JP6467131B2 - 超音波探触子、腐食検知装置及び腐食検知方法 - Google Patents
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Description
そこで、地上に露出している支線ロッドの上端部(上端面)に超音波の送受波器を装着し、支線ロッドに入射した超音波の反射波を検出することによって、支線ロッドの腐食の有無を検知する方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
また、縦波の超音波を使用しているため反射波の減衰が大きく、長さ2000mmを超えるような比較的長い支線ロッドの腐食の有無を検知することには不向きであった。
収容体と、前記収容体に内蔵されている振動子とを備え、前記振動子から所定の径を有する円柱状の支線ロッドに超音波を入射して、前記支線ロッドを探傷する超音波探触子であって、
前記収容体が前記支線ロッドの周面に当接する接触面は、前記接触面の中央側が前記支線ロッドの周面に当接した際、その接触面の両側に隙間ができるように、前記支線ロッドの径に応じた曲率のR面に形成されており、
前記振動子は、SH波の超音波を前記支線ロッドの周面から先端側に向けて斜めに入射可能な姿勢で配設されているようにした。
また、振動子がSH波の超音波を支線ロッドの周面から先端側に向けて斜めに入射させることができるので、超音波を支線ロッドの先端に向けて好適に伝播させて、支線ロッドの探傷を好適に行うことができる。
そして、この超音波探触子であれば、上端部(上端面)にフラットな面がない支線ロッドの探傷にも適用できる。
前記超音波が前記支線ロッドに入射する入射角は、前記支線ロッドの軸心と直交する面に対して50°以上90°未満であるようにする。
超音波が支線ロッドに入射する入射角が50°以上90°未満であれば、その超音波は支線ロッドの内部を好適に伝播することができ、支線ロッドの先端や腐食箇所で生じた反射波の減衰を抑えることができる。
前記振動子が発信する前記超音波の周波数は、50kHz以上100kHz以下であるようにする。
超音波の周波数が50kHz以上100kHz以下であれば、その超音波は支線ロッドの内部を好適に伝播することができ、支線ロッドの先端や腐食箇所で生じた反射波の減衰を抑えることができる。
金属棒の腐食を検知する腐食検知方法であって、
前記金属棒の周面から超音波を入射する超音波探触子を前記金属棒の周面に装着し、前記超音波の反射波を検出する反射波検出用探触子を前記超音波探触子よりも前記金属棒の後端側の周面に装着する工程と、
前記超音波探触子がSH波の超音波を前記金属棒の周面から50°以上90°未満の入射角で、前記金属棒の先端側に向けて斜めに入射する工程と、
前記超音波探触子により前記金属棒の内部に入射された前記超音波の反射波を前記反射波検出用探触子により検出する工程と、
を備えるようにした。
特に、SH波の超音波を、金属棒の周面から50°以上90°未満の入射角で金属棒の先端側に向けて斜めに入射することで、超音波を好適に伝播させるとともに、金属棒の先端や腐食箇所で生じた反射波の減衰を抑えることができるので、好適に反射波を検出することができる。
そして、検出した反射波に基づいて金属棒の腐食を検知することができる。
前記金属棒を挟む配置に、前記超音波探触子と前記反射波検出用探触子をそれぞれ複数装着するようにする。
超音波探触子が複数設けられていれば、超音波探触子が1つの装置よりも高パワーで超音波を金属棒へ送り込むことができ、その超音波を金属棒の先端や腐食箇所で好適に反射させることができる。また、複数の超音波探触子に対応するように、反射波検出用探触子が複数設けられていれば、金属棒の先端や腐食箇所で反射した反射波を適切に検出することができる。
前記超音波探触子と前記反射波検出用探触子を前記支線ロッドにおける地上に露出している部分に装着するようにする。
よって、比較的細い円柱状の金属棒である支線ロッドの腐食を検知することができる。
また、支線ロッドの先端側が略U字形状に曲げられていても、この腐食検知装置であれば超音波を好適に伝播させることができ、支線ロッドの先端までの探傷を好適に行うことができる。
前記超音波探触子と、
前記超音波探触子が前記支線ロッドの内部に入射した超音波の反射波を検出する反射波検出用探触子と、
を備えた構成にする。
この支線ロッド1の下端側の大半はステーブロック2とともに地中に埋設されており、地上に露出している後端1bに図示しない電柱と地面Gとの間に斜めに張られた支線3が連結されている。
支線ロッド1としては、例えば、直径20〜30mm程度、長さ2000〜3000mm程度のものが使用されている。具体的に、直径19mmで長さ2500mm、直径22mmで長さ2700mm、直径25mmで長さ3000mmの支線ロッド1がある。
この腐食検知装置100には、超音波探触子10と反射波検出用探触子20とがそれぞれ2つ設けられている。
