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ゆきひらやすもと
5 years ago
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3 ( 1) PT GM

4 GM

6 14 MVT-1 RT UT JSME (2005) RT UT NRC Bulletin93-03, NRC

7 PT 14A,B,C,D 14B,C,D PT 14A,B,C,D PT PT N UT 14 UT PT

8 No PT 4 PT 5 UT 6 7 PT 8 9 PT 10 RT 11 12(1) UT 14B,C,D 14B,C,D ( ) 14B,C,D UT UT ( ) o.8 ( 1) 14B,C,D UT UT ( ) 12(2) 14B,D 14B, D ( )

10 mm GM GM

11 52 10

12 GM MIS NICS 14 GM NICS

13 NUCIA

14 ,

15 B,C,D PT UT UT PT 14B,C,D a. b. mm mm c. 7.5mm 8.45mm 14B 14C 14D

16 B 14D PT b a b>a 14A 14B 14D PT 14A 14B 14D ( ) mm ( ) 5.5mm

17 14 24 Cr,, SCC SCC

18 - SCC - SCC S SCC - P - - SCC 10

19 P UCIA

20 14 * 1

21 資料 -1 N14 ノズルセーフエンドの検査による健全性確認目視試験 (MVT-1), 放射線透過試験 (RT) 及び超音波探傷試験 (UT) による現時点でのノズルセーフエンド / 配管取り合い溶接部廻りの健全性の確認を行ったその結果, ひび等の欠陥は確認されなかった 1) 目視試験 (MVT-1) 対象ノズルセーフエンドの配管取り合い溶接部廻りについて,JSME 維持規格 (2008) に準じた目視試験 (MVT-1) を実施した ( 検査範囲 ) MVT-1 実施範囲ノズルセーフエンド配管図 1-1 MVT-1 による試験範囲その結果, 有意な指示模様, ひび等は確認されなかった ( 添付 -1-1 参照 ) 2) 放射線透過試験 (RT) 対象ノズルセーフエンドの配管取り合い溶接部廻りについて, 放射線透過試験を実施した試験の結果,JSME 溶接規格 (2007) 表 -7に示される判定基準を満たすものであることが確認された ( 添付 -1-2 参照 ) 3) 超音波探傷試験 (UT) 解析による健全性確認を実施するために, 超音波探傷試験によりノズルセーフエンド側の加工に伴う荷重作用点の位置 ( 図 1-2のa 寸法 ) が施工時の図面に示される最小寸法 (9.6mm) を満足しているかを確認した試験の結果, 開先部の寸法は図面に示される要求寸法を満足していることが確認された ( 添付 -1-3 参照 ) ノズルセーフエンド評価上の荷重作用点ノズルセーフエンド a 配管図 1-2 N14 ノズルセーフエンド開先部資料 -1-1

23 資料 -1-3

28 また, 二次応力についても, 現状の配管ルートにおける二次応力評価に用いる配管反力 ( 熱変形力, 設計地震荷重 ( 二次 )) が建設時の工認荷重条件に包絡されること ( 表 1-1, 表 1-2 参照 ), ソケット部深さが変更となっても熱サイクル条件は変わらないことから, 一次応力と同様に建設時工認との差異はなく, 一次 + 二次応力評価および疲れ解析評価は JSME 設計建設規格 (2005) に規定される許容値を満足することを確認している代表として, 内圧, 設計外荷重 ( 死荷重および設計地震荷重 ( 一次 )) を組み合わせた供用状態 Cにおける一次応力の計算結果を表 1-3に示す以上のことから, 応力強さは, JSME 設計建設規格 (2005) に規定される許容値を満足することから, 健全性は確保されている資料 -2-2

32 表 1-3(1) 計算結果 ( 工認形状 ) 部分及び材料ノズルセーフエンド (SUSF316) 一次一般膜応力 (Pm) (N/mm 2 ) 一次膜 + 一次曲げ応力 (PL+Pb) (N/mm 2 ) 応力強さ許容値応力評価面応力強さ許容値応力評価面 P01-P P01-P02 表 1-3(2) 計算結果 ( 現形状 ) 部分及び材料ノズルセーフエンド (SUSF316) 一次一般膜応力 (Pm) (N/mm 2 ) 一次膜 + 一次曲げ応力 (PL+Pb) (N/mm 2 ) 応力強さ許容値応力評価面応力強さ許容値応力評価面 P01-P P01-P02 資料 -2-6 添付

