超音波非破壊検査向けの「滑る超音波透過シート」を開発――検査時間短縮、自動化に寄与 東芝

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東芝は2022年11月8日、超音波非破壊検査向けに液体の塗布が不要な「滑る超音波透過シート」を開発したと発表した。インフラ保守点検作業を簡略化することで、検査時間の短縮や自動化に寄与する。

産業プラントやインフラなどの構造物や機器を対象とした非破壊検査では、超音波が広く用いられている。

超音波は、伝搬しやすさが異なる物質間では反射してしまう性質を有する。これにより、超音波を送受信するセンサー(探触子)と検査対象の間に空気が存在すると、検査が困難となる。これを防ぐべく、超音波を検査対象に伝搬させるための液体の接触媒質が広く用いられている。

ただし、液体の接触媒質を塗布することで検査対象の内部に液体が浸み込んでしまうことが、構造物や機器の不良や劣化の原因となりうる。検査部位以外の部分を養生したり、塗布した液体の接触媒質を検査後に除去したりといった対策が手間になっていたほか、そもそも液体の吸収性が高い素材や多孔質の材質には使いづらいといった点が課題となっていた。

このような課題を解決すべく、インフラ用途では固体の接触媒質である粘着性シートの利用が進んでいる。ただし、粘着性の高さにより探触子の滑らかな操作が困難となるため、検査部位ごとに毎回引きはがす手間が生じている。

東芝が今回開発した超音波透過シートは、自在に形状を変えて密着できるため、検査対象や探触子表面の凹凸にも対応できる。また、検査対象との摩擦が小さい滑り材をシートの下に設けた(冒頭の画像)。

滑り材により、検査対象の表面を円滑に移動可能。検査時にはシートを検査対象に押し付けることで、滑り材がシート内部に押し込まれる。これにより、空気層を取り除いて検査対象に密着できる。

また、検査後は、荷重をなくすことで押し込まれた滑り材が元の状態に復帰し、探触子を再び円滑に移動させることが可能となる。

東芝が同シートを用いてステンレス鋼を検査したところ、荷重を加えてから超音波が十分に検査対象に伝搬するまでの応答時間が50ms以下となった。粘着性シートと比べて、応答性が高いことを確認している。

被試験体内部の傷で反射した超音波強度の時間依存性

また、同社は、同シートが検査対象の表面を円滑に移動することで短時間に多点の検査を行えるため、検査時間を短縮できると試算している。

連続検査の例

同社は今後も、同技術を用いた超音波非破壊検査技術の開発を進め、早期の実用化を目指す。インフラの維持管理に加えて、立ち入り検査が困難な風車や飛行機などの大型構造物、回転部を有する機器などでの保守点検への適用が期待される。

今回開発した滑る超音波透過シートを用いた探傷実験の様子

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