JP2013170837A - 鋼管柱の腐食程度の評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な操作により、より正確に腐食の程度を評価することができる鋼管柱の腐食程度の評価方法を提供すること。
【解決手段】鋼管柱１の地際部における腐食の程度を評価するため、
下端部が地中に埋設された鋼管柱１の表面に、超音波探傷器２の発信用探触子３と、超音波探傷器２の受信用探触子４とを一対として、地表から所定距離離間するように配置し、発信用探触子３から超音波ビームを発信し、発信された超音波ビームのエコーを、所定のビーム路程間において、受信用探触子４により直接的に受信するとともに、発信用探触子３から発信され、腐食の発生箇所において反射された超音波ビームのエコーを、所定のビーム路程間において、受信用探触子４により間接的に受信し、直接的に受信された超音波ビームのエコー面積と、間接的に受信された超音波ビームのエコー面積との比を算出することにより、鋼管柱１の地際部における腐食の程度を評価する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管柱の腐食程度の評価方法に関する。

従来、鋼管柱は、内外表面に亜鉛めっきなどにより耐久処理され、下端部が地中に埋設され、山間部や狭所において電柱として建柱されている。

しかし、このような鋼管柱は、長期間の使用により、地中に埋設された埋設部と地表との境界、および、その境界近傍の埋設部（以下、地際部と総称する。）が、腐食により肉薄となる場合があり、このような腐食欠陥を生じる場合、鋼管柱が倒壊するおそれがある。そのため、地際部における鋼管柱の腐食欠陥を検出し、鋼管柱の腐食部分を補強することや、腐食された鋼管柱を建て替えることなどが要求されている。

このような鋼管柱の腐食欠陥の検出方法としては、例えば、下部が地中に埋設された鋼管柱の地上に超音波探傷器の探触子を取り付け、探触子により超音波を地中部に向け発信してエコーを受信し、探触子が受信したエコーから、第１評価手段において、鋼管柱地際部からのエコー高さ総和と、鋼管柱端面部からのエコー高さ総和との比を複数段に評価し、第２評価手段において、鋼管柱地際部からのエコー高さ総和と、鋼管柱地中部全体からのエコー高さ総和との比を複数段に評価し、第３評価手段において、第１評価手段の複数段の評価と第２評価手段の複数段の評価から、鋼管柱地際部の欠陥を複数段に評価することにより、鋼管柱地際部の欠陥を評価する方法が、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−３６５３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、比較的肉薄（例えば、肉厚２〜４ｍｍ）の鋼管柱に対して用いることができる一方、比較的肉厚（例えば、肉厚６〜１０ｍｍ）の鋼管柱に対して用いると、その厚みにより超音波が減衰される。このような場合、鋼管柱の長さによっては、鋼管柱端面部からのエコーを受信できない場合があり、正確に欠陥を評価できないという不具合がある。

本発明の目的は、簡易な操作により、より正確に腐食の程度を評価することができる鋼管柱の腐食程度の評価方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の鋼管柱の腐食程度の評価方法は、下端部が地中に埋設された鋼管柱の地際部における腐食の程度を評価する方法であって、地上における鋼管柱の表面に、超音波探傷器の発信用探触子と、超音波探傷器の受信用探触子とを一対として、地表から所定距離離間するように配置する配置工程と、前記発信用探触子から超音波ビームを発信する発信工程と、発信された超音波ビームのエコーを、所定のビーム路程間において、前記受信用探触子により直接的に受信する直接受信工程と、前記発信用探触子から発信され、前記腐食の発生箇所において反射された超音波ビームのエコーを、所定のビーム路程間において、前記受信用探触子により間接的に受信する間接受信工程と、直接的に受信された超音波ビームのエコー面積と、間接的に受信された超音波ビームのエコー面積との比を算出する面積比算出工程とを備えることを特徴としている。

また、本発明の鋼管柱の腐食程度の評価方法では、前記面積比算出工程において、直接的に受信された超音波ビームのエコー面積と、間接的に受信された超音波ビームのエコー面積との比を、温度条件に応じて補正することが好適である。

また、本発明の鋼管柱の腐食程度の評価方法では、前記間接受信工程において、超音波ビームのエコーのビーム路程の開始点に応じて、ビーム路程の終端点を設定することが好適である。

また、本発明の鋼管柱の腐食程度の評価方法は、さらに、前記面積比算出工程の後に、直接的に受信された超音波ビームのエコー面積と、間接的に受信された超音波ビームのエコー面積との比から、前記腐食による前記鋼管柱の平均減肉率を推定する減肉率推定工程を備えることが好適である。