この振動子11は、発信した超音波が支線ロッド1に入射する入射角が50°以上90°未満となる向きに収容体12に配設されている。つまり、超音波探触子10は、SH波の超音波を、支線ロッド1の周面から、その表面に対して50°以上90°未満の入射角(つまり、支線ロッド1の軸心と直交する面に対して50°以上90°未満の入射角)で支線ロッド1の先端1a側に向けて斜めに入射させるようになっている。
ここで、振動子11から発信された超音波が支線ロッド1の周面から先端1a側に向かって入射する方向は、支線ロッド1の軸心を含む仮想面において、支線ロッド1の表面に対する入射角が50°以上90°未満となる方向のことである。換言すれば、振動子11から発信された超音波が支線ロッド1の周面から先端1a側に向かって入射する方向は、支線ロッド1の周面から支線ロッド1の軸心に向かう方向であって、支線ロッド1の表面に対する入射角が50°以上90°未満となる方向のことである。
この収容体12が支線ロッド1の周面に当接する接触面12aは、支線ロッド1の周面に倣うR面に形成されている。例えば、直径が25mmの支線ロッド1に対応する収容体12の場合、その接触面12aはR12.5のR面に形成されている。
収容体12の接触面12aが、支線ロッド1の周面に倣うR面に形成されていれば、超音波探触子10を支線ロッド1の周面に密着させて装着することができ、超音波探触子10と支線ロッド1との接触面積を増やすことができる。超音波探触子10と支線ロッド1との接触面積を増やすことによって、超音波探触子10から支線ロッド1へ超音波を良好に送り込むことができ、支線ロッド1の探傷を好適に行うことを可能にする。
これは、超音波探触子10が発信する超音波を支線ロッド1に効率よく伝達させるために、支線ロッド1と超音波探触子10の間に接触媒質を塗布することに起因する。この接触媒質は高粘性を有しているので、支線ロッド1の周面と収容体12の接触面12aの曲率が同じ値である場合、高粘性の接触媒質を介して支線ロッド1に装着した超音波探触子10が、支線ロッド1の周面に強固に貼り付いてしまい、その超音波探触子10を取り外すことが困難になることがある。そこで、支線ロッド1の周面よりも収容体12の接触面12aの曲率を僅かに小さくすることで、接触面12aの中央側を支線ロッド1の周面に当接させた際、その接触面12aの両側に隙間ができる構造をとるので、支線ロッド1と超音波探触子10(収容体12)とが密着し過ぎないようにし、支線ロッド1から超音波探触子10を容易に取り外すことができるようにした。
このように、支線ロッド1の周面よりも曲率が僅かに小さいR面に形成された接触面12aを有する超音波探触子10(収容体12)であれば、支線ロッド1に超音波を良好に送り込んで、支線ロッド1の探傷を行うことができる。
この反射波検出用探触子20は、超音波探触子10が支線ロッド1の内部に伝播させた超音波の反射波を検出する。
特に、反射波検出用探触子20は、超音波探触子10よりも支線ロッド1の後端1b側の周面に装着されているので、超音波探触子10から支線ロッド1の先端1a側に向かう超音波を検出することなく、支線ロッド1の内部を伝播した超音波が支線ロッド1の先端1aや腐食箇所で反射した反射波であって、支線ロッド1の後端1bに向かう反射波を好適に検出することができる。
また、2つの超音波探触子10に対応するように、反射波検出用探触子20が2つ設けられているので、支線ロッド1の先端1aや腐食箇所で反射した反射波を適切に検出することができる。
また、測定器30は、図示しない制御部の指令によって、反射波検出用探触子20が検出した超音波の反射波に応じた電気信号を、ケーブルを介して反射波検出用探触子20から受信する。そして、測定器30は、反射波検出用探触子20が検出した反射波に基づく波形図をモニター(図示省略)に表示したり、プリンター(図示省略)から出力したりする機能を有している。
まず、検査対象となった支線ロッド1の周面に腐食検知装置100の超音波探触子10と反射波検出用探触子20を装着する。このとき、支線ロッド1の周面に所定の接触媒質を予め塗布しておき、支線ロッド1と超音波探触子10、支線ロッド1と反射波検出用探触子20の間に接触媒質を介在させるようにする。また、反射波検出用探触子20は、超音波探触子10よりも支線ロッド1の後端1b側に装着する。
そして、超音波探触子10が支線ロッド1の内部に伝播させた超音波の反射波であって、支線ロッド1の先端1aや腐食箇所で反射した反射波を反射波検出用探触子20で検出する。
ユーザー(例えば、鉄道設備の保守管理者)は、測定器30のモニター(図示省略)に表示された波形図を元に支線ロッド1の腐食の有無を判断する。
図4(a)に示した検出波形のように、支線ロッド1の先端1aで端部反射した反射波に対応するピークEのみが波形図に現れている場合、検査した支線ロッド1には腐食が生じていないと判断することができる。
