JPS61175554A - Ｘ線回析を用いる金属管の非破壊検査方法 - Google Patents
Ｘ線回析を用いる金属管の非破壊検査方法Info
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- JPS61175554A JPS61175554A JP61012305A JP1230586A JPS61175554A JP S61175554 A JPS61175554 A JP S61175554A JP 61012305 A JP61012305 A JP 61012305A JP 1230586 A JP1230586 A JP 1230586A JP S61175554 A JPS61175554 A JP S61175554A
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- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
灸朋ヱと１１一
本発明は、金属管の非破壊試験に関し、特にＸ線回折技
術による原子燃料被覆管の試験に関するものである。
術による原子燃料被覆管の試験に関するものである。
ジルカロイ−２またはジルカロイ−４から形成された管
のようなジルコニウム金属管が核燃料を収容するために
原子炉の燃料集合体で用いられている。このような管も
しくは被覆管は、燃料要素の信頼性を確保するために厳
格な要件を満たさなければならない。従って、燃料棒の
許容し得ない破損率に到らないような限界内に被覆管の
ばらつきを維持することが肝要である。従って、このよ
うな被覆管における無欠陥と言う目標を達成するなめに
は、燃料集合体内の総ての被覆管が予め定められた仕様
を満たしていることを保証するための改良されたプロセ
ス制御及び検査技術の必要性が認められる。
のようなジルコニウム金属管が核燃料を収容するために
原子炉の燃料集合体で用いられている。このような管も
しくは被覆管は、燃料要素の信頼性を確保するために厳
格な要件を満たさなければならない。従って、燃料棒の
許容し得ない破損率に到らないような限界内に被覆管の
ばらつきを維持することが肝要である。従って、このよ
うな被覆管における無欠陥と言う目標を達成するなめに
は、燃料集合体内の総ての被覆管が予め定められた仕様
を満たしていることを保証するための改良されたプロセ
ス制御及び検査技術の必要性が認められる。
一般に、燃料集合体における供給被覆管材料は、限られ
た数の試料もしくは標本を用いての管の性質を測定する
ことにより使用可能性が判定される。
た数の試料もしくは標本を用いての管の性質を測定する
ことにより使用可能性が判定される。
この種の測定の破壊的性質から被覆管総ての検査を行う
ことはできず、そのため限られた数の仕様外の管が燃料
集合体で用いられる潜在的可能性が存在する。
ことはできず、そのため限られた数の仕様外の管が燃料
集合体で用いられる潜在的可能性が存在する。
ジルカロイ製燃料被覆管のための現在の仕様には、被覆
管材料の機械的異方性の１つの尺度である収縮歪み率（
ＣＳＲ）の測定が含まれる。このＣＳＲ測定は破壊的な
測定であって、試料の２１ｎ（５，０８ｃｚ）ゲージ長
に亘る歪み測定で行なわれる。この様な機械的異方性の
局部的測定では、測定されたＣＳＲが供給される被覆管
材料全体の代表的ＣＳＲとなるように適切なプロセス制
御が行なわれていると言う前提に基づいてのみ有効であ
る。
管材料の機械的異方性の１つの尺度である収縮歪み率（
ＣＳＲ）の測定が含まれる。このＣＳＲ測定は破壊的な
測定であって、試料の２１ｎ（５，０８ｃｚ）ゲージ長
に亘る歪み測定で行なわれる。この様な機械的異方性の
局部的測定では、測定されたＣＳＲが供給される被覆管
材料全体の代表的ＣＳＲとなるように適切なプロセス制
御が行なわれていると言う前提に基づいてのみ有効であ
る。
機械的異方性に対する現在の仕様の上記のような制限に
鑑みて、１００”６検査に匹敵し被覆管の異方性を感知
し得る別の方法が望まれている。被覆管における機械的
異方性は、結晶組織により制御され、従って、結晶組織
の変化を感知する方法が、機械的異方性に関する要件が
満たされていることを確認するためのより直接的な方法
である。
鑑みて、１００”６検査に匹敵し被覆管の異方性を感知
し得る別の方法が望まれている。被覆管における機械的
異方性は、結晶組織により制御され、従って、結晶組織
の変化を感知する方法が、機械的異方性に関する要件が
満たされていることを確認するためのより直接的な方法
である。
Ｘ線回折は一般に、実験室レベルでの技術であると考え
られているが、Ｘ線管及び検出器における技術的進歩か
ら、Ｘ線回折を、実験室外でも時機を得た仕方で行なう
ことが可能になっている。
られているが、Ｘ線管及び検出器における技術的進歩か
ら、Ｘ線回折を、実験室外でも時機を得た仕方で行なう
ことが可能になっている。