本発明の鋼管柱の腐食程度の評価方法によれば、超音波探傷器の発信用探触子と、超音波探傷器の受信用探触子とを一対として用い、直接的に受信された超音波ビームのエコー面積と、間接的に受信された超音波ビームのエコー面積との比によって、鋼管柱の腐食程度を評価する。

そのため、本発明の鋼管柱の腐食程度の評価方法によれば、鋼管柱の端面部からのエコーを受信する必要がなく、超音波が減衰される比較的肉厚（例えば、肉厚６〜１０ｍｍ）の鋼管柱についても、簡易な操作によって、より正確に腐食程度を評価することができる。

（ａ）は、本発明の鋼管柱の腐食程度の評価方法の一実施形態が採用される鋼管柱の概略図を示し、（ｂ）は、本発明の鋼管柱の腐食程度の評価方法の一実施形態により得られるチャートの一例を示す。 表面温度−感度差グラフの作成時における鋼板の概略図である。 表面温度−感度差グラフを示す。 基準感度の設定時における探触子の配置図である。 反射エコー評価範囲グラフの作成時における鋼管柱の概略図であって、（ａ）は、鋼管柱の上面視概略図、（ｂ）は、鋼管柱の側面視概略図を、それぞれ示す。 反射エコー評価範囲グラフを示す。 面積比温度補正グラフの作成時における探触子の配置図である。 面積比温度補正グラフを示す。 平均減肉率推定グラフの作成時における鋼管柱の概略図であって、（ａ）は、鋼管柱に切り欠き部が形成される形態、（ｂ）は、鋼管柱に貫通孔が形成される形態を、それぞれ示す。 平均減肉率推定グラフを示す。 方向１に関する測定結果を示す。 方向１−２に関する測定結果を示す。 方向２に関する測定結果を示す。 方向２−３に関する測定結果を示す。 方向３に関する測定結果を示す。 方向３−４に関する測定結果を示す。 方向４に関する測定結果を示す。 方向４−１に関する測定結果を示す。 方向１の外観写真を示す。 方向１−２の外観写真を示す。 方向２の外観写真を示す。 方向２−３の外観写真を示す。 方向３の外観写真を示す。 方向３−１の外観写真を示す。 方向４の外観写真を示す。 方向４−１の外観写真を示す。

図１（ａ）は、本発明の鋼管柱の腐食程度の評価方法の一実施形態が採用される鋼管柱の概略図を示し、図１（ｂ）は、本発明の鋼管柱の腐食程度の評価方法の一実施形態により得られるチャートの一例を示す。

図１（ａ）において、鋼管柱１は、所定厚みを有する公知の鋼管からなり、下端部が地中に埋設され、鉛直方向に沿うように建柱されている。

鋼管柱１の厚み（肉厚）は、例えば、６〜１０ｍｍ、好ましくは、６〜８ｍｍである。

また、鋼管柱１の外径は、例えば、２１６．３〜２６７．０ｍｍ、好ましくは、２１６．３ｍｍである。

このような鋼管柱１は、長期間の使用により、地表近傍の埋設部（地際部）が、腐食欠陥を生じ、例えば、貫通孔を生じる場合や、例えば、肉薄となる場合がある。なお、図１（ａ）には、腐食の発生箇所６を、模式的に示している。

このような腐食欠陥を生じる場合、鋼管柱が倒壊するおそれがある。そのため、地際部における鋼管柱の腐食欠陥を検出し、鋼管柱の腐食部分を補強することや、腐食された鋼管柱を建て替えることなどが要求されている。

以下において、このような鋼管柱１の地際部における腐食の程度を評価する方法について、詳述する。

この方法では、まず、図１（ａ）に示すように、鋼管柱１の表面に、超音波探傷器２の発信用探触子３と、超音波探傷器２の受信用探触子４とを、一対として、地表５から離間するように配置する（配置工程）。

具体的には、発信用探触子３は、地表５側に向かって超音波ビーム（図１（ａ）における矢印ｕ参照）を発信できるように、地表５から所定距離離間して配置される。

また、受信用探触子４は、発信用探触子３から発信された超音波ビームの、散乱エコー（入射エコー）（図１（ａ）における矢印ａ参照）を直接的に受信でき、さらに、腐食の発生箇所６において反射された反射エコー（腐食エコー）（図１（ａ）における矢印ｘ参照）を間接的に受信できるように、地表５から所定距離離間して配置される。

