使用中のボルトネジ部の検査方法
【課題】ネジ部が覆われているボルトネジ部の減肉量・減肉面積を使用状態で検査する。
【解決手段】使用状態のボルト１の端面２にフェーズドアレイ式探触子３を密着させ、１回転させる間に、ボルト中心を通る直径方向に連続的に屈折角を変化させながら超音波ビームを入射すると共にボルトのネジ部から反射する超音波エコーを受信する検査方法において、サイドビューから減肉部位を特定し、ボルト端面２から減肉部５までの軸方向の長さを求め、減肉エコーの最大振幅値を読みとり、それら各超音波伝搬方向毎の最大振幅値の中からもっとも大きな最大振幅値を求め、さらにもっとも大きな最大振幅値の半分の角度を屈折角として求め、屈折角と減肉部位のボルト端面２からの軸方向距離とを用いて減肉部５の半径を求め、減肉部位の半径と予め求められているボルトの直径との差分から減肉部位の深さを求める。
【解決手段】使用状態のボルト１の端面２にフェーズドアレイ式探触子３を密着させ、１回転させる間に、ボルト中心を通る直径方向に連続的に屈折角を変化させながら超音波ビームを入射すると共にボルトのネジ部から反射する超音波エコーを受信する検査方法において、サイドビューから減肉部位を特定し、ボルト端面２から減肉部５までの軸方向の長さを求め、減肉エコーの最大振幅値を読みとり、それら各超音波伝搬方向毎の最大振幅値の中からもっとも大きな最大振幅値を求め、さらにもっとも大きな最大振幅値の半分の角度を屈折角として求め、屈折角と減肉部位のボルト端面２からの軸方向距離とを用いて減肉部５の半径を求め、減肉部位の半径と予め求められているボルトの直径との差分から減肉部位の深さを求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートやグラウト材等によりネジ部が覆われているボルトネジ部の腐食又は減肉を使用状態において解体することなく検査する方法に関する。更に詳述すると、本発明は、ボルトネジ部の腐食又は減肉の進行状況を定量的に推定できる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート中に埋設されている埋め込み基礎ボルトにおいては腐食などに因る減肉を生ずることが確認されている。機器の耐震性を維持する観点から、減肉が生じた基礎ボルトを確実に検出しなければならない。基礎ボルトの検査としては、目視検査及び打診検査が行われている。目視検査には基礎に埋め込まれた部分を確認できない問題がある。打診検査では、周囲の環境及び個人差による影響を受けるため、客観的な基準を設けることが困難である。このように、基礎ボルトにおける減肉を検出する手法はまだ確立されていない。
【０００３】
種々の非破壊検査法の内、コンクリート建造物や機器の土台に隠れるボルトの減肉の検出に適用できる検査手法として好適なものとしては、体積検査法である超音波探傷法が挙げられる。超音波探傷法におけるパルスエコー法は、検査対象物の表面で探触子を走査し欠陥からのエコーを受信する方法である。この方法を利用して、目に見えないボルトの減肉を検出できると考えられる。しかしながら、従来の超音波探傷法では、ひとつの探触子は一つの方向の超音波しか高感度に送受信できない。ボルトにおける欠陥の傾き等を予め把握しない限り、その欠陥をうまく検出できる超音波の伝搬方向を決定することが困難である。そのため、従来の超音波探傷法ではボルトにおける欠陥を検出できないことがある。また、従来の超音波探傷法では、探傷波形を利用して欠陥の有無を判断する。その時、ネジ部からのエコーやモード変換によるエコーと欠陥のエコーが重なるため、ボルトにおける欠陥有無の判断は困難である。それに対して、フェーズドアレイ超音波探傷法は、複数個の振動子から構成されるアレイ探触子に対して各振動子で送受信タイミングを電気的に制御することにより一つの探触子で複数の方向に伝搬する超音波を利用することが可能な技術である。また、この方法では探傷波形の代わりに探傷結果を断面画像で表示することができる。これらのことから、フェーズドアレイ超音波探傷法を利用することにより、ボルトにおける欠陥を高精度に測定できると考えられる。
【０００４】
例えば、使用状態のボルトの端面にフェーズドアレイ式探触子を密着させ、探触子をセクタスキャンして連続的に屈折角を変化させながらボルト中心を通る直径方向に超音波ビームを入射し、ボルトのネジ部から反射する超音波エコーを受信し、超音波エコーからボルトネジ部の直径方向の断面画像を表示させ、この断面画像から、ボルトネジ部からの超音波エコーがボルトの長さ方向に規則正しく表示されているときに健全部位と判断し、ボルトネジ部からの超音波エコーの欠落があるときに欠陥部位と判断する使用中のボルトネジ部の検査手法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３２９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載のボルトねじ部の検査方法では、ボルトネジ部からの超音波エコーがボルトの長さ方向に規則正しく表示されているか否かで健全か欠陥かを判断できるに過ぎず、減肉の量や深さ、減肉の面積などの定量的な検査、即ち減肉などの進行状況を推定することはできないものである。
【０００７】
つまり、減肉深さを定量的に評価できないため、安全に使用できるか否かの正確な判断ができない問題がある。実際に、基礎ボルトのような構造物等を支持するボルトには安全率が見込まれている。例えば、原子炉発電所のタンクやポンプなどの埋め込み基礎ボルトに対しては、横断面積の１／２までの減肉に耐えられるように安全許容度が見込まれている。つまり、全周に均一に減肉が発生しているのであれば、直径の３０％減肉までは安全に使用できる。また、局部的な減肉あるいは腐食であっても、断面積で１／２減肉までは安全上問題ない。このため、ただ単に減肉の有無を検出できても、断面積が１／２以下になっているか否かを判断することができなければ、基礎等を破壊してまで基礎ボルトを交換する必要があるか否かの判断をすることは難しく、実用的検査手法とはいえない。
【０００８】
さらに、ネジ部に減肉や亀裂があってもネジ部からの超音波エコーがあまり消失しない事態が起こってしまい、ネジ部の局部的減肉や亀裂を見過ごしてしまい検出できなこともある。また、ボルト破断などの原因究明の上でネジ部における減肉及び亀裂の識別が望まれる場合にもそれに応えることができない。
【０００９】
さらに、減肉の深さが判明するだけでも基礎ボルトの安全性についての有効な判断をもとめることができるが、減肉面積が求まれば更に安全性について正確な判断が可能となる。望まれている。
【００１０】
本発明は、ボルトネジ部の腐食又は減肉の進行状況を定量的に推定できる検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を達成するため、本発明は、使用状態のボルトの端面にフェーズドアレイ式探触子を密着させて１回転させる間に、ボルト中心を通る直径方向に連続的に屈折角を変化させながら超音波ビームを入射すると共にボルトのネジ部から反射する超音波エコーを受信するセクタスキャンを行ってネジ部エコーからボルトネジ部のセクトリアルビー及びサイドビューを作成し、その画像中のネジ部エコーの消失を利用して減肉部を検出する使用中のボルトネジ部の検査方法において、サイドビューからネジ部の指示が消失した箇所を減肉部として特定し、その指示消失部位の最大幅部分の位置をボルトの端面から減肉部までの軸方向の減肉部の位置と見なして減肉部のボルト端面からの軸方向距離ｌを求め、サイドビューに現れる減肉エコーの指示から各超音波伝搬方向毎の減肉エコーの最大振幅値を読みとり、それら各超音波伝搬方向毎の最大振幅値の中からもっとも大きな最大振幅値を求め、さらにもっとも大きな最大振幅値の半分の角度を屈折角θとして求め、この屈折角θと減肉部のボルト端面からの軸方向距離ｌとを用いて減肉部の半径ｒをｒ＝ｌ・ｔａｎθから求め、次いで減肉部の半径ｒと予め求められているボルトの直径Ｒとの差分から減肉部の深さｄを求めるようにしている。
【００１２】
ここで、フェーズドアレイ式探触子には周波数５ＭＨｚの探触子を用いることが好ましい。また、ネジ部エコーの消失部の最大幅位置に対する減肉エコーの出現位置の遅れとの関係で減肉深さを定性的に判断することも可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のボルト減肉検査方法では、露出していないボルトのネジ部の減肉の軸方向位置、周方向位置を検出できるだけでなく、減肉の最大深さを推定することができるので、減肉の量、深さ、減肉の面積など、進行状況を定量的に推定することができる。このため、検査対象となっているボルトを今後安全に使用できるか否かの正確な判断ができる。本発明者等の実験によると、ネジ部エコーの最大消失幅に対応する深さから３．６％以内の誤差で減肉位置を推定することが明らかとなった。この推定精度は、超音波探傷法においてはかなり正確なものである。
【００１４】
また、周波数５ＭＨｚの探触子を用いる場合、減肉がネジ部にあるときには、ネジ部のエコーの一部が消失する現象が必ず観察でき、すべての減肉を検出できる。また、周波数５ＭＨｚ の場合、ネジ部に亀裂があってもネジ部エコーが消失せず亀裂からの欠陥エコーと重なって出現することから、減肉及び亀裂によるネジ部エコーの差異を利用して、ネジ部における減肉及び亀裂の識別が可能となる。
【００１５】
また、ネジ部エコーの消失部の最大幅位置に対する減肉エコーの出現位置の遅れとの関係が減肉深さと相関を有することから、減肉エコーの出現位置を画像上で判断するだけで、定性的に減肉深さの大きさを判断することが可能である。
【００１６】
さらに、本発明のボルト減肉検査方法によると、局部減肉のみならず全周減肉においてもその最大深さを測定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のボルト減肉検査方法の原理図で、超音波伝搬解析により、探触子により励起された縦波が減肉で２回モード変換されてから減肉のエコーとして受信されることを示したものである。
【図２】本発明のボルト減肉検査方法の一実施形態を示すフローチャート図である。
【図３】本発明のボルト減肉検査方法による探傷結果の一例を示す図で、（Ａ）はセクトリアルビュー、（Ｂ）はサイドビューを示す。
【図４】測定治具の一実施形態を示す斜視図である。
【図５】本発明のボルト減肉検査方法によるボルトの減肉深さの推定結果とレーサー計測された減肉深さとの相関を示すグラフである。
【図６】ネジ部エコーの消失を利用してサイドビューから軸方向の減肉位置を読みとるときの（Ａ）サイドビューと、（Ｂ）マージしたサイドビューとをそれぞれ示す。
【図７】セクトリアルビューにおいて超音波伝搬方向αを設定する方法を説明する図で、（Ａ）はセクトリアルビュー、（Ｂ）はサイドビューを示す。
【図８】超音波伝搬方向αに対応するサイドビューにおいて減肉エコーの最大振幅値を読みとる工程を説明する図で、（Ａ）はセクトリアルビュー、（Ｂ）はサイドビューを示す。
【図９】超音波伝搬方向αに対応するサイドビューにおいて減肉エコーの最大振幅値を読みとる工程を説明する図で、（Ａ）はセクトリアルビュー、（Ｂ）はサイドビューを示す。
【図１０】減肉面積の推定方法を説明する図で、（Ａ）は１８０°未満の角度の扇形の減肉の場合、（Ｂ）〜（Ｄ）は１８０゜以上の角度の扇形の減肉の場合で、（Ｃ）は減肉により残ったボルトの断面を、（Ｄ）はそれが近似した半円形の断面を示す。
【図１１】（ａ）〜（ｈ）に本発明のボルト減肉検査方法の確認実験で用いた８種類のボルト試験体を示す。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）に本発明のボルト減肉検査方法の確認実験で用いた３種類の埋め込みボルト試験体を示す。
