応力腐食割れ付与試験体製造方法
【課題】応力腐食割れ（ＳＣＣ）を模擬した割れを、厚さが不均一な複雑な形状の試験体における所望の部位に付与する。
【解決手段】溶接部１３に応力腐食割れを模擬した割れが付与された試験体１０を製造する方法において、試験体１０に一端を溶接部１３に突き当てるようにして補強部材１４を取り付けて補強部材付き試験体１５とし、補強部材付き試験体１５を曲げて溶接部１３に引張応力を発生させることで、溶接部１３に突き当てられた補強部材１４の一端により溶接部１３に応力集中を生じさせて、その応力集中により溶接部１３に割れを付与し、その後、補強部材１４を試験体１０から取り外すようにした。
【解決手段】溶接部１３に応力腐食割れを模擬した割れが付与された試験体１０を製造する方法において、試験体１０に一端を溶接部１３に突き当てるようにして補強部材１４を取り付けて補強部材付き試験体１５とし、補強部材付き試験体１５を曲げて溶接部１３に引張応力を発生させることで、溶接部１３に突き当てられた補強部材１４の一端により溶接部１３に応力集中を生じさせて、その応力集中により溶接部１３に割れを付与し、その後、補強部材１４を試験体１０から取り外すようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接部に応力腐食割れを模擬した割れが付与された試験体を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラント等においては、種々の機器の各部位に対して超音波探傷検査等の非破壊検査が行われるが、特に溶接部は欠陥検出が難しいとされており、非破壊検査技術の精度向上を図る必要がある。非破壊検査技術の精度向上のためには、溶接部にＳＣＣ（応力腐食割れ）が人為的に付与された試験体を製造し、その試験体を用いて、ＳＣＣを検出するための非破壊検査についての研究をする必要がある。
【０００３】
ＳＣＣを試験体の溶接部に付与する際には、溶接部におけるＳＣＣを付与する部位に所定の引張応力を発生させる必要がある。従来、板状又は管状等の試験体では、試験体を曲げることで（三点曲げ又は四点曲げ等）ＳＣＣを付与する部位に引張応力を発生させた状態で、その試験体を溶液に浸漬することで、ＳＣＣを試験体の溶接部に付与していた。このような応力腐食割れ付与試験体製造方法は、特許文献１及び２等にも記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６１９１４号公報
【特許文献２】特開２００６−１１８８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の方法では、厚さが均一な試験体に対しては有効であったが、厚さが不均一な複雑な形状の試験体に対しては、所望の部位に応力集中を生じさせてその部位にＳＣＣを付与することが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、応力腐食割れを模擬した割れを、厚さが不均一な複雑な形状の試験体における所望の部位に付与することができる応力腐食割れ付与試験体製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、溶接部に応力腐食割れを模擬した割れが付与された試験体を製造する方法において、上記試験体に一端を上記溶接部に突き当てるようにして補強部材を取り付けて補強部材付き試験体とし、その補強部材付き試験体を曲げて上記溶接部に引張応力を発生させることで、上記溶接部に突き当てられた上記補強部材の一端により上記溶接部に応力集中を生じさせて、その応力集中により上記溶接部に割れを付与し、その後、上記補強部材を上記試験体から取り外すようにしたものである。
【０００８】
ここで、上記補強部材付き試験体を曲げる際に、上記溶接部を腐食環境に保持するようにしても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、応力腐食割れを模擬した割れを、厚さが不均一な複雑な形状の試験体における所望の部位に付与することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る応力腐食割れ付与試験体製造方法を説明するための試験体の側断面図である。
【００１２】
図１に示すように、試験体１０は、母材１１と、母材１１に重ね合わせられた母材１２と、これら母材１１、１２を繋ぐように形成される溶接部（隅肉溶接部）１３とからなる。母材１１、１２及び溶接部１３は、ＳＣＣ（Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ；応力腐食割れ）感受性を有する材料（例えば、ニッケル基合金）からなる。本実施形態の試験体１０は、原子炉圧力容器の底部に設置される制御棒案内管の形状を模したものを周方向に四分割したものである。
【００１３】
本実施形態に係る応力腐食割れ付与試験体製造方法について説明する。
【００１４】
