報告書番号

Q06007

タイトル（和文）

ニッケル基合金による異材溶接継手部における超音波探傷試験の高精度化 第一報：異材溶接継手部の超音波伝搬挙動の解明

タイトル（英文）

Investigations of Ultrasonic Testing for Dissimilar Metal Weld Zone of Nickel based alloy - Part 1: Understanding of Wave Propagation Behavior in Dissimilar Metal Weld Zone

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

軽水型原子力発電プラントの異材溶接継手における応力腐食割れ（SCC）を対象とした超音波探傷試験に関する研究開発が行われてきている．異材溶接継手の溶接金属に用いるニッケル基合金は溶接時に温度勾配に沿って柱状晶を形成し音響異方性を有することから，母材の探傷と比較して超音波の波動が複雑になる．本研究では，低合金鋼とステンレス鋼をニッケル基合金で溶接した異材溶接継手試験体に対して，フェーズドアレイ探触子を用いた縦波および横波探傷を行なった．バタリング部の探傷においては，一般的に用いられる縦波より横波の方が良好なエコーが得られることがわかった．また、そのエコーの指示位置は試験体底面より深い位置であり，その原因が柱状晶の影響による伝搬経路の変化であることを超音波可視化実験および柱状晶の音響異方性を考慮した超音波伝搬シミュレーションを用いて考察した．最後に，実験で得られたエコー強度と屈折角の関係から異材溶接継手の探傷条件として，公称中心周波数2MHz，横波屈折角40度付近，縦波屈折角35度付近を用いることを提案した．

概要 （英文）

Visualization experiment and numerical simulation using a finite element method are carried out in order to understand the ultrasonic wave propagation behavior in dissimilar metal welds (DMWs). In numerical simulation, DMW is modeled as the acoustic anisotropy considering crystal orientation in welds. Numerical simulation is compared with visualization result and the validity of DMW modeling is confirmed. It found that the propagation path of a traverse wave changes so that it may travel in the growth direction of columnar grain, but DMWs have small effect on a longitudinal wave. Ultrasonic testing of DMW is carried out with various inspection conditions. In general, longitudinal wave was used in the inspection of DMWs. From results of ultrasonic testing, it is found that only small echoes from slit in welds without echo from boundary of welds are observed by longitudinal wave but clear echoes from slit and from boundaries are observed by transverse mode, especially in inspection of a butter zone from the butter zone side. Both transverse wave and longitudinal wave have to be used for accurate inspection. Finally this paper describes one of good inspection conditions that center frequency is 2MHz, incident angle of transverse wave is 40-degrees, and incident angle of longitudinal wave is 35-degrees.

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