INSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑10

164

エルボテーパ部の軸方向欠陥に対する
超音波探傷試験条件の検討
Study on Ultrasonic Testing Conditions for an Axial Flaw
in a Taper of an Elbow on Weld Piping
市来
堤田

隆一（Ryuichi Ichiki）＊1

遠藤賢（Ken Endoh）＊2

正一（Shoichi Tsutsumida）＊3

石田仁志（Hitoshi Ishida）＊1

要約
加圧水型原子炉（PWR）の一次冷却材管等に使用されている鋳造ステンレス鋼は，その結晶構造により超音波の散乱や減衰が大きいため超音波探傷試験は困難であるとされていたが，INSS は大型２振動子探触子を用いた自動超音波探傷装置を開発した．しかし，この探触子では，
探触子を走査できないエルボ傾斜部直下にある軸方向欠陥面の正面からは探傷できない．そこで，フェーズドアレイ技術を用いて，配管溶接部の走査不可範囲下部にある軸方向欠陥面に斜めから超音波を入射した場合の欠陥の検出の可能性について，超音波探傷シミュレーションおよび鋳造
ステンレス鋼試験体を用いた超音波探傷試験により検討した．その結果，探傷試験では欠陥からのエコーと判断できるような受信信号は得られなかった．しかし，シミュレーションでは欠陥からのエコーと判断できるような解析結果を得た．また，凹凸のある欠陥面からのエコーは平坦な欠陥面からのエコーより振幅が大きいことがわかった．このことから，走査不可範囲下部にある軸方向欠陥面に斜めから超音波を入射し欠陥を探傷できる可能性と，鋳造ステンレス鋼の疲労
き裂のような凹凸のある欠陥面からの散乱波により欠陥を検出できる可能性を見いだした．
キーワード

超音波探傷試験，鋳造ステンレス鋼，フェーズドアレイ技術，走査不可範囲，
超音波探傷シミュレーション

Abstract
Ultrasonic testing has been thought to be diﬃcult to apply to cast stainless steel
which is used for reactor coolant pipes or other components in pressurized water reactors（PWRs）,
because of the large scattering and attenuation of ultrasonic waves caused by the material crystal
structure. Therefore, an automatic ultrasonic testing system using a twin crystal transducer wasdeveloped in INSS. However, axial ﬂaws in a surface directly under the slant of elbows cannot
be scanned head on with this probe. Therefore, the possibility of detecting axial ﬂaws in this
impossible-to-scan zone on weld piping is studied in the case that ultrasonic waves are incident
at an angle to the surface with the ﬂaws with a phased array technique. An ultrasonic testing
simulation and some experiments with cast stainless steel were carried out. The experiments
did not provide received signals that could be judged as an echo from ﬂaws. However, in theultrasonic testing simulation, analysis results that could be judged as an echo from ﬂaws weregot. In addition, it was found that the echo from the uneven ﬂaw surface had a larger amplitude
than the echo from the ﬂat ﬂaw surface. From this, the possibility was found that ultrasonicwaves could be obliquely incident on an axial ﬂaw surface in the impossible-to-scan zone and theﬂaw could be tested, and there was a possibility that the ﬂaw could be detected by scatteredwaves from an uneven ﬂaw surface such as a fatigue crack in cast stainless steel.
Keywords

ultrasonic testing, cast stainless steel, phased array, inaccessible zone, ultrasonic testing
simulation＊ 1 （株）原子力安全システム研究所 技術システム研究所＊ 2 非破壊検査（株） 元 技術本部 現在 大阪事業本部＊ 3 非破壊検査（株） 技術本部

INSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑10

1. はじめに

165（10）では，配管の周傷試験規程（JEAC4207-2008）」

方向と軸方向の両方向から探傷することが要求さ

加 圧 水 型 原 子 炉（Pressurized Water Reactor,

れている．探触子を配置して走査できないエルボ

PWR）の原子炉冷却材圧力バウンダリを構成する

テーパ部すなわち走査不可範囲の下部の欠陥に対し１次冷却材管等の溶接部は，供用期間中検査としてて，周方向欠陥を対象とする軸方向探傷は可能であ（1）．１次冷却材るが，軸方向欠陥を対象とする周方向探傷は幾何学

