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一般非破壊検査

以下は、一般的な非破壊検査(NDT)手法の紹介です。

放射線透過検査(RT:Radiographic Testing)

X線やγ線などの放射線を試験体内部に透過してX線フィルムを観察することで内部きずの検出を行う方法で、X線フィルムによるきずの像によりきずの種類、形状の判別に優れています。
主にガスパイプラインの溶接部やコンクリート構造物の内部確認、鋳造品などの検査に広く用いられています。

超音波探傷検査(UT:Ultrasonic Testing)

人の耳では聞こえないほどの高い周波数をもつ音波を試験体に伝搬させて内部に存在するきずからの反射波によりきずの位置と大きさを測定する方法で、主に構造物の溶接部や極厚の鋼板、鍛造品などの検査に広く用いられています。
また、同様の原理で超音波厚さ測定装置を用いた配管や圧力容器などの厚さ測定も行えます。

磁気探傷検査(MT:Magnetic Testing)

試験体を磁化して試験体表面に磁粉を近づけることで表面または表面直下にあるきずの検出を行う方法で、試験体材料は強磁性体材料に限られますが表層部のきずを検出する方法としては一番検出能力に優れています。
主に石油化学・ガスプラント設備の定修工事や橋梁点検、機械部品などの検査に広く用いられています。

浸透探傷検査(PT:Penetrant Testing)

試験体の表面に開口しているきずを検出する方法で、試験体表面に浸透液を塗布してきずの像を拡大させて目視で容易にきずを検出する事が出来ます。
試験体材料は強磁性体でも非磁性体でも多孔質でなければ検査が可能で、主に石油化学・ガスプラント設備の定修工事や機械部品、鋼管杭などの検査に広く用いられています。

渦電流探傷検査(ET:Eddy Current Testing)

試験体に渦電流を発生させて試験体の表層部にあるきずを検出する方法で、導電性の材料に適用でき、材質の判別などにも使用できます。
また、試験体に渦電流を発生させるコイルは試験体と非接触で、高速探傷が可能です。
主に石油化学・ガスプラント設備の定修工事で熱交換器のチューブの検査などに用いられています。

ひずみゲージ試験(ST: Strain Gauge Testing)

試験体が受ける荷重により生じる変形を測定する方法で、試験体に貼ったひずみゲージでその変形量を測定します。
主に構造物の経年による疲労・劣化に対する安全確保など、余寿命診断のデータ収集や橋梁、各種プラント設備の稼動時に発生する応力とひずみを監視する目的として用いられています。

超音波自動探傷システム
AUT:Automatic Ultrasonic Testing

AUTについて

橋梁の鋼床版・橋脚・桁等の現場溶接継手及び地組立溶接継手の非破壊検査として、自動走行による超音波探傷試験が採用されています。 従来は、放射線検査が用いられていましたが、平成5年に旧阪神高速道路公団が超音波自動探傷マニュアルを発行し、平成11年に旧日本道路公団においてAUTによる検査要領が作成され、以降平成14年に道路橋示方書が改定となり、本文に「きずの検出精度とその信頼について十分に確認すると共に機器の性能、欠陥の検出方法、欠陥の判定方法、検査技術者の技量等の点に留意する必要がある」と記述がなされ、自動走行による超音波探傷試験(AUT)の適用が可能となりました。

以降、道路橋の検査がRT主流から簡易型のAUTへと移行され、現在に至っています。

超音波自動探傷システム

溶接部両側より同時探傷を行い、きずを反射源とした超音波パルス信号により、きずの深さ・長さ・偏り等を自動で特定する。

  • 実務経歴
  • 第二東名高速道路
  • 第二名神高速道路
  • 福岡北九州高速道路公社
  • 名古屋高速道路公社
  • 広島高速道路公社
  • 国土交通省関連の国道
  • 東京国際空港D滑走路ジャケット工事

