JP5527077B2 - 非破壊検査用の試験体製作方法 - Google Patents
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Description
本発明は、実機（調査対象部位）を非破壊検査すべく、実機を模した同じ金属材に基準となる亀裂を導入して校正用の試験体を製作する非破壊検査用の試験体製作方法に関するものである。
原子炉配管等の実機においては、疲労や応力腐食割れによる亀裂が生じることがあり、亀裂の有無を検査して定期的に安全性を確認する必要がある。この検査は、超音波やＸ線を用いて亀裂の位置や大きさを測定する非破壊検査により行われる。
非破壊検査では、測定器の測定精度や分解能のバラツキ、温度ドリフト等の影響を除去するために、検出能力確認（校正）用の試験体により試験結果の校正を行うので、校正用の試験体が必要となる。
この試験体の製作方法としては、放電加工や機械加工により、実機を模した同じ金属材に人工欠陥を導入するのが一般的である。
現状で比較的小さい人工欠陥を導入できると言われている放電加工であっても、導入される亀裂の幅は電極の厚み以上となり、亀裂の形状は開口したものとなる。その一方、実機に生じる疲労や応力腐食割れによる亀裂は、ほとんど幅を持たない。
そのため、より精度良く検出能力を評価するためには、実機に生じうる疲労や応力腐食割れによる亀裂を導入した試験体が必要となる。
しかしながら、疲労や応力腐食割れによる亀裂を導入する場合には、想定した箇所以外から亀裂が発生することがあり、亀裂の発生箇所を制御するのは困難であった。また、亀裂のサイズを制御することも困難であった。
そのため、従来は想定した箇所に、想定したサイズの亀裂が導入されるまで、繰り返し試験体を製作していたので、試験体の製作時間がかかり、また多くの製作コストがかかってしまうと言う問題があった。
そこで、本発明の目的は、想定した箇所に、想定したサイズの亀裂を導入することができ、試験体の製作歩留に優れた非破壊検査用の試験体製作方法を提供することにある。
前記目的を達成するために創案された本発明は、実機を非破壊検査すべく、前記実機を模した同じ金属材に基準となる亀裂を導入して校正用の試験体を製作する非破壊検査用の試験体製作方法において、前記金属材の亀裂を導入したい箇所にマスキングした後に前記金属材の表面にピーニング処理を施すことにより、前記金属材の亀裂を導入したい箇所以外の表面に予め残留圧縮応力を付与しておき、前記マスキングを除去した後に前記金属材を疲労試験又は応力腐食割れ試験に供して、前記金属材の亀裂を導入したい箇所に基準となる亀裂を導入する非破壊検査用の試験体製作方法である。
前記マスキングは、導入する亀裂と同じサイズにすると良い。
本発明によれば、想定した箇所に、想定したサイズの亀裂を導入することができ、試験体の製作歩留に優れた非破壊検査用の試験体製作方法を提供することができる。
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図１は本発明の好適な実施の形態に係る非破壊検査用の試験体製作方法により得られる校正用の試験体を示す概略図であり、図２はその試験体を得るための試験体製作方法を説明する図である。
図１に示すように、本実施の形態に係る非破壊検査用の試験体製作方法により得られる校正用の試験体１は、実機を非破壊検査すべく用いられ、実機を模した同じ金属材２に基準となる亀裂３を、想定した箇所Ａに導入したものである。検査対象の実機としては、例えば、原子炉配管等が挙げられる。
この試験体１を得るための試験体製作方法は、疲労や応力腐食割れによる亀裂は圧縮の応力場では発生しにくいと言う性質を積極的に利用するものであり、金属材２の亀裂３を導入したい箇所Ａ以外の表面Ｂに予め圧縮残留応力を付与しておき、その上で、金属材２を疲労試験又は応力腐食割れ試験に供して、金属材２の亀裂３を導入したい箇所Ａに基準となる亀裂３を導入する方法である。
以下、試験体製作方法をその手順にしたがって具体的に説明する。
先ず、図２（ａ）に示すように、金属材２の亀裂３を導入したい箇所Ａを選定する。この選定にあたっては、実機において亀裂が発生しやすい箇所を選択すると良い。例えば、溶接により接合された実機においては、溶接時に印加された引張応力が残留する溶接部の近傍で亀裂が発生しやすくなっており、この部分を箇所Ａとして選定する。また、疲労亀裂を想定している場合には、疲労亀裂は試験体１の端部から生じることが多いので、この部分を箇所Ａとして選定する。
その後、図２（ｂ）に示すように、金属材２の亀裂３を導入したい箇所ＡにマスキングＭする。このマスキングＭは、例えば、粘着テープや樹脂等により行うと良い。このとき、マスキングＭは、導入する亀裂３と同じサイズにすると良い。
そして、図２（ｃ）に示すように、金属材２の亀裂３を導入したい箇所Ａ以外の表面Ｂにピーニング処理を施して、表面Ｂに残留圧縮応力を付与する。ピーニング処理は、例えば、ショットピーニング、レーザーピーニング、超音波ピーニング等により実施すると良い。
ピーニング処理が終わったら、図２（ｄ）に示すように、マスキングＭを除去し、金属材２を疲労試験又は応力腐食割れ試験に供して、亀裂３を導入する。
このようにして試験体１を製作することで、金属材２の亀裂３を導入したい箇所Ａには、圧縮残留応力が導入されないため、試験応力や試験環境が一定であれば、マスキングＭした部分から優先的に亀裂３が発生する。このようにすることにより、亀裂３の発生位置を自由に制御することが可能となり、試験体１の中央部、端部、溶接部近傍、或いは隣接した複数の亀裂等も導入可能である。また、マスキングＭのサイズを限定すれば、亀裂３の幅もある程度制御することが可能である。
従来、多数の試験体を用意して試行錯誤を重ね、意図した通りに亀裂３が導入できた試験体のみを採用していたのに対し、本実施の形態に係る非破壊検査用の試験体製作方法によれば、確実に想定した箇所に、想定したサイズの亀裂を導入することができ、試験体１の製作歩留を向上させることができる。そのため、試験体１の製作にかかるコストを大幅に削減することが可能となる。
実際の非破壊検査では、この非破壊検査用の試験体製作方法により亀裂３の大きさ等が異なる複数の試験体を製作しておき、実機から得られた検出結果を各試験体で校正することで、高精度に亀裂を検出することができる。
１ 試験体
２ 金属材
３ 亀裂
Ａ 亀裂を導入したい箇所
Ｂ 亀裂を導入したい箇所以外の表面
Ｍ マスキング
２ 金属材
３ 亀裂
Ａ 亀裂を導入したい箇所
Ｂ 亀裂を導入したい箇所以外の表面
Ｍ マスキング
Claims (2)
- 実機を非破壊検査すべく、前記実機を模した同じ金属材に基準となる亀裂を導入して校正用の試験体を製作する非破壊検査用の試験体製作方法において、
前記金属材の亀裂を導入したい箇所にマスキングした後に前記金属材の表面にピーニング処理を施すことにより、前記金属材の亀裂を導入したい箇所以外の表面に予め残留圧縮応力を付与しておき、前記マスキングを除去した後に前記金属材を疲労試験又は応力腐食割れ試験に供して、前記金属材の亀裂を導入したい箇所に基準となる亀裂を導入することを特徴とする非破壊検査用の試験体製作方法。 - 前記マスキングは、導入する亀裂と同じサイズにする請求項１に記載の非破壊検査用の試験体製作方法。
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