JP2003014704A - 腐食検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高出力の超音波探傷法を用いることにより複
合鋼構造物の地中部、あるいは外部より見えない個所の
局部的な腐食を定量的に検査する方法を提供する。 【解決手段】 根巻きコンクリート鋼製橋脚１００のご
とき複合鋼構造物の腐食を検査する方法において、超音
波探触子１を鋼製橋脚１００上にて走査し、該鋼製橋脚
１００と根巻きコンクリート部１０２との界面に存在す
る腐食部１０４を高出力超音波斜角探傷法により定量的
に検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼・コンクリート
複合構造物のメンテナンスを行うための腐食検査方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】高速道路や鉄道等の橋脚には一般にコン
クリートで外面、内面を覆われた鋼製橋脚が使用されて
いる。これは、図７に示すように、中詰め砂等を充填し
た鋼製橋脚１００の根元部をシール部材１０１を介して
鉄筋コンクリートで囲繞し、フーチンを形成したもの
で、この根巻きコンクリート部１０２の大部分は地中に
埋まっており、上端部がわずかに２００ｍｍ程度地表面
１０３より突出している。このような根巻きコンクリー
ト鋼製橋脚１００は、長年の振動負荷や環境負荷等を受
けるため、シール部材１０１が劣化、剥離して鋼製橋脚
１００との間に隙間が生じ、この隙間から雨水が浸入し
て鋼製橋脚１００に局部的な腐食１０４が発生する。こ
のような局部的腐食は一般にマクロセル腐食と呼ばれて
おり、かかるマクロセル腐食によって鋼製橋脚１００の
板厚の減肉を生じ、鋼製橋脚１００の耐荷力を低下させ
ることになる。

【０００３】腐食が発生した鋼製橋脚は腐食の程度に応
じて補修の要否を決める必要がある。すなわち、腐食度
が大きければ補修工事を行わなければならず、腐食度が
それほどでもなければ引き続き腐食の進行状況を監視す
る必要がある。従来の場合、腐食の検査は専ら目視検査
に頼っており、目視により、根巻きコンクリート部の
亀裂の有無、シール部材の剥離の有無、錆汁の発生
の有無について調査することが基本となっていた。その
ため、例えば図７（ｂ）に示すごとく腐食や錆汁が鋼製
橋脚の表面上に現れてからでないと地中部の腐食が進ん
でいることがわからず、そのときになってはじめてコン
クリート部をはがしたり、場合によっては周辺までも掘
削して、腐食度をさらに詳細に調べたうえで補修工事を
行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の検査方法は、目
視検査が主体であるため、外観に異常が発見されない限
り内部の欠陥（腐食）はわからず見逃されるおそれが大
きいものである。このことは、言い換えれば、腐食や錆
汁が鋼製橋脚の表面上に現れていなくても地中部におい
て甚大な腐食が発生している可能性があることを意味す
る。また、腐食の位置、大きさ等を定量的に測定する適
当な方法がないため、従来はコンクリート部を剥離した
後、測定器や型取りパテ等を用いて測定しなければなら
ず、測定およびその後の修復工事に多大な手数と時間が
かかっていた。

【０００５】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、高出力の超音波探傷法を用いるこ
とにより複合鋼構造物の地中部、あるいは外部より見え
ない個所の局部的な腐食を定量的に検査する方法を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る腐食検査方
法は、複合鋼構造物の腐食を検査する方法において、超
音波探触子を鋼材上にて走査し、該鋼材と被覆材との界
面に存在する腐食部を高出力超音波斜角探傷法により定
量的に検査することを特徴とするものである。

【０００７】高出力超音波斜角探傷法によれば、超音波
ビームを鋼材の表面から被覆材で覆われた部位に当てる
ことができるので、鋼材と被覆材との界面に腐食部が存
在する場合にはその腐食部を確実に検知することができ
る。腐食部の腐食量は、超音波探触子の水平および垂直
方向の走査量並びに反射エコーの高さから算出すること
ができる。また、高出力超音波斜角探傷法の「高出力」
とは、超音波の伝播距離が５００ｍｍ以上のものをい
い、高出力化するためには、振動子の面積を大きくする
とか、超音波ビームを矩形波として送信するなどの方法
がとられる。また、本発明において、被覆材の材質は問
われない。鋼材との接着や接合界面に腐食が発生する限
り、どのような複合鋼構造物に対しても適用可能であ
る。

