JPH1068679A - 構造部材における疲労損傷の検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電位差法では、構造部材に直接電極を接続し
て亀裂の発生を検出し、構造物の疲労損傷の程度を検出
するので、電位差の検出の際の感度が悪く、また構造部
材には直接電流が流せない場合もあって実用的ではな
い。 【解決手段】 構造物を構成する構造部材の亀裂の発生
が予想される位置に、構造部材に比べて疲労損傷が早期
に発生する犠牲材１を取付け、犠牲材１に予め所定の長
さの亀裂５を形成しておき、この亀裂５の長さの変化
を、亀裂５を挟んだ２点間の電位差の変化によって計測
することにより、構造部材の疲労損傷を予測するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば船殻などの
構造物に発生する疲労損傷を検出するための検出方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、船殻などの溶接構造物におい
て、腐食や汚染などによって生じた亀裂の有無の判定が
難しい場合、間接的に構造物の疲労損傷の有無あるいは
その程度を検査するようにした技術がある。

【０００３】従来、このような構造物に発生した亀裂を
検出して構造物の疲労損傷を知るための検出方法として
は、電位差法によるものがある。この電位差法について
説明すると、構造部材の所定範囲を一個の抵抗体とみな
し、この抵抗体に直接電極を接続して一定電流を流し、
抵抗体に発生した亀裂に応じて変化する抵抗値を検出す
ることにより、亀裂の状態を検出するものである。

【０００４】すなわち、抵抗体の抵抗値の変化はその抵
抗体の２点間の電位差として計測できる。そして抵抗体
に亀裂が発生した場合には有効断面積が減少し、従って
抵抗値は増加することになる。これによって、抵抗体に
発生した亀裂の状態すなわち構造物の疲労損傷の程度を
知ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような電位差法
では、構造部材に直接電極を接続して亀裂の発生を検出
し、構造物の疲労損傷の程度を検出するので、電位差の
検出の際の感度が悪く、また構造部材には直接電流が流
せない場合もあって実用的ではない。

【０００６】そこで本発明は、上記課題を解決し得る構
造部材における疲労損傷の検出方法の提供を目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明における課題を解
決するための手段は、構造物を構成する構造部材の亀裂
の発生が予想される位置に、構造部材に比べて疲労損傷
が早期に発生する薄板状の犠牲材を取付け、犠牲材に予
め所定の長さの亀裂を形成しておき、この亀裂の長さの
変化を、亀裂を挟んだ２点間の電位差の変化によって計
測して構造部材の疲労損傷を間接的に予測するものであ
る。

【０００８】また犠牲材の両面を合成樹脂で挟んで、圧
縮荷重による座屈を防止したものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。本発明の実施の形態は、例え
ば、船殻などの構造物（複数の鋼板を溶接して構成した
構造物）において、腐食や汚染などによって構造部材に
生じる亀裂の有無の判定が難しい場合、犠牲材を用いて
間接的に構造部材の疲労損傷の有無あるいはその程度を
検査する方法である。

【００１０】まず図１〜図３に基づいて、この犠牲材１
の構成を説明すると、これは、構造部材２に比べて疲労
損傷を早期に発生させるもので、平板状の本体３の中央
に孔４およびこの孔４に接続して亀裂５が形成され、こ
の本体３の長さ方向の中央部の一定範囲が全周にわたっ
てポリテトラフルオロエチレン製のフィルム６（以下単
にフィルム６と称す）で巻かれ、本体３の両側部には剛
性を低下させるための貫通孔３ａが形成され、本体３は
エポキシ樹脂（合成樹脂の一例）７で覆われている。

【００１１】本体３は板圧６ｍｍの軟鋼製（例えばＳＳ
４１が用いられる）で、長さＬが６０ｍｍ，幅Ｂが１０
ｍｍに形成されており、孔４およびこの孔４に接続させ
て亀裂５を形成した後、ワイヤカットにて０．３ｍｍの
厚さに切出し、エメリー紙で研磨して板厚０．２５ｍｍ
に仕上げたものである。なおフィルム６は、長さ２０ｍ
ｍ，厚さ１００μｍに形成している。

【００１２】また本体３をエポキシ樹脂７で外被したの
は、フィルム６を巻いた状態の犠牲材１をそのまま構造
部材２に取付けると圧縮荷重により座屈する恐れがある
ためである。そこでエポキシ系接着剤を材料として厚さ
０．２５ｍｍの薄板８を形成しておき、この薄板８で本
体３を挟むようにして接着した。