39 N14 ノズルのセーフエンドに係る当時の施工状況フロー図 N14B,C,D (7/7) No 11 作業内容 : 耐圧試験外観検査具体的作業 : 耐圧試験外観検査外観確認範囲 ( 推定 ) ( 結果 : 良 ) () 内寸法は推定値資料 -3-7

40 当時のひびの状況資料 -4 当時のひびの状況についての調査箇所, 調査方法及び調査結果は次のとおりである 1.N14 ノズルセーフエンド及び接続配管の調査箇所原子炉圧力容器 2 N14 ノスルセーフエント 6 1 コンテンスホット図 4-1 N14 水位計装配管調査箇所上記の他にN13 ノズルセーフエンド及びほう酸水注入系配管の UT 調査が実施されている 2. 調査方法 (1) 浸透探傷試験 (PT) 配管を抜管した後,PT 検査を実施 (PT 実施箇所は図 4-2 参照 ) (2) 超音波探傷試験 (UT) ソケット先端部に対して, 周方向斜角探傷による UT 検査を次のとおり実施 (UT 概念図は図 4-3 参照 ) 1 方法 ; 周方向斜角 (45 ) 探傷 2 使用探触子 ; 周波数 5MHz, 振動子径 1/4 インチ 3 基準感度 ; セーフエンドと同等の材質, 口径, 板厚の対比試験片の深さ4mmEDM ノッチが CRT100% となる感度 4 探傷範囲 ; 図 4-2に示す UT 探傷範囲 5 記録 ;CRT20% 以上の指示について, 指示位置, 軸方向長さ及び最大エコー高さを記録 UT 探傷範囲ノズルセーフエンド又はソケット 10 抜管後 PT 箇所図 4-2 試験範囲 (PT,UT) 資料 -4-1

41 図 4-3 UT 概念図 3. 調査結果 PT 指示 /UT 検出位置を図 4-4(1)~ 図 4-4(6) に, 記録の取り纏め結果を表 4-1に示す表 4-1においては, 図 4-1に示す溶接継手部に対して,PT または UT で指示があった位置 ( 方位 ), 切断端面での PT 指示寸法, 及び UT エコー高さを纏めている以下に, 検出されているひびの状況を示す (1)N14 ノズルセーフエンド ( 図 4-4(1)~ 図 4-4(3) 参照 ) N14B,C,D ノズルセーフエンド部に PT 指示模様及び UT 指示が確認されているなお,UT 指示箇所は, 必ずしも PT 指示と対応した結果は得られていない (2)N14 接続配管 ( 図 4-4(4)~ 図 4-4(6) 参照 ) PT については, 調査した 24 継手のうち3 継手に PT 指示が確認され,UT については, 調査した 24 継手のうち 15 継手に UT 指示が確認されているなお,UT 指示箇所は, 必ずしも PT 指示と対応した結果は得られていない資料 -4-2

42 CW: 超音波入射方向が時計回り方向 CCW: 超音波入射方向が反時計回り方向図 4-4(1) N14B ノスルセーフエント PT 指示 /UT 検出位置図 4-4(2) N14C ノスルセーフエント PT 指示 /UT 検出位置資料 -4-3

43 図 4-4(3) N14D ノスルセーフエント PT 指示 /UT 検出位置図 4-4(4) N14A 接続配管 PT 指示 /UT 検出位置資料 -4-4

