ステンレス鋼管溶接継手における欠陥及び柱状晶伝搬エコーに関する数値解析,1; 研究開発の全体像及び数値解析によるエコーの再現性

Numerical analysis of defects and columnar crystal propagation echoes in stainless steel welded joints, 1; Overview of research and reproducibility of echoes through numerical analysis

下平 昌樹 ; 松井 哲也; 山口 義仁 ; 外山 健; 勝山 仁哉  

Shimodaira, Masaki; Matsui, Tetsuya; Yamaguchi, Yoshihito; Toyama, Takeshi; Katsuyama, Jinya

日本原子力研究開発機構の安全研究センターでは、先進的な検査・構造健全性評価技術に関する基盤研究を実施している。この研究開発において、原子力構造機器に対する非破壊検査による探傷画像から欠陥形状などを推定する機械学習ツールを開発している。この機械学習においては超音波探傷試験(UT)を模擬した数値解析結果を教師データとする予定であり、これにより効率的に学習を進められることが期待される。ただし、数値解析技術を活用するためには解析手法の妥当性確認が不可欠である。本報告では、当該研究開発の全体像を示す。また、数値解析手法の妥当性確認の一環として、ステンレス鋼溶接継手を対象としたUT模擬解析により、実際のUTで得られるような欠陥や溶接金属の柱状晶組織に由来するエコー(柱状晶伝搬エコー)が再現されることを確認した。さらに、溶接金属の結晶異方性がUT結果に及ぼす影響を調べ、柱状晶伝搬エコーの強度が超音波の入射方向と柱状晶組織の長軸方向の関係に依存して変化することを明らかにした。

Nuclear Safety Research Center in JAEA conducts a research project regarding advanced inspection and structural integrity assessment techniques. As a part of this research project, a machine learning tool estimating the shape of defects from non-destructive testing images is developed combining the numerical analysis techniques for ultrasonic testing (UT). The numerical analysis efficiently generates a number of training data, but the validation of the analysis is necessary. In this presentation, we briefly explained the overview of the research project. Moreover, the reproducibility of echoes due to defects and columnar crystals of weld metals was confirmed by simulating the UT for stainless steel welded joints. The effect of the anisotropic property of weld metal on echo behavior was also investigated. The intensity of columnar crystal propagation echo was strongly affected by the relationship between incident wave direction and the longitudinal direction of the columnar crystal.