JPH01237443A - 格子板検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は格子板検査装置に係り、特に沸騰水型原子炉上
部格子板に生じた応力腐食割れのき裂を精度よく検査す
るのに好適な格子板検査装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種装置は、特開昭６１．−６６１．６２号公
報に記載のように、格子板上に配置した格子板に固定可
能な基体にボールねじを一方向にのみ設け、それに移動
ブロックを取付（づ、その移動ブロックに多数の超音波
探触子を有するセンサーホルダーを備えたものとなって
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、多数の超音波探触子を有するセンサー
ホルダーを格子板側面に空気シリンダで押し付けて、ボ
ールねじをモータで回転させることによりセンサーホル
ダーを水平方向に移動させて、超音波探傷法により格子
に発生した欠陥を検出するような構造となっているが、
多数の超音波探触子が垂直方向に固定されているので、
超音波の到達範囲が限られるため、欠陥を見落す可能性
が高いという問題があった。また、超音波探傷法につい
ては端部ピークエコー法、開口合成法、ホログラフィ法
など種々の方法があり、それぞれ特徴を有しているが、
き裂の検出で特に重要なき裂先端からのエコーが得られ
ないことがあり、その場合、き裂の形状を判定できない
という問題があった。

本発明の目的は、上記格子板に生じたき裂を検出するた
めにＰＤＭ　（直流ポテンシャル法）の測定ヘッドを格
子板の垂直方向及び水平方向に走査して格子板側面の電
位差分布を測定し、測定された電位差分布を独自の方法
により解析することによりき裂発生位置とき裂寸法を判
定できる格子板検査装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、格子板上に格子板に固定できるように配置
した筐体にボールねじにより水平方向に移動できるスラ
イＩく台を設け、その水平方向スライド台にボールねじ
により垂直方向に移動できるスライド台を設け、その垂
直方向スライド台に格子板表面に垂直な方向に駆動でき
る空気シリンダを取付け、その空気シリンダの軸端に測
定ヘッドを取付け、その測定ヘッドにＰＤＭ（直流ポテ
ンシャル法）により検出するための給電端子と測定端子
を兼用する端子を垂直方向及び水平方向に配置して、」
二部格子板の側面の垂直方向及び水平方向の電位差分布
を測定できるようにすることにより達成される。

〔作用〕

格子板上に配置した筐体に格子板の水平面内の２方向に
位置決め用案内板と固定用空気シリンダを配置して筐体
を固定できるようにし、筐体の上部にはボールねじを軸
受と共に設けて、それを駆動モータにより回転させられ
るようにし、該ボールねじに嵌合する軸受にスライド台
を取付けることにより水平方向に移動できるようにし、
その水平方向スライド台に格子板内に伸びる垂直方向に
長い支持プレートを取付け、その支持プレートにボール
ねじを軸受と共に設けて、それを駆動モータにより回転
させられるようにして、該ボールねじに嵌合する軸受に
スライド台を取付けることにより垂直方向に移動できる
ようにし、その垂直方向スライド台に格子板表面に垂直
な方向に駆動できる空気シリンダを取付け、その空気シ
リンダの軸端に測定ヘッドを取付けることにより、測定
ヘッドは格子板の側面に押し付けられて水平方向。

垂直方向に自由に移動することができ、また、その測定
ヘッドにＰＤＭ（直流ポテンシャル法）により検出する
ための給電端子と測定端子を兼用する端子を垂直方向及
び水平方向に配置することにより上部格子板の側面の垂
直方向及び水平方向の２次元の電位差分布が測定できる
ので、格子板に発生したき裂の位置と形状を精度良く判
定することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を説明する。第１図〜第３図は
本発明の格子板検査装置の一実施例を示すもので、第１
図は平面図、第２図は正面図、第３図は右側面図である
。第１図から第３図において、格子板７５の上面には格
子より若干大きい目の框体の格子板検査装置本体１が載
せられるようになっている。また、図において水平方向
をＸ軸。

垂直方向をＹ軸、紙面に垂直な方向、即ち、格子板の上
下方向をＺ軸とする。本体１には本体１を格子板７５に
固定するために、Ｘ軸方向固定用案内板５１．５１’　
とＸ軸方向固定用空気シリンダ５２並びにＹ軸方向固定
用案内板３９，３９′とＹ軸方向固定用空気シリンダ４
０が設けてある。

図には示してないが、格子板検査装置は燃料交換装置８
３（第１３図参照）の先端にＺ軸回転モータ８１　（第
１３図参照）を介して吊り下げられるような構造となっ
ている。そのため、格子板検査装置の大体の位置は燃料
交換装置８３により制御されるが、正確な位置決めは困
難であるので、Ｘ軸方向固定用案内板５１．５１’　と
Ｙ軸方向固定用案内板３９．３９’の格子板７５を挾む
方の面にテーパを付けておき、格子板検査装置本体１を
格子板７５内に降ろしたときに２方向の格子がそれぞれ
Ｘ軸方向固定用案内板５１．５１’　とＹ軸方向固定用
案内板３９．３９’の間に入るようにする。そして本体
１が格子板７５の上面に載った状態でＸ軸方向固定用空
気シリンダ５２並びにＹ軸方向固定用空気シリンダ４０
を駆動して本体１を格子板７５に固定する。固定方法の
詳細は後述する。

