JP3246859B2 - 材料の劣化評価方法及び装置 - Google Patents
材料の劣化評価方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を使用して
非破壊によって材料の劣化を評価する非破壊評価（診
断）方法および装置に関する。
非破壊によって材料の劣化を評価する非破壊評価（診
断）方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】構造材料、例えば原子炉構造材料は、原
子炉運転時に高温高圧水に晒され、また放射線の照射に
より、熱時効または照射脆化等の材料劣化が懸念され
る。材料劣化を評価する従来技術としては、例えば特開
平１−７８１６０号公報、特開昭５６−６３２５３号公
報、特開平５−１７２７９４号公報、特開平２−２７８
１５０号公報および特開平４−１２２９８号公報に記載
のものが知られている。
子炉運転時に高温高圧水に晒され、また放射線の照射に
より、熱時効または照射脆化等の材料劣化が懸念され
る。材料劣化を評価する従来技術としては、例えば特開
平１−７８１６０号公報、特開昭５６−６３２５３号公
報、特開平５−１７２７９４号公報、特開平２−２７８
１５０号公報および特開平４−１２２９８号公報に記載
のものが知られている。
【０００３】このうち特開平１−７８１６０号公報に
は、被検体の残留磁気と金属材料の劣化の関係から脆化
を検知する方法が記載され、特開昭５６−６３２５３号
公報には、金属材料を伝播する超音波の減衰定数を測定
し、加熱温度及び加熱時間の変化による減衰定数との相
関から金属材料のボイド発生及び寿命を測定する方法が
記載されている。また、特開平５−１７２７９４号公報
には、表面を伝播する超音波の減衰定数から損傷を診断
する方法が記載され、特開平２−２７８１５０号公報に
は、クリープ損傷を受けた被検査物と予め求めておいた
超音波の周波数スペクトル、および２つの異なる方向に
伝播する音速の比の変化から余寿命を診断する方法が記
載されている。さらに、特開平４−１２２９８号公報公
報には、縦波音速と横波の互いに直交する２つの音速平
均の比から材質の変化を検知する方法が記載されてい
る。
は、被検体の残留磁気と金属材料の劣化の関係から脆化
を検知する方法が記載され、特開昭５６−６３２５３号
公報には、金属材料を伝播する超音波の減衰定数を測定
し、加熱温度及び加熱時間の変化による減衰定数との相
関から金属材料のボイド発生及び寿命を測定する方法が
記載されている。また、特開平５−１７２７９４号公報
には、表面を伝播する超音波の減衰定数から損傷を診断
する方法が記載され、特開平２−２７８１５０号公報に
は、クリープ損傷を受けた被検査物と予め求めておいた
超音波の周波数スペクトル、および２つの異なる方向に
伝播する音速の比の変化から余寿命を診断する方法が記
載されている。さらに、特開平４−１２２９８号公報公
報には、縦波音速と横波の互いに直交する２つの音速平
均の比から材質の変化を検知する方法が記載されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
においては、いずれも金属組織や熱履歴などの材料物性
の個体ごとの差異が検出結果に影響するので、これらの
差異が測定結果の誤差や精度低下の原因となり、精度の
高い測定を行うことは難しかった。
においては、いずれも金属組織や熱履歴などの材料物性
の個体ごとの差異が検出結果に影響するので、これらの
差異が測定結果の誤差や精度低下の原因となり、精度の
高い測定を行うことは難しかった。
【０００５】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、構造材料の劣化の度
合を超音波データにより高精度に評価することのできる
材料の劣化評価方法および装置を提供することにある。
みてなされたもので、その目的は、構造材料の劣化の度
合を超音波データにより高精度に評価することのできる
材料の劣化評価方法および装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の手段は、超音波を使用して材料の劣化を評
価する材料の劣化評価方法において、超音波を送信する
超音波送信手段を被検体表面で回転させ、当該被検体内
