共焦点サブハーモニック超音波フェーズドアレイによる応力腐食割れの高分解能映像法

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21246105
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山中 一司 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (00292227)
• 研究分担者: 小原 良和 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (90520875) ; 辻 俊宏 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70374965)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 非破壊評価 / 非線形超音波 / 閉じたき裂 / フェーズドアレイ / 応力腐食割れ

研究概要

原子力等の発電施設、化学プラント等では経年劣化が蓄積されており、特に応力腐食割れは、漏洩事故をもたらす危険な欠陥であるため高精度に非破壊で評価する必要がある。代表者らは閉じたき裂を映像化できる分調波映像法(SPACE ; subharmonic phased array for crack evaluation)を開発したが方位分解能に課題があった。本研究では、送信も集束することで空間分解能が高く、限られた探傷面でも適用可能な共焦点SPACEを開発した。高温高圧水環境下でステンレス鋼溶接熱影響部に導入した応力腐食割れSCCは、基本波像では多数の粗大結晶粒での線形散乱により映像化されなかったが, 分調波像では少数の明瞭な輝点として映像化され、周波数解析により分調波の発生を確認した。さらに減衰を導入した2重節点モデルを創出し、これを2次元シミュレーションで解析する方法を確立した。これにより閉じたSCCの高選択性映像化にSPACEが有効であることを実証した。