好ましくは、発信用探触子３と受信用探触子４とは、地表５から同一距離離間して配置される。

また、これら発信用探触子３および受信用探触子４は、好ましくは、鋼管柱１の円周方向に沿って隣接するとともに、互いに密着するように配置される。

発信用探触子３および受信用探触子４の地表５からの距離は、例えば、１５０〜６００ｍｍ、好ましくは、２５０〜４００ｍｍ、より好ましくは、３００ｍｍである。

次いで、この方法では、図１（ａ）において矢印ｕで模式的に示すように、発信用探触子３から超音波ビームを発信する（発信工程）。

超音波ビームとしては、超音波探傷器２において一般的に用いられる超音波ビームが挙げられ、具体的には、例えば、Ｔ波（縦波）、Ｓ波（横波）などが挙げられ、好ましくは、Ｓ波が挙げられる。また、Ｓ波としては、例えば、ＳＨ波、ＳＶ波などが挙げられ、反射率の観点から、好ましくは、ＳＨ波が挙げられる。

超音波ビームの振動数は、例えば、０．２〜１．０ＭＨｚ、好ましくは、０．５ＭＨｚである。

また、超音波ビームの探傷感度は、目的および用途に応じて適宜選択され、さらに、例えば、温度条件（例えば、鋼管柱１の表面温度など）などに応じて、公知の方法により補正される。

次いで、この方法では、図１（ａ）において矢印ａで模式的に示されるように、発信された超音波ビームのエコーを、所定のビーム路程間において、受信用探触子４により直接的に受信する（直接受信工程）。

すなわち、この方法では、発信用探触子３および受信用探触子４がそれぞれ別体として鋼管柱１に設けられるため、発信用探触子３から発信された超音波ビームは、腐食の発生箇所６などにおいて反射されずとも、散乱エコーａとして受信用探触子４により受信される。

これにより、図１（ｂ）のＡ（後述）が参照されるように、散乱エコーａのピークが検出される。

散乱エコーａのビーム路程の開始点は、発信用探触子３から超音波ビームが発信された点とし、また、ビーム路程の終端点は、目的および用途に応じて適宜設定される。

散乱エコーａのビーム路程として、具体的には、例えば、超音波探傷器２で読み取られる距離として、０〜１００ｍｍである。

次いで、この方法では、図１（ａ）において矢印ｘで模式的に示すように、発信用探触子３から発信され、腐食の発生箇所６において反射された超音波ビームのエコーを、所定のビーム路程間において、受信用探触子４により間接的に受信する（間接受信工程）。

すなわち、この方法では、腐食により、地際部において鋼管柱１に貫通孔が形成されている場合や、鋼管柱１が肉薄となっている場合などには、その腐食の発生箇所６において超音波ビームが反射され、その反射エコーｘが、受信用探触子４により受信される。

これにより、図１（ｂ）のＸ（後述）が参照されるように、反射エコーｘのピークが検出される。

反射エコーｘのビーム路程は、反射エコーｘのピークの立ち上がり開始点から、反射エコーｘのピーク終端点までの距離であって、超音波探傷器２で読み取られる距離として観測される。

なお、実際の測定では、例えば、反射エコーｘのピーク終端点が不明瞭である場合など、反射エコーｘのビーム路程を、正確に決定できない場合がある。

そこで、この方法では、好ましくは、反射エコーｘのビーム路程の開始点が観測された後、その開始点に応じて、ビーム路程の終端点が設定される。

すなわち、この方法において、反射エコーｘのビーム路程の開始点（反射エコーｘのピークの立ち上がり開始点）と、終端点（反射エコーｘのピーク終端点）とには相関関係があり、具体的には、ビーム路程の開始点となる距離が遠いほど、開始点から終端点までの間の距離が長くなる。

そのため、この方法では、予め、反射エコーｘのビーム路程の開始点と終了点との関係をサンプリングしておき、そのサンプリング結果に基づいて、開始点および終了点を決定する。

より具体的には、例えば、まず、所定の位置に腐食欠陥を生じさせた鋼管柱１を用意し、その腐食欠陥から種々の所定間隔を隔てるように、発信用探触子３および受信用探触子４を配置する。そして、超音波ビームを発信および受信させ、反射エコーｘのビーム路程の開始点（反射エコーｘのピークの立ち上がり開始点）と終端点（反射エコーｘのピーク終端点）との関係をサンプリングして、それらの関係を示すグラフ（図６参照、反射エコー評価範囲グラフ）を作成する。

そして、実際の測定では、この反射エコー評価範囲グラフを用いて、反射エコーｘのビーム路程の開始点（反射エコーｘのピークの立ち上がり開始点）に応じて、ビーム路程の終端点を決定し、これにより、ビーム路程を決定する。