44 図 4-4(5) N14B 接続配管 PT 指示 /UT 検出位置図 4-4(6) N14D 接続配管 PT 指示 /UT 検出位置資料 -4-5

45 メーカ作成資料より転記表 4-1 記録の取り纏め表指示位置切断端面 PT 指示 (mm) UT 指示備考符号ノスルor 継手番号方位 ( ) 軸方向長さ深さエコー高さ (%) 検出方向 N14A1 N14A 50 PT 指示無し 25 CCW N14A1 N14A 320 PT 指示無し 20 両側 N14B1 N14B 両側 N14B1 N14B ~5 30 両側 N14B1 N14B 以下 52 両側 N14B1 N14B 両側破断の結果軸方向長さ約 6mm N14C1 N14C 両側 N14C1 N14C 両側 N14C1 N14C 両側 N14D1 N14D 検出せず - 破断の結果軸方向長さ小 N14D1 N14D CCW N14D1 N14D CW 破断の結果軸方向長さ約 6mm N14D1 N14D ~ CCW N14A2 665-M26-S 両側 N14B2 665-M10-S 両側 N14B2 665-M10-S 検出せず - N14B2 665-M10-S 両側 N14B2 665-M10-S 両側 N14D2 665-M18-S11 15 内面指示無し 4 45 両側 N14D2 665-M18-S11 35 内面指示無し 2 20 CW N14A3 665-M26-S PT 指示無し 30 両側 N14A4 665-M26-S PT 指示無し 30 両側 N14A4 665-M26-S PT 指示無し 25 CCW N14A5 665-M26-S20 - UT 指示無し - N14A6 665-M26-S PT 指示無し 50 両側 N14B3 665-M10-S01 60 PT 指示無し 20 CW N14B3 665-M10-S PT 指示無し 35 CCW N14B3 665-M10-S PT 指示無し 20 CCW N14B4 665-M10-S PT 指示無し 45 CW N14B4 665-M10-S PT 指示無し 30 CCW N14B6 665-M10-S PT 指示無し 17 CW N14C3 665-M01-S PT 指示無し 25 CW N14C4 665-M01-S01 10 PT 指示無し 33 CW N14C4 665-M01-S01 70 PT 指示無し 43 CCW N14D3 665-M18-S10 - UT 指示無し - N14D4 665-M18-S CCW N14D4 665-M18-S CW N14D5 665-M18-S CCW N14D6 665-M18-S CCW N14B F CCW 25A エコー高さ; ノイズレベルを5~10%CRTとしたときのCRT% を示す検出方向; 周方向深傷における検出方向を示す ( 両側 ;CW,CCW 共に検出した場合 ) *:N14A3 については, 切断調査における配管側に PT 指示 (3 箇所 ) を検出している資料 -4-6

当該サンプル調査は,N14B 及びN14D の2つのノズルに対して実施されているが, 当該サンプルは, ひびの状況調査において, 確認された PT

46 資料 -5 当時のサンプル調査結果当時のサンプル調査での報告は以下のとおりである ( 発注先メーカ資料より抜粋 ) ( ひびの原因調査の中間報告に関する資料 ( 平成 10 年 11 月 25 日 )) ( ひびの原因調査結果について報告を受けた際の資料 ( 平成 10 年 12 月 16 日頃 )) なお, 当該サンプル調査は,N14B 及びN14D の2つのノズルに対して実施されているが, 当該サンプルは, ひびの状況調査において, 確認された PT 指示模様が同形態であったことから, 切断後の内面軸方向の指示模様が確認されているものや確認されていないものを含むように, 指示模様の多い当該 2つのノズルから抽出されたものと推測される資料 -5-1

47 サンプル調査結果破面観察結果図図破面外観観察結果 N14D SEM-2 破面 SEM 観察結果端面ミクロ観察結果図 5-2-1(1)(2) N14D 端面ミクロ観察結果図 5-2-2(1) N14B 端面ミクロ観察結果断面ミクロ観察結果図 5-3 断面ミクロ観察結果 (N14D から採取 ) 硬さ試験結果図硬さの板厚方向の分布図硬さの軸方向の分布図ひび近傍の硬さ分布資料 -5-2