管等の配管溶接部の体積試験としては超音波探傷試的配置により探傷することができない．以降でその験が広く用いられている．

理由を説明する．なお，このような，幾何学的形状

体積試験の実施が要求されている

１次冷却材管やポンプケーシングなどに使用されている鋳造ステンレス鋼は，図１に示すように鍛造等の理由で構造上検査が困難な箇所の検査は免除
される（1）．

ステンレス鋼と比較して非常に大きな結晶粒と異方性を有している．大きな結晶粒の結晶粒界では小させ，その散乱により戻ってくる超音波がノイズとして現れるため SN 比（signal-to-noise ratio）が低下し，

10mm

ᯈཌ᪉ྥ

な結晶粒と比較して超音波を激しく散乱，減衰さ

㍈᪉ྥ

ෆ㠃

の伝搬方向を偏向させ欠陥位置の誤認等を発生させ

䝔䞊䝟㒊

C

D

欠陥検出性が低下する．また，結晶異方性が超音波⁐᥋Ṇ➃㒊䠖య✚ヨ㦂⠊ᅖ
䠄A-B-C-D䠅る．このため，鋳造ステンレス鋼に超音波探傷試験を適用するのは困難であるとされていた．そこで，

B

A

図２

テーパのある配管溶接部の体積試験範囲

原子力安全システム研究所（INSS）では，鋳造ス
テンレス鋼を対象とした超音波探傷技術の開発に着先ず，超音波探傷試験による欠陥の検出方法を説

手し，実機適用可能な大型２振動子探触子を用いた明する．
図３に超音波探傷試験の斜角探傷法を示す．

自動探傷システムを開発した（2）〜（9）．

欠陥は，探触子から送信され欠陥面と底面で反射し㘫㐀䝇䝔䞁䝺䝇㗰 ⁐᥋㒊㗪㐀䝇䝔䞁䝺䝇㗰

た超音波を受信することで検出される．
このように，
反射を利用するため，探触子の中心線が欠陥面に垂᥈ゐᏊḞ㝗ఏᦙ䛩䜛㉸㡢Ἴ䛾㍈

0

2
図１

4

6

8

（1）試験体を横から見た図

10 (cm)ステンレス鋼溶接部の組織

Ḟ㝗図２に供用期間中検査で実施するテーパのある配

1᣺ືᏊ
᥈ゐᏊ

管溶接部の体積試験範囲（1）を示す．体積試験範囲
は図の A-B-C-D（赤線）で囲まれた範囲で，軸方向ཷಙに溶接部の両側の溶接止端部から 10 mm，板厚方㏦ಙ

向に配管外面から内面まで，周方向に全周の範囲である．しかし，エルボテーパ部上に探触子を配置し（2）試験体を上から見た図て走査することはできない．一方，「軽水型原子力
発電所用機器の供用期間中検査における超音波探

2᣺ືᏊ
᥈ゐᏊ

図３

斜角探傷法による欠陥検出方法

INSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑10166

直な欠陥以外，すなわち探触子の正面の位置にある等を行い健全性を確認している（11）．しかし，更な欠陥以外はエコーを検出するのが難しくなる．

る原子力発電所の安全性向上の観点から検査が困難

軸方向探傷では，探触子と欠陥の位置関係が図４な箇所の低減を図り，残余のリスクを小さくするこのようになる．図４下部のエルボテーパ部と配管のとが望ましい．また，超音波を欠陥面に対して斜め境界の破線は，探触子がエルボテーパ部に接近できに入射したとき，欠陥面が平坦であれば，反射したる限界の線（以下「接近限界線」という）である．

調音波は探触子に戻らないが，実際の欠陥面には凹

探触子が接近限界線に接するときの入射点（接近限凸があり，その凹凸により散乱波が生じる．これら

界時の入射点）から体積試験範囲のエルボ側境界まから，欠陥面の凹凸により生じる散乱波が探触子にでが探触子の走査不可範囲である．図４に示すとお戻る（12）ことを想定して，走査不可範囲下部にある

