AEセンサを用いた埋込金物検査 その２ 現場検査
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カテゴリ: 第15回
AE センサを用いた埋込金物検査 その2 現場検査
Embedded hardware inspection using AE sensor Part2 Site inspection
日本原燃掬
O三浦
進
Susumu MIURA
Member
日本原燃掬
関口
昭司
Shouji SEKIGUCHI
日本原燃掬
服部
功三
Kouzou HATTORI
原子燃料工業）
小川
良太
Ryota OGAWA
Member
原子燃料工業掬
匂坂
充行
Mitsuyuki SAGISAKA
Member
原子燃料工業）
儀部
仁博
YoshihiroISOBE
Member
Non-destructive testing technique was developed for embedded hardware using acoustic emission sensors. In this technique, the fixed state of the embedded hardware can be judged from the vibration time and the frequency distribution of the acoustic signal. In this report, we introduce inspection method and analysis method at site and the application result of JNFL by nondestructive inspection technology of embedded hardware using AE sensor.
Keywords: Non-Destructive Evaluation, Embedded Hardware, Acoustic Emission Sensor, Site Inspection
はじめに
日本原燃株式会社再処理施設において、2015 年8 月に一般共同溝の蒸気配管を支持する埋込金物に浮き上がりが れ、 査の 、ジベルが欠損しておりな施工であることが判明した1。また、2016 年8 月には浜
原子 において 同 に な設置が確認れている2。
日本原燃株式会社では、埋込金物の 合事象の対応として、再処理施設の埋込金物数量約 48.3 万枚の 査を実施することとした。このうち、 な施工記録が確認
れた埋込金物約 23.6 万枚と 用の埋込金物約 9.0 万
枚を除いた残り15.7 万枚については施工記録が 十刀であるため、現品点検による健全性評価が必要と判 した。現品点検では、ジベルの欠損を確認する方法として超音波探傷(UT)検査を実施し、その 、一般共同溝のUT 検査 では規格外の埋込金物が約 200 枚確認 れた 1。一方で、UT 検査では埋込金物のジベル直上にセンサを設置し測定する必要があるが、耐震サポート等が設 置 れていることから、UT 検査用のセンサをジベル直上に配置できず、UT 検査できないジベルが多数存在する。これら UT 検査が実施できないジベルについては、欠損していない事を証明できないため、他の評価方法で健全
連絡先:三浦進、〒039-3212 青森県上北郡六ヶ 村尾
4-108、日本原燃株式会社、
E-mail: susumu.miura@jnfl.co.jp
性を確認する必要がある。
そこで、著者らはAE(Acoustic Emission)センサを用いた打音検査としてハンマー打撃により 生する音響振動の持続時間および周波数により埋込金物の固定状態が判 できる埋込金物の健全性評価 を した。本では、 した AE センサを用いた打音検査を日本原燃株式会社再処理施設の埋込金物に 用した について
告する。
AE センサを用いた打音検査
AE 打音検査装置
AE センサを用いた打音検査には、 1 に すAE センサ、計測ボックス、波形処理装置(タブレットPC)などより構成 れているAE センサを用いた打音検査シスプ
センサを用いた打音検査装置
2 埋込金物の 号 と計測 置
ムを用いた。AE センサを用いた打音検査はAE センサを埋込金物の矩形の平板上のジベル 近に設置し、センサ近 を打撃( 2 参照)することで得られる打音検査号の振動持続時間と周波数刀布を用いて埋込金物の健全性評価が可能である。