本体１の上面にＸ軸方向に平行になるようにＸ軸ガイド
３６とボールねじの軸受３０，３１とＸ軸方向ボールね
じ３３を配置する。ボールねじの一端には自在継手３２
を介してＸ軸駆動用モータ２を接続し、Ｘ軸駆動用モー
タ２は本体１の端に設けられた部材に固定する。Ｘ軸ガ
イド３６に嵌合するＸ軸スライド軸受３７にはＸ軸スラ
イド台３４を取付け、Ｘ軸スライド台３４にはＸ軸方向
ボールねじ３３に嵌合するボールねじ軸受３５を取付け
、Ｘ軸駆動用モータ２を駆動することによりＸ軸スライ
ド台３４をＸ軸方向に往復運動ができるようにする。Ｘ
軸スライド台３４の側面にはＸ軸すミットスイッチ作動
用部材３８を設け、本体１にはＸ軸すミットスイッチ４
，４′を取付けて、Ｘ軸駆動用モータ２によりＸ軸スラ
イド台３４が駆動されたとき、ボールねじ軸受３０゜３
１に衝突しないようにする。

Ｘ軸スライド台３４には垂直方向、即ち、格子板７５の
上下方向で格子板７５の内部方向に伸びるＺ軸支持プレ
ート５７（第３図）を取付ける。

そのＺ軸支持プレート５７にはＺ軸に平行になるように
、Ｚ軸ガイド５８とボールねじの軸受５３゜５４とＺ軸
方向ボールねじ５６を配置する。ボールねじ５６の一端
には自在継手５５を介して２軸駆動用モータ５を接続し
、Ｚ軸駆動用モータ５はＺ軸支持プレート５７の端に設
けられた部材に固定する。Ｚ軸ガイド５８に嵌合するＺ
軸スライ１く軸受５９には２軸スライド台６０を取付け
、Ｚ軸スライド台６ｏにはＺ軸方向ボールねじ５６に嵌
合するボールねじ軸受６】を取付け、Ｚ　１ｌｉｌｆｌ
　ＩＩ動用モータ５を駆動することにより２軸スライド
台６０をＺ軸方向に往復運動できるようにする。Ｚ軸ス
ライド台６ｏの側面にはＺ軸すミットスイッチ作動用プ
レート７２．７２’　を設け、Ｚ軸支持プレート５７に
はＺ軸すミッ１−スイッチ７．７′を取付けて、２軸駆
動用モータ５によりＺ軸スライド台６０が駆動されたと
き、ボールねじ軸受５３．５４に衝突しないようにする
。

第４図に測定ヘッド周辺の構造を示す。前述したように
、Ｚ軸支持プレー１へ５７にはＺ軸ガイド５８が取付け
てあり、２軸ガイド５８にはＺ軸スライＩ・軸受５９が
嵌合しており、更にその２軸スライド軸受５９にはＺ軸
スライド台６ｏが取付けである。Ｚ軸スライド台６０に
はＺ軸方向ボールねじ５６（第３図参照）に嵌合するボ
ールねじ軸受６１を取付けてあり、Ｚ軸方向駆動用モー
タ５の駆動によりＺ軸方向に移動できる。Ｚ軸スライド
台６０の格子板７５と向き合う面には測定ヘラ１〜駆動
用空気シリンタ１３が取付けてあり、その軸端には不導
体材料で作られた測定ヘラ１く７１が取付けである。た
だし、このままでは測定ヘッド７１が自由に回転するの
で、測定ヘッド７１の両端には測定ヘッド案内棒７３登
それぞれ１個設け、それをＺ軸スライド台６ｏの内部に
設けた図示されていない直線軸受に嵌合させておく。Ｋ
ＩＩＪ定ヘッド７１には電位差測定のための端子を多数
設ける。

第４図では水平方向電位差測定用の給電端子１６と測定
端子１７が示しである。

第５図に測定ヘラ１−７１における端子の配置の一例を
示す。図で中央部に開けられた３個の孔は測定ヘッド駆
動用シリンダ１３の軸への取付けと測定ヘッド案内棒７
３を取付けるためのものである。その他の丸印で示した
のは端子１６．１７の配置である。直流ポテンシャル法
によってき裂を検出する場合には理想的にはき裂に対し
て電流を垂直方向に供給して電位差分布を測定した方が
良い。従って、測定ヘラＦ７１は回転可能としても良い
が、回転形の場合には実際には格子板７５の上端と下端
、それに格子板７５の交差する箇所のコーナ一部が測定
できないという欠点がある。そこで、第５図に示したよ
うに、水平方向と垂直方向の２方向の電位差分布測定用
にそれぞれ専用の端子１６．１７を配置するようにした
。即ち、測定ヘッド７１の左右の両端に垂直方向に並べ
たのが垂直方向電位差分布測定用であり、上下の両端に
水平方向に並べたのが水平方向電位差分布測定用である
。測定ヘッド７１は水平方向には格子板７５の内部しか
移動出来ないので、測定ヘッド７１の左右に端子１６，
１．７を配置しである。」１下方向は測定ヘッド７１を
格子板７５の外に移動させて格子板７５の上端部、下端
部周辺の電位差分布を測定できるが、効率を良くするた
めに上下に端子を設けてある。

端子の形状の一例を第６図に示す。端子の形状としては
２段の円柱状で、先端はコーン形状としである。先端の
段付き部の後方にコイルばねを配置して」二部格子板７
５の表面に対して垂直方向には移動可能とし、且つ、あ
る一定量押し付けることによって端子と格子板７５との
間の接触抵抗が測定値に影響しないようにしである。

