超音波探傷手法を用いた応力腐食割れと疲労き裂の判別手法の開発

开发超声波探伤区分应力腐蚀裂纹和疲劳裂纹的方法

基本信息

批准号：
07J08062
负责人：
黒川悠
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,原子力発電設備に生じた欠陥が疲労き裂であるか応力腐食割れであるかを超音波探傷試験による非破壊検査で判別することを目的としている.はじめに,これまで本邦の原子力発電設備に生じた疲労き裂と応力腐食割れの形状について調査を行い,原子力発電設備の溶接部に生じる応力腐食割れは主に金属結晶の粒界に沿って進展し,屈曲した形状になるという特徴があることを見出した.一方で疲労き裂は屈曲せずに進展するため,非破壊検査手法を用いて部材内に生じた欠陥を高い空間分解能で可視化して詳細な形状を観察できれば,両者の形状の差異から欠陥種別を判定できる可能性がある.そこで,き裂を可視化できる手法として現在広く使用されつつあるフェイズドアレイ探傷システムを使用して,応力腐食割れの可視化実験を行った.その結果,現在主流のフェイズドアレイ用超音波探触子では,空間分解能が十分ではなく,欠陥種別を判定できるほどの鮮明な可視化画像は得られないことが明らかになった.そこで,超音波探触子が生成する音場を解析するソフトウェアを独自に開発し,それを用いてより高い空間分解能を有するフェイズドアレイ探触子を設計した.また,この探触子によって得られる受信信号に対して開口合成法と呼ばれる可視化手法を適用すれば欠陥形状を明瞭に可視化できることを差分法による数値シミュレーションで示した.さらに,フェイズドアレイ探触子の各素子で超音波を送受信した時の超音波の強度分布はフォーカスしている欠陥の局所的な傾きと関係があることを明らかにし,この特徴を利用して欠陥の局所的な傾きを推定する手法を提案した.また,推定された欠陥の傾きを色彩の変化に反映させて可視化する新しい開口合成法を開発し,この方法によって疲労き裂と応力腐食割れの種別判定が可能であることを示した.

本研究的目的是通过超声波探伤的无损检测来判断核发电设备中发生的缺陷是疲劳裂纹还是应力腐蚀裂纹，对设备中发生的疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹的形状进行了调查，结果发现。核电设备焊接部位发生的应力腐蚀裂纹主要沿金属晶体晶界扩展，产生弯曲形状。由于缺陷是在不弯曲的情况下形成的，因此如果可以以高空间分辨率可视化部件内出现的缺陷，并且可以使用非破坏性检查方法观察详细的形状，则可以根据部件之间的形状差异来确定缺陷的类型。 2.因此，裂纹是可见的。我们利用相控阵探伤系统进行了应力腐蚀裂纹可视化实验，该系统是目前广泛使用的应力检测方法。结果发现，目前主流的相控阵超声探头没有足够的空间解决。很明显，无法获得足够清晰的可视化图像来确定缺陷类型。因此，我们自主开发了超声波探头产生的声场分析软件，并用它来分析超声波探头产生的声场。我们设计了一种具有更高空间分辨率的相控阵探头。我们还证明，通过使用差分方法对由该探头获得的接收信号应用一种称为孔径合成的可视化方法，可以清晰地可视化缺陷形状。此外，我们还阐明了相控阵探头各元件发射和接收超声波时的强度分布与聚焦缺陷的局部斜率有关，并且利用这种特征定位缺陷我们提出了一种估计倾斜度的方法，我们还开发了一种新的孔径合成方法，通过将缺陷的倾斜度反映在颜色变化中来可视化，并且该方法可以确定疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹的类型。被证明。