貯蔵用タンク底板の腐食損傷に対するラム波対称モードを用いた新しい評価法の構築

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ラム波Soモードを用いた石油タンク底板の腐食損傷評価を試みた。損傷評価には、低周波で大振幅で指向性の高いSoモードラム波が必要になるため、長さ100mm、幅10mmの矩形状の受感部を有する探触子を試作した。試作センサを用いて鋼板端面を一様に打撃することで、半値幅が±20°の指向性有するSoモードラム波の励起が可能となった。タンク内容物(石油やスラッジなど)による減衰を評価するため、模擬内容物としてグリース+砂を鋼板上に設置して超音波の減衰を測定したところ、ラム波Soモードの減衰は3dB/mであり、一般的に検査に用いられるラム波Aoモードの減衰9dB/mの1/3であった。また、板厚8mm、長さ1000mmの銅板に導入した深さ0.6mm〜2mmの模擬腐食損傷(皿状欠陥)に対してSoモードラム波の反射強度および到達時間から、損傷深さおよび位置の推定を行った。また、高S/N比での計測を行うため、送信信号にはチャープ信号を用い、パルス圧縮技術を欠陥エコーの検出に適用した。その結果、S/N比を6dB向上させることに成功した。Soラム波の反射強度は欠陥に深さに比例して大きくなり、(欠陥からの反射強度)/(反対側端面からの反射強度)は、減肉率(損傷深さ/板厚)とほぼ比例しており、反射強度から損傷深さが推定できることがわかった。また、欠陥の超音波伝搬方向の位置は誤差3%で標定できた。また、実験室内において腐食させた欠陥の深さを推定したところ、縦波超音波によって計測された減肉率(15.6%)に対して誤差1.6%で計測できた。さらに、段付突合せ溶接鋼板を用いて、溶接線を跨いだ位置に存在する模擬腐食損傷の検出を試みたところ、板厚の10%の深さをもつ欠陥を検出することができた。