次に電位差分布の測定方法について説明する。

垂直方向の電位差分布を測定するときは第７図で黒丸で
示した端子から上下方向に電流を供給して、その中間の
５個の端子により４箇所の電位差■を測定する。左右に
端子が配列しであるので、同時に８箇所の電位差が測定
できる。この場合直流電源２０は左右別々に２台用意す
る。水平方向の電位差分布を測定するときは第８図で黒
丸で示した端子から左右方向に電流を供給して、その中
間の２個の端子により１箇所の電位差Ｖを測定する。

左右、上下に端子は配列しであるので、同時に４箇所の
電位差を測定できる。この場合にも直流電源２０は別々
に４台用意する。

第９図には別の端子の配置方法を示す。測定ヘッド７１
の測定ヘッド駆動用空気シリンダ１３と測定ヘッド案内
棒７３（第４図）のある部分には端子を配置出来ないの
で、そこを除いた部分に端子を水平方向、垂直方向共に
等間隔でマトリクス状に配置する。この場合、端子は出
来るだけ細かい間隔で、また水平方向、垂直方向共に同
じ間隔で設けた方が良い。垂直方向の電位差分布を測定
するときは第１０図で黒丸で示した端子から上下方向に
電流を供給して、その中間の７個の端子により６箇所の
電位差Ｖを測定する。左右に６列ずつ端子は配列しであ
るので、同時に３６箇所の電位差が測定できる。直流電
源２ｏは給電端子１対に対して１台用意しなければなら
ないので、このような端子の配列では合計１２台の直流
電源２０が必要である。水平方向の電位差分布を測定す
るときは第１１図で黒丸で示した端子から左右方向に電
流を供給して、その中間の４個の端子により３箇所の電
位差Ｖを測定する。」１下に９列、左右に２個所、端子
は配列しであるので、同時に５４箇所の電位差を測定で
きる。このような端子配列の場合には直流電源２０は全
部で１８台必要であるが、第１１図では煩雑となるので
４台だけ示しである。第１２図には別の方法を示す。黒
丸で示した左右両端の端子から電流を供給して、左側の
５列の端子により３６箇所の電位差Ｖを、右側の５列の
端子により３６箇所の電位差Ｖを、合計７２箇所の電位
差Ｖを測定する。この場合には直流電源２０は９台必要
となるが、第１２図では２台だけ示しである。

第１３図に格子板検査装置本体１の制御・駆動・測定シ
ステムの系統図を示す。２５はコンピュータ、２６は測
定結果とデータ処理結果を表示するためのＣＲＴ、２７
はデータやプログラムを記憶させるためのハードディス
ク等の外部記憶装置である。コンピュータ２５はインタ
フェース２４やＧＰ−ＩＢインタフェース２３を介して
各種駆動装置や電磁弁、計算機器を制御したり、測定値
を取り込んで処理し、結果を出力する。格子板検査装置
の全体を移動させる燃料交換装置８３には専用の制御装
置８４が付いているが、格子板検査装置本体１を制御す
るコンピュータ２５とも接続して１つの装置として機能
させる。第１図に示したように格子板検査装置本体１は
格子板・７５の１つの側面しか検査できないので、検査
を終えると一旦格子板７５を上方に持ち上げて、９０″
ずつ１５一 回転させて、再び下降し、格子内に挿入して別の側面を
検査しなければならない。そのため、格子板検査装置本
体１を回転させるためのＺ軸回転モータ８１はモータ駆
動装置８２から電源を供給され、駆動するための信号は
インタフェース２４を介してコンピュータ２５から出力
される。Ｘ軸駆動用モータ２と２軸駆動用モータ５はそ
れぞれモータ駆動装置３と６から電源を供給され、駆動
するための信号はインタフェース２４を介してコンピュ
ータ２５から出力される。Ｘ軸とＺ軸に関してはそれぞ
れリミットスイッチを軸の両端に設けておき、それぞれ
のスライド台が軸受にぶつかって壊れることのないよう
にする。格子板検査装置本体１の格子板７５への固定用
のＹ方向固定用シリンダ９とＸ方向固定用シリンダ１１
及び測定ヘッド駆動用シリンダ１３はそれぞれ電磁弁１
０゜１２．１４を通じて圧縮空気源８に接続され、電磁
弁１０，１２．１４はインタフェース２４を介してコン
ピュータ２５により制御される。複数の直流電源２０か
らの直流電源はコンピュータ２５により制御される電流
極性変換装置１９により一定時間毎にその極性を切り換
えられてマルチプレクサ−１８に供給され、更に電流供
給先が振り分けられて給電端子１６．．１６’　に電流
が供給される。多数の測定端子１７．１７’の間の電位
差はマルチプレクサ−２１により測定する測定端子を切
り換えられて、微小電位差計２２に接続されて測定され
る。測定された電位差はＧＰ−ＩＢインタフェース２３
を介してコンピュータ２５に転送される。コンピュータ
２５は後述の方法により格子板７５の水平方向、垂直方
向の電位差分布よりき裂の寸法を判定する。ここで、マ
ルチプレクサ−１８，２１及び微小電位差計２２はＧＰ
−ＩＢインタフェース２３或いはインタフェース２４を
介してコンピュータ２５により制御されるものである。