まず、試験体１０に、一端を溶接部１３における割れ（ＳＣＣを模擬した割れ）を付与する部位Ａ（図１参照）に突き当てるようにして補強部材１４を溶接により取り付けて、その試験体１０を補強部材付き試験体１５とする。これにより、補強部材１４と母材１１及び溶接部１３との間にそれぞれ、補強部材取付溶接部（溶接ビード）１６が形成される。補強部材取付溶接部１６は、例えばニッケル基合金からなる。
【００１５】
補強部材１４を試験体１０に取り付ける理由は、補強部材４がない場合、母材１１表面と溶接部１３表面との交点付近に割れが発生し、所望の溶接部１３に割れが得られないからである。
【００１６】
補強部材１４の形状は、割れを付与する位置や試験体１０の形状に合わせた形状（厚さ、幅、長さ、その他Ｒ加工等）に加工しておく。また、補強部材１４の強度は、試験体１０の強度と同じ又はそれ以上とする。補強部材１４は、例えば、マンガンモリブデン鋼からなる。
【００１７】
本実施形態では、溶接部１３の材質と補強部材１４の材質とが異なりこれらの間の溶接性が良好でないので、補強部材１４の一端に、溶接部１３及び補強部材１４に対する溶接性が良好な肉盛溶接座１７を中間材として形成しておくものとする（図２参照）。
【００１８】
次に、溶接部１３の割れを付与する部位Ａを腐食環境に保持する。本実施形態では、溶液１８を溶接部１３の割れを付与する部位Ａに浸漬させる（塗布する）ことにより、溶接部１３の割れを付与する部位Ａを腐食環境に保持するようにしている。詳しくは、本実施形態では、溶接部１３の割れを付与する部位Ａを囲うように筒体１９を設け、その筒体１９内に溶液１８を入れるようにしている。溶液１８としては、例えば、テトラチオン酸カリウム溶液を用いることができる。筒体１９としては、例えば、アクリル筒等の透明な材料からなる部材を用いることができ、そのようにすることで、割れの発生・進展を観察することが容易となる。また、試験体１０（母材１１、１２及び溶接部１３）と筒体１９との間に、シールのためにシリコン等からなるシール部材（図示せず）を介在させても良い。
【００１９】
次に、溶接部１３の割れを付与する部位Ａを腐食環境に保持した状態で、補強部材付き試験体１５を曲げて（図示例では、三点曲げ）溶接部１３に引張応力Ｐ（図１参照）を発生させることで、溶接部１３に突き当てられた補強部材１４の一端により溶接部１３の割れを付与する部位Ａに応力集中を生じさせる。
【００２０】
溶接部１３の割れを付与する部位Ａを腐食環境に保持した状態で、溶接部１３の割れを付与する部位Ａに引張応力Ｐが生じると、まず溶接部１３における補強部材１４の一端近傍の部位Ａに割れが生じ、次いでその割れが進展する。そして、その割れに溶液１８が浸入する。
【００２１】
溶接部１３の割れを付与する部位Ａに割れが生じたか否かの判定は、例えば、溶接部１３の割れを付与する部位Ａを跨ぐ電位を計測し、その電位の変化（低下）に基づいて行う。
【００２２】
そして、引張応力により溶接部１３の割れを付与する部位Ａに割れが付与されたならば、図２に示すように、試験体１０から補強部材１４を取り外す。そうすると、試験体１０の溶接部１３に形成された割れが残る。この割れは、微小なものであると共に模擬的なＳＣＣであるので、試験体１０をＳＣＣを検出するための非破壊検査についての研究に利用することができる。
【００２３】
本実施形態によれば、試験体１０に一端を溶接部１３に突き当てるようにして補強部材１４を取り付けて補強部材付き試験体１５とし、その補強部材付き試験体１５を曲げて溶接部１３に引張応力Ｐを発生させることで、溶接部１３に突き当てられた補強部材１４の一端により溶接部１３に応力集中を生じさせて、その応力集中により溶接部１３に割れを付与するようにしたため、厚さが不均一な複雑な形状の試験体１０であっても割れを付与すべき部位Ａに一端を突き当てるようにして補強部材１４を取り付けることで、所望の部位に応力集中を生じさせてその部位にＳＣＣを模擬した割れを付与することが可能となる。
【００２４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。
【００２５】
例えば、試験体１０は、板状又は管状等のものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る応力腐食割れ付与試験体製造方法を説明するための試験体の側断面図である。
【図２】試験体の側断面図であり、補強部材を取り外した状態を示す。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 試験体
１３ 溶接部
１４ 補強部材
１５ 補強部材付き試験体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接部に応力腐食割れを模擬した割れが付与された試験体を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラント等においては、種々の機器の各部位に対して超音波探傷検査等の非破壊検査が行われるが、特に溶接部は欠陥検出が難しいとされており、非破壊検査技術の精度向上を図る必要がある。非破壊検査技術の精度向上のためには、溶接部にＳＣＣ（応力腐食割れ）が人為的に付与された試験体を製造し、その試験体を用いて、ＳＣＣを検出するための非破壊検査についての研究をする必要がある。
