JP5507782B2 - 導電材料中のクラックの検出 - Google Patents

Description

本発明は、導電材料の物体中に誘導した渦電流により、該物体中のクラックの存在を検出する方法に関する。この物体は、支持板のような板、又は厚さよりも大きい曲率半径を有する壁のような外殻（ｓｈｅｌｌ）であってよい。導電材料は、炭素鋼又はステンレス鋼であってよい。更に詳しくは本発明は、比較的厚い非導電材料層で被覆された導電材料製物体中のクラックの検出に関する。

国際特許出願公開第９５／００８４０号は、導電材料製物体中のクラックの検出方法を開示している。この公知の方法は、急激に変化する磁場により物体の一部に渦電流を誘導し、誘導された渦電流が物体部分内で減衰する間に、この誘導渦電流の減衰を検出し、誘導渦電流の減衰の導関数（ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）を経時的に測定し、この導関数から前記部分の厚さを表す値を求め、磁気フラックス漏洩法を用いて物体部分の壁厚さを測定し、こうして減衰の導関数により壁厚さの減少が指示され、かつ磁気フラックス法により壁厚さの減少が指示されない場合は、複数のクラックが存在すると推定するというものである。

したがって公知の方法では、クラックの存在を測定するのに２種の異なる方法、即ち、渦電流法と磁気フラックス漏洩法とを必要とする。しかし、磁気フラックス漏洩法は、比較的小さいリフトオフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）にしか適用できず、実用上は１０ｍｍまでしか適用できない。鋼類は磁化する必要があるので、磁気フラックス漏洩法は、大きいリフトオフに対しては実用的には鈍感ではなくなる。更に、磁気フラックス漏洩法は、多量の電力を消費するか大型の検査装置を必要とする。これにより検査器具をポータブルにすると共に、操作にバッテリーを必要とするので、橋の検査では欠点となる。

本発明の目的は、ただ１つの検査方法を用いて導電材料製物体中のクラックを検出する方法を提供することである。
この目的のため本発明は、橋の支持板のような鋼製物体であって、層の厚さが２０ｍｍを越えるアスファルト、コンクリート又は鉄筋コンクリート製非導電層で被覆されている該鋼製物体中に渦電流を誘導する送信システムと、磁場の強度又は磁場の強度変化を指示する信号を与える受信システムとを備えたプローブを用いて該物体中のクラックを検出する方法において、
ａ）前記物体の１組の検査すべき点を選択する工程、
ｂ）該組から最初の検査点を選択する工程、
ｃ）該選択された検査点に前記プローブを置き、前記送信システムを作動して前記物体中に渦電流を誘導する工程、
ｄ）一定期間、前記受信システムにより与えられた信号の記録を取る工程、
ｅ）該記録を調べて基準の記録と比較する工程であって、該比較からクラックの存在又は不存在が推定できる該工程、及び
ｆ）前記組の次の検査点を選択し、全ての検査点について順番が来るまで工程ｃ）〜ｅ）を繰り返す工程、
を含む前記検出方法を提供する。

明細書及び特許請求の範囲において、使用した用語“非導電層”とは、物体の導電率よりも遥かに低い導電率を有する材料の層のことを云う。

本発明を図面に従って例示により更に詳細に説明する。図は、プローブ及び導電材料製物体の概略縦断面図である。
プローブ１は、平板３状の導電材料製物体の近くに配置する。導電材料の物体３は、近い表面５（プローブ１に最も近い表面）及び遠い表面６を有する。平板３の遠い表面６には、図面の平面に対し垂直方向に延びるクラック７がある。物体は、非導電材料の層９で被覆されている。

プローブ１は箱１０を有する。箱１０には、送信コイル１１を有する送信システムと、受信器１２を有する受信システムとが含まれる。送信コイル１１の直径は、非導電材料層９の厚さにほぼ等しい。受信コイル１２は、送信器１１の直径にほぼ等しい直径を有する。ここで、特許請求の範囲にも記載した「ほぼ等しい」とは、±１０％以内を意味する。
送信システムは、送信コイル１１を付勢する装置（図示せず）を有し、また受信システムは、受信コイル１２からの信号を記録する装置（図示せず）を有する。

通常の操作中、物体の近い表面５上に、検査を実施すべき１組の点が選択される。図において、これらの検査点の１つを参照符号１５で示した。
プローブ１は、選択された検査点１５に置く。プローブと物体の近い表面５間の距離Ｌはリフトオフであり、リフトオフは、非導電材料層９の厚さにほぼ等しい。

