フェーズドアレイ超音波法によるデッキ貫通型き裂の探傷

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図-1 小型試験体と疲労試験

図-2 探傷結果

フェーズドアレイ超音波法によるデッキ貫通型き裂の探傷

エム・エムブリッジ㈱正会員 ○古田大介三菱日立パワーシステムズ検査㈱八木尚人三菱日立パワーシステムズ検査㈱池上克則１．はじめに

鋼床版のデッキプレートと U リブの溶接に発生する疲労き裂には，溶接ルート側を発生起点として最終的にデッキプレートを貫通する①デッキ進展き裂と，同じ発生起点で最終的に溶接ビードを貫通する②ビード進展き裂の２タイプが存在する．このうち，デッキ進展き裂は，進展の初期の段階で内在き裂として検出し対策を講じる必要があると考えられ，これまでも様々な非破壊検査手法により進展が可能な限り小さい状態での検出が試みられ，実際の橋梁で使用されてきた．しかし，現状は検出限界が6mm程度とされており¹⁾，より早い段階での対策が可能となるよう，検出限界の向上が望まれている．

本論文では，デッキプレートと溶接ビードを同時に検査することを目的として開発したフェーズドアレイ（PA）超音波探傷（以下，

PAUT と略す）スキャナ ²⁾を用い，疲労試験にて小型試験体に発生させたデッキ進展き裂を探傷するとともに，試験体を切断して計測したき裂深さと比較を行った結果を報告する．

２．小型試験体

鋼床版のデッキプレートとUリブの溶接部を模擬した小型試験体を製作し，デッキ進展き裂を導入するために４点曲げ疲労試験を実施した（図-1）．小型試験体の材質はSM490である．

疲労試験は，溶接近傍にひずみゲージを 25mm ピッチで貼付し，

ひずみ減少率からき裂の発生を推定することとした．本試験体は79 万回の載荷で，ひずみの減少率は67%であった．

３．探傷試験結果

疲労試験にてデッキ内在き裂を発生させた小型試験体について，デッキプレート側とUリブ側から同時に超音波探傷を実施した．探傷結果を図-2 に示す。き裂は直射エコーでは x=18

〜118mmまで，１回反射及びき裂による２次エ

コーでは x=14〜124mm の間に存在すると判断

した．

なお，図-2中の赤枠囲み数値は，試験体の左端を原点としたときの座標(x)であり，切断して断面マクロを採取した箇所である．き裂の両端に着目し，き裂の検出限界を確認した。図-3に端部付近の探傷画像とマクロ写真を示す．

キーワード鋼床版，疲労き裂，フェーズドアレイ超音波法

連絡先〒733-0036 広島市西区観音新町1-20-24 エム・エムブリッジ㈱ TEL：082-292-3146 土木学会第70回年次学術講演会(平成27年9月)

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図-4に端部エコー法による測定結果と断面マクロからの実測値を示し，誤差を表示した。き裂深さを測定で

きたのはx=19〜107mm間である．き裂の中間部では 1mm 程度の精度でき裂深さが計測できたのに対し，端

部では約 2mmの誤差が存在する．図-3 のマクロ断面を見ると，左端（x=21mm）のき裂は，起点からの向きがデッキに平行であり，その後デッキ方向に進展しているのに対し，右端(x=107mm)のき裂は溶接ルート側から直接デッキ方向に進展している等，場所によってき裂の形状が異なっている．

き裂形状・進展方向と検出可否の関係や，検出精度，及びき裂による2次エコーを含めた検出・評価ロジック等が今後の課題と考える．

４．まとめ

疲労き裂を有する小型試験体を，開発した PAUTスキャナを用いて探傷した結果，デッキ進展き裂深さを 2mm 程度の誤差で検出できた．しかし，き裂端部の評価には課題が残り，実用に際しては，溶接ビードやき裂の形状をパラメータとして，さらなるデータの蓄積が必要と考える．

本研究を進めるにあたり，芝浦工業大学には疲労試験でご協力いただきましたことを感謝いたします．

参考文献

1) 村野，齋藤，木ノ本：鋼床版デッキプレート方向き裂の半自動超音波探傷方法，土木学会第 63 回年次学術講演概要集，6-071，2008.9

2) 岡，八木，池上，村野：フェーズドアレイ超音波法によるビード貫通型き裂の探傷，土木学会第 69 回年次学術講演概要集，I-164，2014.9

図-3 探傷結果（上段）と断面マクロ（下段）

ｘ＝21mm ｘ＝107mm ｘ＝115mm

-2 0 2 4 6 8

0 50 100 150

き裂深さ(mm)

座標(mm)

き裂検出範囲

測定結果実測値誤差

誤差(mm)

図-4 測定結果と実測値の比較

3.9mm

4.3mm 1.8mm

土木学会第70回年次学術講演会(平成27年9月)

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