このように、反射エコーｘのビーム路程の開始点に応じて、ビーム路程の終端点を設定すれば、より正確に鋼管柱１の腐食程度を評価することができる。

次いで、この方法では、上記の直接受信工程において直接的に受信された超音波ビームのエコー面積（すなわち、散乱エコーａのピーク面積）と、上記の間接受信工程において間接的に受信された超音波ビームのエコー面積（すなわち、反射エコーｘのピーク面積）との比を算出する（面積比算出工程）。

なお、散乱エコーａのピーク面積は、散乱エコーａのビーム路程（例えば、０〜１００ｍｍ）の受信エコーの高さの総和として定義され、文字Ａで示される。

また、反射エコーｘのピーク面積は、反射エコーｘのビーム路程（開始点〜終端点）の受信エコーの高さの総和として定義され、文字Ｘで示される。

そして、この方法では、散乱エコーａのピーク面積Ａ、および、反射エコーｘのピーク面積Ｘをそれぞれ求め、散乱エコーａのピーク面積Ａに対する、反射エコーｘのピーク面積Ｘの比（面積比Ｘ／Ａ）を算出することにより、鋼管柱１の地際部における腐食程度を評価する。

より具体的には、この方法では、算出された面積比が大きいほど、鋼管柱１の腐食程度が大きく、また、面積比が小さいほど、鋼管柱１の腐食程度が小さいと判断する。

なお、鋼管柱１の腐食程度が極めて小さい場合や、鋼管柱１が腐食していない場合には、反射エコーｘが受信されず、面積比が０となる場合がある。このような場合には、鋼管柱１が腐食していないものと判断する。

一方、上記により算出される面積比は、鋼管柱１の表面温度によって変化する場合がある。

具体的には、この方法において、上記により算出される面積比（Ｘ／Ａ）と、鋼管柱１の表面温度とには相関関係があり、鋼管柱１の表面温度が低いほど、面積比（Ｘ／Ａ）が大きくなる。

そのため、この方法では、より正確に腐食程度を評価する観点から、好ましくは、予め、鋼管柱１の表面温度と面積比（Ｘ／Ａ）との関係をサンプリングしておき、そのサンプリング結果に基づいて、面積比算出工程において、上記により算出される面積比を、温度条件に応じて補正する。

より具体的には、例えば、まず、所定の位置に腐食欠陥を生じさせた鋼管柱１を用意し、その鋼管柱１について、散乱エコーａのピーク面積Ａに対する反射エコーｘのピーク面積Ｘの比（Ｘ／Ａ）を、基準となる温度（例えば、鋼管柱１の表面温度１８℃）で算出する。

そして、その他の温度範囲（例えば、鋼管柱１の表面温度８〜３５℃）において、同様にピーク面積の比（Ｘ／Ａ）を算出し、鋼管柱１の表面温度と面積比（Ｘ／Ａ）との関係をサンプリングして、それらの関係を示すグラフを作成する。

さらに、このグラフの傾きから、測定時の温度条件（例えば、１８℃以外の温度）において算出される面積比（Ｘ／Ａ）を、基準となる温度（例えば、１８℃）において算出される面積比（Ｘ／Ａ）に補正するための補正係数を算出し、その補正係数と、温度条件との関係を示すグラフ（図８参照、面積比温度補正グラフ）を作成する。

そして、実際の測定では、この面積比温度補正グラフを用いて、測定時の温度条件に対応する補正係数を求め、得られた補正係数に従って、上記により算出された面積比を補正する。

これにより、面積比を標準化することができ、より正確に鋼管柱１の腐食程度を評価することができる。

また、このような方法により評価される範囲（探傷範囲）は、鋼管柱１の周方向に沿う長さ（探傷幅）として、例えば、３０〜１００ｍｍ、好ましくは、６０ｍｍである。

また、探傷幅が、鋼管柱１の周方向長さに満たない場合には、より確実に腐食の程度を評価するため、好ましくは、鋼管柱１を、その周方向に沿って複数の領域に分け、それぞれの領域で腐食の程度を評価する。

具体的には、例えば、図５（ａ）が参照されるように、鋼管柱１を、周方向に沿って複数に等分（例えば、８等分）し、その等分点のそれぞれで、腐食程度を評価することにより、鋼管柱１の全体としての腐食程度を評価することができる。

また、この方法において、上記により算出される面積比（Ｘ／Ａ）と、鋼管柱１の腐食による平均減肉率（探傷範囲（探傷幅）内における鋼管柱１の肉厚の減少度合いの平均値）とには相関関係があり、具体的には、面積比（Ｘ／Ａ）が大きいほど、腐食による平均減肉率は大きくなる。

そこで、この方法では、より正確に腐食程度を評価する観点から、好ましくは、面積比算出工程の後に、直接的に受信された超音波ビームのエコー面積（散乱エコーａのピーク面積Ａ）と、間接的に受信された超音波ビームのエコー面積（反射エコーｘのピーク面積Ｘ）との比（Ｘ／Ａ）から、腐食による鋼管柱１の平均減肉率を推定する（減肉率推定工程）。