その最適な例は、携帯可能な手で保持される装置を用い
ての現場でのＸ線回折による残留応力の測定である。こ
の測定は、約１０秒以内に行うことができる。Ｘ線回−
折によるこの様な残留応力測定の例に関しては、米国特
許第３，９３４，１３８号明細書及び第４，０９５，１
０３号明細書を参照されたい。米国特許第３，９３４，
１３８号明細書には、２つの別個の位置感知Ｘ線検出器
を備えた計器が用いられている。
ての現場でのＸ線回折による残留応力の測定である。こ
の測定は、約１０秒以内に行うことができる。Ｘ線回−
折によるこの様な残留応力測定の例に関しては、米国特
許第３，９３４，１３８号明細書及び第４，０９５，１
０３号明細書を参照されたい。米国特許第３，９３４，
１３８号明細書には、２つの別個の位置感知Ｘ線検出器
を備えた計器が用いられている。
回折角の変化は、応力が測定される材料と同じ材料の応
力がかけられていない第１の標本に関して測定され、そ
して計器は、既知の応力を受けている第２の標本を用い
て較正ないしは目盛付けされる。米国特許第４，０９５
，１０３号明細書に記載の技術によれば、唯１つの検出
器を用いて２つの回折角測定を逐次行うことにより、残
留応力の迅速で正確な測定が実施される。この測定は、
ビームを試験用標本の主表面に指向するようにＸ線源を
配置することによって行なわれる。Ｘ＠は標本により回
折され、回折角度は位置感知比例計数管で測定されて、
回折ピークが求められる。Ｘ線源及び検出器を所定の角
度だけ回転し、第２の回折ピークを探知する。次いで、
線形等方性理論から導き出される式を適用して残留応力
を計算する。
力がかけられていない第１の標本に関して測定され、そ
して計器は、既知の応力を受けている第２の標本を用い
て較正ないしは目盛付けされる。米国特許第４，０９５
，１０３号明細書に記載の技術によれば、唯１つの検出
器を用いて２つの回折角測定を逐次行うことにより、残
留応力の迅速で正確な測定が実施される。この測定は、
ビームを試験用標本の主表面に指向するようにＸ線源を
配置することによって行なわれる。Ｘ＠は標本により回
折され、回折角度は位置感知比例計数管で測定されて、
回折ピークが求められる。Ｘ線源及び検出器を所定の角
度だけ回転し、第２の回折ピークを探知する。次いで、
線形等方性理論から導き出される式を適用して残留応力
を計算する。
本発明の目的は、Ｘ線回折技術により、原子燃料被覆管
の様な金属管の結晶組織の特徴を明らかにすることにあ
る。
の様な金属管の結晶組織の特徴を明らかにすることにあ
る。
几１ド１１歴一
本発明は、その広い形態において、Ｘ線回折を用いて金
属管の結晶組織を特徴付は識別するための非破壊検査方
法であって、前記金属管の表面に対し或る角度でＸ線源
から前記金属管に対して、Ｘ線が回折されるようにＸ線
を指向させ、前記金属管から離間した場所において、予
め定められた散乱角度範囲に亘り前記Ｘ線を収集するの
に充分な位置感知Ｘ線検出器に回折Ｘ線を集める、非破
壊検査方法において、前記金属管の軸線を中心とする回
転方向と軸線方向との双方において前記Ｘ線源と前記金
属管との間で相対運動を行い、前記金属管上の複数の場
所からの前記回折Ｘ線の複数のブラックのピークから強
度を測定する、ことを特徴とするものである。
属管の結晶組織を特徴付は識別するための非破壊検査方
法であって、前記金属管の表面に対し或る角度でＸ線源
から前記金属管に対して、Ｘ線が回折されるようにＸ線
を指向させ、前記金属管から離間した場所において、予
め定められた散乱角度範囲に亘り前記Ｘ線を収集するの
に充分な位置感知Ｘ線検出器に回折Ｘ線を集める、非破
壊検査方法において、前記金属管の軸線を中心とする回
転方向と軸線方向との双方において前記Ｘ線源と前記金
属管との間で相対運動を行い、前記金属管上の複数の場
所からの前記回折Ｘ線の複数のブラックのピークから強
度を測定する、ことを特徴とするものである。
ここに開示する好適な実施例においては、金属管の結晶
組織は、該金属管の表面に対して或る角度でＸ線を鎖管
に指向し、金属管から離間した場所で、予め定められた
散乱角の範囲に亘り位置悉知Ｘ線検出器で検出し、そし
て回折Ｘ線の複数のブラックのピーク（Ｂｒａｇｇ ｐ
ｅａｋ）から強度を測定する。金属管は、Ｘ線源及び離
間配置された位置感知検出器に対して相対的に移動され
且つそれ自身の軸線を中心に回転されて、それにより結
晶組織を判定し得る金属管上の複数の個所から回折Ｘ線
を測定し、それにより、金属管全体の機械的異方性を表
す尺度を得る。
組織は、該金属管の表面に対して或る角度でＸ線を鎖管
に指向し、金属管から離間した場所で、予め定められた
散乱角の範囲に亘り位置悉知Ｘ線検出器で検出し、そし
て回折Ｘ線の複数のブラックのピーク（Ｂｒａｇｇ ｐ
ｅａｋ）から強度を測定する。金属管は、Ｘ線源及び離
間配置された位置感知検出器に対して相対的に移動され
且つそれ自身の軸線を中心に回転されて、それにより結