【図１３】試験体Ｎｏ．１における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図１４】試験体ＲＢ−１における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図１５】試験体ＲＢ−２における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図１６】試験体Ｎｏ．４−２における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図１７】試験体Ｎｏ．５−１における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図１８】試験体Ｎｏ．５−２における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図１９】試験体Ｎｏ．８における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図２０】試験体Ｎｏ．８−２における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図２１】試験体Ｎｏ．１０における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図２２】試験体Ｎｏ．４−１における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図２３】試験体Ｎｏ．５における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図２４】試験体Ｎｏ．８の減肉を対象にした解析モデルを示す説明図である。
【図２５】解析で予測された試験体Ｎｏ．８のＡスコープである。
【図２６】ボルトにおける超音波の伝搬の状態を説明する図である。
【図２７】減肉エコーの経路を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１に本発明の本発明のボルト減肉検査方法の原理図を示す。このボルト減肉検査方法は、使用状態のボルト１の端面２にフェーズドアレイ式探触子３を密着させて、連続的に屈折角を変化させながらボルト中心を通る直径方向に超音波ビームを入射してボルト１のネジ部４から反射する超音波エコーを受信するセクタスキャンを行うことにより、ネジ部４に減肉部５が存在する場合にはセクトリアルビューあるいはサイドビューにネジ部エコー８の消失が起こることを利用して減肉部５の存在を確認するものである。本発明者等は、セクタスキャンの結果、ネジ部４からのエコーの周方向消失幅が最大となる軸方向位置が最も減肉している位置に対応することを知見した。同時に、本発明者等は、このボルト減肉検査方法において、ネジ部エコー８の消失から遅れて減肉エコー７が現れること、即ち減肉のエコー位置７が実際の減肉位置より遠い位置に観察されることを知見した。しかも、本発明者等は、実際の減肉位置を示すネジ部エコー８の消失部６から遠い位置に観察される減肉エコー７が減肉の深さに応じて受信信号の振幅値が変化していること、即ち振幅値に応じて表示色を変化させるように画像処理する場合には減肉の規模が表示色の変化として画像表示できることを知見した。そして、この現象については、本発明者等の超音波伝搬解析により、探触子により励起された縦波が減肉で２回モード変換されてから減肉のエコーとして受信されることにあることを明らかにした。
【００２０】
本発明の使用中のボルトネジ部の検査方法は、かかる知見に基づくものであって、使用状態のボルト１の端面２にフェーズドアレイ式探触子３を密着させて１回転させる間に、ボルト中心を通る直径方向に連続的に屈折角を変化させながら好ましくは周波数５ＭＨｚの探触子から超音波ビームを入射すると共にボルトのネジ部から反射する超音波エコーを受信するセクタスキャンを行って、超音波エコーから作成されるネジ部４のセクトリアルビュー及びサイドビューに現れるネジ部エコー８の消失部６を利用して減肉部５の位置を特定し、かつモード変換による減肉エコーに着目し、その最大振幅の半値が得られる伝搬方向を利用して幾何学的関係から減肉部５の最大深さｄを推定するものである。
【００２１】
つまり、サイドビューからネジ部４の指示が消失した箇所（消失部）６の最大幅部分（ネジ部エコー８の周方向消失幅が最大となる部分）の位置を減肉部５の位置として特定し、その指示消失部６の最大幅部分の位置を減肉の位置としてボルト端面２から減肉部５までの軸方向の距離ｌを求める一方、サイドビューに現れる減肉エコーの指示から各超音波伝搬方向毎の減肉エコーの最大振幅値を読みとり、それら各超音波伝搬方向毎の最大振幅値の中から更にもっとも大きな最大振幅値を求めると共にこのもっとも大きな最大振幅値の半分の角度を屈折角θとして求め、この屈折角θを減肉部５の最深部までのボルトの軸に対する角度と仮定して、屈折角θと減肉部位のボルト端面からの軸方向距離ｌとを用いて減肉部位のボルトの半径ｒをｒ＝ｌ・ｔａｎθから求め、減肉部位の半径ｒと予め求められているボルトの直径Ｒとの差分から減肉部５の最大の深さｄを求めるものである。
【００２２】
具体的には、図１に示すように、使用状態のボルト１の端面２にフェーズドアレイ式探触子３を密着させて、セクタスキャンを行いながら１回転させることにより、ボルトのネジ部の全周のデータを収集し、少なくともセクトリアルビューとサイドビュー、場合によってはマージしたサイドビューを構築し、減肉の有無とその軸方向位置と軸方向の減肉長さ、減肉深さ並びに必要に応じて周方向の減肉範囲を求める。
【００２３】
ここで、セクトリアルビュー（以下、ＳＳと呼ぶ）は、ある探触子位置における異なる超音波伝搬方向に対応する探傷波形から構成された画像、即ちある探触子位置における各屈折角のＡスコープ（受信エコ−強度と超音波の伝搬距離を直角座標にとって表示する方法）を輝度変調したものである。例えば、図３（Ａ）は−３０°から３０°までの超音波伝搬方向に対応する探傷波形から構成された、ある位置のセクトリアルビューである。したがって、例えば探触子を０°から３６０°まで１°間隔で回転させるとすれば、一回転で３６０枚のセクトリアルビューが得られる。また、サイドビュー（以下、ＢＳと呼ぶ）は、一定の超音波伝搬方向に対応する、異なる探触子位置における探傷波形から構成された探傷画像、即ちスキャン方向における各Ａスコープを輝度変調したものである。例えば、図３（Ｂ）に例示するサイドビューは、超音波伝搬方向９°の場合における探触子位置が０°から３６０°までの探傷波形から構成されたものである。さらに、マージしたサイドビュー（以下、ＭＢＳと呼ぶ）は、異なる超音波伝搬方向に対応したサイドビューが重なったもの、即ち複数の屈折角成分のＢスコープを重ねたものである。
【００２４】
以下、本発明にかかる使用中のボルトネジ部の減肉検査方法を図２に示すフロー図に基づいてさらに詳細に説明する。
【００２５】
まず、フェーズドアレイ式探触子３は、例えば図４に示すような回転治具を使って、図１に示すように使用状態のボルト１の端面２（この例では上面）に密着させる。回転治具は、検査対象となるボルト１のネジ４を利用してネジ締め付けにより固定されるベースディスク１７と、そのディスク１７周りに回転可能に支持される外歯付き回転ディスク１２と、該外歯付き回転ディスク１２の上面に固定されてフェーズドアレイ探触子３を昇降自在に支持する門型の探触子取付用フレーム１３と、回転ディスク１２の周面の外歯に噛み合い回転ディスク１２を任意角度に回転可能とする回転ハンドル１４と回転角度を検出するエンコーダ１５とで主に構成されている。そして、フェースドアレイ探触子３は押付バネ１６により、ボルト１の端面２に弾力的に押し付けられ、回転ハンドル１４で回転ディスク１２を回すことにより、ボルト１の中心軸周りに回転させられるように取り付けられる。この際に、探触子３を構成する複数の振動子は、ボルト１の中心を通る直線上に位置決めされる。尚、探触子位置をロータリーエンコーダ１５によりコンピュータに入力される。また、フェースドアレイ探触子３は図示していないフェーズドアレイ用探傷器に接続される。
【００２６】
上述のフェーズドアレイ式探触子３の使用状態のボルト１の端面２への装着の前段階として、ボルトの半径Ｒを予め測定しておくことが好ましい（Ｓ１）。勿論、ボルトの半径Ｒは、実測せずに設計値を用いても良いし、さらには、減肉部５の深さを演算する際に求めて入力手段からコンピュータに入力するようにしても良い。
【００２７】
次いで、ネジ部エコー８の消失部６を利用してサイドビューから軸方向の減肉位置即ちボルト端面２から減肉部５までの軸方向長さｌを読みとる（Ｓ２：図３（Ｂ），図６（Ａ）参照）。このとき、サイドビューに現れるネジ部エコー８の消失部６の指示部位の最大幅部分の位置を減肉部５の位置と見なして、ボルト端面２から減肉部５までの軸方向長さｌを読みとる。
【００２８】
ここで、ネジ部エコー８の消失部６を観察する手法としては、例えばセクタリアルビューを観察する手法か、あるいはサイドビューを観察する手法のいずれかの手法を採ることが好ましい。
【００２９】
セクタリアルビューを観察する手法によれば、セクタリアルビューにおいて、超音波伝搬方向カーソルを最小値（例えば−３０°）から最大値（例えば３０°）まで移動させながら、サイドビューにネジ部エコー８の消失部６及び減肉エコー７が現れるか否かを観察する。続いて、減肉エコー７が最も明瞭に観察されるように、超音波伝搬方向カーソル９を前後移動させる。
【００３０】
サイドビューを観察する手法によれば、サイドビューにおいて、探触子位置カーソル１０を０°から３６０°まで移動しながら、セクタリアルビューに減肉エコー７及びネジ部エコー８の消失部６が出現するかどうかを観察する。減肉エコー７及びネジ部エコー８の消失部６が観察されたら、セクタリアルビューにおいて超音波伝搬方向カーソル９を減肉エコー７を通るように移動して、サイドビューにネジ部エコー８の消失部６及び減肉エコー７が現れるようにする。続いて、減肉エコー７が最も明瞭に観察されるように、セクタリアルビューにおいて超音波伝搬方向カーソル９を前後移動させる。セクトリアルビューで超音波伝搬方向カーソル９をセクタースキャンで設定された屈折角の刻み幅に合わせて、１刻み例えば１°ずつ減らすように移動させれば、同超音波伝搬方向θに対応するサイドビューが自動的に現れる。
【００３１】
尚、図６（Ｂ）に示すマージしたサイドビューを用いる場合には、上述のように超音波伝搬方向カーソル９を移動させる必要がない。何故ならば、異なる超音波伝搬方向に対応するサイドニューが重なったものがマージしたサイドビューとなるためである。即ち、マージしたサイドビューにおいて、いきなりネジ部エコー８の消失部６が現れる。しかも、マージしたサイドビューを用いた観察は、サイドビューでネジ部エコー８の消失部６が不明瞭な場合においても、ネジ部エコー８の消失部６が明確に観察される可能性がある。その時には、マージしたサイドビューの観察が必要となる。しかしながら、サイドビュー及びマージしたサイドビューの何れにおいても、ネジ部エコー８の消失部６が明瞭であれば、サイドビューのみの観察で十分である。したがって、サイドビューでネジ部エコー８の消失部６を明瞭に観察できる場合においては、マージしたサイドビューでの観察は不要である。仮に、サイドビューとマージしたサイドビューとからそれぞれ得られるネジ部エコー８の消失部６の最大幅に対応する軸方向位置の値が異なるときには、両者の平均値を減肉の軸方向位置とする。
【００３２】
次いで、減肉エコー７の消失位置における超音波伝搬方向α０を決定する（Ｓ３：図３（Ａ），図７参照）。超音波伝搬方向α０は、正確さは特に問題とはならず、セクタリアルビューにおいて減肉エコー７が観察されなくなる超音波伝搬方向より大きな角度にすれば足りる。例えば、図７に示すように、サイドビューの探触子位置カーソル１０を左から右へ移動させること、即ち探触子回転角を変化させることにより、セクトリアルビューに減肉エコー７が出現すると、セクトリアルビューで超音波伝搬方向カーソル９を振って、サイドビューに現れる減肉エコー７を観察する。そして、セクトリアルビューだけに減肉エコー７が出現し、サイドビューには減肉エコーが出現しない状況から超音波伝搬方向９を１°ずつ減らしてサイドビューにも減肉エコーが出現する超音波伝搬方向カーソル９の位置を超音波伝搬方向α０として決定する。