一方、図4(a)に示した検出波形のように、支線ロッド1の先端1aで端部反射した反射波に対応するピークE以外に、支線ロッド1において超音波の反射が生じたことを示す反射波のピークDが波形図に現れている場合、検査した支線ロッド1に腐食が生じていると判断することができる。
例えば、支線ロッド1に腐食が生じ、その支線ロッド1に錆等に起因する凹凸や亀裂が発生している場合、その凹凸や亀裂が発生した腐食箇所は超音波が反射し易い箇所となっているため、支線ロッド1の先端1aでの反射波に対応するピークE以外に、支線ロッド1において超音波が反射したことを示す反射波のピークDが波形図に現れているとき、検査した支線ロッド1に腐食が生じていると判断することができる。
こうして反射波検出用探触子20が検出した反射波に基づく波形図によって支線ロッド1の腐食の有無を判断し、支線ロッド1に生じた腐食を検知することができる。
特に、超音波探触子10は、SH波の超音波を、支線ロッド1の周面から50°以上90°未満の入射角で支線ロッド1の先端1a側に向けて斜めに入射することで、超音波を好適に伝播させるとともに、支線ロッド1の先端1aや腐食箇所で生じた反射波の減衰を抑えることができるので、反射波検出用探触子20は好適に反射波を検出することができる。
そして、反射波検出用探触子20が検出した反射波に基づく波形図を作成して、例えば測定器30のモニター(図示省略)に表示することができる。
つまり、支線ロッド1の周面にフィットし易いR面に形成された接触面12aを有し、支線ロッド1の周面から50°以上90°未満の入射角でSH波の超音波を斜めに入射することができる超音波探触子10は、支線ロッド1など比較的細い金属棒の腐食を検知することに適しているといえる。
そして、このような超音波探触子10を備えた腐食検知装置100は、支線ロッド1の腐食を検知することに優れた効果を発揮する装置であり、超音波探触子10や腐食検知装置100を利用する腐食検知方法は優れた技術であるといえる。
また、超音波探触子10と反射波検出用探触子20とを別体にすることに限らず、超音波探触子10と反射波検出用探触子20とが一体の探触子としてもよい。
2 ステーブロック
3 支線
10 超音波探触子
11 振動子
12 収容体
12a 接触面
20 反射波検出用探触子
30 測定器
100 腐食検知装置
G 地面
Claims (7)
- 収容体と、前記収容体に内蔵されている振動子とを備え、前記振動子から所定の径を有する円柱状の支線ロッドに超音波を入射して、前記支線ロッドを探傷する超音波探触子であって、
前記収容体が前記支線ロッドの周面に当接する接触面は、前記接触面の中央側が前記支線ロッドの周面に当接した際、その接触面の両側に隙間ができるように、前記支線ロッドの径に応じた曲率のR面に形成されており、
前記振動子は、SH波の超音波を前記支線ロッドの周面から先端側に向けて斜めに入射可能な姿勢で配設されていることを特徴とする超音波探触子。 - 前記超音波が前記支線ロッドに入射する入射角は、前記支線ロッドの軸心と直交する面に対して50°以上90°未満であることを特徴とする請求項1に記載の超音波探触子。
- 前記振動子が発信する前記超音波の周波数は、50kHz以上100kHz以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波探触子。
- 金属棒の腐食を検知する腐食検知方法であって、
前記金属棒の周面から超音波を入射する超音波探触子を前記金属棒の周面に装着し、前記超音波の反射波を検出する反射波検出用探触子を前記超音波探触子よりも前記金属棒の後端側の周面に装着する工程と、
前記超音波探触子がSH波の超音波を前記金属棒の周面から50°以上90°未満の入射角で、前記金属棒の先端側に向けて斜めに入射する工程と、
前記超音波探触子により前記金属棒の内部に入射された前記超音波の反射波を前記反射波検出用探触子により検出する工程と、
を備えたことを特徴とする腐食検知方法。 - 前記金属棒を挟む配置に、前記超音波探触子と前記反射波検出用探触子をそれぞれ複数装着することを特徴とする請求項4に記載の腐食検知方法。
- 前記金属棒は、ステーブロックが取り付けられている先端側が地中に埋設され、地上に露出している後端側に、電線が架設されている電柱に繋がれた支線の下部が連結されている支線ロッドであり、
前記超音波探触子と前記反射波検出用探触子を前記支線ロッドにおける地上に露出している部分に装着することを特徴とする請求項4又は5に記載の腐食検知方法。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の超音波探触子と、
前記超音波探触子が前記支線ロッドの内部に入射した超音波の反射波を検出する反射波検出用探触子と、
を備えたことを特徴とする腐食検知装置。
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