研究成果

• [雑誌論文] 減衰2重節点を用いた閉口き裂における分調波発生の2次元解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山中一司、小原良和、小熊みゆき、新宅洋平
  • 雑誌名: 非破壊検査 巻: 61巻3号 ページ: 113-121
  • 査読あり
• [雑誌論文] 単一アレイのサブハーモニック超音波フェーズドアレイSPACEの開発とステンレス鋼溶接部の閉じた応力腐食割れの高選択性映像化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小原良和、堀之内聡、新宅洋平、柴崎亮、山口雄一、田上稔、山中一司
  • 雑誌名: 非破壊検査 巻: 60巻11号 ページ: 658-664
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Closed Stress Corrosion Cracks in Nickel Based Alloy Weld Metal Using Subharmonic Phased Array (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Horinouchi, M. Ikeuchi, Y. Shintaku, Y. Ohara, K. Yamanaka
  • 雑誌名: Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: Vol.32 ページ: 75-76
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyses on Nonlinear Ultrasonic Imaging of Closed Cracks by Damped Double Node Model (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohara, Y. Shintaku, S. Horinouchi, M. Ikeuchi, K. Yamanaka
  • 雑誌名: Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: Vol.32 ページ: 31-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] 非線形超音波映像法による閉じた疲労き裂の進展モニタリング (2011)
  • 著者名/発表者名: 小原良和、橋本真琴、堀之内聡、新宅洋平、山中一司
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 巻: J94-A(11) ページ: 800-808
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Acoustic Anisotropy to Image Defects in Weld Metal by Ultrasonic Phased Array (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Shintaku, Y. Ohara, K. Yamanaka
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.50 ページ: 096601-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear Ultrasonic Imaging Method for Closed Cracks Using Subtraction of Responses at Different External Loads (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohara, S. Horinouchi, M. Hashimoto, Y. Shintaku, K. Yamanaka
  • 雑誌名: Ultrasonics 巻: Vol.51 ページ: 661-666
  • 査読あり
• [雑誌論文] wo-Dimensional Analyses of Subharmonic Generation at Closed Cracks in Nonlinear Ultrasound (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yamanaka, Y. Ohara, M. Oguma, Y. Shintaku
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol.4 ページ: 076601-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Acoustic Anisotropy to Image Defects in Weld Metal by Ultrasonic Phased Array (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Shintaku, Y. Ohara, K. Yamanaka
  • 雑誌名: Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: Vol.31 ページ: 67-68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of Closed Fatigue Cracks with Nonlinear Ultrasonic Imaging Method Using Subtraction of Responses at Different Loads (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Hashimoto, S. Horinouchi, Y. Shintaku, Y. Ohara, K. Yamanaka
  • 雑誌名: Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: Vol.31 ページ: 61-62
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrasonic Imaging of Stress Corrosion Crack Formed in High Temperature Pressurized Water Using Subharmonic Phased Array (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohara, Y. Shintaku, S. Horinouchi, M. Hashimoto, Y. Yamaguchi, M. Tagami, K. Yamanaka
  • 雑誌名: POMA (Proceedings of Meetings on Acoustics) 巻: Vol.10 ページ: 045007-1-8
• [雑誌論文] 超音波フェーズドアレイによる溶接金属中の欠陥映像化のための音響異方性の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 新宅洋平、小原良和、山中一司
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: US2010-67 ページ: 105-110
• [雑誌論文] Evaluation of Stress Corrosion Cracks in Metals by Linear and Nonlinear Ultrasound (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Shintaku, Y. Ohara, M. Hashimoto, S. Horinouchi, K. Yamanaka
  • 雑誌名: Proceedings of 20th International Congress on Acoustics 2010 ページ: 473-1-4
• [雑誌論文] Fundamental Study on Nonlinear Ultrasonic Imaging Method for Closed Cracks Using Subtraction of Responses at Different External Loads (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohara, Y. Shintaku, M. Hashimoto, S. Horinouchi, K. Yamanaka
  • 雑誌名: Proceedings of 20th International Congress on Acoustics 2010 ページ: 254-1-5
• [雑誌論文] サブハーモニック超音波フェーズドアレイSPACEを用いた閉じたき裂の映像化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小原良和、新宅洋平、橋本真琴、堀之内聡、山中一司
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: US2010(2) ページ: 5-10
• [雑誌論文] Monitoring Growth of Closed Fatigue Crack Using Subharmonic Phased Array (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohara, H. Endo, M. Hashimoto, K. Yamanaka
  • 雑誌名: Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation 巻: Vol.29 ページ: 903-909
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Closed Crack Distribution by Steering Intense Ultrasound and with Shoe to House Transmitter and Receiver (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Shintaku, Y. Ohara, H. Endo, M. Hashimoto, K. Yamanaka
  • 雑誌名: Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 巻: 30 ページ: 251-252
  • 査読あり
• [学会発表] Accurate Measurement of Closed Crack Depths Using Subharmonic Phased Array, European GDR-Workshop on Nonlinearities in Acoustics (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohara
  • 学会等名: Lab JAD, University of Nice
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] 荷重差分法を用いた閉じたき裂の高選択性映像化と実機適用のための基礎的検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小原良和、堀之内聡、村井智、神納健太郎、大内彬寛、池内雅子、新宅洋平、山中一司
  • 学会等名: 圧電材料・デバイスシンポジウム2012
  • 発表場所: 宮城県、東北大学青葉記念会館
  • 年月日: 2012-01-30