【００３３】
そこで、セクトリアルビューにおいて超音波伝搬方向をα（＝α０）に設定する（ステップ４）。
【００３４】
次いで、図８に示すように、超音波伝搬方向αに対応するサイドビューにおいて減肉エコー７の最大振幅値ＭａｘＡｍｐ（α）を読みとる（ステップ５）。最大振幅値の読みとりは、例えば図８（Ｂ）に示すように、サイドビューに現れた減肉エコー７をカーソルの枠１１で囲むと、同エコーに対応する最大振幅値がフェーズドアレイ装置に搭載されたソフトウェア（例えばZetec社製TomoScan 3に搭載されたTomoView ）によって自動的に算出され、その値が表示される。そこで、その値を読みとり、現在の超音波伝搬方向αに対応する減肉エコー７の最大振幅値として入力手段を介してコンピュータに入力し、メモリに記憶させる。
【００３５】
そして、（α−Δα）が０より小さいか否かを判断し（ステップ６）、０より小さくなければ（ステップ７）、再びステップ４の前に戻り、ステップ４〜ステップ６を繰り返す。このとき、超音波伝搬方向カーソル９を例えば１°ずつ減らすように移動させて、各角度即ち超音波伝搬方向に対応する最大の振幅値を読みとり（図８〜図９参照）、各々コンピュータのメモリに取り込む。
【００３６】
そして、（α−Δα）が０より小さいか否かを判断して（ステップ６）、小さいと判断されたときには減肉エコーの最大振幅値ＭａｘＡｍｐ（α）の中からもっとも大きな最大値Ｍａｘ（ＭａｘＡｍｐ（α））を求めてから、その半値に対応する超音波伝搬方向θを求める（ステップ８）。上述のステップ４〜６を繰り返すと、異なる超音波伝搬方向に対応する減肉エコー最大振幅値がそれぞれ得られる。そこで、それら最大振幅値の中からもっとも大きな最大振幅値Ｍａｘ（ＭａｘＡｍｐ（α））を求め、その半値に対応する超音波伝搬方向を求める。前述の半値に対応する超音波伝搬方向がセクタースキャンで設定された屈折角の刻み幅の間にある場合には、半値を挟んで刻み幅の大きな値の方の超音波伝搬方向と小さな値の方の超音波伝搬方向の値を利用して線形補間で半値に対応する伝搬方向を求める。具体的には、例えば、(yθ-y1)/(y2-y1)=(xθ-x1)/(x2-x1)から、半値が対応する超音波伝搬方向θを求める。尚、Δαはセクタースキャンで設定された屈折角の刻み幅である。ここで、超音波の反射特性から超音波ビームが角部に当たる超音波伝搬方向αで、減肉エコーの振幅が最大になる。図１に示すように、超音波ビームが最も深い減肉部に当る場合の超音波伝搬方向θがαより小さい。このことから、超音波伝搬方向α０としては、αより大きな角度を排除することができる。
【００３７】
そして、ＭａｘＡｍｐ（α）の最大値Ｍａｘ（ＭａｘＡｍｐ（α））の半値に対応する超音波伝搬方向θ即ち屈折角が求まると、この屈折角θと減肉部の最深部の軸方向長さｌとを利用して、減肉部５の最大深さｄを中央処理装置において数式１の演算により求める（ステップ９）。
［数１］
ｄ＝Ｒ−Ｌ・ｔａｎ（θ）
ここで、ボルトの半径Ｒは予めステップ１で実測されているが、場合によっては設計値を利用しても良い。そして、このボルトの半径Ｒは、減肉深さを算出するときに、メモリから読み出される。
【００３８】
ここで、減肉部５の最大深さｄが求まると、さらに減肉形状並びに面積を推定することもできる。例えば、減肉面積を推定するには、図１０に示すように、ネジ部エコー８の消失部６の最大幅を得たサイドビューまたはマージしたサイドビューから減肉５の周方向のスタート位置Φ１及びエンド位置Φ２をそれぞれ読み取る。そして、ネジ部エコー８の消失部６の最大幅位置から得られたスタート位置Φ１とエンド位置Φ２、並びに減肉部５の最大深さ部分のボルト中心からの長さｒ（ボルト半径から減肉最大深さｄを減算したもの）で図１０（Ａ）若しくは（Ｂ）を作図する。そして、図１０（Ａ）に示すような１８０°未満の角度の扇形の減肉の場合には、数式２
［数２］
減肉面積＝Ｒ・Ｒ・（Φ2-Φ1）/2-Ｒ・ｒ・sin[(Φ2-Φ1)/2]
から、減肉面積を求める。
また、図１０（Ｂ）に示すような１８０゜以上の角度の扇形の減肉の場合には、減肉によって残されたボルトの断面が図１０（Ｃ）に示されるものと考えられ、さらにそれは図１０（Ｃ）に近似していることから、数式３
［数３］
減肉面積＝Ｒ・Ｒ・（Φ2-Φ1）/2-Ｒ・ｒｌ・sin[(Φ2-Φ1)/2]
ここで、r1=R・cos[(Φ2-Φ1)/2]
から求められる。
【００３９】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【実施例】
【００４０】
まず、フェーズドアレイ超音波探傷法における基礎ボルトのネジ部の減肉の有無の判断とエコー消失現象による減肉位置の同定について実験を行った。本実験では図１１ 及び１２に示すような２種類、計１１ 本の試験体を使用した。図１１に示す試験体はボルトのみであるのに対して、図１２に示すのはコンクリート中に埋め込まれるボルトを模擬する試験体である。以下、それぞれボルト試験体と埋め込みボルト試験体と呼ぶ。ボルトの材質は炭素鋼ＳＳ４１-Ｂで、直径、長さ及びネジ部の長さはそれぞれ３０ｍｍ、３００ｍｍ及び１２０ｍｍである。図１１及び１２に示すように、ボルト試験体Ｎｏ．１に欠陥を付与せず、ボルト試験体ＲＢ-１及びＲＢ-２に深さ５ｍｍのスリットを加工した。そのほかの試験体には局部減肉及び全周減肉を模擬した人工欠陥を付与した。また、図１１及び１２に示すように、欠陥個所はネジ部にあるものもあれば、ネジ部から離れたものもある。各試験体に付与した欠陥の詳細を表１に示す。表中の欠陥位置、欠陥長さ及び欠陥深さはそれぞれボルトの上端面から欠陥中心までの距離、ボルト軸方向における長さ及び軸方向に垂直な方向における最大深さを指す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
（測定方法及び測定条件）
Zetec社製のTomoScan 3というフェーズドアレイ装置を測定に用いた。測定条件の設定、データ集録及び結果分析にはTomoView2.29というソフトウェアを利用した。３２エレメントの周波数５ＭＨｚ及び２ＭＨｚのフェーズドアレイ探触子をそれぞれ用いて、ボルト試験体及び埋め込みボルト試験体を測定した。振動子の幅及び間隔はそれぞれ０.５ｍｍ及び０.１ｍｍである。振動子の長さは通常１０ｍｍ程度であるが、ここでボルトの直径を考慮して２０ｍｍと決定した。超音波探傷試験は、フェーズドアレイ探触子３を図４に示す回転治具に取り付けてから検査対象となるボルトに装着し、回転ハンドル１４を回すことにより、探触子３をボルトの中心軸周りに回転させることにより行った。探触子位置はロータリーエンコーダによりコンピュータに順次入力される。尚、ロータリーエンコーダの分解能は０．１°である。
【００４３】
探傷条件を表２に示す。幅１００ns (５ＭＨｚの場合)あるいは２５０ns(２ＭＨｚ の場合)、電圧５０Ｖのパルスを各振動子に印加して試験体に超音波を入射した。探触子で受信された超音波エコーをハイパスフィルターとローパスフィルターを掛けずにデジタイザーによってＡ/D 変換し、パソコンに保存した。デジタイザー周波数、感度（ゲイン）、繰り返し周波数はそれぞれ５０ＭＨｚ、３５dＢ、２０００Ｈｚである。ピッチ０.５°でボルトの中心軸周りに探触子を一周回転させた。以下の要領で測定を行った。
【表２】
【００４４】
(１) 探傷感度を決定する。測定対象となる試験体の底面エコーを基準に探傷感度を決定した。探傷感度が低かった場合、ソフトウェア（TomoView）のアナリシスモードでソフトゲインによって調整する。
(２) 探触子３を図４に示す冶具の探触子取付用フレーム１３に装着してその冶具を探傷する試験体・ボルトに固定する。探触子及びボルト上端面の中心が重なるように探触子位置を調整する。
(３) TomoView を介してTomoScan 3をセッティングする。まず探傷モードをフェーズドアレイのパルスエコーに設定する。続いて、表２に示す測定条件と上述したパラメータを入力する。データ解析の際にビーム路程を校正するために、底面エコーが観察されるようにビーム路程の範囲を設定する。
(４) 探触子の探傷開始位置をマークしてから測定を行い、データを収録する。
(５) TomoView のアナリシスモードで収録したデータを解析する。
【００４５】
（測定結果）
各試験体における測定結果を図１３〜２３に示す。各図の上下はそれぞれ周波数５ＭＨｚ及び２ＭＨｚの探触子に対応する。図中のＢＥ、ＤＥ及びＲＥはそれぞれ底面エコー、遅れエコー及び欠陥による多重反射のエコーを表す。ＢＳ及びＭＢＳの縦軸はビーム路程を、横軸は探触子位置を表す。ほかの記号の意味は前述の通りである。括弧内の数字はそのスコープに適用されたソフトゲインである。探触子の開始位置は０°、一周回転した後の位置は３６０°とする。因みに、ＢＳ及びＭＢＳにおける横軸目盛ラベルにあるｍｍはソフトウェアのバグで、「°」の間違いである。
【００４６】
図１３に示すように、健全な埋め込みボルト試験体においてネジエコー、底面エコー及び遅れエコーが明瞭に観察される。但し、周波数５ＭＨｚの場合、ネジエコーが周波数２ＭＨｚよりくっきりと見える。これは周波数が高いほど波長が短いからである。一方、図１４〜２３に示すように、周波数５ＭＨｚの探触子を用いた場合、試験体にある全ての欠陥からのエコーが明瞭に観察される。ボルト試験体と埋め込みボルト試験体の結果を比較すると、埋め込みによる欠陥検出の影響がないことが判った。それに対して、周波数２ＭＨｚの探触子の場合、ボルト試験体における全ての欠陥を検出できたものの、埋め込みボルト試験体No.５の局部減肉２を検出できなかった。
【００４７】
(１) 試験体No.１、No.４-１、No.４-２及びNo.８における底面エコーは縦軸３００ｍｍのところに出現するのに対して、ほかの試験体の底面エコーは３００ｍｍ強のところに観察される。これは各試験体における音速の差異によるものと考えられる。この差異を校正するために各試験体の底面エコーの出現位置を３００ｍｍと見なした上で、測定結果を分析する。
【００４８】
(２) 図１４及び１５に示すように、スリットによる欠陥エコーのみならずスリットでの多重反射によるエコーも検出された。
【００４９】
(３) 減肉の場合には、減肉エコーが実際の減肉位置より遠いところに出現する。図１７、１８、１９、２０及び２３に示すように、周波数５ＭＨｚの探触子を用いてネジ部にある減肉を測定する場合、ネジエコーの一部が消失する現象が観察される。この現象を利用して減肉の長さ及び位置を推定することができる。具体的には、ＢＳ或いはＭＢＳの縦軸におけるネジエコーの消失長さを減肉長さ、横軸における最大の消失幅に対応するビーム路程を減肉位置とする。しかしながら、周波数２ＭＨｚ の場合、波長が長いためネジエコー消失が明瞭に観察されていない。
【００５０】
(４) 図１４ 及び１５ に示すように、スリットがネジ部にある場合、ネジエコーが消失せずスリットからのエコーがネジエコーと重なる。減肉及びスリットによるネジエコーの差異を利用して、ネジ部における減肉及び割れの識別が可能と考えられる。また、全周減肉からのエコーはＢＳ或いはＭＢＳにおいて０〜３６０°にわたり観察されるのに対して、局部減肉からのエコーは限られた範囲しか観察されない。
【００５１】
一例として、ボルト試験体No.５-１ の測定結果を分析する。上述のことを踏まえて、図１７ から容易に同試験体のネジ部に一個の局部減肉があると判断できる。また、同図からネジエコーの消失長さ及び最大の消失幅に対応するビーム路程がそれぞれ２２.０ｍｍ及び７２.０ｍｍと読み取れる。