【０００３】
ＳＣＣを試験体の溶接部に付与する際には、溶接部におけるＳＣＣを付与する部位に所定の引張応力を発生させる必要がある。従来、板状又は管状等の試験体では、試験体を曲げることで（三点曲げ又は四点曲げ等）ＳＣＣを付与する部位に引張応力を発生させた状態で、その試験体を溶液に浸漬することで、ＳＣＣを試験体の溶接部に付与していた。このような応力腐食割れ付与試験体製造方法は、特許文献１及び２等にも記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６１９１４号公報
【特許文献２】特開２００６−１１８８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の方法では、厚さが均一な試験体に対しては有効であったが、厚さが不均一な複雑な形状の試験体に対しては、所望の部位に応力集中を生じさせてその部位にＳＣＣを付与することが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、応力腐食割れを模擬した割れを、厚さが不均一な複雑な形状の試験体における所望の部位に付与することができる応力腐食割れ付与試験体製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、溶接部に応力腐食割れを模擬した割れが付与された試験体を製造する方法において、上記試験体に一端を上記溶接部に突き当てるようにして補強部材を取り付けて補強部材付き試験体とし、その補強部材付き試験体を曲げて上記溶接部に引張応力を発生させることで、上記溶接部に突き当てられた上記補強部材の一端により上記溶接部に応力集中を生じさせて、その応力集中により上記溶接部に割れを付与し、その後、上記補強部材を上記試験体から取り外すようにしたものである。
【０００８】
ここで、上記補強部材付き試験体を曲げる際に、上記溶接部を腐食環境に保持するようにしても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、応力腐食割れを模擬した割れを、厚さが不均一な複雑な形状の試験体における所望の部位に付与することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る応力腐食割れ付与試験体製造方法を説明するための試験体の側断面図である。
【００１２】
図１に示すように、試験体１０は、母材１１と、母材１１に重ね合わせられた母材１２と、これら母材１１、１２を繋ぐように形成される溶接部（隅肉溶接部）１３とからなる。母材１１、１２及び溶接部１３は、ＳＣＣ（Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ；応力腐食割れ）感受性を有する材料（例えば、ニッケル基合金）からなる。本実施形態の試験体１０は、原子炉圧力容器の底部に設置される制御棒案内管の形状を模したものを周方向に四分割したものである。
【００１３】
本実施形態に係る応力腐食割れ付与試験体製造方法について説明する。
【００１４】
まず、試験体１０に、一端を溶接部１３における割れ（ＳＣＣを模擬した割れ）を付与する部位Ａ（図１参照）に突き当てるようにして補強部材１４を溶接により取り付けて、その試験体１０を補強部材付き試験体１５とする。これにより、補強部材１４と母材１１及び溶接部１３との間にそれぞれ、補強部材取付溶接部（溶接ビード）１６が形成される。補強部材取付溶接部１６は、例えばニッケル基合金からなる。
【００１５】
補強部材１４を試験体１０に取り付ける理由は、補強部材４がない場合、母材１１表面と溶接部１３表面との交点付近に割れが発生し、所望の溶接部１３に割れが得られないからである。
【００１６】
補強部材１４の形状は、割れを付与する位置や試験体１０の形状に合わせた形状（厚さ、幅、長さ、その他Ｒ加工等）に加工しておく。また、補強部材１４の強度は、試験体１０の強度と同じ又はそれ以上とする。補強部材１４は、例えば、マンガンモリブデン鋼からなる。
【００１７】
本実施形態では、溶接部１３の材質と補強部材１４の材質とが異なりこれらの間の溶接性が良好でないので、補強部材１４の一端に、溶接部１３及び補強部材１４に対する溶接性が良好な肉盛溶接座１７を中間材として形成しておくものとする（図２参照）。
【００１８】
次に、溶接部１３の割れを付与する部位Ａを腐食環境に保持する。本実施形態では、溶液１８を溶接部１３の割れを付与する部位Ａに浸漬させる（塗布する）ことにより、溶接部１３の割れを付与する部位Ａを腐食環境に保持するようにしている。詳しくは、本実施形態では、溶接部１３の割れを付与する部位Ａを囲うように筒体１９を設け、その筒体１９内に溶液１８を入れるようにしている。溶液１８としては、例えば、テトラチオン酸カリウム溶液を用いることができる。筒体１９としては、例えば、アクリル筒等の透明な材料からなる部材を用いることができ、そのようにすることで、割れの発生・進展を観察することが容易となる。また、試験体１０（母材１１、１２及び溶接部１３）と筒体１９との間に、シールのためにシリコン等からなるシール部材（図示せず）を介在させても良い。