晶組織を判定し得る金属管上の複数の個所から回折Ｘ線
を測定し、それにより、金属管全体の機械的異方性を表
す尺度を得る。
本発明は、単なる例として、添付図面を参照しての好ま
しい実施例に関する以下の説明から一層明瞭に理解され
よう。
しい実施例に関する以下の説明から一層明瞭に理解され
よう。
１緩欠ｌ肚
本発明の方法によれば、管状構造の結晶組織は、Ｘ線回
折技術により特性が明らかにされる０周知のように、Ｘ
線が結晶に当たると、入射エネルギーの一部は結晶によ
り吸収され、一部は透過され、そして一部は回折される
（即ち、入射Ｘ線と同じ波長の放射が、入射ビームの
方向とは異なった方向に放出される）０回折条件は、ブ
ラックの法則（Ｄｒａｇｇ’ｓ ｌａｗ）、即ちλ＝２
ｄ−ｓｉｎθにより決定される。この法則は、結晶が最
大の明確さでＸ線ビームを回折する条件を表わすもので
ある。上式中、λはＸ線の波長であり、ｄは、結晶格子
面の面間間隔であり、そしてθは回折角もしくはブラッ
クの角度である。固定のＸ線波長、典型的にはＸ線源の
特性波長で、結晶物質内に存在する幾つかの異なった面
間間隔により決定されて、幾つかの異なった回折角で急
峻な回折ピークが生ずる。
折技術により特性が明らかにされる０周知のように、Ｘ
線が結晶に当たると、入射エネルギーの一部は結晶によ
り吸収され、一部は透過され、そして一部は回折される
（即ち、入射Ｘ線と同じ波長の放射が、入射ビームの
方向とは異なった方向に放出される）０回折条件は、ブ
ラックの法則（Ｄｒａｇｇ’ｓ ｌａｗ）、即ちλ＝２
ｄ−ｓｉｎθにより決定される。この法則は、結晶が最
大の明確さでＸ線ビームを回折する条件を表わすもので
ある。上式中、λはＸ線の波長であり、ｄは、結晶格子
面の面間間隔であり、そしてθは回折角もしくはブラッ
クの角度である。固定のＸ線波長、典型的にはＸ線源の
特性波長で、結晶物質内に存在する幾つかの異なった面
間間隔により決定されて、幾つかの異なった回折角で急
峻な回折ピークが生ずる。
回折ピークの積分強度は、回折に対し適切に配向されて
いるクリスタライトもしくは晶子の数に比例する。従っ
て、１つの回、折ピークの積分強度を測定することによ
り、特定の配向の晶子数を表す尺度を得ることができる
。この方法は、全ての測定可能な回折ピークから積分強
度を求める逆極点図（ｉｎｖｅｒｓｅ ｐｏｌｅ ｆｉ
ｇｕｒｅｓ）の構成に用いられている。これは、典型的
には、実験室での測定用に用意された試料に対する標準
θ：２θ回折走査で行なわれる。ジルコニウム基合金に
対するこのような測定は、典型的には、１８個のｈｋ、
１回折ピークからの積分強度が、３０度から１４０度の
２θ角度範囲に渡って得られるＣｕ Ｋα放射を用いて
行なわれている。これ等の強度は、次いで、試料の組織
を特徴的に表す組織パラメータを計算するのに用いるこ
とができる［Ｊ−Ｊ・カーンズ（Ｋｅａｒｎｓ）の論文
［ジルカロイにおける熱膨張及び好ましい配向（Ｔｂｅ
ｒｍａｌＥｘｐａｎｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｅｆｆｅｒ
ｅｄ ０ｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｚｉｒｃ−ＩＬ
ｌｏＦ）Ｊ、−八Ｐ［ｌ−ＴＭ−４７２，１９６５年１
１月号コ。
いるクリスタライトもしくは晶子の数に比例する。従っ
て、１つの回、折ピークの積分強度を測定することによ
り、特定の配向の晶子数を表す尺度を得ることができる
。この方法は、全ての測定可能な回折ピークから積分強
度を求める逆極点図（ｉｎｖｅｒｓｅ ｐｏｌｅ ｆｉ
ｇｕｒｅｓ）の構成に用いられている。これは、典型的
には、実験室での測定用に用意された試料に対する標準
θ：２θ回折走査で行なわれる。ジルコニウム基合金に
対するこのような測定は、典型的には、１８個のｈｋ、
１回折ピークからの積分強度が、３０度から１４０度の
２θ角度範囲に渡って得られるＣｕ Ｋα放射を用いて
行なわれている。これ等の強度は、次いで、試料の組織
を特徴的に表す組織パラメータを計算するのに用いるこ
とができる［Ｊ−Ｊ・カーンズ（Ｋｅａｒｎｓ）の論文
［ジルカロイにおける熱膨張及び好ましい配向（Ｔｂｅ
ｒｍａｌＥｘｐａｎｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｅｆｆｅｒ
ｅｄ ０ｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｚｉｒｃ−ＩＬ
ｌｏＦ）Ｊ、−八Ｐ［ｌ−ＴＭ−４７２，１９６５年１
１月号コ。
上に述べた方法は非常に長時間を消費するため、組織の
オンライン監視もしくは検査には不適当であり、従って
、組織の特性もしくは特徴認識のためのＸ線回折技術は
実験室レベルでの方法であると考えられていた。しかし
、オンライン検査技術は必ずしも完全な組織特徴認識を
要求するものではなく、受容し得る組織を有する金属と