【００５２】
底面エコーの出現位置３１０ｍｍ を３００ｍｍ と校正すると、同局部減肉の位置及び長さはそれぞれ６９.７ｍｍ 及び２１.３ｍｍ と推定できる。同様に、図１３ 〜 ２３ から推定した各試験体における欠陥の性状を表３に示す。欠陥エコー位置及び欠陥位置は欠陥または減肉エコーのビーム路程及び測定結果から推定した欠陥位置を意味する。
【表３】
【００５３】
ネジエコーの消失を利用して推定した欠陥位置及び欠陥長さの値に下線が付いている。表中の×は推定できないことを表す。表３に示すように、ネジ部にある欠陥は割れか減肉の識別ができるものの、それ以外の欠陥（ネジ部にない欠陥）については、全周にわたるものか否かしか判断できない。試験体ＲＢ-１ 及びＲＢ-２ における欠陥をすべて検出でき、位置も正確に推定できた。それ以外の試験体については、表１及び３を比較すると、欠陥エコー位置は実際の欠陥位置に比べて値が大きくなることが判る。試験体No.４-１ 及び４-２ において、実際の欠陥位置が同じであるにも関わらず、欠陥エコー位置がそれぞれ１６５ｍｍ 及び１４０ｍｍ と大きく異なる。これはそれぞれの欠陥深さが５ｍｍ 及び１０ｍｍ と違うことによるものと考えられる。即ち、欠陥エコー位置は欠陥性状に大きく依存することが判った。また、ネジ部にある減肉については、周波数５ＭＨｚ の測定結果から推定した減肉の位置及び長さの最大誤差はそれぞれ３.６％及び１４.３％である。一方、上述の理由から周波数２ＭＨｚ の場合には、殆どの減肉の位置及び長さを正確に推定することができない。
【００５４】
以上のことから、(１)ネジエコーが消失するか否かを踏まえて、ネジ部における減肉及び割れの識別が可能であること、 (２)ネジエコーの消失長さ及び最大消失幅に対応するビーム路程から、ネジ部にある減肉の長さ及び位置を推定することができること、(３)減肉のエコー位置は欠陥の性状に大きく依存すること及び(４) 周波数２ＭＨｚの探触子より、周波数５ＭＨｚ のほうが基礎埋め込みボルト試験体の減肉検出に適することが明らかになった。また、上述のように、減肉がネジ部から離れた場合、測定結果から減肉位置などを推定できない問題が生ずるので、埋め込み基礎ボルトにはその全長にネジを切ることが好ましい。
【００５５】
（数値解析）
試験体No.８ の局部減肉を対象に図２４ に示す解析モデルを用いて、有限要素法による超音波伝搬解析を行った。簡単化のため、平面ひずみ問題と仮定し、ボルトのネジ部を無視した。ボルト長さ及び減肉深さをそれぞれ２００ｍｍ及び５ｍｍとした。図１１及び１２を参考に図２４ に示すような減肉形状を決定した。ヤング率、ポアソン比及び質量密度はそれぞれ２７０ＭPa/m、０.２８５及び７,９００kg/mである。要素サイズは０.０５ｍｍで、時間刻みは２nsである。
【００５６】
ボルトの上端面に中心周波数２ＭＨｚ の力を与えて、ボルト内を屈折角１０°で伝搬する縦波を励起させる。解析により予測されたＡスコープを図２５に示す。同図に示すように、底面エコー及び減肉エコーがそれぞれ２００ｍｍ及び１３４ｍｍのところに出現する。また、底面エコーの後に遅れエコーも観察される。これは図１９に示す測定結果と良く一致する。欠陥エコーを突き止めるため、励起後の異なる時刻における超音波伝搬の様子を図２６に示す。図中のＬ、ＲＬ、ＲＳ、ＭＳ及びＭＬ はそれぞれ縦波、縦波反射波、横波反射波、横波モード変換波及び縦波モード変換波を表す。同図に示すように、励起された縦波が減肉に当たると横波モード変換波が生じる。この横波はボルトの左側面に当たって、横波反射波が発生する。この横波が減肉でモード変換され、縦波モード変換波が生じる。この縦波はボルトの上端面に向かって伝搬し、減肉エコーとして受信される。つまり、減肉エコーは図２７（図１）に示すような経路を経て受信されることが明らかになった。即ち、励起された縦波がまず減肉でモード変換され、そして反対側の側面で反射される。続いて、横波反射波が減肉で再びモード変換されることにより、生じた縦波モード変換が減肉エコーとして観察される。また、図２５ に示すＮ及びＭエコーは、それぞれ縦波反射波ＲＬ及び縦波Ｌがボルトの左側面及び減肉に当たることにより、発生された異なる縦波によるものである。試験体の場合、それらの縦波がネジ部で散乱されるためエコーとして観察されない。
【００５７】
(１) 周波数５ＭＨｚの探触子の場合、各試験体の底面エコー及び欠陥エコーが明瞭に観察され、埋め込みによる欠陥検出への影響がないことが判った。それに対して、周波数２ＭＨｚ の場合、ボルト試験体における全ての欠陥を検出できたが、埋め込みボルト試験体にある局部減肉を一つ検出できなかった。
(２) 割れからの欠陥エコー位置は実際の欠陥位置と良く一致するものの、減肉からの減肉エコー位置は実際の欠陥位置より遠くに出現する。これは、探触子により励起された縦波の減肉でのモード変換によるものということを超音波伝搬シミュレーションにより明らかにした。
(３) 周波数５ＭＨｚ の場合、ネジ部にある減肉によりネジエコーの一部が消失する現象が観察された。この現象を利用して減肉の位置及び長さをそれぞれ３.６％及び１４.３％以内の誤差で推定できた。一方、周波数２ＭＨｚ の場合、ネジ部に減肉があってもネジエコーがあまり消失しない。
(４) 周波数５ＭＨｚ の場合、ネジ部にスリットがあってもネジ部エコーが消失せずスリットからの欠陥エコーと重なって出現する。このような減肉及びスリットによるネジエコーの差異を利用して、ネジ部における減肉及び割れの識別が可能と考えられる。また、全周減肉の場合、ＢＳ或いはＭＢＳにおいて減肉エコーが０〜３６０°にわたり観察されるのに対して、局部減肉の場合、減肉エコーが限られた範囲しか観察されない。
(５) 減肉の位置が同じであるにも関わらず減肉深さによって減肉エコー位置が大きく変化することから、エコーの出現位置は減肉深さに大きく依存することが明らかになった。
(６) 周波数５ＭＨｚの探触子は周波数２ＭＨｚの探触子より、基礎ボルトにける減肉の検出に適することが明らかになった。
【００５８】
次に、人工的に減肉を形成した直径３６ｍｍのボルトを用いて本発明方法によって減肉深さを推定した。
まず、ボルトの半径Ｒを測定する。ここで、ボルトの直径Ｒはノギスによる測定で１８ｍｍであった。次に、ボルト１の端面２に治具を介してフェーズドアレイ式探触子３を密着させて回転可能に装着し、連続的に屈折角を変化させながらボルト中心を通る直径方向に超音波ビームを入射してボルト１のネジ部４から反射する超音波エコーを受信するセクタスキャンを行い、セクトリアルビューとサイドビュー並びに必要に応じてマージされたサイドビューを構成する。
【００５９】
そして、ネジ部エコー８の消失部６の最大幅の位置を減肉部５のボルト端面２からの軸方向位置とみなし、軸方向長さｌをサイドビューあるいはマージしたサイドビューから読みとる。図６に示すように、サイドビューからネジ部エコー８の消失部６の最大幅に対応する軸方向位置が９９ｍｍであることから、同減肉部５の最深部の軸方向位置を９９ｍｍとする。因みに、マージしたサイドビューからも同様な結果が得られた。そこで、画像から読みとった軸方向長さｌの値（９９ｍｍ）を入力手段を用いてコンピュータに入力する。
【００６０】
次いで、サイドビューの探触子カーソル１０を左から右へ移動する（図７（Ｂ）参照）。そして、セクトリアルビューに減肉エコー７が出現すると、セクトリアルビューで超音波伝搬方向カーソル９を振って（図７（Ａ）参照）、サイドビューに現れる減肉エコーを観察する。本実験の場合には、図７に示すように超音波伝搬方向が１３°のとき、サイドビューで減肉エコー７が観察されるが、それより小さな伝搬方向になると、サイドビューで減肉エコー７が観察されるようになった。そのため、減肉エコーの消失位置における超音波伝搬方向α０を１３とした。
【００６１】
そして、最初にα=α0であるので、セクトリアルビューにおいて超音波伝搬方向αを１３°に設定する。
【００６２】
そして、セクタースキャンで設定された屈折角の刻み幅でセクトリアルビュー上で超音波伝搬方向カーソル９を角度が小さくなる方向に振って減肉エコー７に対応する最大振幅値を順次読みとる。例えば、超音波伝搬方向カーソルを１０°に合わせて、自動に同方向に対応するサイドビューが現れる（図１０参照）。図１０（Ｂ）に示すように、減肉エコー７を枠１１で囲んで同エコー７に対応する最大振幅値がフェーズドアレイ装置に搭載されたソフトウェアによって自動的に算出され、その値４６．５％が表示された。また、同様に伝搬方向が９°の場合、減肉エコー最大振幅値が７０．３％と読み取った。
【００６３】
上述の最大振幅値の読みとりを繰り返すと、表４に示すように異なる超音波伝搬方向に対応する減肉エコー最大振幅値が得られる。
【表４】
【００６４】
表４により、伝搬方向が８°の場合、最大振幅が最大となり、その値が７８．１％である。その半値３９．０５％が伝搬方向が６°と７°の間にある。伝搬方向が６°と７°の値を利用して線形補間で３９．０５％に対応する伝搬方向を求める。具体的には、数式４から半値の超音波伝搬方向が算出される。半値３９．０５％が対応する超音波伝搬方向θ＝６．０２５°と算出された。
［数４］
(yθ-y1)/(y2-y1)=(xθ-x1)/(x2-x1)
【００６５】
そこで、この超音波伝搬方向θと、減肉部の軸方向長さｌと、ボルト半径Ｒとから、最大減肉部の最大深さｄをd=R-L・tan(θ)より算出する。
【００６６】
この結果、
d=R-L・tan(θ)
=１８−９９・tan(6.025)
=７．５５ｍｍ
と得られた。
【００６７】
この手法を適用し、上述の試験体No.５-１、No.５-１、No.８-２、No.８の４本の他、軸方向長さ７１ｍｍの所に模擬減肉を有する直径３０ｍｍおよび軸方向長さ９６ｍｍの所に模擬減肉を有する３６ｍｍのボルト試験体の計８本のボルトについて減肉深さの推定を行った。同時に、それら８本のボルトの模擬減肉の深さをレーザー計測によって実測した。その結果を図５に示す。この結果から、本発明のボルト減肉検査方法によると、最大誤差１.８４ｍｍ及び平均２乗誤差１.０６ｍｍで減肉深さを高精度に推定できることが証明された。この測定精度は、超音波探傷においては極めて高い精度であるといえる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 基礎ボルト
２ ボルトの端面
３ フェーズドアレイ探触子
４ ネジ部
５ 減肉部
６ ネジ部エコー消失部
７ 減肉エコー
８ ネジ部エコー
９ 超音波伝搬方向カーソル
１０ 探触子位置カーソル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートやグラウト材等によりネジ部が覆われているボルトネジ部の腐食又は減肉を使用状態において解体することなく検査する方法に関する。更に詳述すると、本発明は、ボルトネジ部の腐食又は減肉の進行状況を定量的に推定できる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート中に埋設されている埋め込み基礎ボルトにおいては腐食などに因る減肉を生ずることが確認されている。機器の耐震性を維持する観点から、減肉が生じた基礎ボルトを確実に検出しなければならない。基礎ボルトの検査としては、目視検査及び打診検査が行われている。目視検査には基礎に埋め込まれた部分を確認できない問題がある。打診検査では、周囲の環境及び個人差による影響を受けるため、客観的な基準を設けることが困難である。このように、基礎ボルトにおける減肉を検出する手法はまだ確立されていない。
【０００３】