【０００８】また、本発明は、前記腐食部の腐食断面積
を演算または試験結果から推定し、鋼材の腐食による断
面積欠損量を求めることを特徴とする。

【０００９】腐食による影響は鋼材の板厚断面積が減少
し、耐荷力を低下させる。そこで、腐食量を定量的に求
めるには、演算により算出する方法と、試験結果から求
めた腐食断面積を推定する方法とがあり、いずれでも構
わない。腐食断面積は反射エコー高さと相関があるの
で、反射エコー高さを測定することにより腐食断面積を
演算または試験結果から推定し、これより腐食部の腐食
による断面積欠損量を求める。断面積欠損量はまた平均
板厚損耗量と同義であり、あるいはこれらから減肉率を
求め、鋼材の健全性ないし危険度を評価する際の指標と
することができる。

【００１０】本発明は、根巻きコンクリート鋼製橋脚の
腐食検査に最も効果的に適用することができる。根巻き
コンクリート鋼製橋脚は本数も非常に多いので、そのメ
ンテナンスを図るうえで効果を発揮する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を根巻
きコンクリート鋼製橋脚を例にとり図面により説明す
る。図１は本発明の腐食検査方法を示す図で、図２は超
音波斜角探傷による腐食検査の様子を示す図である。図
において、１は超音波探触子、１００は鋼製橋脚、１０
１はシール部材、１０２根巻きコンクリート部、１０３
は地表面、１０４は腐食部を示す。

【００１２】根巻きコンクリート鋼製橋脚１００の局部
的腐食部１０４を検査するには、高出力の超音波斜角探
傷法にて実施する。超音波の伝播距離の長距離化を図る
ために、超音波の送信出力を高出力化する。その手法と
して、 探触子（振動子）の面積を大きくする。 超音波探傷器の送信パルス波形を矩形波とすることで
探触子に与えるエネルギーを大きくする。 探触子には、例えば、送信周波数２ＭＨｚ、振動子寸法
３０×４０ｍｍ、屈折角４５゜のものを用いている。こ
れらは、対象物に応じて適宜変更されるもので、本発明
における制約条項ではない。

【００１３】探触子１に上記周波数のパルスを送信しな
がら探触子１を根巻きコンクリート部１０２の上部付近
で鋼製橋脚１００の表面上を水平および垂直方向に走査
して鋼製橋脚１００と根巻きコンクリート部１０２との
界面に存在するかもしれない腐食部１０４を検知する。
探触子１から４５度の角度で送信された超音波ビームは
鋼製橋脚１００の板厚内面で反射し、腐食部１０４が存
在すればその凹面に当たって反射し、再び同じビーム路
程を経由して探触子１に戻ってくる。その反射エコーに
よって腐食部１０４の位置、大きさ等を検知できる。

【００１４】超音波斜角探傷法により腐食位置を実際に
調査した結果を図５に示す。同図は超音波探触子と腐食
部との距離を変化させたときの、超音波の反射エコー高
さの変化を示したものである。エコー高さは、超音波探
傷器の画面上で反射エコー高さを一定にしたときの探傷
器の増幅率をデシベル（ｄＢ）表示で表したものであ
り、数値が大きいほど、反射信号レベルは低下する。上
記仕様の超音波探触子を使用した場合、図５から分かる
ように、ノイズレベルとの比較により、探触子−腐食部
距離で７００ｍｍ程度までは腐食部からの反射エコーが
検出可能である。本発明の高出力超音波斜角探傷法にお
いて「高出力」というときは、超音波の伝播距離でいえ
ば５００ｍｍ以上のものをいう。

【００１５】腐食検査は、図３に示すフローチャートに
従って実施する。まず、ステップＳ１の全面走査におい
て、反射エコーがあるか否かを観察し（ステップＳ
２）、その結果、検知できる反射エコーがないときには
腐食部は存在しないとみなしてフローを終了するが、反
射エコーがあるときにはステップＳ３で腐食部からの反
射エコーであるかどうかを判別する。ここではその反射
エコーが腐食部からのものであるか、それとも例えば隅
肉溶接部からのものであるかを判別する。その見分け方
は反射エコーの波形や強度による。反射エコーが鋭い波
形を示し非常に高い強度を示すような場合には、鋼製橋
脚１００の内部に取り付けられたスティフナー等の溶接
部からのものと考えられる。

【００１６】反射エコーが腐食部からのものであった場
合、その腐食部が単独か複数か、または、奥行きや広が
りがあるかを確認する（ステップＳ４）。そしてこの段
階でスキャナー（図示せず）を取り付け、探触子位置情
報を取り込む（ステップＳ５）。スキャナーは最初から
取り付けてもよいが、腐食が見つかるまでは探触子の走
査を手動で行うのが便宜なので、腐食が見つかったとき
に、スキャナーを取り付けて半自動で探傷する。