埋込金物の判定方法
AE 打音検査により得られるデータを用いた埋込金物の判定のフローを 3 に す。 3 において、上部は、埋込金物に溶接 れている各ジベルにおける判定フローを している。一方、下部は、各ジベルの評価を踏まえて埋込金物全体を評価したときの刀類を している。判定フロー のダイヤ部の左下に記載している略号は評価に用いたシスプムによる自動解析およびエンジニアリングジャッジの番号を している。また、各ジベルの表 に用いた記号を表 1 に し、各ジベルの評価の組合
せによる埋込金物全体の評価を表 2 に す。ジベル判定
の組合せにおいて、「O」判定のみの埋込金物の場合、
「A 全数健全」と判定し、「O」以外に「● 荷重 生無」 しくは「一 測定 可」、「X NG」が含まれる場合は「B 一部健全」と判定した。一方で、「O」判定が無く、「●」のみ、 しくは「●」と「一」の組合せの場合には「C 荷重 生無」とし、「一」のみの場合は「D 追加情 無」、「X」を含む場合は「E NG」判定とした。
略記号注釈
- 一次解析(自動)振動持続時間が 20ms 満の判定
-2 一次解析(自動)振動持続時間が 20ms 以上の判定
- 一次解析( )自動解析「●」判定のウェーブレット解析 を踏まえた再評価
-2 一次解析( )耐震サポート等の振動による外 の 響を除 する評価 ーク形状の再評価
- 解析( ) 一埋込金物 での 判定「O」ジベル近 計測点の評価 ーク周波数を 用した評価(モックアップ試験体と同等サイズの埋込金物)
- 解析( ) 一埋込金物 での 判定「O」ジベル近 計測点の評価 ーク周波数を 用した評価(モックアップ試験体を作製していない「新規」の埋込金物)
-5 解析(再測定 )架台振動に由来する固有振動 ークとの「識別」による評価
埋込金物の判定方法
表 ジベル毎の判定記号
全体凡
健全
O
荷重 生無
●
NG
X
確認 【測定 可l
一
表 2 埋込金物毎の評価記号
判定
判定項目
ジベル判定 の組合せ
健全
荷重 生無
NG
確認
A
全数健全
O
B1
一部健全
O
●
B2
一部健全
O
(●)
一
B3
一部健全
O
(●)
X
(一)
C1
荷重 生無
●
C2
荷重 生無
●
一
D
追加情 無
一
E
NG
(●)
X
(一)
なお、各ジベルの評価では、ジベル近 の計測点を用いるが、近 での測定が困難な場合は間接 置の計測点で補完した3。
現場検査結果を用いたジベル解析方法
現場検査では、埋込金物のジベル近 または間接 置を計測点として測定を実施する1。現場検査にて得られた データはまずジベル毎に解析を実施する。ジベル毎のAE 判定は 4 に す埋込金物評価 ーク周波数の 動要因とその判定に従い実施した。
最初に、シスプムによる自動解析として、解析対象の埋込金物全数に対して振動持続時間による判定(A-1)と評価 ーク周波数による判定(A-2)を実施した。
振動持続時間による判定(A-1)では、埋込金物に対す
評価 ーク周波数の 動要因とその判定
る荷重 生状態について評価しており、評価 ーク周波数による判定(A-2)では、施工 良による周波数低下を確認する事で評価した。
振動持続時間による判定(A-1)後、「●」評価とした
のの中には、健全性評価が可能な ークが得られているデータ 確認 れたことから、健全性評価が可能なークを抽出するために、ウェーブレット解析 を含めた評価(EJ-1)を実施した。次に、評価に用いる ークが有効な のであることを確認するために、評価 ーク周波数による判定(A-2)において、埋込金物に溶接 れている耐震サポート等の振動による外 の 響を除 する評価 ークの形状確認(EJ-2)を実施した。
埋込金物に溶接 れている耐震サポート等の 響により、得られる周波数刀布における ーク 置は外 (耐震サポートの振動に由来する ーク等)の 響が現れることに加え、今回最低周波数 ーク健全性判定基準 として利用している 1900Hz は、2 種類(P、R タイプ)のモックアップ試験体より 定した であるため、現場に存在する種 の埋込金物タイプによ ては、基準 がわる可能性がある。
AE 打音検査の評価では 一埋込金物 の複数ジベルのうち健全なジベルでは、同じ 置に ークが現れることがある。そこで、 一埋込金物 における、 検査で健全と判定 れたジベル 近の計測点を用いて外 の