部を伝播する超音波の偏向方向を変化させたときに超音
波受信手段で受信される超音波データと前記超音波送信
手段の回転角度との相関を求め、当該相関をあらかじめ
格納したデータベースと比較して前記被検体の劣化の程
度を評価することを特徴としている。
めに、第１の手段は、超音波を使用して材料の劣化を評
価する材料の劣化評価方法において、超音波を送信する
超音波送信手段を被検体表面で回転させ、当該被検体内
部を伝播する超音波の偏向方向を変化させたときに超音
波受信手段で受信される超音波データと前記超音波送信
手段の回転角度との相関を求め、当該相関をあらかじめ
格納したデータベースと比較して前記被検体の劣化の程
度を評価することを特徴としている。
【０００７】この場合、前記超音波データとして、超音
波の音速、音速変化率、超音波が被検体を伝播する時
間、超音波強度、超音波の周波数、超音波の波形のいず
れかを含む超音波特性が使用される。また、前記超音波
データとして、前記超音波送信手段の回転角度範囲にお
ける超音波データの最大値と最小値の差、あるいは最大
値と最小値の比のいずれかを使用してもよい。また、前
記超音波データとして、前記超音波送信手段の任意の回
転角度における超音波データの最大値と最小値の差、あ
るいは最大値と最小値の比のいずれかを使用してもよ
い。さらに、前記超音波データとして、前記超音波送信
手段の回転角度範囲、もしくは任意の回転角度におい
て、平均値よりも大きい値の積分値と小さい値の積分値
の差もしくは比を使用することもできる。
波の音速、音速変化率、超音波が被検体を伝播する時
間、超音波強度、超音波の周波数、超音波の波形のいず
れかを含む超音波特性が使用される。また、前記超音波
データとして、前記超音波送信手段の回転角度範囲にお
ける超音波データの最大値と最小値の差、あるいは最大
値と最小値の比のいずれかを使用してもよい。また、前
記超音波データとして、前記超音波送信手段の任意の回
転角度における超音波データの最大値と最小値の差、あ
るいは最大値と最小値の比のいずれかを使用してもよ
い。さらに、前記超音波データとして、前記超音波送信
手段の回転角度範囲、もしくは任意の回転角度におい
て、平均値よりも大きい値の積分値と小さい値の積分値
の差もしくは比を使用することもできる。
【０００８】第２の手段は、超音波を使用して材料の劣
化を評価する材料の劣化評価方法において、超音波を送
信する超音波送信手段を被検体表面で回転させ、当該被
検体内部を伝播する超音波の偏向方向を変化させたとき
に超音波受信手段で受信される超音波の波形データの自
己相関を求め、当該自己相関をあらかじめ格納したデー
タベースと比較して前記被検体の劣化の程度を評価する
ことを特徴としている。
化を評価する材料の劣化評価方法において、超音波を送
信する超音波送信手段を被検体表面で回転させ、当該被
検体内部を伝播する超音波の偏向方向を変化させたとき
に超音波受信手段で受信される超音波の波形データの自
己相関を求め、当該自己相関をあらかじめ格納したデー
タベースと比較して前記被検体の劣化の程度を評価する
ことを特徴としている。
【０００９】この場合、前記波形データとしては、超音
波の周波数、位相、強度を含む超音波特性が使用され
る。
波の周波数、位相、強度を含む超音波特性が使用され
る。
【００１０】第３の手段は、超音波を使用して材料の劣
化を評価する材料の劣化評価装置において、被検体表面
で超音波を送信する手段と、被検体表面で送信された超
音波を受信する手段と、前記超音波を送信する手段を回
転させ、前記被検体内部を伝播する超音波の偏向方向を
変化させたときに前記超音波を受信する手段で受信され
る超音波データと回転角度の相関を求める手段と、当該
相関をあらかじめ格納したデータベースと比較して被検
体の劣化の程度を評価する手段とを備えていることを特
徴としている。
化を評価する材料の劣化評価装置において、被検体表面
で超音波を送信する手段と、被検体表面で送信された超
音波を受信する手段と、前記超音波を送信する手段を回
転させ、前記被検体内部を伝播する超音波の偏向方向を
変化させたときに前記超音波を受信する手段で受信され
る超音波データと回転角度の相関を求める手段と、当該
相関をあらかじめ格納したデータベースと比較して被検
体の劣化の程度を評価する手段とを備えていることを特
徴としている。