次に、格子板の検査方法について述べる。第１４図に検
査のフローチャートを示す。検査を開始すると、ステッ
プ（１）で燃料交換装置８３を駆動して格子板検査装置
本体１の位置決めを行い、ステップ（２）で格子板検査
装置本体１を下降させ、ステップ（３）で格子内に挿入
する。このとき、Ｙ方向固定用シリンダ９とＸ方向固定
用シリンダ１］を引っ込めた状態にしておき、格子板検
査装置本体１の下端面が格子板７５の上端面に当たるま
で下降させる。次に、Ｙ方向固定用シリンダ９とＸ方向
固定用シリンダ１１を駆動して検査装置本体１を格子板
７５に固定する。ただし、これを−度に行うと、正確な
位置決めができない。

そこで、初めにステップ（４）でＹ方向固定用シリンダ
９を駆動して格子板７５をＹ方向固定用シリンダ９の軸
端とＹ軸方向固定用案内板３９（第１図）の間に一旦固
定する。次にステップ（５）でＹ方向固定用シリンダ９
を引っ込める。ステップ（６）てＸ方向固定用シリンダ
１１を駆動して格子板７５をＸ方向固定用シリンダ１１
の軸端とＸ軸方向固定用案内板５１（第２図）の間に一
旦固定する。次に、ステップ（７）でＸ方向固定用シリ
ンダ１１を引っ込める。ステップ（４）からステップ（
７）を繰返し・て格子板７５がＸ方向。

Ｙ方向共に、Ｘ軸方向固定用案内板５１とＹ　１ｉｌ１
１方向固定用案内板３９にきちんと当たるようにする。

ステップ（８）ではこの繰返し数をカランＩ−する。

ステップ（９）とステップ（１０）で最終的にＹ方向固
定用シリンダ９とＸ方向固定用シリンダ１］を駆動して
検査装置本体１を格子板７５に固定する。ステップ（１
１）で電位差分布を測定する。その詳細は後述する。ス
テップ（１２）では測定終了か否かを判定する。測定が
終了していない場合には、ステップ（１３）でＹ方向固
定用シリンダ９とＸ方向固定用シリンダ１１を引っ込め
た」二で燃料交換装置８３を駆動して検査装置本体１を
上昇させる。ステップ（１４）では１つの格子の測定が
終了したか否かを判定して、終了した場合にはステップ
（１５）で燃料交換装置８３により移動して次の格子に
移る。終了していない場合にはスイング（１６）で２軸
回転モータ８」により９０°回転させて、ステップ（１
７）で燃料交換装置８３により移動して格子の次の面に
移動させる。この手順を全ての格子板７５の検査が終＝
１９− 了するまで繰り返す。

電位差分布測定による欠陥形状検出の全体のフローチャ
ートを第１５図に示す。ステップ（２１）で測定範囲（
Ｘｉ〜Ｘ２．Ｚ１〜Ｚ２）と測定ピッチΔＸ、Δ２を設
定する。ステップ（２２）で測定開始点（ｘｉ、ｚ＋）
へ移動し、ステップ（２３）で電位差分布を測定する。

初めに、測定範囲全体の電位差分布を粗いピッチで測定
する。測定された電位差分布からき裂のない測定開始点
付近の電位差を基準電位差Ｖｏとして電位差比Ｖ　／　
Ｖ　ｏの分布を求める。ステップ（２４）では測定され
た電位差分布から欠陥位置を判定する。ステップ（２５
）では欠陥周辺の詳細な電位差分布を測定する。詳細な
電位差分布とは電位差測定ピッチを細かくすることを言
う。従って、ステップ（２３）の電位差分布測定では測
定ピッチを測定端子の間隔と等しくする。次に、ステッ
プ（２６）で欠陥周辺の電位差分布から欠陥に沿った電
位差分布を判定し、ステップ（２７）で後述する簡易表
面き製形状決定法により欠陥形状を判定する。そして−
２０＝ ステップ（２８）で判定された欠陥の形状を出力する。

次に、電位差分布測定のフローチャートを第１６図に示
す。ここでは垂直方向の電位差分布を設定する場合を説
明する。ステップ（３１）で測定範囲（Ｘｉ〜Ｘ２．Ｚ
ｌ〜Ｚ２）と測定ピッチΔＸ。

ΔＺを設定する。ステップ（３２）で測定開始点（Ｘｉ
、　Ｚｌ）へ移動する。ステップ（３３）でマルチプレ
クサ−１８を制御することにより格子板７５の垂直方向
給電端子１６に直流電流を供給して格子板７５の垂直方
向に電場を形成する。ステップ（３４）で電位差分布を
測定する。ここで、多数の測定端子間の電位差の測定で
あるが、垂直方向に隣り合った端子間の電位差をマルチ
プレクサ−２１により測定端子を切り換えて測定する。

測定された電位差はＧＰ−よりインタフェース２３を通
じてコンピュータ２５に転送され、データ処理されるが
、電位差は電流の極性を切り換えて十の電流を流したと
きと−の電流を流したときの２回測定したものの振幅で
評価するものとする。