受容し得ない組織を有する金属とを識別するのに十分な
感度さへ有すれば良い、提案されているＸ線回折技術に
おいては、ピーク強度もしくは限定された数の回折ピー
クから求められる積分強度が測定される０回折幾何形態
が一定である場合には、積分強度は、回折するように適
切に配位されている晶子数ならびに入射ビーム強度に比
例する。Ｗｔ分強度の比を計算して、入射ビーム強度に
対する依存性を除くことができる。この場合、この比は
、材料もしくは物質の組織を特徴付けるのに用いること
ができる。組織の変化に対し十分な感度を確保するため
に測定しなければならないピークの数は、特定の材料に
対し実験的に求められる。
オンライン監視もしくは検査には不適当であり、従って
、組織の特性もしくは特徴認識のためのＸ線回折技術は
実験室レベルでの方法であると考えられていた。しかし
、オンライン検査技術は必ずしも完全な組織特徴認識を
要求するものではなく、受容し得る組織を有する金属と
受容し得ない組織を有する金属とを識別するのに十分な
感度さへ有すれば良い、提案されているＸ線回折技術に
おいては、ピーク強度もしくは限定された数の回折ピー
クから求められる積分強度が測定される０回折幾何形態
が一定である場合には、積分強度は、回折するように適
切に配位されている晶子数ならびに入射ビーム強度に比
例する。Ｗｔ分強度の比を計算して、入射ビーム強度に
対する依存性を除くことができる。この場合、この比は
、材料もしくは物質の組織を特徴付けるのに用いること
ができる。組織の変化に対し十分な感度を確保するため
に測定しなければならないピークの数は、特定の材料に
対し実験的に求められる。
−例として、表１には、異なった組織を有し、保っアｎ
ｔｒリナ・堝＃ｉ肯界肴牲冬方オスジルｈロイ−４から
形成された４つの管の標本もしくは試料からの５つの回
折ピークの相対強度が示されている０表■において、ｈ
ｋ、１は、（＾）ピルガ−（冷間加工）状態における外
径０．７ｉｎ（１，７８ＣＩ）のジルカロイ−４の管、
（Ｂ）再結晶状態における外径０．７ｉｎ（１，７８ｃ
ｍ）のジルカロイ−４の管、（Ｃ）β処理された状態に
おける０、７ｉｎ外径の管、（Ｄ）応力除去焼きなまし
を受けた状態における０、３７４ｉｎ （０，９５ｃｚ
）外径の管のミラー指数である。管＾、Ｂ及びＣ（ジル
カロイ−４製の０．フインチ直径の管）間における組織
上の差異は、０００２及び１０１１ビークの強度比を比
較することにより容易に確認できることは明らかである
。掻く小さい組織の差異しか存在しない例の場合には、
２つ以上のピークの比較が要求される可能性がある。測
定すべきピークを求めて強度比を算出し所望の組織を特
徴付けたならば、予め定められた仕様から統計学的に偏
差する管を容易に識別することができる。
ｔｒリナ・堝＃ｉ肯界肴牲冬方オスジルｈロイ−４から
形成された４つの管の標本もしくは試料からの５つの回
折ピークの相対強度が示されている０表■において、ｈ
ｋ、１は、（＾）ピルガ−（冷間加工）状態における外
径０．７ｉｎ（１，７８ＣＩ）のジルカロイ−４の管、
（Ｂ）再結晶状態における外径０．７ｉｎ（１，７８ｃ
ｍ）のジルカロイ−４の管、（Ｃ）β処理された状態に
おける０、７ｉｎ外径の管、（Ｄ）応力除去焼きなまし
を受けた状態における０、３７４ｉｎ （０，９５ｃｚ
）外径の管のミラー指数である。管＾、Ｂ及びＣ（ジル
カロイ−４製の０．フインチ直径の管）間における組織
上の差異は、０００２及び１０１１ビークの強度比を比
較することにより容易に確認できることは明らかである
。掻く小さい組織の差異しか存在しない例の場合には、
２つ以上のピークの比較が要求される可能性がある。測
定すべきピークを求めて強度比を算出し所望の組織を特
徴付けたならば、予め定められた仕様から統計学的に偏
差する管を容易に識別することができる。
艮−１
全ての組の管に対してこのような検査方法を実施するた
めには、複数のブラックのピーク（Ｂｒａｇｇｐｅａｋ
）の迅速な積分が要求される。この事は、現在の技術に
よれば数度の２θに渡る回折パターンを同時に記録する
ことを可能にする位置感知検出器の使用により可能であ
る。これによれば、回折された強度を測定するために２
θの範囲に渡り慣用の検出器を運動する必要性は無くな
り、従って、計数時間が大きく減少する。数インチの作
用長を有する検出器を用いて、広範囲の散乱角度に渡り
回折Ｘ線を検出することができる。角度の実際の範囲は
、検出器の長さ及び管と検出器との間の距離に依存する
。好適な型の位置感知検出器は、米国特許第３，４８３
，３７７号明細書に開示されている検出器である。なお
、この米国特許明細書の内容は、参考のためにここに援
用する。このような位置感知検出器は、一般に、ガスが
満たされた円筒の軸線に沿って延びる検出ワイヤを有し
ている。入射するＸ線の光子はワイヤにパルスを発生し
、適当な電子装置を用いて、該パルスが発生されたワイ
ヤ上の位置を求めることができる。既知の原子間間隔の
