Nondestructive evaluation of intersection of longitudianl and lateral ribs of orthotropic deck

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K04329
• Research Institution: Tokyo City University
• Principal Investigator: 白旗 弘実 東京都市大学, 工学部, 教授 (40298013)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 鋼床版 / 疲労き裂 / 超音波探傷 / フェーズドアレイ超音波 / マトリクス配置探触子

Outline of Annual Research Achievements

当研究は鋼床版縦リブ横リブ交差部に発生する疲労き裂をマトリクスフェーズドアレイ超音波探傷により検出し，精度よく寸法を評価することを目的としている．フェーズドアレイ探触子は素子を密に配置した構造で，電子的な操作により入射波の方向を変化させることができるものである．当研究は実用的な試験ではいまだ活用が進んでいない二次元に素子を配置したものを使用する．当研究では，素子寸法，くさび使用をはじめとする探傷条件を検討項目とし，確実な疲労き裂検出と高精度な寸法推定を目指す．
アレイを構成する素子の寸法は探触子の性能に影響を及ぼす要因の一つである．これまで所有していた1mm四方の素子よりもさらに細かい素子の検討を行った．1素子から出される超音波の音場の解析を行った．素子のサイズを0.6mmとして，8×8の配列とした場合の音場の解析を行った．ここで使用する超音波は周波数が5MHzであり，波長が約0.6mmである．波長に対する素子の寸法が小さいほうが好ましいが，1波長分である0.6mmを選択した．1mmの場合と比較して，スムーズな音場が得られることがわかった．これらの結果をもとにして，探触子の開発を依頼した．探触子にはアクリル製のくさびが取り付けられる．くさびも小さいほうが溶接部に近づけられるので好ましくなる．これまでのものと比較して半分ほどのくさびの作製も行った．探触子が納入され基礎的な実験を行った．さらに検討をすすめる必要はいまだに残ってはいるが，予想された音場に近いものと思われる．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

探傷性能の確認は疲労試験と超音波探傷試験の組み合わせですすめていく予定であり，昨年度の後半より開始する予定であった．しかしながら，台風19号の影響で疲労試験機が被害を受けてしまい，試験が行えなくなったことが大きな理由である．

Strategy for Future Research Activity

今後の研究遂行に際して，次の3つを行っていく．
第一として探触子素子寸法の検討である．現在1mmと0.6mm四方のものがある．現行の技術では，0.3mmも可能とのことで，試作を行う予定である．素子が小さくなることは感度の低下にもつながるといったデメリットがあるが，走行しやすいといったメリットもある．探触子を用意した後には確認のために実験室レベルでの疲労試験と探傷試験を行う予定である．0.6か0.3mmの検討を行い，よいと思われるほうはもう一つ作成する予定である．第二は現場の探傷に耐えうる走行治具の開発および作製である．現場では，上向きの探傷を行う必要が生じる．上向き探傷のため，治具には磁石を入れて固定する仕組みとなっている．現行で用意したシステムにモーターを取り付けることで，スムーズな走行ができるような機構に改造する．上向きでの実験も行う．第三は縦横リブ交差部に対応した治具の開発および開口合成プログラムの改良である．疲労き裂は拘束力の強い縦および横リブが交差する位置に発生しやすいことがこれまでの検査よりわかっている．そのためには，角度調整のできる治具や角度情報を考慮できるように開口合成プログラムを改良する必要がある．

Causes of Carryover

遅れの原因とも関連するが，台風による浸水被害で実験の遂行が滞ったことが主な理由である．現場計測は今後も行うことができるので，現場に即したシステム開発を行うことも今後とも十分に可能である．