音響異方性材料の接合部の超音波試験方法に関する研究

音響異方性を有する材料として、制御圧延鋼板及びアルミニウム合金板を取り上げて、音速の方向依存性を調べた。とくに、制御圧延鋼板は強度の異方性を有しており、板厚方向の深さ位置によっても音速が最大6%程度変化していることが明らかになった。なお、この音速測定ではウェーブガイドを用いる方法を考案し、深さ位置を限定した局所的音速測定を可能にした。このような音響異方性材料中における超音波の伝搬方向及び反射方向を、音速分布をもとに解析した。異方性材料中では、超音波エネルギの伝搬方向と波面法線方向とは一致せず、伝搬方向は法線速度の逆数で表される曲面の法線方向と一致する。更に、板厚方向に音速分布を有する不均質な異方性材料中では、超音波が曲がって伝わるため、屈折角70度の横波斜角探触子を用いたとき距離振幅持性曲線が板厚の中央で極小値をとるという特異現象を示すことが明らかになった。音速分布から弾性スチフネスを推定し、弾性波動論的解析を行った結果、横波SV波を用いて斜角探傷を実施すると、振動方向と音速の異なる2つの横波に分解して伝搬するため、1つの欠陥であっても2つのエコーが現れる可能性のあることが明らかになった。縦波斜角探傷法を適用すればこのような現象は起こらず、しかも、エコー高さが探傷方向によらず一定しているため、欠陥の定量的評価に適している。音響異方性を有する制御圧延鋼板を用いて開先面の融合不良を発生させた溶接試験体を作製し、超音波探傷試験による欠陥検出、寸法評価を実施した。その結果、表面に対する角度が70度の欠陥には縦波を、40〜60度の欠陥については縦波又は横波を用いて得られる欠陥エコー高さの最大値によって評価するのが適していることが明らかになった。欠陥寸法の推定結果は、実寸法の約20%以内の誤差に収まっていた。

音響異方性を有する材料として、制御圧延鋼板及びアルミニウム合金板を取り上げて、音速の方向依存性を調べた。とくに、制御圧延鋼板は強度の異方性を有しており、板厚方向の深さ位置によっても音速が最大6%程度変化していることが明らかになった。なお、この音速測定ではウェーブガイドを用いる方法を考案し、深さ位置を限定した局所的音速測定を可能にした。このような音響異方性材料中における超音波の伝搬方向及び反射方向を、音速分布をもとに解析した。異方性材料中では、超音波エネルギの伝搬方向と波面法線方向とは一致せず、伝搬方向は法線速度の逆数で表される曲面の法線方向と一致する。更に、板厚方向に音速分布を有する不均質な異方性材料中では、超音波が曲がって伝わるため、屈折角70度の横波斜角探触子を用いたとき距離振幅持性曲線が板厚の中央で極小値をとるという特異現象を示すことが明らかになった。音速分布から弾性スチフネスを推定し、弾性波動論的解析を行った結果、横波SV波を用いて斜角探傷を実施すると、振動方向と音速の異なる2つの横波に分解して伝搬するため、1つの欠陥であっても2つのエコーが現れる可能性のあることが明らかになった。縦波斜角探傷法を適用すればこのような現象は起こらず、しかも、エコー高さが探傷方向によらず一定しているため、欠陥の定量的評価に適している。音響異方性を有する制御圧延鋼板を用いて開先面の融合不良を発生させた溶接試験体を作製し、超音波探傷試験による欠陥検出、寸法評価を実施した。その結果、表面に対する角度が70度の欠陥には縦波を、40〜60度の欠陥については縦波又は横波を用いて得られる欠陥エコー高さの最大値によって評価するのが適していることが明らかになった。欠陥寸法の推定結果は、実寸法の約20%以内の誤差に収まっていた。