標本の回折ピークを測定することにより、ワイヤ状の上
記位置を散乱角２θに変換することができる。
めには、複数のブラックのピーク（Ｂｒａｇｇｐｅａｋ
）の迅速な積分が要求される。この事は、現在の技術に
よれば数度の２θに渡る回折パターンを同時に記録する
ことを可能にする位置感知検出器の使用により可能であ
る。これによれば、回折された強度を測定するために２
θの範囲に渡り慣用の検出器を運動する必要性は無くな
り、従って、計数時間が大きく減少する。数インチの作
用長を有する検出器を用いて、広範囲の散乱角度に渡り
回折Ｘ線を検出することができる。角度の実際の範囲は
、検出器の長さ及び管と検出器との間の距離に依存する
。好適な型の位置感知検出器は、米国特許第３，４８３
，３７７号明細書に開示されている検出器である。なお
、この米国特許明細書の内容は、参考のためにここに援
用する。このような位置感知検出器は、一般に、ガスが
満たされた円筒の軸線に沿って延びる検出ワイヤを有し
ている。入射するＸ線の光子はワイヤにパルスを発生し
、適当な電子装置を用いて、該パルスが発生されたワイ
ヤ上の位置を求めることができる。既知の原子間間隔の
標本の回折ピークを測定することにより、ワイヤ状の上
記位置を散乱角２θに変換することができる。
本方法においては、Ｘ線源は、既知の特性波長のＸ線を
金属管の表面に或る角度で指向する。位置感知検出器は
、金属管の結晶構造により回折されたＸ線が、散乱角の
範囲に渡り検出されるように金属管に対し離間した関係
で配置される。この散乱角の範囲は、複数の回折ピーク
を含むように十分な大きさにするのが好ましい。
金属管の表面に或る角度で指向する。位置感知検出器は
、金属管の結晶構造により回折されたＸ線が、散乱角の
範囲に渡り検出されるように金属管に対し離間した関係
で配置される。この散乱角の範囲は、複数の回折ピーク
を含むように十分な大きさにするのが好ましい。
金属管と、Ｘ線源及び位置感知検出器との間の相対運動
は、回転方向及び金属管の軸線方向の双方において行な
われる。Ｘ線源及び位置感知検出器を固定状態に維持し
て、金属管をその軸線方向に沿う方向に運動させると共
に軸線を中心に回転させるのが有利である。このように
すれば、回折Ｘ線が、金属管上の複数の個所から検出さ
れる。
は、回転方向及び金属管の軸線方向の双方において行な
われる。Ｘ線源及び位置感知検出器を固定状態に維持し
て、金属管をその軸線方向に沿う方向に運動させると共
に軸線を中心に回転させるのが有利である。このように
すれば、回折Ｘ線が、金属管上の複数の個所から検出さ
れる。
第１図には、ジルカロイ管における異方性を判定するた
めの本発明のＸ線回折方法が略示しである。Ｘ線源１は
、Ｘ線を、金属管５の表面３上の点に或る角度で指向す
る。金属管の軸線ａは回折平面に対して垂直である０回
折Ｘ線ビームは離間配置された位置感知検出器７に集め
られる０位置感知検出器は２θｌ〜２θ２の範囲内で回
折パターンを記録する。 ４１ｎ（ＩＱ、１６ｃａ＋）
長の検出器７を用い、試料対検出器間の距離を７．５ｉ
ｎ（１９，０５ｃｚ）にすることにより、２θ 内の３
０度の範囲に渡り回折強度を同時に記録し、次いでピー
ク積分を行うためにマイクロプロセッサに格納すること
ができる。２θ由め）め荀険傭圏１斗 ｒ、、ｖ、暢口
（九田１＼す、峻ム主■の５つのブラックのピーク（Ｂ
ｒａｇｇ Ｐｅａｋ）を含むのに十分な大きさである。
めの本発明のＸ線回折方法が略示しである。Ｘ線源１は
、Ｘ線を、金属管５の表面３上の点に或る角度で指向す
る。金属管の軸線ａは回折平面に対して垂直である０回
折Ｘ線ビームは離間配置された位置感知検出器７に集め
られる０位置感知検出器は２θｌ〜２θ２の範囲内で回
折パターンを記録する。 ４１ｎ（ＩＱ、１６ｃａ＋）
長の検出器７を用い、試料対検出器間の距離を７．５ｉ
ｎ（１９，０５ｃｚ）にすることにより、２θ 内の３
０度の範囲に渡り回折強度を同時に記録し、次いでピー
ク積分を行うためにマイクロプロセッサに格納すること
ができる。２θ由め）め荀険傭圏１斗 ｒ、、ｖ、暢口
（九田１＼す、峻ム主■の５つのブラックのピーク（Ｂ
ｒａｇｇ Ｐｅａｋ）を含むのに十分な大きさである。
この３０度の角度範囲外のブラックのピーク積分が要求
される場合には追加の位置感知検出器を使用することが
できる。
される場合には追加の位置感知検出器を使用することが
できる。
第１図の略図には、金属管５の表面３上の唯１つの点か
らの回折しか示されていないが、金属管をその軸線ａを
中心に回転させ且つ金属管を回折平面に対して垂直な軸
方向に移動することにより、金属管全体についての回折
強度を集めることができる。このようにして、データが
金属管全体の平均結晶組織を反映するように、金属管の
表面全体に渡り標本化を行うことができる。標本化され
る金属管の面積は、積分時間、回転運動及び軸方向運動
の速度並びに所望の統計学的計数の誤差に依存する。背
景強度が無視し得るものと仮定すると、計数誤差は次式
