技術紹介

デジタルラジオグラフィ法の配管検査への適用基礎研究
田北雅彦 *1

Takita Masahiro

佐藤雅保 *2

Sato Masayoshi

細谷昌厚 *3

Hosoya Masaatsu

デジタルラジオグラフィ（DR）の中でイメージングプレート（IP）によるコンピューティドラジオグラ
フィ（CR）技術は当社でも十数年前より製造現場や現地配管の検査で使用実績があった。
近年、工業用 X 線フィルムの入手がますます困難となってきている一方で、平板型半導体検出器（フラットパネルディテクタ：FPD）の性能は著しく向上している。FPD による放射線透過試験の現地工事を想定した場合、環境負荷の低減や省力化を実現できるため検査コストの削減が可能となる。そこで、本試験では FPD による実工事を想定して、配管のきず検出性能を工業用 X 線フィルムおよび IP と比較し、FPD 適用の可能性を確認した。
キーワード：放射線透過試験（RT）、コンピューティドラジオグラフィ（CR）、デジタルラジオグラフィ（DR）、イメージングプレート（IP）、平板型半導体検出器（フラットパネルディテクタ：FPD）に必要な時間が従来より長くなるとともに放射線1. はじめに透過試験の費用増大を招いている。

放射線透過試験（RT）は、比較的広い面積を一一方、DR では国内規格化の動きが具体化して度に可視化でき、内部の状態が容易に視覚的に確きているため当社では、DR が実工事に適用でき認できるため、結果が一目瞭然で誰もが理解しやるかを見極めるべく、配管検査への適用に注目し、すい検査方法である。

FPD、CR およびフィルムのそれぞれの撮影を実検出媒体として最も一般的な工業用 X 線フィル施して、きず検出性能を比較・検討したので報告

ム（以下では、フィルムと略す）は、かつての大する。

口需要であった医療分野でデジタル化が急速に進

2. FPD による配管 RT の概要

みフィルム材料の需要縮小を招き、X 線フィルム全体の生産体制に影響を与え価格が年々高騰してFPD を使用した実際の現地配管 RT を想定し、きている。特に生産量の少ない種類（感度・サイ溶接きずと減肉（腐食）を模擬した欠陥を付与しズ）のフィルムでは注文生産となる品目が増えてた鋼管溶接試験片を製作し、きずの検出性能につきている。このため、X 線フィルムを入手するのいて FPD と他の検出媒体とを比較し、FPD が実*1：検査事業部*2：検査事業部*3：技師長

横浜検査部
横浜検査部課長
部長—3—

IIC REVIEW/2015/04. No.53

際の検査に使えるかどうかの見極めを行うことにとし、比較的浅くて大きな局部的腐食を想定してした。

い る。 一 方、Type2 は 電 極 棒 を 1mmf ま た は使用する放射線検査機器は 300keV と 950keV の2mmf と細くし、比較的深くて小さな局部腐食をX 線 発 生 装 置 と 192Ir（ イ リ ジ ウ ム 線 源 交 換 時想定している。EDM 欠陥は図 1 に示すように円370GBq）による g 線照射装置である。また、検出筒内面の円弧状表面に加工するので表面からの形媒体は代表的なメーカー 2 社のシンチレータ GOS状を規定し、加工後、計測することは難しいため、タイプの FPD を使用し、フィルムは富士フィルム欠陥深さのみ計測することにした。なお、Type1社製 IX50 高精細フィルムを、IP は同社 ST- Ⅵ高欠陥は 90°間隔で軸方向に 10mm 間隔に螺旋状の位感度タイプを使用した。

置に配置した。また、Type2 欠陥も同様に 90°間隔

なお、FPD システムの構造と特徴、および DRで軸方向に 5mm 間隔に螺旋上の位置に配置した。の規格動向並びに技術動向などについては昨年度

EDM 欠陥の肉厚に対する深さ率は TP-1：Type1（9、（1）で報告しているため 、本稿では省略する。

18、28、45％）、TP-1：Type2（20、40、59、98％）、
TP-2：Type1（5、10、16、26％）、TP-2：Type2（19、3. 試験片と試験方法

38、57、95％）、TP-3：Type1（7、14、21、34％）、

鋼管溶接試験片は外径 165.2mm で肉厚が異なるTP-3：Type2（11、23、34、57 ％）である。溶 接 施

3 種類（JIS G 3459 SUS304TP S-H）TP-1：t 5.6mm、工時に融合不良とブローホールを挿入した。目標とTP-2：t 9.6mm、TP-3：t 16.0mm である。これに内した欠陥の挿入位置、欠陥の個数および欠陥のサイ径加工、放電加工（EDM）欠陥および溶接施工をズを表 1 に示す。また、図 1 に示すように欠陥導入行った。完成した試験片の全体図を図 1 に示す。