り，周方向欠陥が走査不可範囲下部にある場合でも，

軸方向欠陥に対して斜めから超音波を入射した場合

欠陥の正面から探傷可能である．一方，周方向探傷の検出の可能性の追究に取り組んでいる．
本報では，

では，
探触子と欠陥の位置関係が図５のようになる．

超音波を斜めに入射する方法として超音波ビームの接近限界線に接する探触子の中心線上よりエルボ側

焦点を任意の位置に設定できるフェーズドアレイ技の走査不可範囲下部に軸方向欠陥がある場合は欠陥術に着目し，超音波探傷シミュレーション及び鋳造の正面から探傷できない．

ステンレス鋼を用いた超音波探傷試験により検討を行った結果を報告する．

2. 想定欠陥位置と探触子位置の選定

᥋㏆㝈⏺᫬䛾ධᑕⅬ᥈ゐᏊ䛾᥋㏆㝈⏺⥺

配管溶接部は，想定できる形状の中でエルボによయ✚ヨ㦂⠊ᅖቃ⏺

る走査不可範囲が最も広くなる，溶接止端部からエルボテーパ部が始まる形状とした．図６に配管溶接

࿘᪉ྥḞ㝗
䠄ෆ㠃䠅

㍈᪉ྥ᥈യ

部の軸方向断面を示す．探触子がエルボに接近できる限界の位置（以下「接近限界位置」という）にあ

2᣺ືᏊ
᥈ゐᏊ
㉸㡢Ἴ䝡䞊䝮㓄⟶ 䛾୰ᚰ⥺䠖 య✚ヨ㦂⠊ᅖるとき，軸方向欠陥が探触子から最も遠い位置すな䠖 䜶䝹䝪䝔䞊䝟㒊

わち体積試験範囲のエルボ側境界上の内面にあると㉮ᰝ୙ྍ⠊ᅖ

図４想定した．

軸方向探傷における探触子と欠陥の位置関係

想定欠陥と探触子位置の幾何学的関係を検討す
る．図６のように接近限界位置にある探触子の中心᥈ゐᏊ䛾᥋㏆㝈⏺⥺O と欠陥の中心 P との線分 OP を送受信超音波ビー
ムの中心線とし，このときの探触子中心 O を送受య✚ヨ㦂⠊ᅖቃ⏺

信超音波ビームの入射点とする．図７に周方向の探

㍈᪉ྥḞ㝗
䠄ෆ㠃䠅

触子の軌道と欠陥との位置関係を示す．入射点 O を㉸㡢Ἴ䝡䞊䝮
䛾୰ᚰ⥺含む接平面上に投影した探触子の中心線と送受信超音波ビームの中心線とがなす角をスキュー角 η と定義し，探触子位置がスキュー角 ηn の場合の入射点を Oηn とする．探触子を周方向に移動させて探傷す

᥈ゐᏊ
㓄⟶

࿘᪉ྥ᥈യ
䠖 య✚ヨ㦂⠊ᅖ䠖 䜶䝹䝪䝔䞊䝟㒊㉮ᰝ୙ྍ⠊ᅖ

図５

周方向探傷における探触子と欠陥の位置関係

このような幾何学的形状等の理由で検査が免除さ
（1）
（10）

るため，周方向の探触子中心の軌道上の各点で，入射点 Oηn と欠陥中心 P までの座標を幾何学的に計算した．
その中から探触子位置が欠陥からの反射波に与える影響を考慮して２つの入射点位置を選定する．
表１に探触子位置が欠陥からの反射波に与える影響，代替を示す．スキュー角が大きいほど超音波の路程が短措置を講じることが要求されており，事業者は評価

