厚肉構造部材内部に存在するき裂の高精度サイジング手法と損傷モードの推定法の開発

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17760074
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 水谷 義弘 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特任助教授 (40337879)
• Keywords: 構造健全性評価 / 非破壊検査 / 超音波探傷試験 / き裂寸法測定 / 損傷モード判定 / TOFD法 / 信号処理法 / ウェーブレット変換

Research Abstract

本邦の原子力発電設備でき裂が検出された場合には、非破壊検査で測定したき裂の寸法を基にした破壊力学による構造健全性評価が行われている。
本研究の目的は、き裂のサイジング(寸法測定)性能が良いと言われているTOFD(Time of Flight Diffraction)法を改良して、サイジング性能のさらなる向上と、検出した損傷の損傷モード(応力腐食割れ、疲労き裂等)の判定を実現することである。
本年度の前半は、TOFD法の一連の実験装置(ハードウェアとソフトウェア)を構築するとともに、連続ウェーブレット変換を併用した高精度欠陥サイジングアルゴリズムを開発した。その後、EDM(放電加工)ノッチや実き裂を有する厚いステンレス鋼板の探傷試験を行い、開発した装置やソフトウェアの有効性を確認した。また同時に、「(1)溶接部では超音波信号が減衰して探傷が困難となる場合がある」、「(2)探触子の中心にき裂がないと寸法測定精度が低下する」という問題点を明らかにした。
年度後半では、前半で明らかにした問題(1)を解決するために、超音波の励起にチャープ信号(スウィープ信号)を用いるパルス圧縮技術を適用することを提案し、システムを改良した。その結果、減衰が大きい溶接部でもTOFD法が適用できるようになった。また、問題(2)を解決するために、4つの超音波探触子を用いる4探触子TOFD法を考案し、探触子の中心にき裂がない場合でも寸法を正しく測定できるようにした。