種々の非破壊検査法の内、コンクリート建造物や機器の土台に隠れるボルトの減肉の検出に適用できる検査手法として好適なものとしては、体積検査法である超音波探傷法が挙げられる。超音波探傷法におけるパルスエコー法は、検査対象物の表面で探触子を走査し欠陥からのエコーを受信する方法である。この方法を利用して、目に見えないボルトの減肉を検出できると考えられる。しかしながら、従来の超音波探傷法では、ひとつの探触子は一つの方向の超音波しか高感度に送受信できない。ボルトにおける欠陥の傾き等を予め把握しない限り、その欠陥をうまく検出できる超音波の伝搬方向を決定することが困難である。そのため、従来の超音波探傷法ではボルトにおける欠陥を検出できないことがある。また、従来の超音波探傷法では、探傷波形を利用して欠陥の有無を判断する。その時、ネジ部からのエコーやモード変換によるエコーと欠陥のエコーが重なるため、ボルトにおける欠陥有無の判断は困難である。それに対して、フェーズドアレイ超音波探傷法は、複数個の振動子から構成されるアレイ探触子に対して各振動子で送受信タイミングを電気的に制御することにより一つの探触子で複数の方向に伝搬する超音波を利用することが可能な技術である。また、この方法では探傷波形の代わりに探傷結果を断面画像で表示することができる。これらのことから、フェーズドアレイ超音波探傷法を利用することにより、ボルトにおける欠陥を高精度に測定できると考えられる。
【０００４】
例えば、使用状態のボルトの端面にフェーズドアレイ式探触子を密着させ、探触子をセクタスキャンして連続的に屈折角を変化させながらボルト中心を通る直径方向に超音波ビームを入射し、ボルトのネジ部から反射する超音波エコーを受信し、超音波エコーからボルトネジ部の直径方向の断面画像を表示させ、この断面画像から、ボルトネジ部からの超音波エコーがボルトの長さ方向に規則正しく表示されているときに健全部位と判断し、ボルトネジ部からの超音波エコーの欠落があるときに欠陥部位と判断する使用中のボルトネジ部の検査手法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３２９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載のボルトねじ部の検査方法では、ボルトネジ部からの超音波エコーがボルトの長さ方向に規則正しく表示されているか否かで健全か欠陥かを判断できるに過ぎず、減肉の量や深さ、減肉の面積などの定量的な検査、即ち減肉などの進行状況を推定することはできないものである。
【０００７】
つまり、減肉深さを定量的に評価できないため、安全に使用できるか否かの正確な判断ができない問題がある。実際に、基礎ボルトのような構造物等を支持するボルトには安全率が見込まれている。例えば、原子炉発電所のタンクやポンプなどの埋め込み基礎ボルトに対しては、横断面積の１／２までの減肉に耐えられるように安全許容度が見込まれている。つまり、全周に均一に減肉が発生しているのであれば、直径の３０％減肉までは安全に使用できる。また、局部的な減肉あるいは腐食であっても、断面積で１／２減肉までは安全上問題ない。このため、ただ単に減肉の有無を検出できても、断面積が１／２以下になっているか否かを判断することができなければ、基礎等を破壊してまで基礎ボルトを交換する必要があるか否かの判断をすることは難しく、実用的検査手法とはいえない。
【０００８】
さらに、ネジ部に減肉や亀裂があってもネジ部からの超音波エコーがあまり消失しない事態が起こってしまい、ネジ部の局部的減肉や亀裂を見過ごしてしまい検出できなこともある。また、ボルト破断などの原因究明の上でネジ部における減肉及び亀裂の識別が望まれる場合にもそれに応えることができない。
【０００９】
さらに、減肉の深さが判明するだけでも基礎ボルトの安全性についての有効な判断をもとめることができるが、減肉面積が求まれば更に安全性について正確な判断が可能となる。望まれている。
【００１０】
本発明は、ボルトネジ部の腐食又は減肉の進行状況を定量的に推定できる検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を達成するため、本発明は、使用状態のボルトの端面にフェーズドアレイ式探触子を密着させて１回転させる間に、ボルト中心を通る直径方向に連続的に屈折角を変化させながら超音波ビームを入射すると共にボルトのネジ部から反射する超音波エコーを受信するセクタスキャンを行ってネジ部エコーからボルトネジ部のセクトリアルビー及びサイドビューを作成し、その画像中のネジ部エコーの消失を利用して減肉部を検出する使用中のボルトネジ部の検査方法において、サイドビューからネジ部の指示が消失した箇所を減肉部として特定し、その指示消失部位の最大幅部分の位置をボルトの端面から減肉部までの軸方向の減肉部の位置と見なして減肉部のボルト端面からの軸方向距離ｌを求め、サイドビューに現れる減肉エコーの指示から各超音波伝搬方向毎の減肉エコーの最大振幅値を読みとり、それら各超音波伝搬方向毎の最大振幅値の中からもっとも大きな最大振幅値を求め、さらにもっとも大きな最大振幅値の半分の角度を屈折角θとして求め、この屈折角θと減肉部のボルト端面からの軸方向距離ｌとを用いて減肉部の半径ｒをｒ＝ｌ・ｔａｎθから求め、次いで減肉部の半径ｒと予め求められているボルトの直径Ｒとの差分から減肉部の深さｄを求めるようにしている。
【００１２】
ここで、フェーズドアレイ式探触子には周波数５ＭＨｚの探触子を用いることが好ましい。また、ネジ部エコーの消失部の最大幅位置に対する減肉エコーの出現位置の遅れとの関係で減肉深さを定性的に判断することも可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のボルト減肉検査方法では、露出していないボルトのネジ部の減肉の軸方向位置、周方向位置を検出できるだけでなく、減肉の最大深さを推定することができるので、減肉の量、深さ、減肉の面積など、進行状況を定量的に推定することができる。このため、検査対象となっているボルトを今後安全に使用できるか否かの正確な判断ができる。本発明者等の実験によると、ネジ部エコーの最大消失幅に対応する深さから３．６％以内の誤差で減肉位置を推定することが明らかとなった。この推定精度は、超音波探傷法においてはかなり正確なものである。
【００１４】
また、周波数５ＭＨｚの探触子を用いる場合、減肉がネジ部にあるときには、ネジ部のエコーの一部が消失する現象が必ず観察でき、すべての減肉を検出できる。また、周波数５ＭＨｚ の場合、ネジ部に亀裂があってもネジ部エコーが消失せず亀裂からの欠陥エコーと重なって出現することから、減肉及び亀裂によるネジ部エコーの差異を利用して、ネジ部における減肉及び亀裂の識別が可能となる。
【００１５】
また、ネジ部エコーの消失部の最大幅位置に対する減肉エコーの出現位置の遅れとの関係が減肉深さと相関を有することから、減肉エコーの出現位置を画像上で判断するだけで、定性的に減肉深さの大きさを判断することが可能である。
【００１６】
さらに、本発明のボルト減肉検査方法によると、局部減肉のみならず全周減肉においてもその最大深さを測定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のボルト減肉検査方法の原理図で、超音波伝搬解析により、探触子により励起された縦波が減肉で２回モード変換されてから減肉のエコーとして受信されることを示したものである。
【図２】本発明のボルト減肉検査方法の一実施形態を示すフローチャート図である。
【図３】本発明のボルト減肉検査方法による探傷結果の一例を示す図で、（Ａ）はセクトリアルビュー、（Ｂ）はサイドビューを示す。
【図４】測定治具の一実施形態を示す斜視図である。
【図５】本発明のボルト減肉検査方法によるボルトの減肉深さの推定結果とレーサー計測された減肉深さとの相関を示すグラフである。
【図６】ネジ部エコーの消失を利用してサイドビューから軸方向の減肉位置を読みとるときの（Ａ）サイドビューと、（Ｂ）マージしたサイドビューとをそれぞれ示す。
【図７】セクトリアルビューにおいて超音波伝搬方向αを設定する方法を説明する図で、（Ａ）はセクトリアルビュー、（Ｂ）はサイドビューを示す。
【図８】超音波伝搬方向αに対応するサイドビューにおいて減肉エコーの最大振幅値を読みとる工程を説明する図で、（Ａ）はセクトリアルビュー、（Ｂ）はサイドビューを示す。
【図９】超音波伝搬方向αに対応するサイドビューにおいて減肉エコーの最大振幅値を読みとる工程を説明する図で、（Ａ）はセクトリアルビュー、（Ｂ）はサイドビューを示す。
【図１０】減肉面積の推定方法を説明する図で、（Ａ）は１８０°未満の角度の扇形の減肉の場合、（Ｂ）〜（Ｄ）は１８０゜以上の角度の扇形の減肉の場合で、（Ｃ）は減肉により残ったボルトの断面を、（Ｄ）はそれが近似した半円形の断面を示す。
【図１１】（ａ）〜（ｈ）に本発明のボルト減肉検査方法の確認実験で用いた８種類のボルト試験体を示す。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）に本発明のボルト減肉検査方法の確認実験で用いた３種類の埋め込みボルト試験体を示す。
【図１３】試験体Ｎｏ．１における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図１４】試験体ＲＢ−１における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図１５】試験体ＲＢ−２における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図１６】試験体Ｎｏ．４−２における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図１７】試験体Ｎｏ．５−１における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図１８】試験体Ｎｏ．５−２における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図１９】試験体Ｎｏ．８における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図２０】試験体Ｎｏ．８−２における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図２１】試験体Ｎｏ．１０における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図２２】試験体Ｎｏ．４−１における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図２３】試験体Ｎｏ．５における測定結果を示すもので、（ａ）は周波数５ＭＨｚの探触子、（ｂ）は周波数２ＭＨｚの探触子を用いた結果である。
【図２４】試験体Ｎｏ．８の減肉を対象にした解析モデルを示す説明図である。
【図２５】解析で予測された試験体Ｎｏ．８のＡスコープである。
【図２６】ボルトにおける超音波の伝搬の状態を説明する図である。
【図２７】減肉エコーの経路を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１に本発明の本発明のボルト減肉検査方法の原理図を示す。このボルト減肉検査方法は、使用状態のボルト１の端面２にフェーズドアレイ式探触子３を密着させて、連続的に屈折角を変化させながらボルト中心を通る直径方向に超音波ビームを入射してボルト１のネジ部４から反射する超音波エコーを受信するセクタスキャンを行うことにより、ネジ部４に減肉部５が存在する場合にはセクトリアルビューあるいはサイドビューにネジ部エコー８の消失が起こることを利用して減肉部５の存在を確認するものである。本発明者等は、セクタスキャンの結果、ネジ部４からのエコーの周方向消失幅が最大となる軸方向位置が最も減肉している位置に対応することを知見した。同時に、本発明者等は、このボルト減肉検査方法において、ネジ部エコー８の消失から遅れて減肉エコー７が現れること、即ち減肉のエコー位置７が実際の減肉位置より遠い位置に観察されることを知見した。しかも、本発明者等は、実際の減肉位置を示すネジ部エコー８の消失部６から遠い位置に観察される減肉エコー７が減肉の深さに応じて受信信号の振幅値が変化していること、即ち振幅値に応じて表示色を変化させるように画像処理する場合には減肉の規模が表示色の変化として画像表示できることを知見した。そして、この現象については、本発明者等の超音波伝搬解析により、探触子により励起された縦波が減肉で２回モード変換されてから減肉のエコーとして受信されることにあることを明らかにした。