そのためステップ（３５）で測定回数Ｊをカウントする
。十の電流を流して電位差分布を測定した場合にはステ
ップ（３６）で測定回数Ｊに１を加算して、ステップ（
３７）で直流電流の極性を電流極性変換装置１９により
切り換える。そして、再びステップ（３４）で−の電流
を流したときの電位差分布を測定して、電位差振幅を割
算してステップ（３８）で電位差測定値に座標を振り当
てる。ステップ（３９）では、測定範囲を超えているか
どうかを判別する。ステップ（４０）では垂直方向、即
ち、Ｚ軸方向の座標が測定範囲を超えているかどうかを
判別して、超えていなければ、ステップ（４１）でＺ軸
駆動モータ５を駆動して検査装置本体１をＺ軸方向に移
動させる。このステップ（３４）からステップ（４０）
を繰返して、ステップ（４０）でＺ軸方向の座標が測定
範囲を超えたと判別されると、ステップ（４２）でＸ軸
駆動モータ２を駆動してＸ軸方向に検査装置本体１を移
動させる。ステップ（４３）からステップ（４９）を繰
返して、ステップ（４９）で２軸方向の座標が測定範囲
を超えたと判別されると、ステップ（５１）でＸ軸駆動
モータ２を駆動してＸ軸方向に検査装置本体１を移動さ
せる。このステップ（３４）からステップ（５１）を繰
返して、全範囲の電位差分布を測定すると、ステップ（
５２）で検査装置本体１を測定開始点（ｘｚ、　ｚｔ）
へ移動、ステップ（５３）で原点（ｘｏ、　ｚｏ）へ移
動させて測定を終了する。

上述の電位差測定において電流の極性を切り換えて十の
電流を流したときと−の電流を流したときの２回測定し
たものの振幅で評価する理由は、被測定試料に多少の温
度分布があると、測定端子と被測定試料の間に熱起電力
が生じ、それが測定された電位差の中に平均的な電位差
として含まれることになる。従って、被測定試料そのも
のの電位差を測定するためには熱起電力を何らかの方法
で取り除かねばならない。１つの方法は電流を流して測
定した電位差から電流を切って測定した電位差を差し引
くものである。いま１つの方法は直流電流の極性を間接
的に切り換えて電位差の振幅を測定するものである。後
者の方が測定される電位差の絶縁値が大きいので、それ
だけ測定精度が向上する。また、電流を切る方法では電
流を流した後に電流が安定するまでに時間がかかるとい
う欠点があるが、電流の極性を切り換える方法では瞬時
に電流が安定するという利点がある。この電流の極性を
切り換えるための装置が電流極性変換装置１９である。

水平方向の電位差分布測定は第１６図と全く同様である
。垂直方向と水平方向の２方向に電流を流すのは以下の
理由による。今、き裂が格子板の垂直方向に平行に入っ
ている場合、垂直方向に電流を流しても電場は垂直方向
であるので電場はき裂によって乱されることはないので
、測定される電位差分布はき裂がない場合と全く同じと
なり、き裂はないと判定されてしまうことになる。とこ
ろが、そのような格子板７５の垂直方向のき裂に対して
水平方向に電流を流すと、水平方向電場はき裂によって
大きく乱されるため電位差分布が生じ、その電位差分布
の乱れ方からき裂の大きさを判定することができる。も
し、き裂が格子板７５の垂直方向及び水平方向の両方向
に対して傾いて発生した場合には両方向から電流を流し
て測定された電位差分布からその傾きを含めて形状を判
定することが可能である。

第１５図のステップ（２３）の電位差分布測定で、水平
方向に電流を流して水平方向の電位差を測定して得られ
た電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏの分布の模式図を第１７図に
示す。第１７図では横が格子板７５の水平方向、縦が垂
直方向としである。き裂の周辺では電場が乱されるため
電位差比が大きくなる。電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏが大き
いところは垂直方向に長く伸びている。そこで、電位差
比が最も大きいところを検出して、例えば電位差比Ｖ　
／　Ｖ　。

が１．ｏ２　よりも大きいところにき裂があると判定す
る。次に、き裂の周辺だけ軸方向、周方向ともに細いピ
ッチで電位差分布を測定する。例えば第１５図では　＠
２　甑旨首の範囲は全て電位差比Ｖ／Ｖθが１．０２　
よりも大きいので、この領域を含むように測定する。た
だし、基準電位差ＶＯか必要であるので、　　ｓＩ　”
’／ｉ：（ｌ　Ｉｆｔ・Ｆダミ１ｌｌＩの範囲よりもあ
る程度広い領域を測定する。第１５図のステップ（２５
）の電位差分布測定で得られたき裂周辺の電位差比分布
の模式図を第１８図に示す。

垂直方向き裂の場合、測定された電位差分布の水平方向
の分布において最大の電位差となったところにき裂は存
在すると判定され、同時にそれらの最大の電位差の周方
向の分布をき裂に沿っての電位差分布と判定する。その
電位差分布を用いて後述する簡易表面き裂形状決定法に
よりき袋形状を判定する。

き裂に沿った電位差分布からのき製形状決定方法を以下
に示す。表面き裂形状決定法のフローチャートを第１９
図に示す。予め、汎用大型計算機により各種アスペクＩ
・比、例えば、ａ／Ｃ−１，０゜０．５，０．２５，０
．１　　（７）き裂ニツイテ電場を解析し、き装面に垂
直な方向の表面の電位差分布をコンピュータ２５の記憶
装置、または外部記憶装置２７に記憶させておく。記憶
させる電位差分布の一例としてアスペクト比ａ　／　ｃ
　＝　０　、５　　の各き裂深さに対する電位差分布を
第２０図に示す。第１９図は板厚ｔ　＝　２０　ｎｙｎ
の平板の中央にき裂がある場合についてＦＥＭ　（有効
要素法）により電場を解析して得られたものである。板
厚もで基準化したき裂の深さａ　／　ｔはき裂中央の最
深点で０゜０．１２５，０．２５，０．３７５，０．５
，０．６２５および０．７５　である。き裂がない（ａ
／１＝Ｏ）の場合には電位差はき裂からの距離２に比例
する。

