JP6601793B2 - Underwater bolt inspection jig and underwater bolt inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、水中に設置されたボルト(例えばアンカーボルト)の健全性を検査するための装置に用いる冶具、およびこの冶具を用いた検査方法に関する。 The present invention relates to a jig used in an apparatus for inspecting the soundness of a bolt (for example, an anchor bolt) installed in water, and an inspection method using the jig.
水中に設置されたアンカーボルトには、設置時の過度な荷重による初期変形や、初期欠陥が生じるほか、経年変化として疲労クラックや腐食が生じる。このため、構造物全体の安全性を担保する意味からも、水中で非破壊にてアンカーボルトの健全性を把握することは重要である。しかし、水中での表面目視やハンマリング等では前述したような欠陥を検知することは難しい。 Anchor bolts installed in water are subject to initial deformation and initial defects due to excessive load during installation, and fatigue cracks and corrosion occur as aging. For this reason, also from the meaning which ensures the safety of the whole structure, it is important to grasp | ascertain the soundness of an anchor bolt non-destructively in water. However, it is difficult to detect the above-described defects by visual inspection of the surface in water or hammering.
水中に設置された構造物の探傷を非破壊で行う装置として、特許文献1に開示されている装置が知られている。特許文献1に開示されている装置は、内部に超音波探触子を配置した容器の開口部を構造物表面に向けて配置し、超音波探触子と構造物表面との間を水で補間するということを基本とするものである。そして、特許文献1に開示されている装置では、容器の側壁に伸縮機構を設けることで、構造物表面に傾きや凹凸がある場合であっても、構造物表面と超音波探触子との間の距離を一定に保つことができるようにしている。
A device disclosed in
特許文献1に開示されている装置であれば、水中に設置された構造物であっても、非破壊で効率良く健全性を検査することができると考えられる。しかし、特許文献1に開示されている装置では、検査対象となる構造物と超音波探触子との距離を一定にするために、計測の都度、伸縮機構による高さ調整が必要となる。このため、検査対象物が多く、かつ検査対象面の面積が小さいアンカーボルトなどの検査には向いていない。
If it is an apparatus currently disclosed by
そこで、本発明では、検査対象面との距離を一定に保つことを容易とし、短時間で精度良く、効率的に非破壊検査を行うことのできる水中ボルト検査冶具、および検査方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an underwater bolt inspection jig and an inspection method that can easily maintain a constant distance from a surface to be inspected, can perform a nondestructive inspection efficiently in a short time, and efficiently. With the goal.
上記目的を達成するための本実施形態に係る水中ボルト検査冶具は、超音波探触子を配置する第1開口部と、前記第1開口部の直線上に前記第1開口部と連通して設けられ、水中に設置されたボルトの端部を挿入する第2開口部と、を備えた筐体を有し、前記第1開口部に配置される超音波探触子と前記第2開口部に挿入された前記ボルトとの間に、灌水領域を設け、前記灌水領域には、非磁性部材により構成されたリング状部材を配置し、前記ボルトの挿入量を調整したことを特徴とする。 An underwater bolt inspection jig according to the present embodiment for achieving the above object includes a first opening in which an ultrasonic probe is disposed, and the first opening on a straight line of the first opening. And an ultrasonic probe disposed in the first opening and the second opening. The second opening includes a second opening into which an end of a bolt installed in water is inserted. An irrigation region is provided between the bolt and the bolt inserted into the bolt, and a ring-shaped member made of a non-magnetic member is disposed in the irrigation region to adjust the insertion amount of the bolt.
