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2016年

プレスリリース

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2016/10/05

インフラ構造物の欠陥を超音波と光で検知する新技術を開発
事業化に向けて京都大学と共同研究を開始

島津製作所は、超音波と光を用いて鋼構造物やコンクリートにおける隠れた欠陥を非破壊で検出・画像化する新技術を開発しました。この技術の応用により、近年の社会的課題となっている老朽化したインフラ構造物の維持管理において、検査工程の省力化・効率化が期待されます。また、本技術の実用化へ向けて実証研究を進めるため、京都大学との共同研究を2016年9月から開始しました。今後、インフラ管理者や検査事業者との連携も進め、3年後の事業化を目指します。

【新技術開発の背景】
プラントのタンクや配管、道路や鉄道の橋梁などのインフラ構造物には、経年劣化や疲労による鋼部材の亀裂、コンクリートのひび割れや剥離などの欠陥が発生することがあるため、定期的な検査が必要です。このような検査においては、磁粉探傷試験や目視・打音検査などが一般的です。しかし、磁粉探傷試験は部材表面の塗膜を除去しなければならない煩雑さがあり、作業者の感覚に委ねられる目視・打音検査は判定のばらつきや見落としが問題となっていました。そこで当社では、コア技術である光学技術や画像処理技術を生かし、現場作業者の熟練度に依存せずにインフラ構造物を素早く非破壊で検査できる手法の開発に取り組んできました。

【新技術の概要】
このたび開発した技術は、超音波と光を利用した新しい非破壊検査技術です。検査対象物体の表面に超音波を伝搬させ、振動によって発生した表面の微小な変位を専用のレーザ照明およびカメラで検知し、超音波の伝搬の様子を可視化します。この時、検査対象物体の表面付近に亀裂や剥離、空洞などの内部欠陥が存在すると、その箇所が超音波の伝搬の乱れ(不連続箇所)となって検出されます。

超音波を用いた従来の探傷技術は主に対象物体の深さ方向の断面に沿って欠陥を検知するのに対し、当社が開発した新技術は、目視や通常のカメラ撮影と同様の視野で欠陥を観察できるため、欠陥の位置や形状を簡便に確認できる点に優れています。また、従来は異なる検査技術が適用される鋼材とコンクリートの検査を単一の検査技術でカバーできることも大きな特長です。

当社がこれまでに実施した基礎実験では、塗装鋼板の塗膜下の亀裂や塗膜の浮きなど、目視では確認できない欠陥を検知できました。本技術を実用化すれば、検査前の塗膜除去が不要になり、検査工程の大幅な省力化が期待できます。また、コンクリート表面付近に存在する微小なひび割れや、表面から1cm以内の深さに存在する剥離など、従来技術では検知が難しかった欠陥を画像観察することにも成功しています。

【今後の展開】
今後、本技術の実用化を目指して実証実験を重ね、ユーザビリティの向上、性能改良を進めます。橋梁など交通インフラ構造物の検査用途への適用に向けては、本年9月から、京都大学大学院工学研究科 都市社会工学専攻・河野研究室と共同で実証研究を開始しました。また、プラント設備の検査用途への適用のため、インフラ管理者や検査事業者と連携し、今年度中にフィールド実証をスタートさせる方針です。3年後を目処にこれらの分野で本技術の製品化や事業化を目指します。また、材料試験機や非破壊検査機器を始めとする当社既存製品との技術シナジーの創出も検討していきます。

図1. 開発した新技術の装置構成 図1. 開発した新技術の装置構成

物体の表面付近を伝搬する超音波の振動によって発生した微小な変位を専用のレーザ照明とカメラで可視化することで内部欠陥を検知できる。


図2. 従来の超音波探傷技術との違い 図2. 従来の超音波探傷技術との違い

従来技術は断面方向に沿って欠陥を検知するのに対し、目視観察と同様の視野で欠陥を可視化する新技術は、欠陥の位置や形状を把握しやすい。


図3. 新技術による欠陥の可視化例 図3. 新技術による欠陥の可視化例

【事例1】 亀裂を発生させた塗装鋼板試料を塗装面から撮影。目視だけでは確認できない塗膜下の亀裂や、塗膜の浮きの検知に成功。
【事例2】 コンクリート構造物の壁面を撮影。目視やルーペ観察での確認が困難な微細なひび割れを検知。
【事例3】 鋼板接着コンクリート試料を撮影し、剥離部の検知に成功。
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