部位は溶接部円周上、120°毎に 3 箇所に導入した。
表1

図1

配管溶接試験片：全体図

減肉は内径加工によって行い、腐食減肉を想定し、各試験片において板厚の 10％、30％、50％となる階段状とした。また、局部的な腐食については Type1 と Type2 の EDM 欠陥を内径に施工した。
Type1 欠陥は EDM に用いた電極棒の径を 20mmf—4—

溶接欠陥挿入位置・個数・サイズ

完成したステンレス鋼管溶接試験片の外観写真を図 2 に示す。

図3
図2

溶接鋼管試験片の撮影配置

鋼管溶接試験片の外観（保護付）ている。撮影分割数は JIS 規格によれば、6 分割（2）

撮影条件は基本的に JIS Z 3104 あるいは ISO撮影が必要であるが、時間の制約もあり、4 分割（3）17636-2 に従って設定し、線源は 300keV 以下ととした。また、減肉部については 90°方向 2 分割

1MeV の X 線および 192Ir の g 線で各々検出媒体の撮影とした。

に対し最適の撮影条件を適用するよう工夫した。

撮影したフィルムと IP 画像はデジタイザーで

表 2 に各放射線および検出媒体ごとの照射条件を取り込んだ後、TIFF または DICOM 画像形式とし示す。て保存した。識別マーキング、Duplex Wire Type
（4）

溶接部については図 3 に示すように FPD の特IQI（図 4） 、および 08S または 04S の針金透過性を考慮し JIS Z 3104 に基づき二重壁両面撮影法度計（図 5）を試験毎に撮影領域内に設置した。

を適用した。溶接部以外の撮影には垂直方向の照針金形透過度計の線径 および本実験で用いた射を行った。EDM 欠陥と溶接部についてはあら

試験片の材厚に対する識別最小線径 を表 3 に示

かじめ、マーキングをして、線源および試験条件

す。

（5）

（2）を変えた場合でも各試験で同様な照射方向の撮影

図 6 に 192Ir g 線による撮影配置の外観を示す。

をできるようにした。ただし、溶接部位について

また、図 7 は配管および検出媒体部分の詳細を示

FPD 撮影方向は、反対方向からの撮影画像となっしている。直線加速器を用いた 950keV の FPD 試
験では検出媒体の電子機器部損傷を防止するため

表2に鉛ブロックを用いて十分な遮へいを行った。

各放射線および検出媒体ごとの照射条件—5—

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図6
図4192Ir：g 線による撮影配置

Duplex Wire（複線形像質計）（EN462-5:1996）

図7

配管の検出媒体側

4. 試験結果
図5表3

JIS 透過度計 04S

FPD について透過度計最小識別線径はいずれもP1 級（P1 級：円周溶接接手の片面を撮影する場TP 材厚に対する識別最小線径合に得られる通常の像質）を満足する結果となり、配管に対する像質は問題のないことが確認できた。本稿では紙面の関係上、最も材厚が厚く難しい条件となる TP-3（t 16mm）についてのみ結果の画像を示すこととする。線源は現場へ持ち運びが可能で実工事に使用が想定されるものとして300keV の X 線装置と 192Ir の g 線を取りあげる。
表 4、図 8 ～図 10 と図 11 ～図 13 に溶接部欠陥の画像を示す。

—6—

表4

溶接欠陥試験結果

図 11図 8 TP-3 方向 2（FILM：300keV 5.0mA 360sec）

TP-3 方向 2（FILM：192Ir g 線 3,000sec）

図 12TP-3 方向 2（IP：192Ir g 線 420sec）

図 13TP-3 方向 2（FPD：192Ir g 線 100sec3frames）

表 5、表 6、図 14 ～図 19 に EDM 欠陥および肉厚測定の可否結果を示す。
図9TP-3 方向 2（IP：300keV 5.0mA 30sec）

図 10TP-3 方向 2（FPD:250keV 3.0mA 5sec 3frames）

表5EDM 欠陥試験結果

X 線装置における溶接欠陥の検出では FPD が最も鮮明に欠陥を検出していた。融合不良が他の検出媒体よりも多く捉えられ、積分処理の効果もあり他とはコントラストが違うことがわかる。
ただし、配管の両サイドは他の検出媒体に比べて黒潰れしており、散乱線の影響が大きいことがわかる。
192Ir の撮影ではフィルムが最も像質が良く、FPD では良い結果が得られなかった。
—

7—

IIC REVIEW/2015/04. No.53表6肉厚測定の可能性評価

図 14

図 15

図 16

FPD：300keV

図 17

FILM：192Ir

図 18

IP：192Ir

FILM：300keV

IP：300keV

各検出媒体で EDM 欠陥を良好に検出しており濃度から全体の減肉を推定できる。
減肉を壁厚から計測しようとする場合は、IP が最も配管壁厚を検出できることがわかった。
—8—

