2013 Fiscal Year Annual Research Report
高時間分解能サブハーモニック超音波映像法の開発と鋼管オンライン検査への適用
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24246119
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山中 一司 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00292227)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小原 良和 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90520875)
辻 俊宏 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70374965)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 非破壊検査 / 非線形超音波 / 分調波 / 閉口き裂 / 時間分解能 |
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| Research Abstract |
本年度は、以下の各項の研究を行った。
（１）高時間分解能SPACEの構築 昨年度開発した共焦点SPACE用プログラムをフェーズドアレイ装置MultiX-LFに実装し、新たにVelasonics社製のフェーズドアレイ用バースト発生回路を導入することによって、高時間分解SPACEを構築した。
（２）振幅差分法の定式化とシミュレーションによる検証 昨年度考案した基本波の振幅差分法をSPACEに実装し、これまで開発してきたFDTD法による閉口き裂解析用DDNプログラムを適用して、振幅差分法の有用性を検証し、最適な適用条件を検討した。また、き裂面における非線形超音波の散乱現象を再現し、き裂閉口点が特異点となることを見出した。
（３）2段階法による閉口き裂試験体の作製 昨年度導入した高温高圧水オートクレーブを用いて、インコネル600溶接金属に高C量インコネル600溶接金属を埋め込みテトラチオン酸中、引張応力250～300MPaで導入したSCCや、疲労試験機で導入した疲労き裂CT試験片に引張応力を付加したものを高温高圧水に2000時間程度浸漬する体制を整備した。また、酸化物による閉口したSCCをSPACEとCスキャン映像装置により解析した。
（４）電縫鋼管オンライン検査の検討 昨年度と溶接条件を変えて閉口き裂を作製し、高時間分解SPACEによる評価を開始した。水と鋼管界面での屈折を補正し、集束ビームの収差を最小化するプログラムを作成した。鋼管は圧延ロールで保持されているが1mm以下の振動があるため、鋼管表面エコーを用いて変位を計測し、屈折補正に反映させる準備を整えた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
圧縮残留応力や酸化膜生成により閉じたき裂は超音波を透過させるため、線形超音波における計測誤差が懸念されている。この解決策である非線形超音波では大振幅超音波を入射し閉じたき裂を開かせることで、新たに発生する非線形成分を検出する。応募者らが開発した分調波フェーズドアレイ(SPACE)は、共焦点方式により方位分解能も向上したが、き裂の深さを計測する時間分解能は十分ではなく、線形散乱体によるゴーストの問題もあった。
そこで本研究では、分調波応答の入射波振幅への強い依存性を利用した時間分解能向上とゴースト除去法を開 発し、短パルスの使用により時間分解能を向上して標準閉口き裂で検証した後に、鋼管加工プロセス中に発生する閉口き裂のオンライン検査法を開発して、社会的な貢献を実現する目途が得られたため、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
分調波応答の入射波振幅への強い依存性を利用した時間分解能向上とゴースト除去法を確立し、短パルスの使用により時間分解能を向上したSPACEを開発して標準閉口き裂で検証した後に、鋼管加工プロセス中に発生する閉口き裂のオンライン検査法を開発して、社会的な貢献を実現する。
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