【００２０】
本発明の使用中のボルトネジ部の検査方法は、かかる知見に基づくものであって、使用状態のボルト１の端面２にフェーズドアレイ式探触子３を密着させて１回転させる間に、ボルト中心を通る直径方向に連続的に屈折角を変化させながら好ましくは周波数５ＭＨｚの探触子から超音波ビームを入射すると共にボルトのネジ部から反射する超音波エコーを受信するセクタスキャンを行って、超音波エコーから作成されるネジ部４のセクトリアルビュー及びサイドビューに現れるネジ部エコー８の消失部６を利用して減肉部５の位置を特定し、かつモード変換による減肉エコーに着目し、その最大振幅の半値が得られる伝搬方向を利用して幾何学的関係から減肉部５の最大深さｄを推定するものである。
【００２１】
つまり、サイドビューからネジ部４の指示が消失した箇所（消失部）６の最大幅部分（ネジ部エコー８の周方向消失幅が最大となる部分）の位置を減肉部５の位置として特定し、その指示消失部６の最大幅部分の位置を減肉の位置としてボルト端面２から減肉部５までの軸方向の距離ｌを求める一方、サイドビューに現れる減肉エコーの指示から各超音波伝搬方向毎の減肉エコーの最大振幅値を読みとり、それら各超音波伝搬方向毎の最大振幅値の中から更にもっとも大きな最大振幅値を求めると共にこのもっとも大きな最大振幅値の半分の角度を屈折角θとして求め、この屈折角θを減肉部５の最深部までのボルトの軸に対する角度と仮定して、屈折角θと減肉部位のボルト端面からの軸方向距離ｌとを用いて減肉部位のボルトの半径ｒをｒ＝ｌ・ｔａｎθから求め、減肉部位の半径ｒと予め求められているボルトの直径Ｒとの差分から減肉部５の最大の深さｄを求めるものである。
【００２２】
具体的には、図１に示すように、使用状態のボルト１の端面２にフェーズドアレイ式探触子３を密着させて、セクタスキャンを行いながら１回転させることにより、ボルトのネジ部の全周のデータを収集し、少なくともセクトリアルビューとサイドビュー、場合によってはマージしたサイドビューを構築し、減肉の有無とその軸方向位置と軸方向の減肉長さ、減肉深さ並びに必要に応じて周方向の減肉範囲を求める。
【００２３】
ここで、セクトリアルビュー（以下、ＳＳと呼ぶ）は、ある探触子位置における異なる超音波伝搬方向に対応する探傷波形から構成された画像、即ちある探触子位置における各屈折角のＡスコープ（受信エコ−強度と超音波の伝搬距離を直角座標にとって表示する方法）を輝度変調したものである。例えば、図３（Ａ）は−３０°から３０°までの超音波伝搬方向に対応する探傷波形から構成された、ある位置のセクトリアルビューである。したがって、例えば探触子を０°から３６０°まで１°間隔で回転させるとすれば、一回転で３６０枚のセクトリアルビューが得られる。また、サイドビュー（以下、ＢＳと呼ぶ）は、一定の超音波伝搬方向に対応する、異なる探触子位置における探傷波形から構成された探傷画像、即ちスキャン方向における各Ａスコープを輝度変調したものである。例えば、図３（Ｂ）に例示するサイドビューは、超音波伝搬方向９°の場合における探触子位置が０°から３６０°までの探傷波形から構成されたものである。さらに、マージしたサイドビュー（以下、ＭＢＳと呼ぶ）は、異なる超音波伝搬方向に対応したサイドビューが重なったもの、即ち複数の屈折角成分のＢスコープを重ねたものである。
【００２４】
以下、本発明にかかる使用中のボルトネジ部の減肉検査方法を図２に示すフロー図に基づいてさらに詳細に説明する。
【００２５】
まず、フェーズドアレイ式探触子３は、例えば図４に示すような回転治具を使って、図１に示すように使用状態のボルト１の端面２（この例では上面）に密着させる。回転治具は、検査対象となるボルト１のネジ４を利用してネジ締め付けにより固定されるベースディスク１７と、そのディスク１７周りに回転可能に支持される外歯付き回転ディスク１２と、該外歯付き回転ディスク１２の上面に固定されてフェーズドアレイ探触子３を昇降自在に支持する門型の探触子取付用フレーム１３と、回転ディスク１２の周面の外歯に噛み合い回転ディスク１２を任意角度に回転可能とする回転ハンドル１４と回転角度を検出するエンコーダ１５とで主に構成されている。そして、フェースドアレイ探触子３は押付バネ１６により、ボルト１の端面２に弾力的に押し付けられ、回転ハンドル１４で回転ディスク１２を回すことにより、ボルト１の中心軸周りに回転させられるように取り付けられる。この際に、探触子３を構成する複数の振動子は、ボルト１の中心を通る直線上に位置決めされる。尚、探触子位置をロータリーエンコーダ１５によりコンピュータに入力される。また、フェースドアレイ探触子３は図示していないフェーズドアレイ用探傷器に接続される。
【００２６】
上述のフェーズドアレイ式探触子３の使用状態のボルト１の端面２への装着の前段階として、ボルトの半径Ｒを予め測定しておくことが好ましい（Ｓ１）。勿論、ボルトの半径Ｒは、実測せずに設計値を用いても良いし、さらには、減肉部５の深さを演算する際に求めて入力手段からコンピュータに入力するようにしても良い。
【００２７】
次いで、ネジ部エコー８の消失部６を利用してサイドビューから軸方向の減肉位置即ちボルト端面２から減肉部５までの軸方向長さｌを読みとる（Ｓ２：図３（Ｂ），図６（Ａ）参照）。このとき、サイドビューに現れるネジ部エコー８の消失部６の指示部位の最大幅部分の位置を減肉部５の位置と見なして、ボルト端面２から減肉部５までの軸方向長さｌを読みとる。
【００２８】
ここで、ネジ部エコー８の消失部６を観察する手法としては、例えばセクタリアルビューを観察する手法か、あるいはサイドビューを観察する手法のいずれかの手法を採ることが好ましい。
【００２９】
セクタリアルビューを観察する手法によれば、セクタリアルビューにおいて、超音波伝搬方向カーソルを最小値（例えば−３０°）から最大値（例えば３０°）まで移動させながら、サイドビューにネジ部エコー８の消失部６及び減肉エコー７が現れるか否かを観察する。続いて、減肉エコー７が最も明瞭に観察されるように、超音波伝搬方向カーソル９を前後移動させる。
【００３０】
サイドビューを観察する手法によれば、サイドビューにおいて、探触子位置カーソル１０を０°から３６０°まで移動しながら、セクタリアルビューに減肉エコー７及びネジ部エコー８の消失部６が出現するかどうかを観察する。減肉エコー７及びネジ部エコー８の消失部６が観察されたら、セクタリアルビューにおいて超音波伝搬方向カーソル９を減肉エコー７を通るように移動して、サイドビューにネジ部エコー８の消失部６及び減肉エコー７が現れるようにする。続いて、減肉エコー７が最も明瞭に観察されるように、セクタリアルビューにおいて超音波伝搬方向カーソル９を前後移動させる。セクトリアルビューで超音波伝搬方向カーソル９をセクタースキャンで設定された屈折角の刻み幅に合わせて、１刻み例えば１°ずつ減らすように移動させれば、同超音波伝搬方向θに対応するサイドビューが自動的に現れる。
【００３１】
尚、図６（Ｂ）に示すマージしたサイドビューを用いる場合には、上述のように超音波伝搬方向カーソル９を移動させる必要がない。何故ならば、異なる超音波伝搬方向に対応するサイドニューが重なったものがマージしたサイドビューとなるためである。即ち、マージしたサイドビューにおいて、いきなりネジ部エコー８の消失部６が現れる。しかも、マージしたサイドビューを用いた観察は、サイドビューでネジ部エコー８の消失部６が不明瞭な場合においても、ネジ部エコー８の消失部６が明確に観察される可能性がある。その時には、マージしたサイドビューの観察が必要となる。しかしながら、サイドビュー及びマージしたサイドビューの何れにおいても、ネジ部エコー８の消失部６が明瞭であれば、サイドビューのみの観察で十分である。したがって、サイドビューでネジ部エコー８の消失部６を明瞭に観察できる場合においては、マージしたサイドビューでの観察は不要である。仮に、サイドビューとマージしたサイドビューとからそれぞれ得られるネジ部エコー８の消失部６の最大幅に対応する軸方向位置の値が異なるときには、両者の平均値を減肉の軸方向位置とする。
【００３２】
次いで、減肉エコー７の消失位置における超音波伝搬方向α０を決定する（Ｓ３：図３（Ａ），図７参照）。超音波伝搬方向α０は、正確さは特に問題とはならず、セクタリアルビューにおいて減肉エコー７が観察されなくなる超音波伝搬方向より大きな角度にすれば足りる。例えば、図７に示すように、サイドビューの探触子位置カーソル１０を左から右へ移動させること、即ち探触子回転角を変化させることにより、セクトリアルビューに減肉エコー７が出現すると、セクトリアルビューで超音波伝搬方向カーソル９を振って、サイドビューに現れる減肉エコー７を観察する。そして、セクトリアルビューだけに減肉エコー７が出現し、サイドビューには減肉エコーが出現しない状況から超音波伝搬方向９を１°ずつ減らしてサイドビューにも減肉エコーが出現する超音波伝搬方向カーソル９の位置を超音波伝搬方向α０として決定する。
【００３３】
そこで、セクトリアルビューにおいて超音波伝搬方向をα（＝α０）に設定する（ステップ４）。
【００３４】
次いで、図８に示すように、超音波伝搬方向αに対応するサイドビューにおいて減肉エコー７の最大振幅値ＭａｘＡｍｐ（α）を読みとる（ステップ５）。最大振幅値の読みとりは、例えば図８（Ｂ）に示すように、サイドビューに現れた減肉エコー７をカーソルの枠１１で囲むと、同エコーに対応する最大振幅値がフェーズドアレイ装置に搭載されたソフトウェア（例えばZetec社製TomoScan 3に搭載されたTomoView ）によって自動的に算出され、その値が表示される。そこで、その値を読みとり、現在の超音波伝搬方向αに対応する減肉エコー７の最大振幅値として入力手段を介してコンピュータに入力し、メモリに記憶させる。
【００３５】
そして、（α−Δα）が０より小さいか否かを判断し（ステップ６）、０より小さくなければ（ステップ７）、再びステップ４の前に戻り、ステップ４〜ステップ６を繰り返す。このとき、超音波伝搬方向カーソル９を例えば１°ずつ減らすように移動させて、各角度即ち超音波伝搬方向に対応する最大の振幅値を読みとり（図８〜図９参照）、各々コンピュータのメモリに取り込む。
【００３６】
そして、（α−Δα）が０より小さいか否かを判断して（ステップ６）、小さいと判断されたときには減肉エコーの最大振幅値ＭａｘＡｍｐ（α）の中からもっとも大きな最大値Ｍａｘ（ＭａｘＡｍｐ（α））を求めてから、その半値に対応する超音波伝搬方向θを求める（ステップ８）。上述のステップ４〜６を繰り返すと、異なる超音波伝搬方向に対応する減肉エコー最大振幅値がそれぞれ得られる。そこで、それら最大振幅値の中からもっとも大きな最大振幅値Ｍａｘ（ＭａｘＡｍｐ（α））を求め、その半値に対応する超音波伝搬方向を求める。前述の半値に対応する超音波伝搬方向がセクタースキャンで設定された屈折角の刻み幅の間にある場合には、半値を挟んで刻み幅の大きな値の方の超音波伝搬方向と小さな値の方の超音波伝搬方向の値を利用して線形補間で半値に対応する伝搬方向を求める。具体的には、例えば、(yθ-y1)/(y2-y1)=(xθ-x1)/(x2-x1)から、半値が対応する超音波伝搬方向θを求める。尚、Δαはセクタースキャンで設定された屈折角の刻み幅である。ここで、超音波の反射特性から超音波ビームが角部に当たる超音波伝搬方向αで、減肉エコーの振幅が最大になる。図１に示すように、超音波ビームが最も深い減肉部に当る場合の超音波伝搬方向θがαより小さい。このことから、超音波伝搬方向α０としては、αより大きな角度を排除することができる。
【００３７】