【００１１】なお、前記被検体の劣化の程度を評価する
手段によって評価された劣化の程度から、前記被検体の
余寿命を診断する手段をさらに設けるようにしてもよ
い。
手段によって評価された劣化の程度から、前記被検体の
余寿命を診断する手段をさらに設けるようにしてもよ
い。
【００１２】すなわち、上記手段によれば、測定位置に
おいて超音波の角度依存性を求めることにより、材料組
織の異方性に応じた超音波の伝播速度の差異等から、組
織状態を把握できる。測定点における角度依存性は、そ
の点における相対変化を測定することになるが、これら
の変化は個体ごとのばらつきがなく、劣化による影響の
みを精度良く評価できる。また、偏向方向を有する超音
波は特定の入射角度で組織方位によって伝播する経路が
変化するので、入射角度に対する超音波の波形や強度か
ら組織状態を把握できる。これにより、劣化や脆化に伴
う組織の粗雑化、乱雑化が定量的に測定できる。さら
に、波形の自己相関を求めることにより、超音波センサ
の接触状態や被検体の表面状態を相殺することができる
ので高精度の評価が可能である。
おいて超音波の角度依存性を求めることにより、材料組
織の異方性に応じた超音波の伝播速度の差異等から、組
織状態を把握できる。測定点における角度依存性は、そ
の点における相対変化を測定することになるが、これら
の変化は個体ごとのばらつきがなく、劣化による影響の
みを精度良く評価できる。また、偏向方向を有する超音
波は特定の入射角度で組織方位によって伝播する経路が
変化するので、入射角度に対する超音波の波形や強度か
ら組織状態を把握できる。これにより、劣化や脆化に伴
う組織の粗雑化、乱雑化が定量的に測定できる。さら
に、波形の自己相関を求めることにより、超音波センサ
の接触状態や被検体の表面状態を相殺することができる
ので高精度の評価が可能である。
【００１３】また、評価した劣化の度合から亀裂や割れ
などを未然に予測できるので、例えば、この発明を原子
炉構造物に適用すると、原子炉の健全性と安全性を向上
させることができる。
などを未然に予測できるので、例えば、この発明を原子
炉構造物に適用すると、原子炉の健全性と安全性を向上
させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１５】１．第１の実施形態 図１は本発明の第１の実施形態における劣化評価システ
ムを示す図である。この実施形態においては、評価すべ
き材料、言い換えれば被検体２に設置した超音波発信手
段および受信手段の端末としての超音波センサ１に増幅
器４ａを介して超音波を送受信する超音波送受信器５が
接続され、当該超音波送受信器５にはＡ／Ｄ変換器４ｂ
が、当該Ａ／Ｄ変換器４ｂには超音波データ処理装置６
ａが、当該超音波データ処理装置６ａには劣化診断装置
７がそれぞれ接続されている。劣化診断装置７は超音波
データ処理装置６ａから出力される超音速データに基づ
いて被検体（材料）の劣化を診断するもので、この診断
には、劣化診断装置７に接続され、超音波データに対す
る劣化度の相関関係などを含むデータが格納されたデー
タベース８からのデータが使用される。本装置では超音
波送受信器５により送信と受信を行なうが、２台の装置
に分離させてもよい。また、増幅器４ａは超音波の出力
を確保するために必要に応じて使用される。
ムを示す図である。この実施形態においては、評価すべ
き材料、言い換えれば被検体２に設置した超音波発信手
段および受信手段の端末としての超音波センサ１に増幅
器４ａを介して超音波を送受信する超音波送受信器５が
接続され、当該超音波送受信器５にはＡ／Ｄ変換器４ｂ
が、当該Ａ／Ｄ変換器４ｂには超音波データ処理装置６
ａが、当該超音波データ処理装置６ａには劣化診断装置
７がそれぞれ接続されている。劣化診断装置７は超音波
データ処理装置６ａから出力される超音速データに基づ
いて被検体（材料）の劣化を診断するもので、この診断
には、劣化診断装置７に接続され、超音波データに対す
る劣化度の相関関係などを含むデータが格納されたデー
タベース８からのデータが使用される。本装置では超音
波送受信器５により送信と受信を行なうが、２台の装置
に分離させてもよい。また、増幅器４ａは超音波の出力
を確保するために必要に応じて使用される。
【００１６】このように構成されたシステムでは、被検
体２に超音波センサ１を設置し、超音波センサ１を回転