また、上記のような特徴を有する水中ボルト検査冶具では、前記灌水領域であって、前記第2開口部側には、前記ボルト端部に吸着する磁石を配置することが望ましい。このような特徴を有することによれば、ボルト端部に配置した筐体が、水流等の影響によりズレることを防止することができる。このため、検査時に超音波探触子と検査対象面との距離を一定に保持することができる。よって、高精度な検査結果を得ることができる。 In the underwater bolt inspection jig having the above-described characteristics, it is preferable that a magnet that is attracted to the bolt end portion is disposed in the irrigation region and on the second opening side. By having such a feature, it is possible to prevent the housing disposed at the bolt end from being displaced due to the influence of water flow or the like. For this reason, the distance between the ultrasonic probe and the surface to be inspected can be kept constant during inspection. Therefore, a highly accurate inspection result can be obtained.
また、上記のような特徴を有する水中ボルト検査冶具では、前記筐体の前記第2開口部側に、前記ボルト端部に対する前記筐体の挿入角度を調整する角度調整部材を設けるようにすることができる。このような特徴を有することにより、検査対象とするボルトに対し、超音波を斜めに入射させることができる。これにより、ボルト側面の腐食や傷を効果的に検出することが可能となる。 In the underwater bolt inspection jig having the above-described characteristics, an angle adjusting member that adjusts the insertion angle of the housing with respect to the bolt end portion is provided on the second opening side of the housing. Can do. By having such characteristics, ultrasonic waves can be incident obliquely on the bolt to be inspected. This makes it possible to effectively detect corrosion and scratches on the side surfaces of the bolts.
また、上記のような特徴を有する水中ボルト検査冶具では、前記第2開口部は、前記ボルトに対して前記筐体が傾斜した状態で挿入される構成としても良い。このような特徴を有する場合にも、検査対象とするボルトに対し、超音波を斜めに入射させることができる。これにより、ボルト側面の腐食や傷を効果的に検出することが可能となる。 In the underwater bolt inspection jig having the above-described characteristics, the second opening may be inserted in a state where the housing is inclined with respect to the bolt. Even in such a case, ultrasonic waves can be incident obliquely on the bolt to be inspected. This makes it possible to effectively detect corrosion and scratches on the side surfaces of the bolts.
また、上記目的を達成するための本発明に係る水中ボルト検査方法は、水中に設置されたボルトの端部に、超音波探触子を備えた冶具を配置し、前記冶具を配置した前記ボルトの端部を所定の挿入位置にて前記冶具に対して磁力で吸着させ、前記ボルトの端部と前記超音波探触子との間に水を介在させた状態で前記超音波探触子から超音波を出力し、前記ボルトの探傷を行う水中ボルト検査方法であって、前記治具の灌水領域には、非磁性部材により構成されたリング状部材を配置し、前記ボルトの挿入量を調整することを特徴とする。 Moreover, in the underwater bolt inspection method according to the present invention for achieving the above object, a jig provided with an ultrasonic probe is arranged at an end of a bolt installed in water, and the bolt is provided with the jig. From the ultrasonic probe in a state where water is interposed between the end of the bolt and the ultrasonic probe, the end of An underwater bolt inspection method that outputs ultrasonic waves and performs flaw detection on the bolt, wherein a ring-shaped member made of a non-magnetic member is disposed in the irrigation region of the jig, and the insertion amount of the bolt is adjusted. characterized in that it.
また、上記のような特徴を有する水中ボルト検査方法では、前記ボルトの端部を基点とする垂線に対して、前記超音波探触子の超音波放射面が傾斜角度を持つように配置して、前記ボルトの探傷を行うようにしても良い。このような特徴を有することにより、検査対象とするボルトに対し、超音波を斜めに入射させることができる。これにより、ボルト側面の腐食や傷を効果的に検出することが可能となる。 Further, in the underwater bolt inspection method having the above-described characteristics, the ultrasonic radiation surface of the ultrasonic probe is arranged so as to have an inclination angle with respect to a perpendicular line with the end of the bolt as a base point. The bolt may be flaw-detected. By having such characteristics, ultrasonic waves can be incident obliquely on the bolt to be inspected. This makes it possible to effectively detect corrosion and scratches on the side surfaces of the bolts.