により与えられる。
らの回折しか示されていないが、金属管をその軸線ａを
中心に回転させ且つ金属管を回折平面に対して垂直な軸
方向に移動することにより、金属管全体についての回折
強度を集めることができる。このようにして、データが
金属管全体の平均結晶組織を反映するように、金属管の
表面全体に渡り標本化を行うことができる。標本化され
る金属管の面積は、積分時間、回転運動及び軸方向運動
の速度並びに所望の統計学的計数の誤差に依存する。背
景強度が無視し得るものと仮定すると、計数誤差は次式
により与えられる。
１％誤差を達成するためには１００００計数（カウント
〉の積分強度が要求され、５％誤差の場合には４００朴
紫（ｆｌｆ）ント）ｈ＜面すさガス 、′ｈ笑め計計り
士５０計数（カウント）７秒の比較的低い計数速度で、
それぞれ、２００秒及び８秒の計数時間に変換される。
〉の積分強度が要求され、５％誤差の場合には４００朴
紫（ｆｌｆ）ント）ｈ＜面すさガス 、′ｈ笑め計計り
士５０計数（カウント）７秒の比較的低い計数速度で、
それぞれ、２００秒及び８秒の計数時間に変換される。
第２図には、別の実施例が暗示してあり、この実施例に
おいては、金属管５の軸線ａは回折平面内にあり、金属
管５は回折平面に対し平行な軸線を中心に回転されると
共に該軸線に沿って移動される。２θＩ〜２θ２の範囲
の回折パターンが位置感知検出器によって記録される。
おいては、金属管５の軸線ａは回折平面内にあり、金属
管５は回折平面に対し平行な軸線を中心に回転されると
共に該軸線に沿って移動される。２θＩ〜２θ２の範囲
の回折パターンが位置感知検出器によって記録される。
上に述べた実施例においては、金属管の結晶組織を判定
するのに多数のブラックのピークの積分強度の測定が採
用されているが、或る種の事例においては、一連の複数
のブラックのピークからピーク強度を測定するだけで、
所望の判定を行うという目的に対して十分である場合が
あり得る。
するのに多数のブラックのピークの積分強度の測定が採
用されているが、或る種の事例においては、一連の複数
のブラックのピークからピーク強度を測定するだけで、
所望の判定を行うという目的に対して十分である場合が
あり得る。
本方法は、原子炉で用いられる約５重量パーセント以下
の合金元素を含むジルコニウム合金又はジルコニウムか
ら形成される核燃料被覆管の組織を監視もしくは検査す
るのに特に有用である。この様な合金の形成に用いられ
る元素には、ニオブ、酸素、スズ、鉄、クロム、ニッケ
ル、モリブデン、銅、バナジウム等が含まれる。特に有
用な合金は、ジルカロイ−２及びジルカロイ−４として
知られている合金である。ジルカロイ−２は、重量で約
１．２〜１．７％ノスズト、０．０７〜０．２０％の鉄
ト、０．０５〜０．１５％のクロムと、約０．０３〜０
．０８％のニッケルと、残量パーセントのジルコニウム
とを含有し、他方、ジルカロイ−４は、重量で、約１．
２〜１．７％のスズと、０．１２〜０，１８％の鉄と−
０，０５〜０．１５％のクロムと、残量パーセントのジ
ルコニウムとを含有している。
の合金元素を含むジルコニウム合金又はジルコニウムか
ら形成される核燃料被覆管の組織を監視もしくは検査す
るのに特に有用である。この様な合金の形成に用いられ
る元素には、ニオブ、酸素、スズ、鉄、クロム、ニッケ
ル、モリブデン、銅、バナジウム等が含まれる。特に有
用な合金は、ジルカロイ−２及びジルカロイ−４として
知られている合金である。ジルカロイ−２は、重量で約
１．２〜１．７％ノスズト、０．０７〜０．２０％の鉄
ト、０．０５〜０．１５％のクロムと、約０．０３〜０
．０８％のニッケルと、残量パーセントのジルコニウム
とを含有し、他方、ジルカロイ−４は、重量で、約１．
２〜１．７％のスズと、０．１２〜０，１８％の鉄と−
０，０５〜０．１５％のクロムと、残量パーセントのジ
ルコニウムとを含有している。
本発明は、金属管の一部分の破壊試験を行う必要なく、
Ｘ線回折技術により金属管の組織を監視もしくは検査す
る方法を提案した。
Ｘ線回折技術により金属管の組織を監視もしくは検査す
る方法を提案した。
第１図は、金属管がその軸線を中心に回転され且つ回折
平面に対し垂直な方向に移動される本発明の方法の一実
施例を暗示する図、第２図は、金属管がその軸線を中心
に回転され且つ回折平面に対平行な方向に移動される本
発明の第２の実施例を図解する略図である。 １・・・Ｘ線源 ３・・・管５の表面５・・・
管 ７・・・位置感知検出器。 出願人 ウェスチングハウス・エレクトリック・ＦＩＧ
、 ／ ＦＩＧ、 ２
平面に対し垂直な方向に移動される本発明の方法の一実
施例を暗示する図、第２図は、金属管がその軸線を中心
に回転され且つ回折平面に対平行な方向に移動される本
発明の第２の実施例を図解する略図である。 １・・・Ｘ線源 ３・・・管５の表面５・・・
管 ７・・・位置感知検出器。 出願人 ウェスチングハウス・エレクトリック・ＦＩＧ