48 図破面外観観察結果資料 -5-3

49 資料 -5-4 図 N14D SEM-2 破面 SEM 観察結果資料 -5-4

50 資料 -5-5 図 5-2-1(1) N14D 端面ミクロ観察結果資料 -5-5

51 資料 -5-6 図 5-2-1(2) N14D 端面ミクロ観察結果 ( ノーエッチング ) 資料 -5-6

52 資料 -5-7 図 5-2-2(1) N14B 端面ミクロ観察結果資料 -5-7

53 資料 -5-8 図 5-3 断面ミクロ観察結果 (N14D から採取 :10% しゅう酸エッチング後 ) 資料 -5-8

54 図硬さの板厚方向の分布 ( ビッカース硬さ荷重 :200 g-f) 図硬さの軸方向の分布 ( ビッカース硬さ荷重 :1 kg-f) 資料 -5-9

55 観察部図ひび近傍の硬さ分布 (N14D) 資料 -5-10

56 資料 -6 ソケット継手のモックアップによる残留応力測定図 A ソケットのひずみ解放法による残留応力計測結果 ( 試験体 RS1:4 パス溶接 ) 資料 -6-1

59 資料 -7 ひびの進展形態に基づく発生メカニズムの推定 1. 調査結果に基づく代表的なひび形状の推定と分類ソケットの端面および内面の浸透探傷試験 ( 以下,PT) 結果 ( 資料 -4 図 4-4 参照 ) によると, 確認された PT 指示 24 個の中に, ソケット内面 ( 接液面 ) 側に開口していないひび ( 図 7-1) が 11 個確認された当該配管の切断は, 溶融境界からソケット母材側に 1~2 mm 程度の位置で行われたとされていることから, 図 7-2に示すように, 切断時に開口部が除去された可能性も否定できないが, いずれの場合においても, ひびの内面側の開口部幅は, 板厚内部でのひび幅よりも小さいと判断できる図 7-1 ソケット内面の接液面側に開口していないひび板厚内部でのひび幅切断位置配管切断ひび内面開口部の幅図 7-2 配管切断時に開口部が除去された開口部の幅が板厚内部のひび幅と比較して小さい傾向は, 発注先メーカにより実施された破面調査結果 ( 資料 -5 図参照 ) においても, 特にN14D-SEM-2, N14B-SEM-1 において明瞭に観察される N14D-SEM-1 については, ソケット内外面のわれ残り部が他の 2 例と比較して小さいが, 上述の端面 PT 結果や, 破面様相の顕微鏡観察結果では, 他と同様な傾向が認められており, いずれのひびも同一のメカニズムにより生じたと判断される資料 -7-1

60 したがって, 現状で確認されている知見の範囲では, 実機で確認されたひび形状は以下の 3 通りに分類できる ( 図 7-3 参照 ) -Type A: 内面に開口部のないひび ( 資料 -4 図 4-4の PT 指示結果の中で, 内面の軸方向長さが記載されていないもの ) -Type B: 内面に開口部があるが, 軸方向幅の小さいひび ( 資料 -5 図の N14D SEM-2) -Type C: 軸方向幅が大きく, ソケット内外面近傍のわれ残りが明瞭なひび ( 資料 - 5 図 5-1-1の N14D SEM-1) 一方, 後述のように, 内表面を起点として SCC が発生進展したと仮定すると, 予測されるひび形状は, 図 7-3(d) に示すように, 内表面側において最大幅になると考えられ, これを Type D と分類する -Type D: 内面側開口部で最大幅となる形状のひび (N14D SEM-1 については, 内面側開口部の幅と比較すると, 板厚内部のひび幅が若干ながら大きいことから,Type C に分類されると判断した ) (a) Type A: 接液面開口のないひび (b) Type B: 接液面開口のあるひびひび内面開口部の幅 (c) Type C: 軸方向幅のひびが大きく, (d) Type D: 開口部で最大幅となるひび両端にわれ残りのあるひび図 7-3 ひび形状の分類 2. ひびの進展メカニズムひびの発生原因としては, 溶接時の熱影響部 (HAZ) の高温割れと SCC が考えられる高温割れの場合, ひびは溶接時に溶融点直下まで加熱された部位に生じるしたがって, 溶融境界からひび先端までの幅が 5 mm を超えるひび ( 資料 -5 図 5-1-1の N14D SEM-1 や N14B SEM-1) については, 高温割れのみでは説明できず, ひびの発生と進展の資料 -7-2