くなり材料減衰の影響を受けにくくなる．一方，スれている箇所については，記録を残し

INSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑10㏦ಙഃ᥈ゐᏊ

ཷಙഃ᥈ゐᏊ

77㏦ཷಙ㉸㡢Ἴ䝡䞊䝮
䛾୰ᚰ⥺

䝩䝹䝎䞊
10

67

᥈ゐᏊ୰ᚰ䠄ධᑕⅬ䠅O

⁐᥋
㔠ᒓ㒊

167

䜶䝹䝪
䝔䞊䝟㒊
⁐᥋Ṇ➃㒊

య✚ヨ㦂⠊ᅖቃ⏺
Ḟ㝗Ḟ㝗䛾୰ᚰP

図６

配管溶接部軸方向断面
図７
表１

スキュー角

探触子の軌道と欠陥との位置関係

探触子位置が欠陥からの反射波に与える影響

超音波の伝搬距離（路程） 材料減衰の影響の受けにくさ

欠陥面に対する角度

反射波の戻り易さ

大

短い

大

斜め

小

小

長い

小

垂直に近い

大

キュー角が小さいほど送受信超音波ビームの中心線

WAVE を使用し３次元有限要素解析を行った．

の欠陥面に対する角度が垂直に近づき反射波は戻り欠陥の形状は半楕円，寸法は長さ 50 mm，深さやすくなる．これらから，反射波に与える影響が両14 mm，
間隙0.5 mm とし，欠陥面が平坦なモデル（以極端である①「欠陥面に対して垂直に近い条件」と下「EDM スリット」という）と２種類の欠陥面にしてスキュー角 30°および②「路程が短い条件」と凹凸があるモデルを作成した．図 10 に欠陥面に凹してスキュー角 80°を選定した．なお，図７に示す

凸があるモデルのうちの一つである疲労割れ破面モ

とおり，送受信超音波ビームの中心線が配管内面にデルを示す．これは，疲労き裂の割れ面の凹凸によ接するとき欠陥面に対して最も垂直に近くなるが，る反射を想定して，過去に疲労き裂を実寸法計測の路程が長すぎるため，過去の実験結果からスキュー

ために開放した疲労き裂面（12）を三次元計測して欠角30°とした．また，最短の路程となるのはスキュー

陥面を作成したモデルである．図 11 にもう一つの

角 90°であるが，欠陥面に対する角度が０°であり疲労割れ模擬スリットを示す．これは，疲労き裂の反射波が戻らないと予想されるため 80°とした．

代わりに試験体に容易に付与する放電加工（EDM；

3. 超音波探傷シミュレーション
3.1 超音波探傷シミュレーションの条件・方法

electrical discharge machining）欠陥として，三次元計測した疲労き裂面の凹凸の山と谷の間隔と高さを模擬し欠陥面を屏風型にしたものである．

3.2 解析結果および考察

２つの入射点位置から欠陥面に対して斜めに超音解析の結果得られた受信信号波形より，欠陥から波を入射し欠陥からの受信信号波形を得る超音波伝のエコーの有無を確認した．図 12（1）に欠陥に対し搬解析を実施した．表２に解析条件，図８に入力て垂直に近い位置に探触子を配置したスキュー角

波形，表３に解析の探傷条件，表４にモデルの仕30°の場合の EDM スリット，図 12（2）に疲労割れ破様，表５に材料モデルの物性値，図９に解析モデル

面モデル，図 12（3）に疲労割れ模擬スリットの受信の例を示す．超音波が欠陥まで送信され反射し探触信号波形を示す．縦軸は振幅，横軸は時間（μs）を子まで戻るかを確かめるため，均質等方材，材料減示す．その結果，全ての欠陥からのエコーを確認で衰無し，ウェッジは入射角・屋根角とも 0°とした．

きた．しかし，振幅は小さかった．また，欠陥面が解析は市販の超音波伝搬解析ソフトウェア Com

平坦な EDM スリットに比べ，欠陥面に凹凸のある

INSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑10

168

表２

解析条件

表３

解析の探傷条件

項目

内容

スキュー角（°）

屈折角（°）

焦点深さ（mm）

解析方法

・３次元有限要素解析
・超音波伝搬解析ソフト ComWAVE を使用

30

58.3

69

80

48.6

69

・８節点立方体要素，要素寸法 0.25 mm
解析条件（モデル要素数 約 1.3 億〜 2.2 億）
入力波形

・実際の波形を模擬したパルス入力波
図８参照

表４

モデルの仕様

᣺ᖜ

項目

1

2

3

4

5

᫬㛫 (μs)

