報告書番号

EX25002

タイトル（和文）

斜角探傷試験における位相限定相関法を用いた探触子移動量の推定とBスコープ画像生成に関する検討

タイトル（英文）

Investigation of probe displacement estimation and B-scan image generation using phase only correlation in angle beam ultrasonic testing

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
軽水炉の長期停止の影響を受けて，再稼働後の供用期間中検査(ISI)で超音波探傷試験(UT)を行う熟練の試験技術者(検査員)が不足する懸念がある．これに対し，機械学習を適用することで，検査信頼性を確保・向上できる可能性がある．当所では，自動探傷や半自動探傷注1) で得られるBスコープ画像注2) (図1 (a))を対象にきず判定を行う機械学習プログラムを開発した[1]．一方で，ISIでは探触子を自動走査する機構や探触子位置を検出する機構を有する自動探傷装置が取り付けられないような狭隘部や複雑形状部が存在し，手動探傷を実施せざるを得ない場合も多い．手動探傷ではAスコープ注3)を基に検査員がその場できず判定を行うことも多く，特に高い技量が必要である．しかし，手動探傷での探触子位置は，きずと疑われる信号が検出された際に，検査員がスケール(物差し)で計測するもので，探触子位置とAスコープを組み合わせた画像データであるBスコープ画像は得られない．手動探傷でもBスコープ画像が得られ，機械学習が適用できれば，検査信頼性の確保・向上が期待できる．
目　　的
斜角探傷試験で得られる探触子位置情報のないAスコープのみから探触子移動量(相対的な探触子位置)を推定する手法を考案し，推定した探触子移動量を用いてBスコープ画像を生成可能かを確認する．
主な成果
1.位相限定相関法注4)を用いた探触子移動量の推定法
探触子位置を記録せず，Aスコープを一定時間間隔で記録して断面図を生成しても，探触子走査速度が一定でないため，生成した画像は歪んだものとなる(図1(b))．そこで，斜角探傷試験では探触子走査に応じて，反射エコーが時間軸方向に移動することに着目し，Aスコープ上の反射エコー移動量を推定できる位相限定相関法を用いて，探触子移動量を推定する方法を考案した(図2)．
2. 考案した方法を用いたBスコープ画像の生成
手動探傷を模擬して記録したAスコープから探触子移動量を考案した方法で推定した結果，推定値は実測値と概ね一致した(図3)．推定結果を基に生成したBスコープ画像 (図1(c))は，自動探傷(図1 (a))のそれと同様の特徴注5)を有することを確認した．また，実際に手動探傷を行い得たBスコープ画像(図1(d))も同様の結果となることを確認した．
今後の展開
手動探傷から生成したBスコープ画像で，機械学習によるきず判定精度を検証する．

概要 （英文）

The successful detection of stress corrosion cracking (SCC) in stainless steel piping welds using angle beam ultrasonic testing (UT) is highly dependent on the technician's skill and experience. Under these circumstances, there is a concern that there will be a lack of skilled inspectors of non-destructive testing to perform UT during in-service inspections (ISI) after reactors restart. Thus, the idea is to develop tools using machine learning to assist the inexperienced inspectors in flaw detection. The machine learning program is designed to analyze B-scan images acquired using automated ultrasonic testing (UT). However, ISI includes not only automated UT but also manual UT. Since manual UT does not record the probe position, accurate B-scan images cannot be generated, preventing the machine learning program from performing its assessment. On the other hand, if the probe position can be estimated from the manual UT results, B-scan images can be generated, making flaw determination by the machine learning program possible. In this paper, the probe position is estimated using the Phase-Only Correlation (POC). Specifically, POC was applied to data simulating manual UT to estimate the probe position. To verify the estimation accuracy of the probe position, the proposed method was tested on the data obtained from both SCC and SCC-free areas. The results confirmed that the probe position can be estimated with high accuracy, provided that the interval between probe positions is relatively small. Furthermore, using the estimated probe positions, B-scan images were generated. It was confirmed that the generated B-scan images exhibited flaw echo characteristics consistent with those observed in the correct B-scan images.

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