探傷画像と超音波パルスの経路

平面位置表示(Cスコープ)及び板厚方向(Bスコープ)によりきず分布が視覚的に確認でき、最下段のエコー高さ表示はきずに対する領域の特定ときずエコーと妨害エコーを色分けする事により安易に区別できる。

任意にカーソルを確認したい位置に合わせるとビーム路程・探傷方向・スキップ・波形高さ・開先形状を表示することで、超音波パルスの反射位置の特定が容易に区別できます。

自走式TOFD法によるガスホルダー供用中検査
TOFD:Time Of Flight Diffraction

TOFDについて

当社が特に力を注いでいるのがTOFD法による超音波探傷です。

ここに紹介するのは自走式ロボットによる都市ガス球形ホルダー溶接部の検査方法です。
ホルダーが供用中でも、塗装のままでも、また足場を設置することもなく溶接部のきずを見つけ出すことができます。

装置の構成

きずを検出する探触子を備え、接触媒質を供給しながら溶接部に沿って走行するロボット部、探傷波形を監視し、画像を収録する超音波探傷システム、また走行状態を監視する映像モニターにより構成されています。

きずが溶接部のどこにあっても、全て検出するために、探触子には各々守備範囲を持たせたマルチチャンネル方式を採用しています。
この組み合わせは目的に応じて自由自在に選択が可能です。

人の行けない場所での減肉調査や、板厚確認にも応用できます。

4ch 探傷画像サンプル(以下のように4つの手法による同時探傷が可能です。)

TOFD法による超音波探傷検査

TOFDとは

TOFDとは、『Time Of Flight Diffraction』の略であり、直訳すると『回折波の飛行時間』となり『きず端部からの回折波の伝搬時間を利用した測定法』の総称として呼ばれています。
きずの高さ測定に対する精度が高く、探傷時間についても短時間処理を可能とした超音波探傷技術です。

  • TOFD法は
  • 1970年代にイギリスで開発されてヨーロッパを中心に基準(BS7706:1993)が整備され、実用化。
  • 1990年頃より日本でも圧力容器等の極厚部材に社内検査用として採用。
  • 1998年頃からいろいろな分野・領域で注目され実用化に向け検討。
  • 2001年日本非破壊検査協会が『TOFD法によるきず高さ測定方法』を制定(NDIS2423 : 2001)
  • 2003年日本ガス協会が球形ガスホルダー指針(JGA指-104-03)を改定。
  • 2005年日本エルピーガスプラント協会が検査基準として付属書1に供用中内表面探傷試験実施方法の例を追加(JLPA501:2005 )

TOFD法の原理

原理としては、左図のように送信子用と受信子用の各探触子を用いて、送信子から超音波パルスを発生させ、きずの端部(上端、下端)に衝突した際に360°方向に発生する回折波を受信子で受けて記録するものであり、この上端部、下端部から発生した回折波の飛行時間(到達時間)の差によって、きずの高さを測定(数値化)するものです。
また、送信子からの超音波パルスが最初に受信子に到達するのは、表面直下を伝播したラテラル波であり、きずがなければ、次に到達するのは底面反射波ということになります。

TOFDの適用実績

適用実績については大きく分類すると、

  • ガスホルダー等、貯槽の供用中検査
  • 高炉関連の熱風炉の溶接部検査
  • 火力発電所の高圧蒸気配管の検査
  • 高圧ガスの圧力容器の検査
  • 橋梁、橋脚の隅角部、鋼製ジョイントの調査
  • オートクレーブやベッセル等の溶接部検査
  • クレーンガータの割れ確認調査
  • 鋼構造物の劣化調査

TOFD法採用における利点

  • 非開放による供用中検査が可能となります。
  • 工期及び実施期間の調整が容易となります。
  • 画像データの記録により履歴追跡調査が容易になります。
  • 塗装上からの検査が可能です。
  • 緊急時においても迅速な対応が可能となります。
  • 通常の開放検査に比べ総合的(付帯工事等)にコストの軽減が図れます。

探傷データサンプル