図８モデルとしたフェーズドアレイ
探触子の仕様・周波数 0.5 MHz・振動子配列 16 × 4・探触子寸法 71.5 × 24.7 mm

モデルとした
ウェッジの仕様・周方向探傷用
接触面の曲率 R418・入射角 0°，屋根角 0°・中央高さ 22.5 mm

鋳造ステンレス鋼
試験体の仕様・外表面の曲率 R418・厚さ 69 mm

入力波形
表５

材料モデル

内容

種別

材料モデルの物性値

縦波音速（m/s）

密度（kg/m3）

横波音速（m/s）

3

3

3

減衰

等方均質材

2.35 × 10

1.15 × 10

1.05 × 10

なし

鋳造ステンレス鋼
試験体

等方均質材

5.77 × 103

3.15 × 103

7.85 × 103

なし

14

探触子／ウェッジ

10

50

1

5

᥈ゐᏊ
䜴䜵䝑䝆

図 11

疲労割れ模擬スリット

疲労割れ破面モデルおよび疲労割れ模擬スリットのḞ㝗

図９

解析モデルの例

ヨ㦂య

振幅が大きかった．
図 13（1）に路程が短い位置に探触子を配置したス
キュー角 80°の場合の EDM スリット，図 13（2）に疲
労割れ破面モデル，図 13（3）に疲労割れ模擬スリットの受信信号波形を示す．縦軸は振幅，横軸は時間（μs）を示す．その結果，全ての受信信号波形に大きな振幅のノイズが確認された．そのため，入射点から欠陥までの伝搬距離に相当する時刻に現れた信号を欠陥からのエコーと判断した．しかし，その振14

幅は小さかった．
これらから，２種類のスキュー角の条件で，３種類の欠陥からのエコーを確認できた．
また，
スキュー
図 10

疲労割れ破面モデル

角 30°では，欠陥面が平坦な EDM スリットに比べ，

INSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑10Ḟ㝗䛛䜙䛾䜶䝁䞊

Ḟ㝗䛛䜙䛾䜶䝁䞊

（1）EDM スリット

（1）EDM スリットḞ㝗䛛䜙䛾䜶䝁䞊

Ḟ㝗䛛䜙䛾䜶䝁䞊

（2）疲労割れ破面モデル（2）疲労割れ破面モデル

Ḟ㝗䛛䜙䛾䜶䝁䞊

Ḟ㝗䛛䜙䛾䜶䝁䞊

（3）疲労割れ模擬スリット
図 12

解析結果 受信信号波形（スキュー角 30°）169（3）疲労割れ模擬スリット
図 13

解析結果 受信信号波形（スキュー角 80°）

欠陥面に凹凸のある疲労割れ破面モデルおよび疲労

イズ（以下「周り込みによるノイズ」という）と考割れ模擬スリットの振幅が大きかったことから，欠えられる．このノイズにより欠陥からのエコーの識陥と想定する疲労き裂のように欠陥面に凹凸がある

別は困難であると予想される．以上から，探傷試験

場合，その凹凸による散乱波を検出できる可能性をでは欠陥の検出は困難であることが予想される．な見いだした．

お，スキュー角 80°において，入射点から欠陥まで

しかし，全ての欠陥からのエコーの振幅が小さいの伝搬距離に相当する時刻に現れた信号を各欠陥かため，材料減衰や材料ノイズの影響がある鋳造ステ

らのエコーと判断したが，各振幅に差がないことか

ンレス鋼試験体を用いた実験では，材料ノイズより

ら周り込みによるノイズであることを否定できない

エコー高さが低くなることが予想される．また，スため，今後確認する必要がある．

キュー角 80°で確認されたノイズは，スキュー角が大きいと，受信側探触子の下を通る送信波の一部が直接受信側探触子で受信されることにより生じたノINSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑10