一方、き裂がある場合にはき裂の近傍で電位差が大きく
なっている。これらの電位差分布はｎ次近似してコンピ
ュータ２５に記憶させておく。き製形状決定に当たって
は最初に測定されたき裂周辺の電位差分布から表面き裂
長さ２Ｃ＋にと最大電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏ−ａ−を求
める。−例として第２１図にステンレス鋼１２Ｂ管の内
面に疲労により導入したき裂周辺での電位差分布を示す
。き裂がなし）ところでは電位差はほぼ一定であり、そ
の平均を求めると、基準電位差としてＶｏ＝３７．２５
μＶが得られる。き裂のあるところでは電位差は大きく
なっており、この部分の電位差分布をｎ次近似する。第
２１図では４次近似した結果得られた曲線が示しである
。この４次近似曲線と基準電位差Ｖｏとの交点から表面
におけるき裂長さ２Ｃを求めると、２ｃｍ”２２．５ｍ
ｎ　が得られる。近似曲線からき裂の最深点に対応する
最大の電位差比■／Ｖ　ｏ　＊　ａつを決定する。第２
１図の場合にはＶｍａ。−３８，０μＶであるのでＶ　
／　Ｖ　ｏ−ａｘ　＝　３８　、０　／２４．７５＝１
．５３５が得られた。次に、第９図に示した電位差分布
から各種アスペクト比ａ　／　ｃのき裂に対する電位差
比Ｖ　／　Ｖ　ｏ　とき裂深さａ／ｌの関係を作成する
ために電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏとアスペクト比ａ　／　
ｃの関係を作成する。この場合、ＦＥＭによる電場解析
では板厚１；　＝　２　Ｏｎｏｎの平板について解析し
ているので、測定端子間距離ｄに対応した測定位置ｄ＊
における電位差比Ｖ　／　Ｖ　。

とアスペク１〜比ａ／Ｃの関係を作成しなければならな
い。従って、被測定部材の板厚ｔ＊で補正されたｄ’＊
＝ｄＸ２０／ｌ＊の位置の各き裂深さに対する電位差を
求めて電位差比Ｖ／Ｖｏとアスペク１〜比ａ　／　ｃの
関係を第２２図のように作成する。

＝２８− 電位差比Ｖ／Ｖｏとアスペクト比ａ　／　ｃの関係は各
き裂深さａ　／　を毎にｎ次近似してコンピュータ２５
の記憶装置２７に記憶させる。次に、電位差比Ｖ／Ｖｏ
とアスペクト比ａ　／　ｃの関係を用いてアスペクト比
ａ　／　ｃ　＝　０　、５　　に対する電位差比Ｖ／Ｖ
ｏ　とき裂深さａ　／　ｔの関係のマスターカーブを第
２３図のように作成する。この場合にも電位差比Ｖ　／
　Ｖ　ｏとき裂深さａ　／　ｔの関係はｎ次近似、例え
ば５次近似する。このマスターカーブに電位差分布を４
次近似して得られた最大電位差比■／Ｖｏ□工を代入し
てき裂深さａ申を求める。次いで、板厚補正した表面き
裂長さ２ｃｍ　（＝２ｃＸ２０／１）によりき裂のアス
ペクト比ａ＊／Ｃ傘を求め、マスターカーブのアスペク
ト比ａ　／　Ｃと比較する。両者が一致していなければ
、改めて電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏとアスペクト比ａ　／
　ｃの関係を用いてアスペクト比ａ　／　ｃ　＝　ａ　
＊　／　ｃ　Ｉｍに対する電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏとき
裂深さａ　／　ｔの関係のマスターカーブを作成し、最
大電位差比Ｖ　／　Ｖ　Ｏｍａｘを代入してき裂深さａ
申を求める。この作業を両者が一致するまで、例えば、
ａ　／　ｃとａｘ　／　Ｑ　＊の差が０．０１　以下と
なるまで繰り返す。一致したときのアスペクト比に対す
る電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏとき裂深さａ　／　ｔの関係
のマスターカーブに各測定位置における電位差比を代入
することによりき裂全体の形状を決定するものである。