そのような方法としては、例えば、予め、鋼管柱１の腐食による平均減肉率と、上記の面積比（Ｘ／Ａ）との関係をサンプリングしておき、そのサンプリング結果に基づいて、実際に算出される面積比（Ｘ／Ａ）から、腐食による鋼管柱１の平均減肉率を推定する方法が挙げられる。

より具体的には、例えば、まず、所定の位置に腐食欠陥を生じさせ、種々の平均減肉率で減肉させた鋼管柱１を用意し、その腐食欠陥について上記の面積比（Ｘ／Ａ）を算出する。そして、平均減肉率と面積比（Ｘ／Ａ）との関係をサンプリングして、それらの関係を示すグラフ（図１０参照、平均減肉率推定グラフ）を作成する。

そして、実際の測定では、この平均減肉率推定グラフを用いて、上記により算出された面積比（Ｘ／Ａ）から、鋼管柱１の平均減肉率を推定する。

また、この方法では、平均減肉率の範囲と、面積比（Ｘ／Ａ）の範囲とを、対応させることができる。

すなわち、上記と同様にして、例えば、平均減肉率が０％以上２５％以下であるとき、面積比（Ｘ／Ａ）がどのような範囲になるか、また、例えば、平均減肉率が２５％を超過し５０％以下であるとき、面積比（Ｘ／Ａ）がどのような範囲になるか、さらに、例えば、平均減肉率が５０％を超過し１００％以下であるとき、面積比（Ｘ／Ａ）がどのような範囲になるかなどを、それぞれサンプリングにより求め、平均減肉率の範囲に応じて、面積比（Ｘ／Ａ）の範囲を設定する。

そして、実際の測定では、この平均減肉率の範囲と、面積比（Ｘ／Ａ）の範囲との対応関係に当てはめることにより、上記により算出された面積比（Ｘ／Ａ）から、鋼管柱１の平均減肉率を推定することができる。

このように、面積比から平均減肉率を推定すれば、より正確に鋼管柱１の腐食程度を評価することができる。

そして、本発明の鋼管柱１の腐食程度の評価方法によれば、超音波探傷器２の発信用探触子３と、超音波探傷器２の受信用探触子４とを一対として用い、直接的に受信された超音波ビームのエコー面積（散乱エコーａのピーク面積Ａ）と、間接的に受信された超音波ビームのエコー面積（反射エコーｘのピーク面積Ｘ）との比（Ｘ／Ａ）によって、鋼管柱１の腐食程度を評価するため、鋼管柱１の端面部からのエコーを受信する必要がなく、超音波が減衰される比較的肉厚（例えば、肉厚６〜１０ｍｍ）の鋼管柱１についても、簡易な操作によって、より正確に腐食程度を評価することができる。

次に、本発明を、実施例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。
［探傷準備］
＜表面温度−感度差グラフの作成＞
図２は、表面温度−感度差グラフの作成時における鋼板の概略図である。

図２に示すように、厚さ５ｍｍの鋼板に、人工欠陥として直径１０ｍｍの貫通孔を形成し、標準試験体を作製した。

次いで、人工欠陥から３００ｍｍ離れた位置に超音波探傷器２（型番：ＵＩ−２５ 菱電湘南エレクトロニクス社製）の探触子を配置した。そして、標準試験体の表面温度を８〜３５℃まで変化させながら、各温度条件において、探触子により超音波ビーム（ＳＨ波、０．５ＭＨｚ）を発信させ、人工欠陥において反射された反射エコーｘを受信し、そのエコー高さが８０％になる感度を測定した。

これを繰り返すことにより、標準試験体の表面温度による感度の変化をサンプリングし、１８℃における感度を基準として、標準試験体の表面温度による感度差をグラフ化することにより、表面温度−感度差グラフを得た。得られた表面温度−感度差グラフを、図３に示す。
＜基準感度の設定＞
図４は、基準感度の設定時における探触子の配置図である。

図４に示すように、下部が地中に埋設されて建柱された鋼管柱１（肉厚６ｍｍ、外径２１６．３ｍｍ 表面温度１８℃）において、超音波探傷器２の送信側探触子３を配置するとともに、その送信側探触子３に対して、鋼管柱１の管軸方向に沿って１００ｍｍの間隔を隔てるように、受信側探触子４を対向配置させた。そして、送信側探触子３から超音波ビームを発信して、受信側探触子４により透過エコーを受信するとともに、透過エコーの高さが８０％になるように調節した。このときの感度を、基準感度として測定したところ、３３．４ｄＢであった。
＜探傷感度の決定＞
超音波探傷器の波形表示を明確にするため、基準感度３３．４ｄＢより１８ｄＢ大きい５１．４ｄＢを用いることとし、さらに、上記の表面温度−感度差グラフを参照して、探傷対象である鋼管柱１の探傷位置の表面温度（１４℃）に応じて感度を補正した。