61 メカニズムを独立に検討する必要があるひびの進展に想定されるメカニズムとしては,(1) 破面が粒界割れであること,(2) 何らかの原因で内面に開口したひびが発生すれば, 蒸気環境中においても毛細管現象によりひび内部に凝縮水が存在し得ること,(3) ソケット溶接継手では, 周方向に高い引張り残留応力が存在すること, などから,SCC である可能性が高いと考えられる 3. ひびの発生メカニズムによるその後の進展形状の推定図 7-4は, ひび発生のメカニズムごとに想定される初期ひび形状と, その後に考えられるひびの進展形態のフローを示すフロー中の太実線矢印, 実線矢印, 破線矢印は, 凡例中に示すように, 当該の形態の進展が生じる可能性が高い, 中程度, 低いことをそれぞれ示す以下に, 各過程の発生可能性と, その判定の根拠を示す 3.1 初期のひび形状の推定図 7-4の左側に, ひびの発生メカニズムごとに推定される初期のひび形状を示すソケット継手では, 周方向の力学的拘束が強いことから, 高温割れ,SCC によらず, ひびは軸方向に発生しやすい発生原因として高温割れを想定した場合, ひびは溶融境界近傍にのみ発生することから, 図 7-4 左上に示すように, 溶融境界に沿った細長い形状になると考えられるまた, 手動溶接による溶接条件のばらつき等により, 発生した溶接割れは, 内面側に開口しない場合 (i) と開口する場合 (ii) の双方が考えられる一方,SCC としてひびが発生したと想定すると, 確認された Type A のひび 11 個については, いずれも配管切断時に開口部が除去されたことになる配管の切断位置は溶融境界から 1~2 mm 程度であったことから, ひびの起点 ( 内表面側開口部 ) は溶融境界の極近傍に位置し, その開口部の幅は 1~2 mm 程度以下であったと考えられる (iii) 3.2 起点を高温割れと想定した場合 (a) Type A の可能性図 7-4フロー 1に示すように, 高温割れとして発生したひびが内面側に開口していない場合, その後の SCC としての進展は生じないため, ひび形状は不変であるこれにより Type A のひびの発現が矛盾なく説明できる (b) Type B の可能性フロー 2に示す通り, 溶接割れが内面に開口していた場合, 配管内が蒸気環境下であっても, ひび内部には凝縮水が存在し得る SCC としての進展量が比較的小さい場合には,Type B のひびの発現は矛盾なく説明できるまた, 配管の切断位置によっては,Type A のひびともなり得る資料 -7-3