（3）溶接欠陥の検出
溶接部の欠陥として融合不良とタングステン巻込みが入っているが、FPD は X 線フィルムあるいは IP と概ね同等レベルの欠陥検出能力を有していることがわかる。また、FPD、フィルム、IP い
ずれでも g 線の画像では画質が X 線の場合に比べて劣り、欠陥の検出性は劣る傾向にあった。
（4）減肉部の評価使用した放射線エネルギーの範囲ではエネル
図 19

ギーが高いほど内壁の両サイドが明確に識別されFPD：192Irていることがわかった。これは著者らがフィルムや IP の試験において従来から経験している通りであり、FPD でも同様であることが確認できた。

5. 考察

しかし、g 線の場合、フィルムおよび IP では内壁（1）像質計の識別度の両サイドを確認することができたが、FPD の場

JIS Z 3104：2006 において配管の要求事項であ合は識別できなかった。

る識別最小線径 P1 級あるいは P2 級（P2 級：円6. おわりに周溶接接手の両面を撮影する場合に得られる通常の像質）は満足することができた。

FPD を使用した配管の DR は二重壁両面撮影法

FPD はフィルムや IP とは異なり、変形させるで X 線フィルムとほぼ同等の品質レベルを有し、ことができないので、現地配管を想定するとパノ実際の溶接欠陥や局部腐食の検出に使用し得る能ラマ撮影はあまり考えられず、配管径により二重力を有している。像質計による品質要求に対して壁片面撮影法か二重壁両面撮影法が主となるが、も X 線ではフィルムと同様に現行規格の像質をほ本試験の二重壁両面撮影法において配管の要求事ぼ満たしている。溶接欠陥や EDM 欠陥に対して項である識別最小線径 P1 級あるいは P2 級を満足もほぼフィルムと同等に識別できることが確認ですることができた。また、Duplex Wire Type IQI のきた。また、配管両サイドの壁厚については最も分解能ではフィルム、IP、FPD の各検出媒体で空感度の高い IP が外壁および内壁を識別できる例

間分解能に大きな違いは認められなかった。

が多い結果となり、IP より露出時間の掛る検出媒

g 線撮影では FPD が他の撮影媒体より画質が体より優位な傾向が見られた。

劣っていた。撮影条件を更に最適化することによ一方、g 線では全ての試験において像質が劣るり改善できるのか検討する余地はある。

傾向にあり、FPD においては線質による違いの影（2）EDM 欠陥の検出響が顕著なのか、あるいは最適条件が出ていない

概ね、いずれの検出媒体、線源でも EDM 欠陥のか検討を要する結果となった。

は識別できていた。FPD、フィルム、IP いずれで以上の結果からフィルム、IP、FPD を適材適所

も g 線の画像では画質が X 線の場合に比べて劣るで使い分けることにより品質要求を維持しつつ検傾向が見られた。

査の省力化を実現できる可能性があると考える。
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7. 今後の課題

参考文献

今後、DR の国内規格化も進むことから、配管（1） 田北雅彦、中村敬治、佐藤雅保、細谷昌厚：製造の現場や配管の維持管理の分野において使用

高エネルギー X 線を用いた平板型半導体検出できるようになれば検査の省力化が進むと期待し器 の き ず 検 出 基 本 性 能 確 認、IIC REVIEW、ている。当社では今年度、FPD を導入し、マイク

No.51、2014/04、pp.31-38

ロフォーカス X 線装置と組み合わせて、微細な割（2） JIS Z 3104:2006：鋼溶接部継手の放射線透過れを対象とした検査受託業務を始めている。また、試験方法、一般財団法人日本規格協会、2006

低エネルギー X 線だけでなく、高エネルギー X（3） ISO 17636-2:2013：Non-destructive testing of

線への FPD 適用の期待も高まり、さまざまな試験

welds-Radiographic testing- Part2:X- and gamma-

撮影の検討依頼を受けている。FPD はフィルムとray techniques with digital detectors，Internationalは異なり、現像プロセスがないことから利便性がOrganization for Standardization, 2013
（4） BS EN 465-2:1996： Non-destructive testing-

非常に高いので、現地工事などに積極的に適用の範囲を拡げていきたいと考えている。

Image quality of radiographs Part 5. Image qualityindicators (duplex wire type), determination ofimage unsharpness value, BSI, 1996
（5） JIS Z 2306:2009：放射線透過試験用透過度計、一般財団法人日本規格協会、2009

検査事業部
横浜検査部課長

検査事業部
横浜検査部部長

田北 雅彦

佐藤 雅保

TEL. 045-759-2280
FAX. 045-759-2146

TEL. 045-759-2280
FAX. 045-759-2146

技師長

細谷 昌厚
TEL. 045-791-3550
FAX. 045-791-3555—10—