炉容器Ａループ出口管台溶接部の 傷 の 原 因 と 対 策）,http: //www1. kepco. co.
jp/pressre/2008/0926-3j.html（２）石田仁志, 超音波フェーズドアレイ TOFD 法
による厚肉ステンレス鋼配管溶接部の欠陥深さ測定技術の開発, INSS Journal, Vol.13, p.246,(2006).
（３）Zetec，フェーズドアレイ探傷装置 Dynaray，
http: //www. zetec. com/2010/06/dynarayproduct-line/（４）Zetec，制御・データ収集ソフト Ultra Vision，
http://www.zetec.com/2010/06/ultravision/（５）MathWorks，数値解析ソフト MATLAB，http://www.mathworks.com/products/matlab/