させる。機構的に超音波センサ１自体を回転させる方が
簡便であるが、超音波（剪断波とも称される横波）を発
信する超音波センサ１内の振動子や出射角度を電気的、
機械的に回転操作してもよい。このようにして超音波セ
ンサ１を回転させると、図２に示すように入射角度を変
えた超音波３は偏向方向も入射角度に依存して被検体２
中を伝播する。この時、材料の組織方位によって特定の
経路を通過する。材料が健全である場合、つまり劣化し
ていないときは組織方位が明確であるため、図３の角度
と音速変化率との関係を示す図から分かるように組織方
位（圧延方向によって決まる方位）と平行な方向（図３
では、０°および１８０°方向）に偏向させると、○印
でプロットされているように音速は速くなり、組織方位
と直交する方向では遅くなる。しかし、中性子照射等に
より材料が劣化すると、組織方位が乱雑となり、それに
伴って□印でプロットされているように音速変化の角度
依存性は減少する。
体２に超音波センサ１を設置し、超音波センサ１を回転
させる。機構的に超音波センサ１自体を回転させる方が
簡便であるが、超音波（剪断波とも称される横波）を発
信する超音波センサ１内の振動子や出射角度を電気的、
機械的に回転操作してもよい。このようにして超音波セ
ンサ１を回転させると、図２に示すように入射角度を変
えた超音波３は偏向方向も入射角度に依存して被検体２
中を伝播する。この時、材料の組織方位によって特定の
経路を通過する。材料が健全である場合、つまり劣化し
ていないときは組織方位が明確であるため、図３の角度
と音速変化率との関係を示す図から分かるように組織方
位（圧延方向によって決まる方位）と平行な方向（図３
では、０°および１８０°方向）に偏向させると、○印
でプロットされているように音速は速くなり、組織方位
と直交する方向では遅くなる。しかし、中性子照射等に
より材料が劣化すると、組織方位が乱雑となり、それに
伴って□印でプロットされているように音速変化の角度
依存性は減少する。
【００１７】図４は健全材あるいは未使用材を○印、劣
化材あるいは使用後材を△印でプロットして、音速変化
率の角度依存性を簡単に示したものである。○印でプロ
ットされた健全材の最大値と最小値の差ΔＶａ、及び△
印でプロットされた劣化材の最大値と最小値の差ΔＶｂ
を求め、ΔＶａとΔＶｂとの差または比をもって劣化を
診断するデータベース８の指標とする。図５のような特
性が得られると、上記ΔＶａとΔＶｂとの差または比の
代わりに、健全材における音速変化率の正の面積Ｓａ
（積分値）と劣化材の正の面積Ｓｂ（積分値）の差また
は比を用いることもできる。同様に負の面積のＳａ’、
Ｓｂ’の差または比、正負の面積の差、比を用いてもよ
い。
化材あるいは使用後材を△印でプロットして、音速変化
率の角度依存性を簡単に示したものである。○印でプロ
ットされた健全材の最大値と最小値の差ΔＶａ、及び△
印でプロットされた劣化材の最大値と最小値の差ΔＶｂ
を求め、ΔＶａとΔＶｂとの差または比をもって劣化を
診断するデータベース８の指標とする。図５のような特
性が得られると、上記ΔＶａとΔＶｂとの差または比の
代わりに、健全材における音速変化率の正の面積Ｓａ
（積分値）と劣化材の正の面積Ｓｂ（積分値）の差また
は比を用いることもできる。同様に負の面積のＳａ’、
Ｓｂ’の差または比、正負の面積の差、比を用いてもよ
い。
【００１８】以上のようにして測定した超音波データと
データベース８を比較し、劣化診断装置７により、劣化
を診断する。したがって、データベース８は超音波デー
タと劣化の関係を示すものを含んだものとなる。データ
ベースの一例を図６に模式的に示す。図６において、横
軸に音速変化率の最大値と最小値の差ΔＶをとり、縦軸
に劣化度をとる。このようにすると、例えば図のような
直線になる。そこで、健全時は横軸ではΔＶａとして劣
化度が小の状態を示し（縦軸）、使用後の診断時におい
て得られるΔＶｂ（横軸）から、前記直線を参照し、診
断時の劣化度（縦軸）を求めることができる。また、縦
軸の劣化度、すなわち劣化の指標として、材料の硬さ、
降伏応力、伸び、引っ張り強さなどの機械的強度を用い
ることができる。また、被検材として原子炉構造材を想
定すると、前記データベース８として、中性子照射量と
超音波特性の関係を示すデータ、超音波特性と構造材料