【００１３】また本体３の端部間に、導線（例えば白金
もしくは鉄系材料）９を介して定電流供給用電源１１が
接続され、中央部において亀裂５を挟むように孔４の両
側に接続した導線１０を介して、犠牲材１に電位差計１
２が接続されている。

【００１４】そしていずれの導線９，１０の取付け部も
エポキシ樹脂７内におさめるようにし、定電流供給用電
源１１、電位差計１２に接続する端子には、水密コネク
タ１５が用いられている。

【００１５】そして図３に示すように、上記のような犠
牲材１を構造部材２どうしの溶接部（構造物を構成する
構造部材２の亀裂５の発生が予想される位置）に配置
し、また構造物に余計な危険箇所を作らないため、犠牲
材１と構造部材２とはエポキシ系接着剤で接着してい
る。

【００１６】また導線９，１０、水密コネクタ１５は汚
損のおそれがなく接近が可能な場所に設置する。上記の
ように犠牲材１を構造部材２に取付け、定電流供給用電
源１１から定期的に犠牲材１に電流を流し、その際、亀
裂５を挟んだ２点間の電位差を電位差計１２で検出する
ようにする。

【００１７】なお犠牲材１はこれに働く荷重によって弾
性変形を繰り返すが、フィルム６とエポキシ樹脂７とは
付着しないため、犠牲材１はフィルム６を巻いた部分は
自由に変形することができる。

【００１８】そして、構造部材２が繰り返し荷重を受け
たり、大きな荷重を受けて亀裂５が長く進展した場合、
その分だけ犠牲材１の電気抵抗が増大し、二点間の電位
差は大きくなる。

【００１９】このようにして亀裂５が大きくなって電位
差が所定の値まで大きくなった場合、構造部材２の疲労
損傷が限界と判断して、構造部材２の補修や交換作業を
行うようにする。

【００２０】以上のように本発明の実施の形態によれ
ば、構造部材２どうしの溶接部に、構造部材２に比べて
疲労損傷が早期に発生する犠牲材１を取付け、この犠牲
材１に予め形成した亀裂５を挟んで電極を取付け、亀裂
５を挟んだ２点間の電位差を測定して亀裂５の進展状況
を検出し、これによって構造部材２の疲労損傷の状態を
知るようにしたので、犠牲材１を直接目視できないよう
な環境下であっても亀裂５の長さの計測を精度よく行い
得、もって構造部材２の疲労損傷の程度に関する推定精
度を高めることができる。

【００２１】なお上記実施の形態では、本体３にフィル
ム６を巻いたがこれに限定されるものではなく、ポリテ
トラフルオロエチレン製のフィルム６を巻く代わりに、
ポリエチレンフィルム（例えば５０μｍ）を巻き付けた
り、エポキシ樹脂用離型剤を塗布するようにしても同様
の作用効果を奏し得る。

【００２２】また上記実施の形態では、犠牲材１の二点
間の電位差を定期的に検出するようにしたがこれに限定
されるものではなく、犠牲材１の二点間の電位差を継続
的に検出するようにしてもよく、この場合は、水密コネ
クタ１５を省いて各導線９，１０を直接定電流供給用電
源１１、電位差計１２に接続するようにする。

【００２３】図４〜図１１に犠牲材１の別の実施の形態
を示す。まず図４および図５に示すものは、本体２０の
両側部２１を中央部２２に比べて肉厚に形成し、この肉
厚の両側部２１に剛性を低下させるための貫通孔２３が
複数個形成され、肉薄の中央部２２に上記実施の形態と
同様に亀裂２４を形成した孔２５が形成されたものであ
る。

【００２４】また、両側部２１に導線２６を介して定電
流供給用電源（図示せず）が接続され、亀裂２４を挟む
ように孔２５の両側に接続した導線２７を介して電位差
計（図示せず）が接続されている。なお、中央部２２の
肉厚は０．２５ｍｍに形成されている。

【００２５】この構成によれば、本体２０の両側部２１
を肉厚に形成しているので、定電流供給用電源の導線２
６を図の斜線部に溶接（スポット溶接）する際に、両側
部２１の破損を防止することができる。