また、上記のような特徴を有する水中ボルト検査方法では、通信手段を介して、水上の計測員と水中の潜水夫との間で通信を行いながら前記ボルトの探傷を行うようにすると良い。このような方法を採ることにより、計測員と潜水夫との間で、計測完了、再計測、計測中等の連絡をとるだけで、潜水夫が逐一水面に浮上する必要なく、検査を続けることができる。よって、検査効率の向上を図ることができる。 Further, in the underwater bolt inspection method having the above-described characteristics, it is preferable to perform flaw detection of the bolt while performing communication between a measurement person on the water and an underwater diver through the communication means. By adopting such a method, it is possible to continue the inspection without the necessity of the diver ascending to the surface of the water only by contacting the measurement staff and the diver about completion of measurement, re-measurement, during measurement, etc. it can. Therefore, the inspection efficiency can be improved.
上記のような特徴を有する水中ボルト検査冶具、およびこの検査冶具を用いた検査方法によれば、水中ボルトの検査を行うにあたり、検査対象面との距離を一定に保つことが容易となり、短時間で精度良く、効率的に非破壊検査を行うことが可能となる。 According to the underwater bolt inspection jig having the above-described features and the inspection method using this inspection jig, it is easy to maintain a constant distance from the surface to be inspected for a short time when inspecting the underwater bolt. Therefore, it is possible to perform nondestructive inspection efficiently with high accuracy.
以下、本発明の水中ボルト検査冶具、および検査方法に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係る水中ボルト検査冶具(以下、単に検査冶具10と称す)は、超音波検査装置28(図10参照)の超音波探触子30に取付けて使用される。検査冶具10の外観は、図1に示すように、直径の異なる筒状体を円錐台で接続した形態の筐体12である。筐体12の長手方向端部には、それぞれ第1開口部14と、第2開口部16が設けられている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an underwater bolt inspection jig and an inspection method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The underwater bolt inspection jig (hereinafter simply referred to as inspection jig 10) according to the present embodiment is used by being attached to the
第1開口部14は、上述した超音波検査装置28を構成する要素である超音波探触子30を配置するための貫通孔である。第1開口部14は、超音波探触子30の超音波放射部位を内部空間に向けた状態で保持することができる構成であれば良い。
The
第2開口部16は、検査対象とするボルト40(アンカーボルト)の端部を挿入するための貫通孔である。第1開口部14と第2開口部16は連通されており、第1開口部14に配置された超音波探触子30から放射された超音波が、第2開口部16から挿入されたボルト40の端面に入射されることとなる。
なお、第1開口部14と第2開口部16には、それぞれ、超音波探触子30の直径に合わせたホルダ18を内装するようにしても良い。
The 2nd opening
The
超音波探触子30とボルト40との間は、検査時に水が充填される灌水領域20としている。灌水領域20における第2開口部16側には、第2開口部16から筐体12へ挿入されるボルト40の挿入量を定めるリング状部材22が配置されている。リング状部材22は、非磁性部材、例えばPVC(Polyvinyl chloride)などのプラスチックや、アクリル等により構成されたリング状の平板である。リング状部材22は、筐体12中における灌水領域20の所定位置に、板面が第2開口部16と平行になるようにして固定される。そして、リングは、検査対象となるボルト40の直径よりも小さく、かつ超音波検査に支障を来さない程度の大きさとすると良い。本実施形態では、リングの大きさを、超音波探触子30の直径に合わせている。