の破壊データを含む炉外データ、超音波特性と実機デー
タの関係を示すデータ、あるいは、超音波特性と構造材
料が晒された熱サイクルまたは入熱量の関係を示すデー
タなども使用することができる。
データベース８を比較し、劣化診断装置７により、劣化
を診断する。したがって、データベース８は超音波デー
タと劣化の関係を示すものを含んだものとなる。データ
ベースの一例を図６に模式的に示す。図６において、横
軸に音速変化率の最大値と最小値の差ΔＶをとり、縦軸
に劣化度をとる。このようにすると、例えば図のような
直線になる。そこで、健全時は横軸ではΔＶａとして劣
化度が小の状態を示し（縦軸）、使用後の診断時におい
て得られるΔＶｂ（横軸）から、前記直線を参照し、診
断時の劣化度（縦軸）を求めることができる。また、縦
軸の劣化度、すなわち劣化の指標として、材料の硬さ、
降伏応力、伸び、引っ張り強さなどの機械的強度を用い
ることができる。また、被検材として原子炉構造材を想
定すると、前記データベース８として、中性子照射量と
超音波特性の関係を示すデータ、超音波特性と構造材料
の破壊データを含む炉外データ、超音波特性と実機デー
タの関係を示すデータ、あるいは、超音波特性と構造材
料が晒された熱サイクルまたは入熱量の関係を示すデー
タなども使用することができる。
【００１９】すなわち、この実施形態では、超音波セン
サ３を回転させながら音速変化率を求め、求めた音速変
化率から図５に示すように健全材の場合のΔＶａと求め
られたΔＶｂを図５のデータベース８の特性に当てはめ
ることで劣化度を評価（診断）することができる。
サ３を回転させながら音速変化率を求め、求めた音速変
化率から図５に示すように健全材の場合のΔＶａと求め
られたΔＶｂを図５のデータベース８の特性に当てはめ
ることで劣化度を評価（診断）することができる。
【００２０】２．第２の実施形態 図６は本発明の第２の実施形態に係る劣化評価システム
を示す図である。この実施形態は、前述の実施形態にお
ける超音波データ処理装置６ａに代えて超音波波形の自
己相関を求める超音波波形処理装置６ｂとしたものであ
る。その他の各部は前述の第１の実施形態と同等なの
で、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説
明は省略する。
を示す図である。この実施形態は、前述の実施形態にお
ける超音波データ処理装置６ａに代えて超音波波形の自
己相関を求める超音波波形処理装置６ｂとしたものであ
る。その他の各部は前述の第１の実施形態と同等なの
で、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説
明は省略する。
【００２１】この実施形態において検出された超音波波
形の一例を図７に示す。図７に示すように、超音波３は
特定の角度で入射すると組織異方性に応じて時間差τを
もって２つの波に分離する。健全材は２つの波に分離す
るが（図７（ａ））、劣化した材料は時間差τが小さく
なり、強い劣化を受けると一つに重なる（図７
（ｂ））。それぞれの波形の時間軸をずらして、Ｆ
（Ｘ）およびＦ（Ｘ＋τ）として重ねると、図７（ｃ）
に示すように２つに分離している健全材では時間ゼロの
時と、時間τの時にピークが得られる。これらのピーク
は次に示す（数１）で求めることができる。
形の一例を図７に示す。図７に示すように、超音波３は
特定の角度で入射すると組織異方性に応じて時間差τを
もって２つの波に分離する。健全材は２つの波に分離す
るが（図７（ａ））、劣化した材料は時間差τが小さく
なり、強い劣化を受けると一つに重なる（図７
（ｂ））。それぞれの波形の時間軸をずらして、Ｆ
（Ｘ）およびＦ（Ｘ＋τ）として重ねると、図７（ｃ）
に示すように２つに分離している健全材では時間ゼロの
時と、時間τの時にピークが得られる。これらのピーク
は次に示す（数１）で求めることができる。
【００２２】
【数１】 劣化に伴って分離した波同士の時間差は小さくなるた
め、ピークはゼロに近づき、さらに劣化が進むとゼロに
おけるピークのみとなる。そこで、ピーク位置または時
間差τとデータベース８を比較し、劣化診断装置７によ
って劣化を評価（診断）する。この第２実施形態におけ
るデータベース８の一例を図８に示す。図８においては
横軸に時間差τを、縦軸に劣化度をそれぞれとってい
る。