【００１９】
次に、溶接部１３の割れを付与する部位Ａを腐食環境に保持した状態で、補強部材付き試験体１５を曲げて（図示例では、三点曲げ）溶接部１３に引張応力Ｐ（図１参照）を発生させることで、溶接部１３に突き当てられた補強部材１４の一端により溶接部１３の割れを付与する部位Ａに応力集中を生じさせる。
【００２０】
溶接部１３の割れを付与する部位Ａを腐食環境に保持した状態で、溶接部１３の割れを付与する部位Ａに引張応力Ｐが生じると、まず溶接部１３における補強部材１４の一端近傍の部位Ａに割れが生じ、次いでその割れが進展する。そして、その割れに溶液１８が浸入する。
【００２１】
溶接部１３の割れを付与する部位Ａに割れが生じたか否かの判定は、例えば、溶接部１３の割れを付与する部位Ａを跨ぐ電位を計測し、その電位の変化（低下）に基づいて行う。
【００２２】
そして、引張応力により溶接部１３の割れを付与する部位Ａに割れが付与されたならば、図２に示すように、試験体１０から補強部材１４を取り外す。そうすると、試験体１０の溶接部１３に形成された割れが残る。この割れは、微小なものであると共に模擬的なＳＣＣであるので、試験体１０をＳＣＣを検出するための非破壊検査についての研究に利用することができる。
【００２３】
本実施形態によれば、試験体１０に一端を溶接部１３に突き当てるようにして補強部材１４を取り付けて補強部材付き試験体１５とし、その補強部材付き試験体１５を曲げて溶接部１３に引張応力Ｐを発生させることで、溶接部１３に突き当てられた補強部材１４の一端により溶接部１３に応力集中を生じさせて、その応力集中により溶接部１３に割れを付与するようにしたため、厚さが不均一な複雑な形状の試験体１０であっても割れを付与すべき部位Ａに一端を突き当てるようにして補強部材１４を取り付けることで、所望の部位に応力集中を生じさせてその部位にＳＣＣを模擬した割れを付与することが可能となる。
【００２４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。
【００２５】
例えば、試験体１０は、板状又は管状等のものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る応力腐食割れ付与試験体製造方法を説明するための試験体の側断面図である。
【図２】試験体の側断面図であり、補強部材を取り外した状態を示す。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 試験体
１３ 溶接部
１４ 補強部材
１５ 補強部材付き試験体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接部に応力腐食割れを模擬した割れが付与された試験体を製造する方法において、
上記試験体に一端を上記溶接部に突き当てるようにして補強部材を取り付けて補強部材付き試験体とし、その補強部材付き試験体を曲げて上記溶接部に引張応力を発生させることで、上記溶接部に突き当てられた上記補強部材の一端により上記溶接部に応力集中を生じさせて、その応力集中により上記溶接部に割れを付与し、その後、上記補強部材を上記試験体から取り外すようにしたことを特徴とする応力腐食割れ付与試験体製造方法。
【請求項２】
上記補強部材付き試験体を曲げる際に、上記溶接部を腐食環境に保持するようにした請求項１に記載の応力腐食割れ付与試験体製造方法。
【請求項１】
溶接部に応力腐食割れを模擬した割れが付与された試験体を製造する方法において、
上記試験体に一端を上記溶接部に突き当てるようにして補強部材を取り付けて補強部材付き試験体とし、その補強部材付き試験体を曲げて上記溶接部に引張応力を発生させることで、上記溶接部に突き当てられた上記補強部材の一端により上記溶接部に応力集中を生じさせて、その応力集中により上記溶接部に割れを付与し、その後、上記補強部材を上記試験体から取り外すようにしたことを特徴とする応力腐食割れ付与試験体製造方法。
【請求項２】
上記補強部材付き試験体を曲げる際に、上記溶接部を腐食環境に保持するようにした請求項１に記載の応力腐食割れ付与試験体製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２１６１１９（Ｐ２００８−２１６１１９Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５５６６０（Ｐ２００７−５５６６０）
【出願日】平成１９年３月６日（２００７．３．６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月６日（２００７．３．６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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