• [学会発表] 減衰2重節点モデルを用いた閉口き裂の非線形超音波映像の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小原良和、新宅洋平、堀之内聡、池内雅子、山中一司
  • 学会等名: USE2011(第32回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム)
  • 発表場所: 京都府、京都大学
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] Imaging and Analysis of Closed Strtess Corrosion Cracks Using Subharmonic Phased Array (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohara, Y. Shintaku, K. Yamanaka
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2011 (ATEM' 11)
  • 発表場所: Kobe International Conference Center, Hyogo, Japan
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] Accelerated Formation of Closed Stress Corrosion Cracks in Ni-Based Alloy Weld Metal and Its evaluation by Subharmonic Phased Array (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohara, S. Horinouchi, Y. Shintaku, K. Yamanaka
  • 学会等名: International Congress on Ultrasonics (ICU)
  • 発表場所: University of Gdansk, Gdansk, Poland
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] Theory of nonlinear ultrasound using oscillator model and damped double node (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yamanaka, T. Tsuji and Y. Ohara
  • 学会等名: Meeting for Ultrasonic Nondestructive Evaluation
  • 発表場所: CEA, Sacre, France
  • 年月日: 2011-09-03
• [学会発表] 非線形超音波のシミュレーション法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中一司
  • 学会等名: 平成23年度第1回非線形超音波の基礎と応用に関する研究会
  • 発表場所: 徳島県、徳島大学
  • 年月日: 2011-08-10
• [学会発表] Two-Dimensional Analyses of Subharmonic Generation at Closed Cracks (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yamanaka, Y. Ohara, M. Oguma, Y. Shintaku
  • 学会等名: 38th Annual Review of Progress in QNDE
  • 発表場所: University of Vermont, Burlington, America
  • 年月日: 2011-07-19
• [学会発表] サブハーモニック超音波フェーズドアレイSPACEによるNi基合金溶接金属中の閉じたき裂の映像化と解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小原良和、新宅洋平、堀之内聡、山中一司
  • 学会等名: 日本機械学会第16回動力・エネルギー技術シンポジウム
  • 発表場所: 大阪府、関西大学
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] Development of Subharmonic Phased Array with a Single Array and 2D Simulation Method for Evaluation of Closed Stress Corrosion Cracks (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohara, S. Horinouchi, Y. Shintaku, K. Yamanaka
  • 学会等名: XVI International Conference on Nonlinear Elasticity in Materials (XVI ICNEM)
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2011-06-09
• [学会発表] サブハーモニック超音波フェーズドアレイによる閉じたき裂の映像化と時間領域差分法による解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小原良和、新宅洋平、堀之内聡、柴崎亮、山口雄一、田上稔、山中一司
  • 学会等名: 日本非破壊検査協会平成23年度春季大会
  • 発表場所: 東京都、アルカディア市ヶ谷
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] Measurement of Closed Fatigue Cracks with Nonlinear Ultrasonic Imaging Method Using Subtraction of Responses at Different Loads (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Hashimoto, S. Horinouchi, Y. Shintaku, Y. Ohara, K. Yamanaka
  • 学会等名: The 31st Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2010)
  • 発表場所: Tokyo, Meiji University
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] 荷重差分を用いた非線形超音波映像法による閉じたき裂の選択性向上 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小原良和、堀之内聡、橋本真琴、新宅洋平、山中一司
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎県、長崎大学
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Fundamental Study on Nonlinear Ultrasonic Imaging Method for Closed Cracks Using Subtraction Responses at Different External Loads (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohara, Y. Shintaku, M. Hashimoto, S. Horinouchi, K. Yamanaka
  • 学会等名: The 20th International Congress on Acoustics, Sydney Convention Center
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2010-08-23
• [学会発表] Phased-Array Imaging Using Subtraction of Nonlinear Ultrasonic Responses at Different External Loads (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohara, S. Horinouchi, Y. Shintaku, M. Hashimoto, K. Yamanaka
  • 学会等名: 37th Annual Review of Progress in QNDE, Marriot San Diego Mission Valley
  • 発表場所: San Diego, California, America
  • 年月日: 2010-07-21
• [学会発表] 荷重差分を用いた閉じたき裂の非線形超音波映像法の基礎的検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀之内聡、橋本真琴、新宅洋平、小原良和、山中一司
  • 学会等名: 日本非破壊検査協会平成22年度春季大会
  • 発表場所: 東京都、TFT(東京ファッションタウン)ホール
  • 年月日: 2010-05-26
• [学会発表] サブハーモニック超音波フェーズドアレイSPACEを用いた閉じたき裂の映像化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小原良和、新宅洋平、橋本真琴、堀之内聡、山中一司
  • 学会等名: 電子情報通信学会研究会超音波研究会
  • 発表場所: 東京都、電気通信大学
  • 年月日: 2010-04-22
• [学会発表] Nonlinear Ultrasonic Imaging of Closed Cracks Using Subtraction of Responses at Different Loads (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Hashimoto, Y. Ohara, H. Endo, Y. Shintaku, K. Yamanaka
  • 学会等名: The 30th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2009)
  • 発表場所: Doshisya University
  • 年月日: 2009-11-18
• [学会発表] 閉じたき裂の超音波映像の荷重依存性に関する基礎的検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小原良和、橋本真琴、遠藤宏明、新宅洋平、山中一司
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山県、富山大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Monitoring Growth of Closed Fatigue Crack Using Subharmonic Phased Array (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohara, H. Endo, M. Hashimoto, Y. Shintaku, K. Yamanaka
  • 学会等名: 36th Annual Review of Progress in QNDE
  • 発表場所: University of Rhode Island (URI), Kingston, Rhode Island, America
  • 年月日: 2009-07-30
• [備考]
  • URL: http://www.material.tohoku.ac.jp/~hyoka/lab.html