め、ピークはゼロに近づき、さらに劣化が進むとゼロに
おけるピークのみとなる。そこで、ピーク位置または時
間差τとデータベース８を比較し、劣化診断装置７によ
って劣化を評価（診断）する。この第２実施形態におけ
るデータベース８の一例を図８に示す。図８においては
横軸に時間差τを、縦軸に劣化度をそれぞれとってい
る。
【００２３】この図８の特性からも分かるように、健全
材と劣化材とを比較すると、使用にり経時的に劣化した
材料ほど時間差τは小さくなるので、診断時の時間差τ
をパラメータとして図８のデータベースを参照すれば前
記τに応じた診断時の劣化度が分かる。なお、劣化度と
して前述の第１の実施形態と同様に材料の硬さ、降伏応
力、伸び、引っ張り強さなどの機械的強度を用いること
ができる。
材と劣化材とを比較すると、使用にり経時的に劣化した
材料ほど時間差τは小さくなるので、診断時の時間差τ
をパラメータとして図８のデータベースを参照すれば前
記τに応じた診断時の劣化度が分かる。なお、劣化度と
して前述の第１の実施形態と同様に材料の硬さ、降伏応
力、伸び、引っ張り強さなどの機械的強度を用いること
ができる。
【００２４】なお、前記波形データとしては、超音波の
周波数、位相、強度を含む超音波特性が使用できる。
周波数、位相、強度を含む超音波特性が使用できる。
【００２５】３．第３の実施形態 図９第３の実施形態に係る評価システムを示す図であ
る。この実施形態は、図１に示した第１の実施形態にお
ける劣化診断装置７に対して、当該劣化診断装置７で診
断した劣化の状態に基づいて材料（被検体）の余寿命を
診断する余寿命予測装置９を接続したものである。
る。この実施形態は、図１に示した第１の実施形態にお
ける劣化診断装置７に対して、当該劣化診断装置７で診
断した劣化の状態に基づいて材料（被検体）の余寿命を
診断する余寿命予測装置９を接続したものである。
【００２６】余寿命とは、診断時から不具合発生までの
期間を指し、この実施形態の場合、診断した劣化の度
合、または余寿命予測装置９に記憶されている経年変化
のデータベースから診断されるものである。図１０に、
この余寿命予測装置９に記憶されている経年変化のデー
タベースを概念的に示す。このように運転年数を横軸に
劣化度を縦軸にとって運転年数と劣化度との関係をデー
タベースとして持っておくととともに、使用限界に相当
する劣化度、言い換えれば不具合が発生するような劣化
度になる運転年数をあらかじめ設定しておく（他の方法
であらかじめ調べてデータとして保持しておく）と、診
断時の運転年数と劣化度とから余寿命を診断し、あるい
は予測することができる。
期間を指し、この実施形態の場合、診断した劣化の度
合、または余寿命予測装置９に記憶されている経年変化
のデータベースから診断されるものである。図１０に、
この余寿命予測装置９に記憶されている経年変化のデー
タベースを概念的に示す。このように運転年数を横軸に
劣化度を縦軸にとって運転年数と劣化度との関係をデー
タベースとして持っておくととともに、使用限界に相当
する劣化度、言い換えれば不具合が発生するような劣化
度になる運転年数をあらかじめ設定しておく（他の方法
であらかじめ調べてデータとして保持しておく）と、診
断時の運転年数と劣化度とから余寿命を診断し、あるい
は予測することができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、超音波を送信する超音
波送信手段を被検体表面で回転させ、当該被検体を伝播
する超音波の偏向方向を変化させたときに超音波受信手
段で受信される超音波データと前記超音波送信手段の回
転角度との相関を求め、当該相関をあらかじめ格納した
データベースと比較して前記被検体の劣化の程度を評価
するので、材料の劣化の程度を的確に評価、診断するこ
とができる。
波送信手段を被検体表面で回転させ、当該被検体を伝播
する超音波の偏向方向を変化させたときに超音波受信手
段で受信される超音波データと前記超音波送信手段の回
転角度との相関を求め、当該相関をあらかじめ格納した
データベースと比較して前記被検体の劣化の程度を評価
するので、材料の劣化の程度を的確に評価、診断するこ
とができる。
【００２８】また、高温高圧水や放射線の照射による熱
時効または照射脆化等の材料劣化を診断できるので、被
検体の健全性を確保できる。