A space between the
リング状部材22を設けることにより、第2開口部16から挿入するボルト40をリング状部材22に当接させて停止させることができる。これにより、ボルト40の挿入量を一定に保つことができる。このため、超音波探触子30と検査対象となるボルト40の端面との距離を一定とすることができ、効率良く検査を行うことが可能となる。
By providing the ring-shaped
また、リング状部材22に隣接した灌水領域20には、超音波探触子30を配置する側に、磁石24が設けられている。磁石24は、円筒状、あるいは筐体12の内側面に沿って配置されるチップ状のものであれば良い。
In the
このような構成とすることで、磁性体により構成されたボルト40を吸着することができる。よって、検査対象とするボルト40が磁性体により構成されていれば、ボルト40の端部を第2開口部16から挿入した状態で、筐体12を磁力により半固定することができる。このため、検査中に筐体12がズレたり、外れたりすることを防止することができ、安定したデータ計測が可能となり、精度の高い検査を実施することが可能となる。
By setting it as such a structure, the volt | bolt 40 comprised with the magnetic body can be adsorb | sucked. Therefore, if the
また、本実施形態に係る検査冶具10では、筐体12の側壁であって、超音波探触子30を配置した位置の近傍(超音波放射面近傍)に、貫通孔26を形成している。貫通孔26は、磁石24周りに侵入した水を抜くための水ぬき孔である。水が停滞することにより、磁石24が錆びてしまうことを防止する効果を担う。
Further, in the
次に、図3を参照して、上記のような検査冶具10を用いた水中ボルトの検査方法について説明する。
まず、検査対象とする水中のボルト40の突出端部に、第1開口部14に超音波探触子30を設置した筐体12を配置する。筐体12の配置は、第2開口部16からの端部の挿入により成せば良い。第2開口部16から挿入されたボルト40の端部は、灌水領域20に配置されたリング状部材22に接触することで、挿入量が定められる。
Next, a submerged bolt inspection method using the
First, the
リング状部材22に接触したボルト40の端部は、磁石により、リング状部材22側に吸着される。この作用により、筐体12は、ボルト40の端部に対して半固定された状態となる。このような作業を水中で行った場合、筐体12をボルト40の端部に対して半固定した際には、筐体12内部の灌水領域20は、水が充填された状態となる。
The end of the
所定の挿入量で、検査対象とするボルト40の端部に筐体が半固定され、灌水領域20に水が充填されている状態において、超音波探触子30の超音波放射面から超音波を放射する。放射された超音波は、灌水領域20に充填されている水を伝搬してボルト40の端面に到達する。ボルト40の端面に到達した超音波は、反射波と入射波とに分かれ、入射波は、ボルト40の内部を伝搬する。ボルト40に傷42やクラックが生じている場合、入射波の一部が、傷42やクラックによって生じる断層面で反射し、ボルト40の端部から反射波として超音波探触子30へ向けて放出される。
In a state where the casing is semi-fixed to the end of the
ボルト40の端面から放射された反射波を超音波探触子30により受信し、この特性を解析することで、ボルト40に対する傷42やクラックの有無を判定することができる。
The reflected wave radiated from the end face of the
次に、上記のような構成の検査冶具10を用いて水中に配置されたボルト40の探傷を行った実験結果の一例を示す。事件では、
ボルトの直径:φ=24mm
ボルトの長さ:L=300mm
超音波探触子からボルト端面までの距離:l=38mm
ボルト端面の挿入量:dl=5mm
とした上で、
超音波入射端面から傷までの距離:Ls=50mm、115mm
傷深さ:D=24mm、12mm、6mm
について、超音波放射時のデータを取得した。
Next, an example of an experimental result obtained by performing a flaw detection on the
Bolt diameter: φ = 24mm
Bolt length: L = 300mm
Distance from ultrasonic probe to bolt end face: l = 38mm
Bolt end face insertion amount: dl = 5mm
And then
Distance from ultrasonic incident end surface to scratch: Ls = 50 mm, 115 mm
Scratch depth: D = 24mm, 12mm, 6mm
About, the data at the time of ultrasonic emission were acquired.