次いで送信コイル１１に電流を流すことにより、送信システムを付勢する。引き続き、送信コイル１１の付勢を急激に解除することにより、物体３中に渦電流を誘導する。
平板３中に誘導された渦電流は電磁場を発生し、一定期間、受信コイル１２で付与された信号の記録を取る。この記録を調べ、基準の記録と比較すると、この比較からクラックの存在又は不存在が推定できる。引き続き、次の検査点を選択するなどを行う。

上記比較を実施できる第一の方法は、臨界時間を比較することによる。臨界時間は、渦電流が平板３内を拡散して遠い表面６に達するのに要する時間である。
比較を実施できる他の方法は、一定期間の受信信号の減衰を、既知の壁厚さを指示する標準の減衰と比較することによる。

図面で説明したプローブは、単一の送信コイル及び単一の受信コイルを含むものであった。しかし、送信器及び受信器の両方とも、２つの隔離されたコイルを含むことができる。この場合、両送信コイルは非導電材料層の厚さにほぼ等しい直径を有し、またこれら送信コイルの横方向の間隔は、最大でもコイルの直径に等しく、好適には直径の１０〜９０％である。一方、両受信コイルは、送信コイルの直径にほぼ等しい直径を有し、直径比は５０〜９０％の範囲であり、またこれら受信コイルの横方向の間隔は最大でもコイルの直径に等しく、好適には直径の１０〜９０％である。

本発明方法は、物体が鋼板である場合、特に好適である。例えば、橋の支持板である。このような支持板は、アスファルトの層又はコンクリートの層で被覆されている。コンクリートが使用されている場合、コンクリートは鉄筋コンクリートであってよい。コンクリートと同様、鉄筋コンクリートは、鋼支持板に比べて導電率が極めて低いので、非導電材料とみなすことができる。このような非導電材料層の厚さは、１０ｍｍ厚の支持板については、約８０ｍｍ以下である。

本発明で使用される渦電流技術が、板の厚さを測定する、特に腐食で生じたような板の厚さの局部変化を測定するのに使用できることは周知である。板が絶縁層で被覆されていても、このような局部変化は同様に検出できるので、プローブは板と直接接触していない。出願人は、厚さの局部変化を検出する可能性がリフトオフの増大と共に低下し、約２０ｍｍよりも大きいリフトオフでは、厚さの局部変化を渦電流法で検出するのは殆ど不可能であることを見い出した。しかし、板で発生した渦電流はクラックを通過できないので、クラックはかなりのレスポンスを引き起こす欠陥である。こうして、このように大きいリフトオフでもなおクラックが検出可能である。したがって、本発明は、比較的厚い非導電材料層を持った板においてクラックを検出するのに特に好適である。

しかも橋は悪環境下で使用されるため、鋼部品は腐食防止剤で充分保護されているので、比較時の現われる差はクラックによって生じる。したがって、本発明は、橋の鋼支持板においてクラックを検出する簡単な方法を提供する。

図は、プローブ及び導電材料製物体の概略縦断面図である。

１‥‥プローブ
３‥‥導電材料製物体
５‥‥物体の近い表面
６‥‥物体の遠い表面
７‥‥クラック
９‥‥非導電層
１０‥‥箱
１１‥‥送信コイル
１２‥‥受信コイル
１５‥‥検査点

Claims (1)

1. 非導電層で被覆されている物体中に渦電流を誘導する送信システムと、磁場の強度又は磁場の強度変化を指示する信号を与える受信システムとを備えたプローブを用いて該物体中のクラックを検出する方法において、
   ａ）前記物体の複数の検査すべき点を選択する工程、
   ｂ）該複数の検査点から１つの検査点を選択する工程、
   ｃ）該選択された検査点に前記プローブを置き、前記送信システムを作動して前記物体中に渦電流を誘導する工程、
   ｄ）経時に従って、前記受信システムで付与された信号の記録を取る工程、
   ｅ）該記録を調べて基準の記録と比較する工程であって、該比較からクラックの存在又は不存在が推定できる該工程、及び
   ｆ）引続き前記複数の検査点から他の１つの検査点を選択し、全ての検査点で検査が終了するまで工程ｃ）〜ｅ）を繰り返す工程、
   からなり、
   ・前記物体は橋の鋼製支持板であり；
   ・前記非導電層はアスファルト製で、層の厚さは２０ｍｍを越え；
   ・前記送信システムは、前記非導電層の厚さにほぼ等しい直径を有する２個の送信コイルを、送信コイルの直径に対し１０〜９０％、横方向の間隔で隔離されて含み；
   ・前記受信システムは、前記送信コイルの直径に対し５０〜９０％の範囲の直径を有する２個の受信コイルを、受信コイルの直径に対し１０〜９０％、横方向の間隔で隔離されて含む；
   ことを特徴とする方法。

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