報告書番号

Q06015

タイトル（和文）

先進的な超音波方法を用いた配管の減肉測定法の開発 -第2報：高い周波数のガイド波を用いた減肉測定法の開発ー

タイトル（英文）

Development of Measuring Method of Pipe Wall Thinning Using Advanced Ultrasonic Techniques -Part 2: Development of Wall Thinning Measurement Method by Guided Waves with Higher Frequency-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

厚さ10mmの平板を解析対象として，異なる屈折角の横波斜角探触子により励起された超音波の伝搬挙動を有限要素法により解析した．その結果，屈折角45°の横波斜角探触子を用いると厚さ10mmの平板を伝搬する幾つかのモードが混在する周波数２MHzのガイド波を励起できることを明らかにした．厚さ10mm，1m×1mのSUS304製の平板試験体の端からのエコー及び局部減肉を模擬した欠陥からのエコーを測定した．周波数2MHzの高周波ガイド波を使うことによって，周波数0.3MHzの低周波ガイド波で検出できなかった欠陥を高感度に検出することができた．周波数2MHzの高周波ガイド波の場合，欠陥エコーのSN比は，周波数0.3MHzの低周波ガイド波より5.6dB以上向上した．欠陥エコーを利用して，610mm先の欠陥を誤差0.6%で606mmと高精度に推定できた．更に，欠陥の深さの増加と共に，欠陥エコーの振幅比が増加することが明らかになった．そして外径318mm，肉厚10.6mmのSTPG370S製の配管試験体に付与した欠陥からの反射波エコーを周波数2MHz，屈折角45°の横波斜角探触子により軸及び周方向から測定した．この結果，軸方向からの測定では，減肉率20％の局部減肉を検出できたが，周方向からは検出困難であった．開発したマルチビームガウシアンモデルに基づいた3次元の超音波音場を予測することができる解析ツールを用いることにより，配管の内面では超音波の拡散が大きい故に，周方向に伝搬する周波数の高いガイド波の励起が困難であることを明らかにした．

概要 （英文）

CRIEPI proposed a method based on guided waves and electromagnetic acoustic transducers to measure pipe wall thinning efficiently. In order to detect small local wall thinnings, it is strongly expected to excite guided waves with higher frequency. In this report, the analysis of wave propagation in a plate with thickness of 10 mm is performed with the finite element method and is verified with a plate specimen with the same thickness, which shows that it is possible to excite guided waves to propagate in such a plate at the frequency of 2 MHz when a shear oblique transducer with refraction angle of 45 degrees is used. The detection of artificial defects introduced in the plate specimen is performed by guided waves with frequency of 0.3 MHz and 2 MHz, respectively. The SN ratio of the reflected echo from these defects at the frequency of 2 MHz is larger at least 5.6 dB than that at the frequency of 0.3 MHz, which results in detecting small defects that is difficult for guided waves with frequency of 0.3 MHz. The shear oblique transducer is also used to detect artificial defects introduced in a pipe specimen whose diameter and thickness are 318 mm and 10.16 mm, respectively. Experimental results show that it is possible to detect all defects axially, but difficult to detect small detects circumferentially. Three dimensional ultrasonic field is analyzed based on Mulit-Gaussian beam to make clear the reason, that is the spread of ultrasonic waves increases with the curvature of specimen when to measure circumferentially.

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