そして、ＭａｘＡｍｐ（α）の最大値Ｍａｘ（ＭａｘＡｍｐ（α））の半値に対応する超音波伝搬方向θ即ち屈折角が求まると、この屈折角θと減肉部の最深部の軸方向長さｌとを利用して、減肉部５の最大深さｄを中央処理装置において数式１の演算により求める（ステップ９）。
［数１］
ｄ＝Ｒ−Ｌ・ｔａｎ（θ）
ここで、ボルトの半径Ｒは予めステップ１で実測されているが、場合によっては設計値を利用しても良い。そして、このボルトの半径Ｒは、減肉深さを算出するときに、メモリから読み出される。
【００３８】
ここで、減肉部５の最大深さｄが求まると、さらに減肉形状並びに面積を推定することもできる。例えば、減肉面積を推定するには、図１０に示すように、ネジ部エコー８の消失部６の最大幅を得たサイドビューまたはマージしたサイドビューから減肉５の周方向のスタート位置Φ１及びエンド位置Φ２をそれぞれ読み取る。そして、ネジ部エコー８の消失部６の最大幅位置から得られたスタート位置Φ１とエンド位置Φ２、並びに減肉部５の最大深さ部分のボルト中心からの長さｒ（ボルト半径から減肉最大深さｄを減算したもの）で図１０（Ａ）若しくは（Ｂ）を作図する。そして、図１０（Ａ）に示すような１８０°未満の角度の扇形の減肉の場合には、数式２
［数２］
減肉面積＝Ｒ・Ｒ・（Φ2-Φ1）/2-Ｒ・ｒ・sin[(Φ2-Φ1)/2]
から、減肉面積を求める。
また、図１０（Ｂ）に示すような１８０゜以上の角度の扇形の減肉の場合には、減肉によって残されたボルトの断面が図１０（Ｃ）に示されるものと考えられ、さらにそれは図１０（Ｃ）に近似していることから、数式３
［数３］
減肉面積＝Ｒ・Ｒ・（Φ2-Φ1）/2-Ｒ・ｒｌ・sin[(Φ2-Φ1)/2]
ここで、r1=R・cos[(Φ2-Φ1)/2]
から求められる。
【００３９】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【実施例】
【００４０】
まず、フェーズドアレイ超音波探傷法における基礎ボルトのネジ部の減肉の有無の判断とエコー消失現象による減肉位置の同定について実験を行った。本実験では図１１ 及び１２に示すような２種類、計１１ 本の試験体を使用した。図１１に示す試験体はボルトのみであるのに対して、図１２に示すのはコンクリート中に埋め込まれるボルトを模擬する試験体である。以下、それぞれボルト試験体と埋め込みボルト試験体と呼ぶ。ボルトの材質は炭素鋼ＳＳ４１-Ｂで、直径、長さ及びネジ部の長さはそれぞれ３０ｍｍ、３００ｍｍ及び１２０ｍｍである。図１１及び１２に示すように、ボルト試験体Ｎｏ．１に欠陥を付与せず、ボルト試験体ＲＢ-１及びＲＢ-２に深さ５ｍｍのスリットを加工した。そのほかの試験体には局部減肉及び全周減肉を模擬した人工欠陥を付与した。また、図１１及び１２に示すように、欠陥個所はネジ部にあるものもあれば、ネジ部から離れたものもある。各試験体に付与した欠陥の詳細を表１に示す。表中の欠陥位置、欠陥長さ及び欠陥深さはそれぞれボルトの上端面から欠陥中心までの距離、ボルト軸方向における長さ及び軸方向に垂直な方向における最大深さを指す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
（測定方法及び測定条件）
Zetec社製のTomoScan 3というフェーズドアレイ装置を測定に用いた。測定条件の設定、データ集録及び結果分析にはTomoView2.29というソフトウェアを利用した。３２エレメントの周波数５ＭＨｚ及び２ＭＨｚのフェーズドアレイ探触子をそれぞれ用いて、ボルト試験体及び埋め込みボルト試験体を測定した。振動子の幅及び間隔はそれぞれ０.５ｍｍ及び０.１ｍｍである。振動子の長さは通常１０ｍｍ程度であるが、ここでボルトの直径を考慮して２０ｍｍと決定した。超音波探傷試験は、フェーズドアレイ探触子３を図４に示す回転治具に取り付けてから検査対象となるボルトに装着し、回転ハンドル１４を回すことにより、探触子３をボルトの中心軸周りに回転させることにより行った。探触子位置はロータリーエンコーダによりコンピュータに順次入力される。尚、ロータリーエンコーダの分解能は０．１°である。
【００４３】
探傷条件を表２に示す。幅１００ns (５ＭＨｚの場合)あるいは２５０ns(２ＭＨｚ の場合)、電圧５０Ｖのパルスを各振動子に印加して試験体に超音波を入射した。探触子で受信された超音波エコーをハイパスフィルターとローパスフィルターを掛けずにデジタイザーによってＡ/D 変換し、パソコンに保存した。デジタイザー周波数、感度（ゲイン）、繰り返し周波数はそれぞれ５０ＭＨｚ、３５dＢ、２０００Ｈｚである。ピッチ０.５°でボルトの中心軸周りに探触子を一周回転させた。以下の要領で測定を行った。
【表２】
【００４４】
(１) 探傷感度を決定する。測定対象となる試験体の底面エコーを基準に探傷感度を決定した。探傷感度が低かった場合、ソフトウェア（TomoView）のアナリシスモードでソフトゲインによって調整する。
(２) 探触子３を図４に示す冶具の探触子取付用フレーム１３に装着してその冶具を探傷する試験体・ボルトに固定する。探触子及びボルト上端面の中心が重なるように探触子位置を調整する。
(３) TomoView を介してTomoScan 3をセッティングする。まず探傷モードをフェーズドアレイのパルスエコーに設定する。続いて、表２に示す測定条件と上述したパラメータを入力する。データ解析の際にビーム路程を校正するために、底面エコーが観察されるようにビーム路程の範囲を設定する。
(４) 探触子の探傷開始位置をマークしてから測定を行い、データを収録する。
(５) TomoView のアナリシスモードで収録したデータを解析する。
【００４５】
（測定結果）
各試験体における測定結果を図１３〜２３に示す。各図の上下はそれぞれ周波数５ＭＨｚ及び２ＭＨｚの探触子に対応する。図中のＢＥ、ＤＥ及びＲＥはそれぞれ底面エコー、遅れエコー及び欠陥による多重反射のエコーを表す。ＢＳ及びＭＢＳの縦軸はビーム路程を、横軸は探触子位置を表す。ほかの記号の意味は前述の通りである。括弧内の数字はそのスコープに適用されたソフトゲインである。探触子の開始位置は０°、一周回転した後の位置は３６０°とする。因みに、ＢＳ及びＭＢＳにおける横軸目盛ラベルにあるｍｍはソフトウェアのバグで、「°」の間違いである。
【００４６】
図１３に示すように、健全な埋め込みボルト試験体においてネジエコー、底面エコー及び遅れエコーが明瞭に観察される。但し、周波数５ＭＨｚの場合、ネジエコーが周波数２ＭＨｚよりくっきりと見える。これは周波数が高いほど波長が短いからである。一方、図１４〜２３に示すように、周波数５ＭＨｚの探触子を用いた場合、試験体にある全ての欠陥からのエコーが明瞭に観察される。ボルト試験体と埋め込みボルト試験体の結果を比較すると、埋め込みによる欠陥検出の影響がないことが判った。それに対して、周波数２ＭＨｚの探触子の場合、ボルト試験体における全ての欠陥を検出できたものの、埋め込みボルト試験体No.５の局部減肉２を検出できなかった。
【００４７】
(１) 試験体No.１、No.４-１、No.４-２及びNo.８における底面エコーは縦軸３００ｍｍのところに出現するのに対して、ほかの試験体の底面エコーは３００ｍｍ強のところに観察される。これは各試験体における音速の差異によるものと考えられる。この差異を校正するために各試験体の底面エコーの出現位置を３００ｍｍと見なした上で、測定結果を分析する。
【００４８】
(２) 図１４及び１５に示すように、スリットによる欠陥エコーのみならずスリットでの多重反射によるエコーも検出された。
【００４９】
(３) 減肉の場合には、減肉エコーが実際の減肉位置より遠いところに出現する。図１７、１８、１９、２０及び２３に示すように、周波数５ＭＨｚの探触子を用いてネジ部にある減肉を測定する場合、ネジエコーの一部が消失する現象が観察される。この現象を利用して減肉の長さ及び位置を推定することができる。具体的には、ＢＳ或いはＭＢＳの縦軸におけるネジエコーの消失長さを減肉長さ、横軸における最大の消失幅に対応するビーム路程を減肉位置とする。しかしながら、周波数２ＭＨｚ の場合、波長が長いためネジエコー消失が明瞭に観察されていない。
【００５０】
(４) 図１４ 及び１５ に示すように、スリットがネジ部にある場合、ネジエコーが消失せずスリットからのエコーがネジエコーと重なる。減肉及びスリットによるネジエコーの差異を利用して、ネジ部における減肉及び割れの識別が可能と考えられる。また、全周減肉からのエコーはＢＳ或いはＭＢＳにおいて０〜３６０°にわたり観察されるのに対して、局部減肉からのエコーは限られた範囲しか観察されない。
【００５１】
一例として、ボルト試験体No.５-１ の測定結果を分析する。上述のことを踏まえて、図１７ から容易に同試験体のネジ部に一個の局部減肉があると判断できる。また、同図からネジエコーの消失長さ及び最大の消失幅に対応するビーム路程がそれぞれ２２.０ｍｍ及び７２.０ｍｍと読み取れる。
【００５２】
底面エコーの出現位置３１０ｍｍ を３００ｍｍ と校正すると、同局部減肉の位置及び長さはそれぞれ６９.７ｍｍ 及び２１.３ｍｍ と推定できる。同様に、図１３ 〜 ２３ から推定した各試験体における欠陥の性状を表３に示す。欠陥エコー位置及び欠陥位置は欠陥または減肉エコーのビーム路程及び測定結果から推定した欠陥位置を意味する。
【表３】
【００５３】
ネジエコーの消失を利用して推定した欠陥位置及び欠陥長さの値に下線が付いている。表中の×は推定できないことを表す。表３に示すように、ネジ部にある欠陥は割れか減肉の識別ができるものの、それ以外の欠陥（ネジ部にない欠陥）については、全周にわたるものか否かしか判断できない。試験体ＲＢ-１ 及びＲＢ-２ における欠陥をすべて検出でき、位置も正確に推定できた。それ以外の試験体については、表１及び３を比較すると、欠陥エコー位置は実際の欠陥位置に比べて値が大きくなることが判る。試験体No.４-１ 及び４-２ において、実際の欠陥位置が同じであるにも関わらず、欠陥エコー位置がそれぞれ１６５ｍｍ 及び１４０ｍｍ と大きく異なる。これはそれぞれの欠陥深さが５ｍｍ 及び１０ｍｍ と違うことによるものと考えられる。即ち、欠陥エコー位置は欠陥性状に大きく依存することが判った。また、ネジ部にある減肉については、周波数５ＭＨｚ の測定結果から推定した減肉の位置及び長さの最大誤差はそれぞれ３.６％及び１４.３％である。一方、上述の理由から周波数２ＭＨｚ の場合には、殆どの減肉の位置及び長さを正確に推定することができない。
【００５４】
以上のことから、(１)ネジエコーが消失するか否かを踏まえて、ネジ部における減肉及び割れの識別が可能であること、 (２)ネジエコーの消失長さ及び最大消失幅に対応するビーム路程から、ネジ部にある減肉の長さ及び位置を推定することができること、(３)減肉のエコー位置は欠陥の性状に大きく依存すること及び(４) 周波数２ＭＨｚの探触子より、周波数５ＭＨｚ のほうが基礎埋め込みボルト試験体の減肉検出に適することが明らかになった。また、上述のように、減肉がネジ部から離れた場合、測定結果から減肉位置などを推定できない問題が生ずるので、埋め込み基礎ボルトにはその全長にネジを切ることが好ましい。
【００５５】
（数値解析）
試験体No.８ の局部減肉を対象に図２４ に示す解析モデルを用いて、有限要素法による超音波伝搬解析を行った。簡単化のため、平面ひずみ問題と仮定し、ボルトのネジ部を無視した。ボルト長さ及び減肉深さをそれぞれ２００ｍｍ及び５ｍｍとした。図１１及び１２を参考に図２４ に示すような減肉形状を決定した。ヤング率、ポアソン比及び質量密度はそれぞれ２７０ＭPa/m、０.２８５及び７,９００kg/mである。要素サイズは０.０５ｍｍで、時間刻みは２nsである。
【００５６】
