In-situ X-ray observation of molten pool depth during laser micro welding

レーザーマイクロ溶接中の溶融池深さのその場観察

山田 知典; 菖蒲 敬久  ; 西村 昭彦  ; 米本 幸弘; 山下 晋   ; 村松 壽晴

Yamada, Tomonori; Shobu, Takahisa; Nishimura, Akihiko; Yonemoto, Yukihiro; Yamashita, Susumu; Muramatsu, Toshiharu

ファイバーレーザーの小型高性能化が進み、この技術を高経年化軽水炉の検査補修に応用することが可能となった。量子ビーム部門ではこれまで熱交換器伝熱管において微細欠陥を発見し補修する光ファイバ内視鏡とファイバーレーザーを合わせた新型プローブが開発されている。本研究では、微小なき裂を補修するための実演として突合せ溶接を行い、放射光X線を利用して溶接中の材料内部の挙動を観察した。レーザー溶接中の材料内部のその場観察は、溶接不良の原因となる気泡や欠陥を非破壊で観察可能なため、補修溶接での有益な情報を提供することができる。そのため、溶接欠陥の抑制やそのメカニズムの調査に効果的である。これにより開発した新型プローブを用いて実施した、伝熱管の突合せ溶接の溶融池深さを明らかにした。

Small size and high-performance fiber lasers enable in-situ flaw sizing and repairs at nuclear power plants. In quantum beam science directorate, the new probing system was developed to treat micro cracks at the welded section of heat exchanger tubes, where a fiber laser beam passed through a composite-type optical fiber scope. Molten pool's diameter by laser welding gradually expanded more than the width of the micro crack's crevice caused by stress corrosion cracking. In this work, we have carried out in-situ X-ray observation of inside materials during laser welding. In-situ observation of inside materials during fiber laser welding provides a useful knowledge of repair welding because bubbles and cracks which cause the poor weld was clearly observed in non-destructive. This is very effective for control of weld defect and investigation of the mechanisms. As a result, we are able to confirm the molten pool depth of butt welding for heat exchanger units using the new probing system.