、 ／ ＦＩＧ、 ２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｘ線回折を用いて金属管の結晶組織を特徴付け識別する
ための非破壊検査方法であって、 前記金属管の表面に対し或る角度でＸ線源から前記金属
管に対して、Ｘ線が回折されるようにＸ線を指向させ、 前記金属管から離間した場所において、予め定められた
散乱角度範囲に亘り前記Ｘ線を収集するのに充分な位置
感知Ｘ線検出器に回折Ｘ線を集める、 非破壊検査方法において、 前記金属管の軸線を中心とする回転方向と軸線方向との
双方において前記Ｘ線源と前記金属管との間で相対運動
を行い、 前記金属管上の複数の場所からの前記回折Ｘ線の複数の
ブラックのピークから強度を測定する、ことを特徴とす
る、Ｘ線回折を用いる金属管の非破壊検査方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/695,115 US4715053A (en) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | Method for monitoring the crystallographic texture of metallic tubes by use of X-ray diffraction |
| US695115 | 1985-01-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61175554A true JPS61175554A (ja) | 1986-08-07 |
Family
ID=24791633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61012305A Pending JPS61175554A (ja) | 1985-01-25 | 1986-01-24 | Ｘ線回析を用いる金属管の非破壊検査方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4715053A (ja) |
| EP (1) | EP0189040B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61175554A (ja) |
| CA (1) | CA1241460A (ja) |
| DE (1) | DE3671962D1 (ja) |
| ES (1) | ES8706262A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010249549A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｘ線回折法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3825830A1 (de) * | 1988-07-29 | 1990-02-01 | Hoesch Stahl Ag | Verfahren und vorrichtung zur texturanalyse |
| US5007072A (en) * | 1988-08-03 | 1991-04-09 | Ion Track Instruments | X-ray diffraction inspection system |
| US4910758A (en) * | 1988-08-09 | 1990-03-20 | Amoco Corporation | X-ray diffraction method for generating mineralogy record of whole core |
| US5931780A (en) * | 1993-11-29 | 1999-08-03 | Arch Development Corporation | Method and system for the computerized radiographic analysis of bone |
| US5724401A (en) * | 1996-01-24 | 1998-03-03 | The Penn State Research Foundation | Large angle solid state position sensitive x-ray detector system |
| WO2005041253A2 (en) | 2003-07-16 | 2005-05-06 | Superpower, Inc. | Methods for forming superconductor articles and xrd methods for characterizing same |