時効または照射脆化等の材料劣化を診断できるので、被
検体の健全性を確保できる。
【００２９】また、亀裂や割れなどの不具合も未然に予
測することができるので、本発明を原子力発電プラント
などに適用すると、当該プラントの安全性を著しく向上
させ、長寿命化も図ることができる。
測することができるので、本発明を原子力発電プラント
などに適用すると、当該プラントの安全性を著しく向上
させ、長寿命化も図ることができる。
【００３０】さらに、余寿命予測装置を付加することで
材料の寿命が予測可能になるので、予測された寿命に応
じて適切な対応を取ることが可能になり、当該材料を使
用したプラントの安全性を向上させることができる。
材料の寿命が予測可能になるので、予測された寿命に応
じて適切な対応を取ることが可能になり、当該材料を使
用したプラントの安全性を向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る評価システムを
示す図である。
示す図である。
【図２】構造材の内部を伝達する超音波の概要を示す説
明図である。
明図である。
【図３】劣化による組織方位の変化を示す図である。
【図４】劣化による組織方位の変化を模式的に示す図で
ある。
ある。
【図５】図４におけるΔＶをパラメータとしたデータベ
ースの一例を示す図である。
ースの一例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る評価システムを
示す図である。
示す図である。
【図７】劣化による超音波波形の変化を示す図。
【図８】時間差τをパラメータとしたデータベースの一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る評価システムを
示す図である。
示す図である。
【図１０】運転年数をパラメータとして劣化度と寿命の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
１ 超音波センサ ２ 被検体 ３ 超音波 ４ａ 増幅器 ４ｄ ＡＤ変換器 ５ 超音波送受信器 ６ａ 超音波データ処理装置 ６ｂ 超音波波形処理装置 ７ 劣化診断装置 ８ データベース ９ 余寿命予測装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 文信 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (72)発明者 松井 祐二 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (56)参考文献 特開 昭56−63253（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−289559（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−308100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−74446（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28
Claims (6)
- 【請求項１】 超音波を使用して材料の劣化を評価する
材料の劣化評価方法において、 超音波を送信する超音波送信手段を被検体表面で回転さ
せ、 当該被検体内部を伝播する超音波の偏向方向を変化させ
たときに超音波受信手段で受信される超音波データと前
記超音波送信手段の回転角度との相関を求め、 当該相関をあらかじめ格納したデータベースと比較して
前記被検体の劣化の程度を評価すること、 を特徴とする材料の劣化評価方法。 - 【請求項２】 前記超音波データは、超音波の音速、音
速変化率、超音波が被検体を伝播する時間、超音波強
度、超音波の周波数、および超音波の波形のいずれかを
含む超音波特性であることを特徴とする請求項１記載の
材料の劣化評価方法。 - 【請求項３】 超音波を使用して材料の劣化を評価する
材料の劣化評価方法において、 超音波を送信する超音波送信手段を被検体表面で回転さ
せ、 当該被検体内部を伝播する超音波の偏向方向を変化させ
たときに超音波受信手段で受信される超音波の波形デー
タの自己相関を求め、 当該自己相関をあらかじめ格納したデータベースと比較