上記の表面温度−感度差グラフによれば、１４℃における感度と１８℃における感度との感度差が１．５ｄＢであったため、５１．４ｄＢに１．５ｄＢを加えた５２．９ｄＢを、探傷感度として決定した。

なお、実際の測定では、より一層、超音波探傷器の波形表示を明確にするため、５２．９ｄＢよりさらに大きい値として、５１．４ｄＢに１２ｄＢを加えた６３．４ｄＢの感度で探傷し、得られた波形を、５２．９ｄＢの感度で探傷した場合の波形に、公知の方法で変換処理した。
＜反射エコー評価範囲グラフの作成＞
図５は、反射エコー評価範囲グラフの作成時における鋼管柱の概略図であって、（ａ）は、鋼管柱の上面視概略図を、（ｂ）は、鋼管柱の側面視概略図をそれぞれ示す。

図５（ｂ）に示すように、鋼管柱１（肉厚６ｍｍ、外径２１６．３ｍｍ）に、人工欠陥として、最大長さ１００ｍｍ、最大深さ３ｍｍ、断面視略く字状の切り欠き部７を外周面側から形成した。

次いで、図５（ａ）に示すように、鋼管柱１を円周方向に８等分する等分点に、探触子を配置するマークを設定した。

具体的には、まず、鋼管柱１を４等分し、それぞれの等分点を方向１、方向２、方向３、方向４とした。また、方向１と方向２との中間点を方向１−２、方向２と方向３との中間点を方向２−３、方向３と方向４との中間点を方向３−４、方向４と方向１との中間点を方向４−１とした。

次いで、図５（ｂ）に示すように、それぞれのマーク位置において、超音波探傷器２の送信側探触子３および受信側探触子４を配置し、それら探触子から切り欠き部７の最大深さの部分までの距離を、１５０〜４５０ｍｍの範囲、１０ｍｍピッチで変更しながら、超音波ビーム（ＳＨ波、探傷感度６３．４ｄＢ、０．５ＭＨｚ）を発信させ、人工欠陥による反射エコーｘを測定した。

なお、このとき、反射エコーｘのピーク立ち上がり開始点の距離表示は、探触子から人工欠陥の最大深さまでの距離に一致した。

そして、反射エコーｘのピークの立ち上がり開始点の距離表示と、反射エコーｘのピーク終端点の距離表示とをサンプリングし、それら開始点から終端点までの距離を求めて、それらの関係をグラフ化することにより、反射エコー評価範囲グラフを得た。得られた反射エコー評価範囲グラフを、図６に示す。
＜面積比温度補正グラフの作成＞
図７は、面積比温度補正グラフの作成時における探触子の配置図である。

図７に示すように、鋼管柱（肉厚６ｍｍ、外径２１６．３ｍｍ）に、人工欠陥として、幅１０ｍｍの貫通孔８を形成した。

次いで、鋼管柱１の表面に超音波探傷器２の送信側探触子３および受信側探触子４を配置し、それら探触子から貫通孔８までの距離を、２５０〜３５０ｍｍの範囲、５０ｍｍピッチで変更しながら、超音波ビーム（ＳＨ波、探傷感度６３．４ｄＢ、０．５ＭＨｚ）を発信させ、散乱エコーａ、および、人工欠陥による反射エコーｘを受信した。そして、散乱エコーａのピーク面積Ａと、反射エコーｘのピーク面積Ｘとの比（Ｘ／Ａ）を算出した。

そして、鋼管柱１の表面温度を、８〜３５℃の範囲で変更しながら、上記の操作を繰り返し、面積比（Ｘ／Ａ）と、鋼管柱１の表面温度との関係をサンプリングした。なお、鋼管柱１の表面温度が低いほど、面積比（Ｘ／Ａ）は低く示された。

その後、鋼管柱１の表面温度が１８℃である場合を基準として、鋼管柱１の表面温度による面積比（Ｘ／Ａ）の補正係数を算出し、グラフ化することにより、面積比温度補正グラフを得た。得られた面積比温度補正グラフを図８に示す。
＜平均減肉率推定グラフの作成＞
図９は、平均減肉率推定グラフの作成時における鋼管柱の概略図であって、（ａ）は、鋼管柱に切り欠き部が形成される形態、（ｂ）は、鋼管柱に貫通孔が形成される形態を、それぞれ示す。