| WO2005010512A1 (en) * | 2003-07-22 | 2005-02-03 | X-Ray Optical Systems, Inc. | Method and system for x-ray diffraction measurements using an aligned source and detector rotating around a sample surface |
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| RU2614023C1 (ru) * | 2015-11-05 | 2017-03-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ неразрушающего контроля термодеформационной обработки полуфабрикатов из двухфазных титановых сплавов на перегрев методом рентгеноструктурного анализа |
| DE102016222644A1 (de) | 2016-03-14 | 2017-09-28 | Sms Group Gmbh | Verfahren zum Walzen und/oder zur Wärmebehandlung eines metallischen Produkts |
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Family Cites Families (10)
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| US4095103A (en) * | 1976-03-12 | 1978-06-13 | Northwestern University | Apparatus and method for determination of residual stress in crystalline substances |
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| JPS5981545A (ja) * | 1982-10-30 | 1984-05-11 | Mazda Motor Corp | 鋳鉄製シリンダ−ライナ−のホ−ニング加工面の黒鉛表出状態判別法 |
| US4561062A (en) * | 1983-02-18 | 1985-12-24 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Energy, Mines And Resources | Stress measurement by X-ray diffractometry |
-
1985
- 1985-01-25 US US06/695,115 patent/US4715053A/en not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-01-07 EP EP86100084A patent/EP0189040B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-01-07 DE DE8686100084T patent/DE3671962D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-01-21 CA CA000499939A patent/CA1241460A/en not_active Expired
- 1986-01-22 ES ES551133A patent/ES8706262A1/es not_active Expired
- 1986-01-24 JP JP61012305A patent/JPS61175554A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2010249549A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｘ線回折法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0189040B1 (en) | 1990-06-13 |
| ES551133A0 (es) | 1987-06-01 |
| DE3671962D1 (de) | 1990-07-19 |
| ES8706262A1 (es) | 1987-06-01 |
| EP0189040A2 (en) | 1986-07-30 |
| CA1241460A (en) | 1988-08-30 |
| US4715053A (en) | 1987-12-22 |
| EP0189040A3 (en) | 1987-03-25 |
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