【００２６】また図６および図７に示す犠牲材３０は、
本体３１の両側端部３２が中央部３３に比べて肉厚の矩
形断面に形成され、この両側端部３２の外周にはエポキ
シ樹脂３４がコーティングされ、薄肉の中央部３３両面
にはエポキシ系接着剤の薄板３５が固着され、両側端部
３２に導線３６を介して定電流供給用電源（図示せず）
が接続され、中央部３３には孔３８およびこれに接続し
た亀裂３９が形成され、この亀裂３９を挟むように孔３
８の両側に接続した導線３７を介して電位差計（図示せ
ず）が接続されている。

【００２７】そしてこの犠牲材３０によっても、本体３
１の両側端部３２を肉厚に形成しているので、定電流供
給用電源の導線３６を溶接する際、両側端部３２の破損
を防止することができる。

【００２８】図８および図９は、犠牲材４０の本体５０
の両端を折曲してコ字形に形成され、折曲部５１に定電
流供給用電源（図示せず）の導線５２を接続した導電部
材５４が取付けられ、本体５０の中央部５５には孔５６
およびこれに接続した亀裂５７が形成され、この亀裂５
７を挟むように孔５６の両側に接続した導線５３を介し
て電位差計（図示せず）が接続されている。また中央部
５５の両面にはエポキシ系接着剤の薄板５８が接着され
ている。

【００２９】この犠牲材４０の構成によれば、定電流供
給用の導線５２を折曲部５１に溶接することなく取付け
ることができる。図１０および図１１は、犠牲材４１の
本体５９に形成した孔６０の外周部に、電位差計の導線
６１を溶接するための一対の突起６２を形成したもの
で、このように孔６０の外周部に突起６２を形成してこ
の突起６２に電位差計の導線６１を溶接すれば、取付け
が容易であるとともに、本体５９の破損を防止すること
ができる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明
は、構造部材の亀裂の発生が予想される位置に、構造部
材に比べて疲労損傷が早期に発生する犠牲材を取付け、
この犠牲材に予め所定の長さの亀裂を形成しておき、こ
の亀裂の長さの変化を、亀裂を挟んだ２点間の電位差の
変化によって計測して構造部材の疲労損傷を予測するよ
うにしたので、犠牲材を直接目視できない場所であって
も亀裂の長さの計測ができ、かつ目視した場合に比べて
精度よく計測でき、もって構造部材の疲労損傷の程度に
関する推定精度を高めることができる。

【００３１】また構造部材のうち電流を流すことのでき
ない場所であっても、その場所に犠牲材を取付けて、こ
の犠牲材に電流を流すことによって構造部材の疲労損傷
を間接的に予測することができるので実用的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す犠牲材に定電流供給
用電源および電位差計を接続した状態の側面図である。

【図２】同じく犠牲材の平面図である。

【図３】同じく犠牲材を構造部材に取付けた状態の斜視
図である。

【図４】犠牲材の他の形態を示す平面図である。

【図５】同じく側面図である。

【図６】犠牲材の別の形態を示す平面図である。

【図７】同じく側面図である。

【図８】さらに別の犠牲材の形態を示す平面図である。

【図９】同じく側面図である。

【図１０】その他の犠牲材の形態を示す平面図である。

【図１１】同じく側面図である。

【符号の説明】

１ 犠牲材 ２ 構造部材 ３ 本体 ４ 孔 ５ 亀裂 ６ フィルム ７ エポキシ樹脂 ９ 導線 １０ 導線 １１ 定電流供給用電源 １２ 電位差計

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物を構成する構造部材の亀裂の発生
   が予想される位置に、構造部材に比べて疲労損傷が早期
   に発生する犠牲材を取付け、構造部材の疲労損傷を、犠
   牲材に発生する亀裂の長さの変化を検出することにより
   予測することを特徴とする構造部材における疲労損傷の
   検出方法。
2. 【請求項２】 犠牲材に予め所定の長さの亀裂を形成し
   ておき、この亀裂の長さの変化を、亀裂を挟んだ２点間
   の電位差の変化によって計測することを特徴とする請求
   項１記載の構造部材における疲労損傷の検出方法。
3. 【請求項３】 薄板状の犠牲材の両面を合成樹脂で挟ん
   だことを特徴とする請求項１または請求項２記載の構造
   部材における疲労損傷の検出方法。