図９（ａ）に示すように、鋼管柱１（肉厚６ｍｍ、外径２１６．３ｍｍ、表面温度１８℃）に、人工欠陥として、最大長さ１００ｍｍ、最大深さ１．５ｍｍ（平均減肉率２５％）、断面視略く字状の切り欠き部７を外周面側から形成した。

次いで、鋼管柱１の表面に超音波探傷器２の送信側探触子３および受信側探触子４を配置し、それら探触子から切り欠き部７の最大深さの部分までの距離を、２００〜６００ｍｍの範囲、５０ｍｍピッチで変更しながら、超音波ビーム（ＳＨ波、探傷感度６３．４ｄＢ、０．５ＭＨｚ）を発信させ、散乱エコーａ、および、人工欠陥による反射エコーｘを受信した。そして、散乱エコーａのピーク面積Ａと、反射エコーｘのピーク面積Ｘとの比を算出した。

また、人工欠陥として、最大深さ３ｍｍ（平均減肉率５０％）の断面視略く字状の切り欠き部７を形成した以外は、上記と同様にして、散乱エコーａのピーク面積Ａと、反射エコーｘのピーク面積Ｘとの比を算出した。

また、人工欠陥として、最大深さ４．５ｍｍ（平均減肉率７５％）の断面視略く字状の切り欠き部７を形成した以外は、上記と同様にして、散乱エコーａのピーク面積Ａと、反射エコーｘのピーク面積Ｘとの比を算出した。

さらに、図９（ｂ）に示すように、鋼管柱１（肉厚６ｍｍ、外径２１６．３ｍｍ）に、人工欠陥として、幅１０ｍｍの貫通孔８を形成した以外は、上記と同様にして、散乱エコーａのピーク面積Ａと、反射エコーｘのピーク面積Ｘとの比を算出した。なお、この場合、人工欠陥の幅１０ｍｍは、探傷幅６０ｍｍに対して１６．７％の割合であるため、平均減肉率を１６．７％であるとした。

また、幅２０ｍｍの貫通孔（平均減肉率３３．３％）を形成した以外は、上記と同様にして、散乱エコーａのピーク面積Ａと、反射エコーｘのピーク面積Ｘとの比を算出した。

また、幅３０ｍｍの貫通孔（平均減肉率５０％）を形成した以外は、上記と同様にして、散乱エコーａのピーク面積Ａと、反射エコーｘのピーク面積Ｘとの比を算出した。

そして、上記の平均減肉率と、面積比との関係をグラフ化することにより、平均減肉率推定グラフを得た。得られた平均減肉率推定グラフを、図１０に示す。

平均減肉率推定グラフから、以下の推定基準を読み取ることができた。
・面積比が０．０を超過し３．０未満であるとき、平均減肉率が０％以上２５％以下
・面積比が３．０を超過し７．５未満であるとき、平均減肉率が２５％を超過し５０％以下
・面積比が７．５を超過するとき、平均減肉率が５０％を超過し１００％（貫通）以下
［実施例１］
長期使用され、撤去された鋼管柱（肉厚６ｍｍ、外径２１６．３ｍｍ、表面温度１５℃）の腐食の程度を、下記に示す方法によって評価した。

すなわち、まず、鋼管柱を円周方向に８等分する等分点に、探触子を配置するマークを設定した。

具体的には、鋼管柱を４等分し、それぞれの等分点を方向１、方向２、方向３、方向４とした。また、方向１と方向２との中間点を方向１−２、方向２と方向３との中間点を方向２−３、方向３と方向４との中間点を方向３−４、方向４と方向１との中間点を方向４−１とした（図５（ａ）参照）。

次いで、上記の方向１において、鋼管柱１の建柱状態での地表との境界に相当する位置から、管軸方向３００ｍｍ上方の位置に、超音波探傷器の発信用探触子および受信用探触子をそれぞれ配置した（配置工程（図１（ａ）参照））。

次いで、発信用探触子から超音波ビーム（ＳＨ波、探傷感度６３．４ｄＢ、０．５ＭＨｚ）を発信した（発信工程）。

そして、発信された超音波ビームのエコーを、ビーム路程（距離）０〜１００ｍｍの間において、受信用探触子により直接的に受信（直接受信工程）するとともに、発信用探触子から発信され、腐食の発生箇所において反射された超音波ビームのエコーを、ビーム路程（距離）３２０〜４６８ｍｍの間において、受信用探触子により間接的に受信した（間接受信工程）。