響除 をモックアップ試験体と同等サイズの埋込金物(EJ-3)とモックアップ試験体サイズから外れたサイズの埋込金物(EJ-4)に対して実施した。
最後に、評価 ークにおいて外 による ーク(耐震サポート等の振動に由来する ーク)が現れ、誤判定する可能性があるため、外 の 響を除 するために埋込金物に溶接 れている耐震サポート しくは鋼板に対する振動計測を用いた評価(EJ-5)を実施した。
現場検査結果を用いた埋込金物判定結果
UT 検査が実施できないジベルを含む埋込金物を建屋、一般共同溝、およびその他の検査対象範囲で刀類した約1 万枚のうち、高 ・狭監部等の理由により測定できなか
た埋込金物を除き AE 打音検査が実施できた埋込金物について、各刀類の対象割合と AE 評価 毎の割合を表 3 に す。
従来の UT 検査では、ジベル直上に障害物(耐震サポート、鋼板及び設備等)が存在する場合は測定 可となり、健全性の評価が出来ない。一方で、AE 打音検査はジ
表 A 打音検査の解析対象とA 評価 の割合
対象
対象割合
全数健全
一部健全
荷重 生無
追加情 無
NG
建屋
84 %
19 %
20 %
35 %
10 %
0.02 %
洞道
11 %
3 %
2 %
3 %
2 %
0 %
その他
5%
1%
1%
3%
0%
0%
合計
100 %
22 %
24 %
41 %
13 %
0.02 %
ベル近 が打撃できれば評価可能であり、UT 検査で測定できなか た埋込金物のうち約 87%に対して追加情 を得ることができた(対象枚数一追加情 無枚数一判定可枚数)。追加情 が得られなか た埋込金物は、障害物(耐震サポート、鋼板及び設備等)により、ジベル近への AE センサの設置またはハンマー打撃ができなかたことによる のであ た。
AE 評価 より、荷重 生無の埋込金物は約41%、周波数判定で健全と判定した埋込金物は約 46%(全数健全
一部健全)、NG 判定とした埋込金物は0.02%であ た。
埋込金物の設置状態の評価
AE 打音検査は、埋込金物の状態( ンクリート打設
・後、荷重 荷 ・後)に 存する「埋込金物 ンクリート間(接触面 プレート側面と底面、ジベル表面) の 作用の を測定対象とする検査」である。
AE 打音検査のジベル の評価において、振動持続時間が20ms 満の場合、埋込金物 ンクリート間(接触面)の 作用は密着が主であり、打設段階からの埋込金物の状態 化が起きるほどの荷重 生が無いと判 している。今回現場検査した全対象(UT 検査で測定できたジベル近 含む)の を確認した 、振動持続時間が20ms 満となるジベルは全体の約82%となり( 5 参照)、大半の埋込金物は初 設置状態から 15 年ほど経
しているに 関わらず状態 化が起きるほどの荷重
5 対象毎のジベル近 点の振動持続時間
生が無いことが確認でき、良好な状態が維持 れている。この から、何らかの荷重が 生しない限り埋込金物は ンクリートに密着した状態が維持 れることを確認した。
まとめ
日本原燃株式会社再処理施設において、UT 検査で計測できなか た埋込金物のうち、約 87%は AE 打音検査で補完することにより状態の評価が可能にな た。評価できなか た埋込金物は、耐震サポート は設備により物理的に AE センサの設置またはハンマー打撃ができなか
たことが要因であ た。
また、AE 打音検査は、周波数判定によるジベルの健全性を評価する けでなく、 ンクリートと埋込金物の密着性に着目した設置状態の経時 化を確認できることが新たな として得られた。ジベル の振動持続時間は、約82%が20ms 満であり、初 設置状態から15 年ほど経 しているに 関わらず埋込金物が ンクリートに密着した状態が維持 れることを確認した。
以上により、AE 打音検査が埋込金物の非破壊検査手法として有効であることが確認できた。
参考文献
日本原燃株式会社, “日本原燃(株)六ヶ 再処理施設の一般共同溝における一般蒸気系の埋込金物の浮き上がりに関する面談”, 被規制者等との面談概要・資料, 2015.12.
中部 株式会社, “浜 原子 における埋込金物の な設置について”, 被規制者等との面談概要・資料, 2017.3.
三浦進, 関口昭司, 服部功三, 小川良太, 儀部仁博, “AE センサを用いた埋込金物検査 その1 モックアップ試験”, 日本保全学会第15 回学 講演会要旨隻, 2018.