62 (c) Type C の可能性上述の (b) と同様であるが, 軸方向の SCC 進展量が大きい場合は,Type C となり得る配管内外表面近傍のわれ残りと同様な様相は,CT 試験片を用いた実験室レベルでの SCC 試験においてもよく観察されているものであり, ひびの進展方向が配管軸方向であったと考えると, 特異的な事象ではないまた, 資料 -5の図 5-2-1のひび断面写真においては, ひび開口部の幅が, 板厚内部のひび開口幅と比較して小さく,SCC が内面側から進展したときに想定される様相とは異なっていたしかしながら, 進展が軸方向であったと仮定すれば, 進展方向に対して両端に位置するソケット内外面側において, 開口量が小さいことは矛盾なく説明される 3.3 起点を SCC と想定した場合 (a) Type A の可能性当該部でのひびが SCC として発生進展するためには, ひびが内表面側に開口部を有し, 蒸気環境に接している必要があるしたがって,Type A の発現は,Type B のひびの開口部が配管切断時に除去されることによってのみ可能であり, その可能性は次項で評価する (b) Type B の可能性 SCC として発生したひびが Type B のような最終形状に至るためには, フロー 4 5 のように, ひびが高いアスペクト比 ( 深さ / 開口幅 ) を保持したまま, 深さ方向のみに進展したと考える必要があるひびのアスペクト比が大きくなると, ひび最深部のき裂進展力 ( 応力拡大係数 ) は, ひび表面部と比較して小さくなるため, ひびは表面方向 ( 幅を広げる方向 ) にも進展するか, 深さ方向の進展が停止すると考えられ,Type B のような深さ方向のみの進展が生じることは考えにくい ( 金属組織の影響を強く受ける Ni 基合金の溶接金属では, アスペクト比の高いひび進展事例が多いが, オーステナイト系ステンレス鋼の母材では一般的でない ) (c) Type C の可能性最終的な Type C のひび形状に至るには, 軸方向に SCC が進展する場合 (C-I) と, 放射状に進展する場合 (C-II) が考えられるフロー 4に示すように, 初期に SCC が深さ方向へ優先的に進展したと仮定すると, その後の進展形態 (6) は, 上述 3と同様に可能であるただし, 初期段階である4 の可能性は低いことから,C-I の発現可能性も低いと判断されるフロー 7に示すように, 初期の段階からひびが放射状に進展し,Type C-II に至ると考えると, われ残りを生じたソケット内面近傍では, 何らかの理由でひびの進展が遅かったことになるしかしながら, 以下に示す理由から, 当該部では, むしろ内表面近傍での進展が優先しやすいと考えられることから, フロー 7の可能性も低いと判断資料 -7-4

63 される - 周方向残留応力は外面側より内面側の方が高い ( 資料 -6 図 6-3) -ソケット内面側では硬さ上昇が認められることから( 資料 -5 図 5-4-3), 材料面での SCC 感受性は, 相対的な硬さの低い板厚内部よりも, 表面の方が高い (d) Type D の可能性初期から SCC として発生進展する場合, 上記 (c) の理由から, ひび形状は表面開口部で最大幅となる Type D になると考えるのが一般的であるしかしながら, 実機調査結果では, 少なくとも 45% 以上 (24 個中 11 個 ) のひびが,Type D とは明確に異なる様相を呈していたまた, 残りの PT 指示の軸方向長さが 0 でないひびについても, 板厚内部でのひび幅が調査されていないものの, 同様な傾向を示すものが存在する可能性は少なくない 4. まとめ以上の検討から, ひびの起点が高温割れであると仮定すると, 実機で確認された最終的なひび形態の中で, 少なくとも 45% 以上を占める Type A~C の発現が矛盾なく説明できる一方, 起点を SCC であると仮定した場合, 予測されるひび形状は主に Type D となり, 実機事象の多くが説明できないしたがって, 当該部に確認されたひびは, 溶接割れが主因となって発生し, その中で接液面側に開口を有していた一部のひびが SCC により軸方向に進展したものと推定される資料 -7-5

64 高温割れを想定した場合の初期ひび形状実機調査で確認されたひび形状 Type A 1 SCC 進展なし (i) 接液面側開口なし SCC 進展の軸方向進展 2 SCC 進展量小 Type B 3 SCC 進展量大資料 -7-6 (ii) 接液面側開口あり SCC を想定した場合の初期ひび形状 4 半径方向のみ SCC 進展 5 半径方向のみ進展継続 6 その後, 軸方向に進展 Type C-I Type C-II (iii) 接液面側開口の小さいひび 7 起点開口部は小さいまま, 内部に放射状の進展実機調査では確認されていないひび形状可能性 : 高中低 8 表面方向内部方向ともに SCC が進展 Type D 図 7-4 ひびの発生メカニズムごとに想定される進展形態のフロー資料 -7-6

1. 健全性評価制度における超音波探傷試験について 1

健全性評価制度 ( 維持基準 ) について平成 20 年 11 月 18 日東京電力株式会社 1. 健全性評価制度における超音波探傷試験について 1 維持基準適用の主要対象設備シュラウド再循環配管 2 再循環系配管への超音波探傷試験検査手法超音波探傷検査 (UT) によりシュラウドや配管内面 ( 内部 ) のひびの有無を検査専門の資格を有する検査員による探傷や寸法測定の実施探触子