なお、反射エコーｘの受信の開始点が３２０ｍｍで確認されたことから、反射エコー評価範囲グラフ（図６）を参照して、反射エコーｘのビーム路程の終端点が４６８ｍｍであると決定した。

次いで、直接的に受信された超音波ビームのエコー面積（散乱エコーａのピーク面積Ａ）と、間接的に受信された超音波ビームのエコー面積（反射エコーｘのピーク面積Ｘ）との比（Ｘ／Ａ）を算出した（面積比算出工程）。

直接的に受信された超音波ビームのエコー面積（散乱エコーａのピーク面積Ａ）は２２４、間接的に受信された超音波ビームのエコー面積は（反射エコーｘのピーク面積Ｘ）１５４５であり、それらの比（Ｘ／Ａ）は、６．９であった。

次いで、算出された面積比（Ｘ／Ａ）を温度条件に応じて補正した。

具体的には、面積比温度補正グラフ（図８）を参照し、鋼管柱の表面温度が１５℃である場合に測定される面積比（Ｘ／Ａ）の補正係数が０．８７であることを確認し、実測された面積比６．９に０．８３を乗じた。これにより、補正後の面積比（Ｘ／Ａ）を６．０とした。

その後、補正後の面積比（Ｘ／Ａ）から、方向１における平均減肉率を推定した。その結果、面積比が３．０を超過し７．５未満であることから、平均減肉率は２５％以上５０％未満であると推定された。

方向１に関する測定結果を図１１に示す。

さらに、上記と同様にして、鋼管柱の方向１−２、方向２、方向２−３、方向３、方向３−４、方向４および方向４−１のそれぞれについて、補正後の面積比（Ｘ／Ａ）を算出し、平均減肉率を推定した。

方向１−２に関する測定結果を図１２に、方向２に関する測定結果を図１３に、方向２−３に関する測定結果を図１４に、方向３に関する測定結果を図１５に、方向３−４に関する測定結果を図１６に、方向４に関する測定結果を図１７に、方向４−１に関する測定結果を図１８に、それぞれ示す。
［評価］
鋼管柱の上記の方向１、方向１−２、方向２、方向２−３、方向３、方向３−４、方向４および方向４−１のそれぞれにおいて、最大減肉深さおよび最大減肉率と、最小減肉深さおよび最小減肉率とを測定し、それら減肉率と、上記により推定された平均減肉率とを比較した。結果を、表１に示す。

また、方向１の外観写真を図１９に、方向１−２の外観写真を図２０に、方向２の外観写真を図２１に、方向２−３の外観写真を図２２に、方向３の外観写真を図２３に、方向３−４の外観写真を図２４に、方向４の外観写真を図２５に、方向４−１の外観写真を図２６に、それぞれ示す。

表１に示すように、上記の方法により推定される減肉率は、実測される減肉率に良好に対応しており、そのため、上記の方法によって、鋼管柱の腐食の程度を良好に評価することができる。

１ 鋼管柱
２ 超音波探傷器
３ 発信用探触子
４ 受信用探触子
５ 地表
６ 腐食の発生箇所

Claims (4)

1. 下端部が地中に埋設された鋼管柱の地際部における腐食の程度を評価する方法であって、
   鋼管柱の表面に、超音波探傷器の発信用探触子と、超音波探傷器の受信用探触子とを一対として、地表から所定距離離間するように配置する配置工程と、
   前記発信用探触子から超音波ビームを発信する発信工程と、
   発信された超音波ビームのエコーを、所定のビーム路程間において、前記受信用探触子により直接的に受信する直接受信工程と、
   前記発信用探触子から発信され、前記腐食の発生箇所において反射された超音波ビームのエコーを、所定のビーム路程間において、前記受信用探触子により間接的に受信する間接受信工程と、
   直接的に受信された超音波ビームのエコー面積と、間接的に受信された超音波ビームのエコー面積との比を算出する面積比算出工程と
   を備えることを特徴とする、鋼管柱の腐食程度の評価方法。
2. 前記面積比算出工程において、
   直接的に受信された超音波ビームのエコー面積と、間接的に受信された超音波ビームのエコー面積との比を、温度条件に応じて補正することを特徴とする、請求項１に記載の鋼管柱の腐食程度の評価方法。
3. 前記間接受信工程において、
   超音波ビームのエコーのビーム路程の開始点に応じて、ビーム路程の終端点を設定することを特徴とする、請求項１または２に記載の鋼管柱の腐食程度の評価方法。
4. さらに、前記面積比算出工程の後に、
   直接的に受信された超音波ビームのエコー面積と、間接的に受信された超音波ビームのエコー面積との比から、前記腐食による前記鋼管柱の平均減肉率を推定する減肉率推定工程を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼管柱の腐食程度の評価方法。