この場合電位差比は各測定位置における電位差比を代入
しても良いし、ｎ次近似した電位差比分布を代入しても
良い。

第２１図に示した疲労き裂周辺の電位差分布について具
体的に計算した結果について示す。ステンレス鋼管の板
厚はｔ＊＝１５．８ｎｗｎであり、測定端子間距離はｄ
＝５＋ｎｎであるので、ｄ＊＝ｄＸ２０／ｌ＊＝５Ｘ２
０／１５．８＝６．３ｕ類の位置における各アスペク１
〜比の各き裂深さに対する電位差を求める。ただし、き
裂が測定端子の中央に来るようにして電位差を測定して
いるので、Ｚ＝ｄ＊／２＝３．１５ｎｎの位置の電位差
を求め、第２２図のような電位差比Ｖ／Ｖｏとアスペク
１〜比ａ　／　ｃの関係を作成する。これらの関係を用
いて第２２図に示すようにアスペクト比ａ　／　ｃ　＝
０．５に対する電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏ　とき裂深さａ
　／　ｔの関係のマスターカーブを作成する。このカー
ブに最大電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏ−ａｘ　＝　１　、５
３５　　を代入すると、ａ＊／ｌ＝０．２６６５　　と
なり、ａｍ＝５．３１１１Ｎ１１が得られる。表面き裂
長さ２ｃ＝２２．５＋＋ｗｎ　を板厚補正すると２ｃｍ
＝２２．５Ｘ２０／１５．８＝２８．４８＋ｎｎ　とな
り、き裂のアスペクト比はａ　ｍ　／　ｃ　＊　＝　５
　、３１．　／　１４　、２８　＝　０　、３７　　と
なる。そこで、次にａ／ｃ＝０．３７　　に対するマス
ターカーブを作成してき裂深さを求めると、ａ＊＝４．
９７ｍｍ　が得られ、ａ　＊　／　ｃ　＊＝　０　、３
４８となる。再び、ａ／ａ＝０．３４　　に対するマス
ターカーブを作成してき裂深さを求めると、ａ＊＝４．
９２ｎｎが得られ、ａ　＊　／　ｃ　＊　＝　０　、３
４−４　　となり、アスペクト比がほぼ一致した。これ
らは手計算による結果であるが、コンピュータ２５によ
り計算した場合はａ　／　ｃ　＝　０　、３４８　　に
対するマスターカーブを作成してａ＋に＝４．９４＋ａ
ｍ　、ａ／ｃ　＝　０　、３４５　　が得られ、アスペ
ク１〜比はほとんど一致した。このようにして求めた表
面き裂形状と破断後の破面のビーチマークとの対応を第
２４図に示す。第２１図で分かるように電位差測定間隔
が粗かったために、表面のき裂先端近傍でややき裂が浅
目になっているが、そこを除けば非常に良く一致してい
る。従って、もしもつと細かいピッチで電位差分布を測
定できれば、更に精度が良くなる。

ただし、上述の方法ではき裂が電場に対して垂直にある
場合に適用できるものであって、傾いているき裂に対し
てはそのまま適用できない。第２５図に傾いているき裂
周辺で測定された電位差分布の模式図を示す。図では水
平方向に電流を流したときに得られた電位差分布におい
て、水平方向での電位差の最大値となった位置が示しで
ある。

このような場合にはその電位差が最大となった測定位置
の座標点を最小自乗法により直線近似して水平方向に対
する角度を求めると共に、両端座標からき裂長さ２ｃ＋
ｋを求める。この時、き裂の法線方向と電場方向とのな
す角度をｅとすると、電位差比Ｖ／Ｖｏ’　　はき裂が
電場に対して直角にあるときの電位差比Ｖ／Ｖｏよりも
小さくなり、第一次近似してはＶ／Ｖｏ’　＝Ｖ／Ｖｏ
−ｃｏｓθとなる。