して前記被検体の劣化の程度を評価すること、 を特徴とする材料の劣化評価方法。 - 【請求項４】 前記波形データは超音波の周波数、位
相、および強度のいずれかを含む超音波特性であること
を特徴とする請求項３記載の材料の劣化評価方法。 - 【請求項５】 超音波を使用して材料の劣化を評価する
材料の劣化評価装置において、 被検体表面で超音波を送信する手段と、 被検体表面で送信された超音波を受信する手段と、 前記超音波を送信する手段を回転させ、前記被検体内部
を伝播する超音波の偏向方向を変化させたときに前記超
音波を受信する手段で受信される超音波データと回転角
度の相関を求める手段と、 当該相関をあらかじめ格納したデータベースと比較して
被検体の劣化の程度を評価する手段と、 を備えていることを特徴とする材料の劣化評価装置。 - 【請求項６】 前記被検体の劣化の程度を評価する手段
によって評価された劣化の程度から、前記被検体の余寿
命を診断する手段をさらに備えていることを特徴とする
請求項５記載の材料の劣化評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31925895A JP3246859B2 (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 材料の劣化評価方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31925895A JP3246859B2 (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 材料の劣化評価方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09159653A JPH09159653A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3246859B2 true JP3246859B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=18108194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31925895A Expired - Fee Related JP3246859B2 (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 材料の劣化評価方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3246859B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2020338B1 (en) * | 2018-01-29 | 2019-08-02 | Acquaint B V | Method for measuring cement elements, such as piping, and measurement system there for |
-
1995
- 1995-12-07 JP JP31925895A patent/JP3246859B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2020338B1 (en) * | 2018-01-29 | 2019-08-02 | Acquaint B V | Method for measuring cement elements, such as piping, and measurement system there for |
| WO2019147134A3 (en) * | 2018-01-29 | 2019-09-06 | Acquaint B.V. | Method for measuring cement elements, such as piping, and measurement system there for |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09159653A (ja) | 1997-06-20 |
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