ボルトの上端面に中心周波数２ＭＨｚ の力を与えて、ボルト内を屈折角１０°で伝搬する縦波を励起させる。解析により予測されたＡスコープを図２５に示す。同図に示すように、底面エコー及び減肉エコーがそれぞれ２００ｍｍ及び１３４ｍｍのところに出現する。また、底面エコーの後に遅れエコーも観察される。これは図１９に示す測定結果と良く一致する。欠陥エコーを突き止めるため、励起後の異なる時刻における超音波伝搬の様子を図２６に示す。図中のＬ、ＲＬ、ＲＳ、ＭＳ及びＭＬ はそれぞれ縦波、縦波反射波、横波反射波、横波モード変換波及び縦波モード変換波を表す。同図に示すように、励起された縦波が減肉に当たると横波モード変換波が生じる。この横波はボルトの左側面に当たって、横波反射波が発生する。この横波が減肉でモード変換され、縦波モード変換波が生じる。この縦波はボルトの上端面に向かって伝搬し、減肉エコーとして受信される。つまり、減肉エコーは図２７（図１）に示すような経路を経て受信されることが明らかになった。即ち、励起された縦波がまず減肉でモード変換され、そして反対側の側面で反射される。続いて、横波反射波が減肉で再びモード変換されることにより、生じた縦波モード変換が減肉エコーとして観察される。また、図２５ に示すＮ及びＭエコーは、それぞれ縦波反射波ＲＬ及び縦波Ｌがボルトの左側面及び減肉に当たることにより、発生された異なる縦波によるものである。試験体の場合、それらの縦波がネジ部で散乱されるためエコーとして観察されない。
【００５７】
(１) 周波数５ＭＨｚの探触子の場合、各試験体の底面エコー及び欠陥エコーが明瞭に観察され、埋め込みによる欠陥検出への影響がないことが判った。それに対して、周波数２ＭＨｚ の場合、ボルト試験体における全ての欠陥を検出できたが、埋め込みボルト試験体にある局部減肉を一つ検出できなかった。
(２) 割れからの欠陥エコー位置は実際の欠陥位置と良く一致するものの、減肉からの減肉エコー位置は実際の欠陥位置より遠くに出現する。これは、探触子により励起された縦波の減肉でのモード変換によるものということを超音波伝搬シミュレーションにより明らかにした。
(３) 周波数５ＭＨｚ の場合、ネジ部にある減肉によりネジエコーの一部が消失する現象が観察された。この現象を利用して減肉の位置及び長さをそれぞれ３.６％及び１４.３％以内の誤差で推定できた。一方、周波数２ＭＨｚ の場合、ネジ部に減肉があってもネジエコーがあまり消失しない。
(４) 周波数５ＭＨｚ の場合、ネジ部にスリットがあってもネジ部エコーが消失せずスリットからの欠陥エコーと重なって出現する。このような減肉及びスリットによるネジエコーの差異を利用して、ネジ部における減肉及び割れの識別が可能と考えられる。また、全周減肉の場合、ＢＳ或いはＭＢＳにおいて減肉エコーが０〜３６０°にわたり観察されるのに対して、局部減肉の場合、減肉エコーが限られた範囲しか観察されない。
(５) 減肉の位置が同じであるにも関わらず減肉深さによって減肉エコー位置が大きく変化することから、エコーの出現位置は減肉深さに大きく依存することが明らかになった。
(６) 周波数５ＭＨｚの探触子は周波数２ＭＨｚの探触子より、基礎ボルトにける減肉の検出に適することが明らかになった。
【００５８】
次に、人工的に減肉を形成した直径３６ｍｍのボルトを用いて本発明方法によって減肉深さを推定した。
まず、ボルトの半径Ｒを測定する。ここで、ボルトの直径Ｒはノギスによる測定で１８ｍｍであった。次に、ボルト１の端面２に治具を介してフェーズドアレイ式探触子３を密着させて回転可能に装着し、連続的に屈折角を変化させながらボルト中心を通る直径方向に超音波ビームを入射してボルト１のネジ部４から反射する超音波エコーを受信するセクタスキャンを行い、セクトリアルビューとサイドビュー並びに必要に応じてマージされたサイドビューを構成する。
【００５９】
そして、ネジ部エコー８の消失部６の最大幅の位置を減肉部５のボルト端面２からの軸方向位置とみなし、軸方向長さｌをサイドビューあるいはマージしたサイドビューから読みとる。図６に示すように、サイドビューからネジ部エコー８の消失部６の最大幅に対応する軸方向位置が９９ｍｍであることから、同減肉部５の最深部の軸方向位置を９９ｍｍとする。因みに、マージしたサイドビューからも同様な結果が得られた。そこで、画像から読みとった軸方向長さｌの値（９９ｍｍ）を入力手段を用いてコンピュータに入力する。
【００６０】
次いで、サイドビューの探触子カーソル１０を左から右へ移動する（図７（Ｂ）参照）。そして、セクトリアルビューに減肉エコー７が出現すると、セクトリアルビューで超音波伝搬方向カーソル９を振って（図７（Ａ）参照）、サイドビューに現れる減肉エコーを観察する。本実験の場合には、図７に示すように超音波伝搬方向が１３°のとき、サイドビューで減肉エコー７が観察されるが、それより小さな伝搬方向になると、サイドビューで減肉エコー７が観察されるようになった。そのため、減肉エコーの消失位置における超音波伝搬方向α０を１３とした。
【００６１】
そして、最初にα=α0であるので、セクトリアルビューにおいて超音波伝搬方向αを１３°に設定する。
【００６２】
そして、セクタースキャンで設定された屈折角の刻み幅でセクトリアルビュー上で超音波伝搬方向カーソル９を角度が小さくなる方向に振って減肉エコー７に対応する最大振幅値を順次読みとる。例えば、超音波伝搬方向カーソルを１０°に合わせて、自動に同方向に対応するサイドビューが現れる（図１０参照）。図１０（Ｂ）に示すように、減肉エコー７を枠１１で囲んで同エコー７に対応する最大振幅値がフェーズドアレイ装置に搭載されたソフトウェアによって自動的に算出され、その値４６．５％が表示された。また、同様に伝搬方向が９°の場合、減肉エコー最大振幅値が７０．３％と読み取った。
【００６３】
上述の最大振幅値の読みとりを繰り返すと、表４に示すように異なる超音波伝搬方向に対応する減肉エコー最大振幅値が得られる。
【表４】
【００６４】
表４により、伝搬方向が８°の場合、最大振幅が最大となり、その値が７８．１％である。その半値３９．０５％が伝搬方向が６°と７°の間にある。伝搬方向が６°と７°の値を利用して線形補間で３９．０５％に対応する伝搬方向を求める。具体的には、数式４から半値の超音波伝搬方向が算出される。半値３９．０５％が対応する超音波伝搬方向θ＝６．０２５°と算出された。
［数４］
(yθ-y1)/(y2-y1)=(xθ-x1)/(x2-x1)
【００６５】
そこで、この超音波伝搬方向θと、減肉部の軸方向長さｌと、ボルト半径Ｒとから、最大減肉部の最大深さｄをd=R-L・tan(θ)より算出する。
【００６６】
この結果、
d=R-L・tan(θ)
=１８−９９・tan(6.025)
=７．５５ｍｍ
と得られた。
【００６７】
この手法を適用し、上述の試験体No.５-１、No.５-１、No.８-２、No.８の４本の他、軸方向長さ７１ｍｍの所に模擬減肉を有する直径３０ｍｍおよび軸方向長さ９６ｍｍの所に模擬減肉を有する３６ｍｍのボルト試験体の計８本のボルトについて減肉深さの推定を行った。同時に、それら８本のボルトの模擬減肉の深さをレーザー計測によって実測した。その結果を図５に示す。この結果から、本発明のボルト減肉検査方法によると、最大誤差１.８４ｍｍ及び平均２乗誤差１.０６ｍｍで減肉深さを高精度に推定できることが証明された。この測定精度は、超音波探傷においては極めて高い精度であるといえる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 基礎ボルト
２ ボルトの端面
３ フェーズドアレイ探触子
４ ネジ部
５ 減肉部
６ ネジ部エコー消失部
７ 減肉エコー
８ ネジ部エコー
９ 超音波伝搬方向カーソル
１０ 探触子位置カーソル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用状態のボルトの端面にフェーズドアレイ式探触子を密着させて１回転させる間に、前記ボルト中心を通る直径方向に連続的に屈折角を変化させながら超音波ビームを入射すると共に前記ボルトのネジ部から反射する超音波エコーを受信するセクタスキャンして前記超音波エコーから作成されるボルトネジ部のセクトリアルビー及びサイドビューから減肉部を検出する使用中のボルトネジ部の検査方法において、
前記サイドビューからネジ部の指示が消失した箇所を減肉部位として特定し、その指示消失部位の最大幅部分の位置を前記ボルトの端面から減肉部位までの軸方向の減肉部位の位置と見なして減肉部位のボルト端面からの軸方向距離ｌを求めるステップと、
前記サイドビューに現れる減肉エコーの指示から各超音波伝搬方向毎の減肉エコーの最大振幅値を読みとり、それら各超音波伝搬方向毎の最大振幅値の中からもっとも大きな最大振幅値を求めるステップと、もっとも大きな前記最大振幅値の半分の角度を屈折角θとして求めるステップと、
前記屈折角θと前記減肉部位のボルト端面からの軸方向距離ｌとを用いて減肉部位の半径ｒを数式１から求めるステップと、
前記減肉部位の半径ｒと予め求められている前記ボルトの直径Ｒとの差分から前記減肉部位の深さｄを求めるステップとから成る使用中のボルトネジ部の検査方法。
ｒ＝ｌ・ｔａｎθ （式１）
【請求項２】
前記フェーズドアレイ式探触子には周波数５ＭＨｚの探触子を用いるものである請求項１記載の使用中のボルトネジ部の検査方法。
【請求項３】
前記ネジ部エコーの消失部の最大幅位置に対する前記減肉エコーの出現位置の遅れとの関係で減肉深さを定性的に判断するものである請求項１または２記載の使用中のボルトネジ部の検査方法。
【請求項１】
使用状態のボルトの端面にフェーズドアレイ式探触子を密着させて１回転させる間に、前記ボルト中心を通る直径方向に連続的に屈折角を変化させながら超音波ビームを入射すると共に前記ボルトのネジ部から反射する超音波エコーを受信するセクタスキャンして前記超音波エコーから作成されるボルトネジ部のセクトリアルビー及びサイドビューから減肉部を検出する使用中のボルトネジ部の検査方法において、
前記サイドビューからネジ部の指示が消失した箇所を減肉部位として特定し、その指示消失部位の最大幅部分の位置を前記ボルトの端面から減肉部位までの軸方向の減肉部位の位置と見なして減肉部位のボルト端面からの軸方向距離ｌを求めるステップと、
前記サイドビューに現れる減肉エコーの指示から各超音波伝搬方向毎の減肉エコーの最大振幅値を読みとり、それら各超音波伝搬方向毎の最大振幅値の中からもっとも大きな最大振幅値を求めるステップと、もっとも大きな前記最大振幅値の半分の角度を屈折角θとして求めるステップと、
前記屈折角θと前記減肉部位のボルト端面からの軸方向距離ｌとを用いて減肉部位の半径ｒを数式１から求めるステップと、
前記減肉部位の半径ｒと予め求められている前記ボルトの直径Ｒとの差分から前記減肉部位の深さｄを求めるステップとから成る使用中のボルトネジ部の検査方法。
ｒ＝ｌ・ｔａｎθ （式１）
【請求項２】
前記フェーズドアレイ式探触子には周波数５ＭＨｚの探触子を用いるものである請求項１記載の使用中のボルトネジ部の検査方法。
【請求項３】
前記ネジ部エコーの消失部の最大幅位置に対する前記減肉エコーの出現位置の遅れとの関係で減肉深さを定性的に判断するものである請求項１または２記載の使用中のボルトネジ部の検査方法。
【図１】
【図２】
【図５】
【図１１】
【図１２】
【図２４】
【図２５】
【図２７】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２６】
【図２】
【図５】
【図１１】
【図１２】
【図２４】
【図２５】
【図２７】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２６】
【公開番号】特開２０１１−１６３７７３（Ｐ２０１１−１６３７７３Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３３４８（Ｐ２０１０−２３３４８）
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
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