従って、上述の方法でき裂形状を求める場合には測定さ
れた電位差比Ｖ／Ｖｏ’　　をθで補正してＶ／Ｖｏ＝
Ｖ／Ｖｏ’　・ｃｏＳθにより評価することが必要であ
る。ただし、０が４５°を超えると精度が悪くなるので
、θが４５°よりも小さい方の電場についての測定値を
使って判定する方が良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の格子板検査装置によれば、水
平方向と垂直方向に共に等間隔でマトリクス状に配置し
た測定端子を有する測定ヘッドを格子板の側面に押し当
てて走査して、格子板の水平方向と垂直方向の両方向の
電位差分布を測定し、簡易表面き裂形状決定法によりき
裂の位置及び形状の検出ができるので、上部格子板の健
全性を精度良く検査することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれ格子板検査装置の一実施例を
示す平面図、正面図及び右側面図、第４図は測定ヘン１
く周辺の一実施例を示す構造図、第５図は測定ヘッドの
一実施例を示す構造図、第６図は端子の一実施例を示す
構造図、第７図と第８図は電位差分布の測定方法を示す
図、第９図は測定ヘン１〜の他の実施例を示す構造図、
第１０図。 第１１図及び第１２図は電位差分布の測定方法を示す図
、第１３図は格子板検査装置の一実施例を示すシステム
系統図、第１４図は格子板検査の一実施例を示すフロー
チャー１・、第１５図はき製形状検出の全体の一実施例
を示すフローチャート、第１６図は電位差分布測定の一
実施例を示すフローチャー１・、第１７図は測定範囲全
体の電位差比分布を示す図、第１８図は欠陥周辺の電位
差比分布を示す図、第１９図はき製形状の判定方法の一
実施例を示すフローチャー１〜、第２０図はＦ　Ｅ　Ｍ
で得られた板材の表面における電位分布の一例を示す図
、第２１−図はステンレスパイプのき裂周辺で測定され
た電位差分布図、第２２図は電位差比とアスベク１へ比
の関係線図、第２３図は電位差比とき裂深さの関係線図
、第２４図は実際のき製形状と判定されたき製形状との
比較を示す図、第２５図は傾いている欠陥周辺で測定さ
れた電位差分布において最大電位差の位置を示す図であ
る。 王　格子板検査装置本体、２・Ｘ軸駆動用モータ、３　
モータ駆動装置、４，４′・・Ｘ軸すミツ１−スイッチ
、５・Ｚｉｌｌｌ駆動用モータ、６　モータ駆動装置、
７　Ｚ軸すミットスイッチ、８　圧縮空気源、９　Ｙ方
向固定用シリンダ、］Ｏ・電磁弁、１１−・Ｘ方向固定
用シリンダ、１２　電磁弁、１−３・測定ヘッド駆動用
シリンダ、１４　電磁弁、１６　給電端子、１．７−　
ａｌｌｌｌ子端子８・・マルチプレクサ−１１９−７１
１流極性変換装置、２０・・直流電源、２１　マルチプ
レクサ−１２２・微小電位差計、２３−　Ｇ　Ｐ　−Ｉ
　Ｂインタフェース、２−／ｌインタフェース、２５　
コンピュータ、２６−ＣＲＴ、２７　外部記憶装置、３
０，３］、−軸受、３２　自在継手、３３　ボールねじ
、３４　スライド台、３５　・ボールねじ軸受、３６　
スライドガイド、３７　スライ［く軸受、３８　・リミ
ットスイッチ作動用部材、３９．３９’　−４軸方向固
定用案内板、４．０−　Ｙ軸方向固定用空気シリンダ、
５１．５１’・・Ｘ軸方向固定用案内板、５２−　Ｘ軸
方向固定用空気シリンダ、５３．５４　　ボールねじ軸
受、５５　・自在継手、５６　・ボールねじ、５７・・
Ｚ軸支持プレー１−１５８　スタイ１−ガイド、５９・
スタイ１〜軸受、６０・・スライド台、６１ボールねじ
軸受、７１・測定ヘッド、７２　リミツ１〜スイッチ作
動用プレート、７３・・Ｈ１１定ヘッド案内捧、７５・
格子板、８１・Ｚ軸回転モータ、８２・・モータ駆動装
置、８３・燃料交換装置、８４　・燃料交換装置制御装
置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、部材表面に相互に離間した少なくとも１組の給電端
   子対により直流電流を印加し、該給電端子対の間に少な
   くとも１組の電位差測定端子対を設けて電位差を測定し
   、該電位差から欠陥を検出する原子炉上部格子板の格子
   板検査装置において、前記格子板の上面に配置された本
   体に、該本体を前記格子板の直行するＸ方向、Ｙ方向に
   固定するための位置決め板と固定用空気シリンダを設け
   、前記本体の上面にはＸ軸方向直線スライドガイドとボ
   ールねじの軸受を取り付け、該ホールねじ軸受にはボー
   ルねじを嵌合させ、該ボールねじの一端には自在継手を
   介してＸ軸駆動用モータを設け、前記Ｘ軸方向直線スラ
   イドガイドに嵌合する軸受の上部にはＸ軸方向駆動部を
   取付け、該駆動部にはＺ軸方向に伸びる支持部材を設け
   、該支持部材にはＺ軸方向直線スライドガイドとボール
   ねじの軸受を取付け、該ボールねじ軸にはボールねじを
   嵌合させ、該ボールねじの一端には自在継手を介してＺ
   軸駆動用モータを設け、前記Ｚ軸方向直線スライドガイ
   ドに嵌合する軸受の上部にはＺ軸方向駆動部を取付け、
   該駆動部には前記格子板の側面に直交する方向に駆動可
   能な空気シリンダを取付け、該空気シリンダの軸端には
   直流電流供給と電位差測定を兼用する電極を多数配置し
   た不導体製の測定ヘッドを取付け、前記本体の上部には
   吊下げ用部材を設け、該部材の上部には軸端を燃料交換
   装置の先端に取付け可能とした部材に接続されたＺ軸回
   転用モータを取付けた構成としたことを特徴とする格子
   板検査装置。 ２、前記本体の上面にＸ軸方向リミットスイッチを２個
   設けると共に、前記Ｘ軸方向駆動部の側面にリミットス
   イッチ作動用部材を設け、前記Ｚ軸方向に伸びる支持部
   材にＺ軸方向リミットスイッチを２個設けると共に、前
   記Ｚ軸方向駆動部の側面にリミットスイッチ作動用部材
   を設けた特許請求の範囲第１項記載の格子板検査装置。 ３、制御用のコンピュータと、測定結果とデータ処理結
   果を表示するＣＲＴと、データとプログラムを記録する
   外部記憶装置と、モータ駆動用の駆動装置と、空気シリ
   ンダを駆動するための電磁弁と、給電端子に電流を供給
   するための直流電源と、電流極性変換装置と、前記コン
   ピュータに接続するためのインタフェースと、前記格子
   板上の電位差分布を測定する微小電位差計と、マルチプ
   レクサー及びＧＰ−ＩＢインタフェースを設けてある特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の格子板検査装置
   。 ４、前記測定ヘッドにＸ軸方向、Ｙ軸方向の電位差分布
   を測定できるように２方向に電流供給と電位差測定を兼
   用する端子を配置した特許請求の範囲第１項または第２
   項または第３項記載の格子板検査装置。 ５、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に配置した前記端子を前記測定
   ヘッドの外周部に配置した特許請求の範囲第４項記載の
   格子板検査装置。 ６、前記測定ヘッドに配置した端子をＸ軸方向、Ｙ軸方
   向共に等間隔でマトリクス状に配置した特許請求の範囲
   第４項記載の格子板検査装置。