【００１７】腐食部１０４の大きさ、特に鋼製橋脚１０
０の耐荷力に影響を与える断面積欠損量あるいは平均肉
厚損耗量を推定するため、ステップＳ６ではまず、腐食
部１０４の端部を６ｄＢダウン法で求め、両端部の間隔
を垂直方向の腐食広がりとする。例えば、図４（ａ）に
示すような断面形状の腐食部１０４があるとした場合、
探触子１を同図において左右方向に走査したときの反射
エコー高さが最大となるＢ点から６ｄＢエコー高さが下
がったＡ点、Ｃ点をそれぞれ腐食部１０４の端部とする
ものである（図４（ｂ）参照）。これから、垂直方向の
走査量（垂直走査量）Ｌが求まる。この垂直走査量Ｌは
腐食部１０４の深さｄと比例関係がある。

【００１８】次に、最大エコー高さ位置で前後方向（図
４（ａ）において紙面の表裏方向）に探触子を走査し、
６ｄＢダウンとなる前後の端部を求め、その間隔を水平
方向の腐食広がりとする（ステップＳ７）。これによっ
て、腐食部１０４の幅Ｗが求まる。

【００１９】次に、反射エコー高さから、腐食傾斜角α
並びに腐食投影断面積を推定する（ステップＳ８）。反
射エコー高さは腐食の角度αに比例するので、この腐食
傾斜角αと上記垂直走査量Ｌとから腐食深さｄが求ま
る。また、腐食投影断面積とは、鋼製橋脚１００の板厚
に垂直な断面（図４（ｂ）において１１０の断面）にお
ける腐食部の断面積であり、Ｗ×ｄより算出する。

【００２０】次に、腐食分布と腐食広がり、腐食投影断
面積から、腐食による断面積欠損量を推定する（ステッ
プＳ９）。腐食部１０４の体積（腐食量）は、腐食投影
断面積と腐食部の奥行きとの積で求まるので、その合計
値を板厚中心の辺の長さで除することにより、その検査
探傷面における断面積欠損量あるいは平均板厚損耗量を
求めることができる。このようにして求めた断面積欠損
量あるいは平均板厚損耗量もしくは減肉率を指標として
その鋼製橋脚の健全性ないし危険度を評価する。

【００２１】上記断面積欠損量などは鋼製橋脚毎に画像
データとして保存され、かつ表示・印刷される（ステッ
プＳ１０）。以上により、この腐食検査のフローを終了
する。

【００２２】図６は腐食（投影）断面積と探傷器の深さ
指示との関係を示すグラフである。探触子には２Ｚ３０
×４０Ａ４５を用いている。同図の深さ指示は６ｄＢダ
ウン法によるもので、前記の水平走査量Ｌに相当し、腐
食断面積は試験体の実測により求めたものである。同図
より、深さ指示と腐食断面積は良好な比例関係にあるた
め、この図を用いて腐食断面積を容易に推定することが
できる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、複合鋼
構造物の鋼材と被覆材との界面に存在する腐食部を定量
的に非破壊検査することができるので、複合鋼構造物の
メンテナンスを能率的、経済的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の腐食検査方法を示す図である。

【図２】超音波斜角探傷による腐食検査の様子を示す図
である。

【図３】腐食検査を実施するときのフローチャートであ
る。

【図４】（ａ）は腐食傾斜角度と腐食（投影）断面積の
計測方法を示す図、（ｂ）は反射エコー高さから６ｄＢ
ダウン法により腐食部の傾斜部端部を求める方法を示す
図である。

【図５】探触子−腐食部距離とエコー高さの関係を示す
図である。

【図６】腐食断面積と深さ指示の試験結果を示す図であ
る。

【図７】（ａ）は根巻きコンクリート鋼製橋脚の断面
図、（ｂ）は腐食または錆汁の現出状況を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 超音波探触子 １００ 鋼製橋脚 １０１ シール部材 １０２ 根巻きコンクリート部 １０３ 地表面 １０４ 腐食部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D059 AA03 GG39 2G047 AA07 AA10 AB07 BB02 BC03 BC11 BC18 EA09 EA16 GF04 2G050 AA01 BA05 EB02 EB10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複合鋼構造物の腐食を検査する方法にお
   いて、 超音波探触子を鋼材上にて走査し、該鋼材と被覆材との
   界面に存在する腐食部を高出力超音波斜角探傷法により
   定量的に検査することを特徴とする腐食検査方法。
2. 【請求項２】 前記腐食部の腐食断面積を演算または試
   験結果から推定し、鋼材の腐食による断面積欠損量を求
   めることを特徴とする請求項１記載の腐食検査方法。
3. 【請求項３】 鋼製橋脚の腐食検査に使用することを特
   徴とする請求項１または２記載の腐食検査方法。