図4から図6に、Ls=50mmの位置に傷を有するボルト40の反射波波形データを示す。なお、図4は、D=24mm、図5は、D=12mm、図6は、D=6mmにおける実験結果である。図4から図6に示す波形データにおいて、反射波S1は、超音波を入射する側のボルト端面における反射波であり、反射波S2は、反射波S1が超音波探触子30に反射し、再度ボルト端面から反射する二次反射波である。そして、反射波S1と反射波S2との間に生じている反射波Fが、ボルト40に設けられた傷42に起因した反射波である。ボルトの調査範囲にある傷からの反射波Fが反射波S1とS2の間に表示されるためには、超音波探触子30とボルト端面の距離lがl>L・Vw/Vmとする必要がある。ここで、Lはボルトの調査範囲、Vwは水中での超音波速度、Vmはボルト中の超音波速度である。
4 to 6 show reflected wave waveform data of a
図4から図6を参照すると、反射波Fは、おおよそで、傷42を設けた位置に生じており、かつ、D=6mmの場合には、D=24mmの場合、およびD=12mmの場合に比べて反射波が小さいことを読み取ることができる。
4 to 6, the reflected wave F is approximately generated at the position where the
次に、図7から図9に、Ls=115mmの位置に傷を有するボルト40の反射波波形データを示す。なお、図7から図9において、図7は、D=24mmとし、図8は、D=12mmとし、図9は、D=6mmとしている。図7から図9に示した実験結果でも、図4から図6に示す例と同様に、傷42の存在を示す反射波Fは、おおよそで、傷42を設けた位置に生じていることを読み取ることができる。また、傷42の深さと反射波の大きさの関係については、Ls=50mmの場合よりも顕著にその違いが現れている。すなわち、傷深さDが浅くなるにつれ、反射波Fが小さくなっている。
Next, FIGS. 7 to 9 show the reflected wave waveform data of the
このような実験結果から、傷42の存在により現れる反射波Fは、傷42の存在する位置をおおまかに判定することが可能であることが理解できる。また、反射波Fの大きさは、超音波を入射する端面からの距離に反比例し、傷42の深さ(大きさ)に比例することを理解することができる。
From such an experimental result, it can be understood that the reflected wave F that appears due to the presence of the
よって、上記のような構成の検査冶具10を用いることによれば、図10に示すように、船50上に超音波検査装置28の装置本体32を配置して計測員(不図示)が計測判定を行うと共に、水中で作業する潜水夫(不図示)が、超音波探触子30を備えた検査冶具10を操作することで、連続的な検査を実施することができる。すなわち、計測員と潜水夫が、相互に連絡をとることができれば、計測完了、再計測、計測中等の連絡をとるだけで、潜水夫が逐一水面に浮上する必要なく、検査を続けることができるのである。
このため、例えば装置本体32には、図示しないモニタや送受信マイクを設け、潜水夫に携帯させたカメラ34の映像や、図示しないマイクの音声を取得可能な構成とすると良い。このような構成とすることで、計測員と潜水夫との間で、計測終了や再計測、計測中といった連絡を容易に取ることが可能となるからである。
Therefore, when the
For this reason, for example, the apparatus
また、作業時には、ボルト40の端部に対して容易に筐体12を着脱することができ、かつ装着時には筐体12が半固定されるため、効率良く、高精度な計測を行うことが可能となる。
In addition, the
なお、上記実施形態では、筐体12について、直径の異なる円筒体を組み合わせた形態であるように示しているが、その外観については、単純な円筒体であっても良いし、円筒でなく、角筒であっても良い。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、検査冶具10は、検査対象とするボルト40に対して、その軸線を平行とした状態で筐体12をセットするように説明した。しかしながら、超音波探触子30の超音波放射面をボルト40の端面に対し、傾斜を持つように(端面を基点とする垂線Lに対して傾斜角度θを持つように)配置して探傷検査を行うことで、超音波探触子30から放射された超音波が、ボルト40の側面に反射して受信されるようになる。これにより、ボルト40の側面に生じた腐食44や傷などを効率良く検出することが可能となる。
Moreover, in the said embodiment, the
このため、本発明に係る検査冶具10は、第2開口部16側に、図11に示すような調整部材36を備える構成としても良い。調整部材36は、ボルト40との対向面側には、ボルト40を挿入するための垂直開口部36aを備え、第2開口部16との対向面側には、筐体12を傾斜させるための傾斜面36bと、第2開口部16へ挿入するための挿入部36cを備える構成とすれば良い。そして、調整部材36には、筐対12に設けられた灌水領域20の延長線上に延びる貫通孔36dを設けるようにする。
For this reason, the