170

4. 鋳造ステンレス鋼試験体を用いた
超音波探傷試験
4.1 試験体および試験方法

うに付与した．

4.1.2 探触子とウェッジ
図 15 にフェーズドアレイ探触子の外観，図 16 に

4.1.1 試験体

ウェッジの外観，表６にフェーズドアレイ探触子の仕様，表７にウェッジの仕様を示す．シミュレー

図 14 に使用した鋳造ステンレス鋼試験体を示す．

ションと同じ周波数 0.5 MHz，配列 16 ×４のマト

実機を模擬した外表面の曲率 R418，厚さ 70 mm のリクスアレイ探触子２個で構成される送受信分割型

鋳造ステンレス鋼にシミュレーションと同じ形状のフェーズドアレイ探触子を使用した．また，シミュ

EDM スリットと疲労割れ模擬スリットの２個を放レーションと同じ入射角，屋根角０°のウェッジを電加工によりスリットの長さ方向が軸方向となるよ

使用した．

50 30

14

30 50

204

EDM䝇䝸䝑䝖

⑂ປ๭䜜ᶍᨃ䝇䝸䝑䝖
70

580

A-A᩿㠃

図 15

フェーズドアレイ探触子490（1）寸法図⑂ປ๭䜜ᶍᨃ䝇䝸䝑䝖

図 16

EDM䝇䝸䝑䝖

ウェッジෆ㠃（2）外観写真
図 14

表６

鋳造ステンレス鋼試験体

フェーズドアレイ探触子の仕様

項目

仕様

表７

ウェッジの仕様

項目

仕様

周波数

0.5 MHz

寸法

100 mm × 100 mm

振動子数

64

高さ（中央部）

22.5 mm

振動子配列（前後方向×左右方向）

16 × 4

接触面の曲率

周方向探傷用 R418.5

ウェッジ入射角0°

ウェッジ屋根角0°

探触子外形寸法
84 mm × 48 mm × 30 mm（前後方向×左右方向×高さ）

INSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑10

4.1.3 試験方法

171

➃㠃
㍈᪉ྥ

Ỉᖹ㠃

表８に探傷条件を示す．シミュレーションと同様

῝䛥᪉ྥ

に焦点深さは69 mm，スキュー角30°で屈折角58.3°，
スキュー角 80°で 48.6°とした．探触子の走査には，

᩿㠃向とした．測定には，Zetec 社製フェーズドアレイ
超音波探傷装置 DYNARAY® と制御・データ収集
ソフト UltraVision® を使用した．超音波信号の送῝厷᪉ྥ

査方向は，軸方向欠陥に対して垂直方向である周方࿘᪉ྥ

２次元方向に移動できる走査スキャナを用いた．走

࿘᪉ྥ

ཷಙἼᙧ

㍈᪉ྥ

（1）スキュー角 30°疲労割れ模擬スリット

受信を行うと同時に受信信号波形とその探傷位置情報をパーソナルコンピュータに保存した．保存した探傷データを制御・データ収集ソフトで画像表示
した．
表８

探傷条件

スキュー角（°）

屈折角（°）

焦点深さ（mm）

30

58.3

69

80

48.6

69

4.2 試験結果（2）スキュー角 80°疲労割れ模擬スリット
図 17

超音波探傷試験結果の例

リットからのエコーの振幅が大きかった．このこと

図 17 に疲労割れ模擬スリットの探傷試験の結果

より，走査不可範囲下部にある軸方向欠陥を斜めかの例を示す．
（1）がスキュー角 30°（，2）がスキュー角ら探傷できる可能性と，欠陥と想定する鋳造ステン

80°の画像である．右下が，横軸が時間，縦軸が信レス鋼の疲労き裂のように欠陥面に凹凸があれば，号の強度を表した受信信号波形である．探傷位置情

その散乱波を検出できる可能性を見いだした．

報と受信信号波形をもとに画像表示したものが左，

しかし，鋳造ステンレス鋼試験体を用いた超音波

右上，中央下の各図である．それぞれ水平面の信号探傷試験では，欠陥からのエコーを確認することが強度の分布，端面の信号強度の分布を，断面の信号できなかった．これは，欠陥面に対して垂直に近い強度の分布を示している．シミューレーションで予位置からの送信では，路程が長く材料減衰の影響が想されたとおりノイズが確認され，ノイズの振幅を大きくなり，路程が短くスキュー角が大きい位置か上回る欠陥からのエコーは検出できなかった．
また，らの送信では，割れ面に対する角度がなくなり欠陥

スキュー角 80°のノイズは，スキュー角 30°に比べからの反射が少なかったためと考える．このことか大きかった．これは，シミュレーションと同様に周ら，路程が長すぎずスキュー角が大きすぎない最

