報告書番号

Q14008

タイトル（和文）

基礎ボルトに対する超音波探傷法の開発ー第2報：フェーズドアレイ超音波法による疲労き裂の非破壊検査手法の開発

タイトル（英文）

Development of Ultrasonic Testing Technique for Anchor Bolts-Part 2: Development of Nondestructive Examination Mathod for Fatigue Cracks by Ultrasonic Phased Array Technology

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

ボルトに発生した疲労き裂の非破壊検査手法として，フェーズドアレイ超音波法が既報で有効であることを確認した．また，ボルトにおける超音波伝搬シミュレーションを実施することで疲労き裂の深さを推定する方法を提案した．しかしながら，フェーズドアレイ超音波法を疲労き裂の非破壊評価へ適用する上では，き裂の検出限界及び提案したき裂深さの推定法の適用限界について把握しなければならないが，解明されていない．本報告では，この二つの課題を解決することを目的とし，異なる寸法のスリット及び疲労き裂を付与したM24及びM30のボルト試験体を作製した．周波数2,5及び10MHzのリニアアレイ探触子を利用し，測定した結果から，周波数10MHzのほうが最も優れた検出能力を有することが判り，同周波数の使用を推薦する．また，スリット及び疲労き裂の測定結果及びS/N比に鑑み，同周波数を使用した場合の検出可能なき裂の深さ限界は1mmであることを明らかにした．最後は，提案したき裂深さの推定法を適用し，スリット及び疲労き裂を測定した結果からそれぞれの深さを推定し，その値と真値を比較した．その結果，M24ボルトの場合には，き裂深さの推定値が真値から大きく乖離する恐れがあること及び，M30ボルトの場合には，き裂深さを真値との違いが2mm以内で推定可能なことを明らかにした．

概要 （英文）

Cracks may initiate in anchor bolts in nuclear power plants due to a severe earthquake. Moreover, number of fatigue cracks have been found in the anchor bolts in aged nuclear and thermal power plants. Ultrasonic phased array technology is effective to detect such cracks, and a method is proposed to determine crack depth by using refection echo at the vicinity of crack according to simulation results of wave propagation within bolts. However, detectability of crack and applicability of this method for crack sizing are not known, though they are essential to evaluation of crack in bolts by ultrasonic phased array technology. In this report, we prepared M24 and M30 bolt specimens with various slits and fatigue cracks introduced. Three linear array probes with respective frequency of 2, 5 and 10 MHz are used to measure these specimens. Fatigue surface investigation is also performed after finishing all measurements. Measurement results show the following: (1) frequency of 10 MHz is more appropriate than frequencies of 5 and 2 MHz for detecting crack in bolts; (2) it is easy to detect 1-mm-deep cracks; and (3) it is possible to determine crack depth for M30 bolts with the deviation of 2 mm from actual depth by proposed method, but difficult for M24 bolts.

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