このような構成の調整部材36を配置することで、超音波探触子30から放射された超音波は、ボルト40の端面に対して傾斜角度θを持って入射されることとなる。これにより、超音波は、ボルト40の側面に到達・反射することとなり、ボルト40の側面に生じた腐食44等を効果的に検出することが可能となる。
By arranging the
また、ボルト40を基点として調整部材ごと筐体12を回転させることで、超音波探触子30から放射される超音波の入射位置(方向)を変える事ができる。よって、超音波をボルト40の側面全周に亙って当てることが可能となる。
Further, the incident position (direction) of the ultrasonic wave radiated from the
また、図11に示す例では、筐対12を傾斜させた状態でボルト40に固定するために、調整部材36を介在させる旨示した。しかしながら、実施形態に係る検査冶具10自体をボルト40の側面検査専用とする場合には、図12に示すように、第2開口部16の形態自体を変化させても良い。このような構成とした場合、単に検査冶具10をボルト40に組付けるだけで、超音波探触子30が、ボルト40の軸線に沿った垂線Lに対して傾斜角度θを持って配置されることとなるからである。
In the example shown in FIG. 11, the
10………検査冶具、12………筐体、14………第1開口部、16………第2開口部、18………ホルダ、20………灌水領域、22………リング状部材、24………磁石、26………貫通孔、28………超音波検査装置、30………超音波探触子、32………装置本体、34………カメラ、36………調整部材、36a………垂直開口部、36b………傾斜面、36c………挿入部、36d………貫通孔、40………ボルト、42………傷、44………腐食、50………船。
10 ......... Inspection jig, 12 ......... Case, 14 ......... First opening, 16 ......... Second opening, 18 ......... Holder, 20 ......... Watering area, 22 .........
Claims (7)
前記第1開口部の直線上に前記第1開口部と連通して設けられ、水中に設置されたボルトの端部を挿入する第2開口部と、を備えた筐体を有し、
前記第1開口部に配置される超音波探触子と前記第2開口部に挿入された前記ボルトとの間に、灌水領域を設け、
前記灌水領域には、非磁性部材により構成されたリング状部材を配置し、前記ボルトの挿入量を調整したことを特徴とする水中ボルト検査冶具。 A first opening for placing an ultrasonic probe;
A second opening that is provided in communication with the first opening on a straight line of the first opening and that inserts an end of a bolt installed in water;
An irrigation region is provided between the ultrasonic probe disposed in the first opening and the bolt inserted in the second opening,
An underwater bolt inspection jig, wherein a ring-shaped member made of a non-magnetic member is disposed in the irrigation region, and the amount of insertion of the bolt is adjusted.
前記治具の灌水領域には、非磁性部材により構成されたリング状部材を配置し、前記ボルトの挿入量を調整することを特徴とする水中ボルト検査方法。 A jig equipped with an ultrasonic probe is placed on the end of a bolt installed in water, and the end of the bolt on which the jig is placed is attracted to the jig by a magnetic force at a predetermined insertion position. An underwater bolt inspection method for detecting flaws of the bolt by outputting ultrasonic waves from the ultrasonic probe in a state where water is interposed between an end of the bolt and the ultrasonic probe. ,
An underwater bolt inspection method , wherein a ring-shaped member made of a non-magnetic member is disposed in the irrigation region of the jig, and the insertion amount of the bolt is adjusted .
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