り込みによるノイズと考えられる．

適な位置を追究する必要があると考えられる．ま5. 考察
シミュレーションでは，欠陥面に対して斜めから
超音波を入射した場合でも，欠陥面に対して垂直に近い角度（スキュー角 30°）と路程が短い（スキュー
角 80°）２つの極端な入射点位置で，欠陥からのエコーを確認できた．また，スキュー角 30°では，欠陥面が平坦な EDM スリットに比べ，欠陥面に凹凸のある疲労割れ破面モデルおよび疲労割れ模擬ス

た，スキュー角が大きい場合，周り込みによるノイズが生じるため，ノイズを減少させる探触子配置やウェッジの最適化が必要と考えられる．

INSS JOURNAL Vol . 26 2019 NT‑10172

6. まとめ
配管溶接部の走査不可範囲下部にある軸方向欠陥（8） 西川嘉人，“ 鋳造ステンレス鋼の超音波探傷技術の開発状況 ”，INSS JOURNAL Vol.22，
pp.208‑212，（2015）．

を，斜めから超音波を入射して検出する可能性につ（9） 石田仁志，“ ステンレス鋳鋼超音波探傷試験シ

いて超音波探傷シミュレーションおよび鋳造ステン

ステムの開発と実機適用 ”，INSS JOURNAL

レス鋼試験体を用いた超音波探傷試験により検討しVol.25，pp.209‑213，（2018）．

た．その結果，走査不可範囲下部にある軸方向欠陥（10） 軽水型原子力発電所用機器の供用期間中検を斜めから探傷できる可能性と，欠陥と想定する鋳査における超音波探傷試験規程（JEAC4207-

造ステンレス鋼の疲労き裂のように欠陥面に凹凸

2008），日本電気協会，（2008）．

があれば，その散乱波を検出できる可能性を見いだした．
今後，走査不可範囲下部にある軸方向欠陥に対する斜めからの探傷に適した路程が長すぎずスキュー（11） “ 実用発電原子炉及びその付属施設における破壊を引き起こす亀裂その他の欠陥の解釈 ”，
平成 26 年８月６日制定，原規技発第 1408063，
原子力規制委員会，（2014）．

角が大きすぎない入射点位置およびその入射点位置（12） 遠藤賢，吉田由紀子，北阪純一，石田仁志，からの探傷に適した探触子配置やウェッジを検討し“ フェーズドアレイ探触子を用いたニッケルていく予定である．

基合金溶接部における検査範囲拡大のため

参考文献（1） 発電用原子力設備規格 維持規格（2012 年版）（JSME S NA1 - 2012），
日本機械学会，（2013）．
（2） 黒住保夫，“ 鋳造ステンレス鋼の超音波探傷
検 査 技 術 の 開 発 ”，INSS JOURNAL Vol.7，
pp.159‑171，（2000）．
（3） 黒住保夫，“ 鋳造ステンレス鋼の超音波探傷における結晶組織が超音波の入射角と欠陥
検 出 感 度 に 与 え る 影 響 ”，INSS JOURNAL
Vol.10，pp.198‑209，（2003）．
（4） 黒住保夫，石田仁志，“ 新開発自動超音波探傷システムを用いた鋳造ステンレス鋼中の欠陥検出感度およびサイジング特性 ”，INSS
JOURNAL Vol.11，pp.182‑197，（2004）．
（5） 黒住保夫，“ 鋳造ステンレス鋼の超音波探傷技術：鋳造ステンレス鋼試験片中疲労欠陥の深さ・長さ測定 −端部エコー法による深さサ
イジング（寸法測定）− ”，INSS JOURNAL
Vol.12，pp.251‑270，（2005）．
（6） 西川嘉人，石田仁志，黒住保夫，“ 鋳造ステン
レス鋼配管溶接部における軸方向き裂の大型探触子による検出性評価 ”，INSS JOURNAL
Vol.20，pp.182‑190，（2013）．
（7） 西川嘉人，“ 鋳造ステンレス鋼配管溶接部における軸方向き裂の大型探触子による深さサ
イジング性評価 ”，INSS JOURNAL Vol. 21，
pp.163‑169，（2014）．

の超音波探傷技術 ”，日本非破壊検査協会 平
成 30 年 度 秋 季 講 演 大 会， 神 戸 商 工 会 議 所，
2018.11.15-16，pp.15‑16，（2018）．