技術紹介

街路灯地中埋設部の腐食検査装置
本間 一茂＊
Kazushige Homma

平成 16 年度にドイツより導入し、日本国内での使用に合わせて一部を自社開発した、街路灯埋設部の腐食検査装置「LIMA-test」を紹介する。本装置は、従来、目視検査などにより実施してきた街路灯地中埋設部の健全性調査を、電磁超音波センサーと自動スキャナーを組み合わせたシステムにより、迅速かつ簡便・確実に実施できるものである。検査事業部は営業統括部とともに、全国各地の街路灯埋設部の検査に適用すべく PR 活動を実施している。
キーワード：非破壊検査、電磁超音波、IZFP、LIMA-test、街路灯、照明柱、地際部、埋設部入した。本装置は街路灯、照明柱、電柱や標識柱１．はじめになど鋼管柱の目視では十分に検査できない地際部

検査事業部では、ドイツの IZFP 研究所が開発しおよび埋設部の腐食状況を電磁超音波を使用して独･英･スイスなどで適用実績のある、街路灯地中簡便に検査するシステムであり、導入後に国内事埋設部の腐食検査装置「LIMA-test System」を導情に合わせて実用的なシステムとするように改良

モニター、制御装置、データ収集・解析用パソコン

スキャナー
図 1 LIMA-test System

＊

検査事業部

技術部

課長

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センサー

を加えたものである。本報では LIMA-test System

しかし、圧電素子で発生させたガイドウエーブの紹介とともに今後の業務展開について述べる。

は、振動子径が小さいためパワーが低いことに加え、ガイドウエーブの振動モードおよび周波数が２．背景説明

試験体の内外表面に接する埋設による周囲の土数年前から高速道路や一般道の照明柱などの埋砂・コンクリート・アスファルトや鋼管柱内部に設部近傍の腐食劣化に伴う倒壊事故の発生が報じ溜まった雨水の影響を受けて減衰するため、実機られているが、これら鋼管柱の現状の腐食状況の適用試験においても地際部から百数十ミリ程度の確認は、外側から地表露出部の目視検査を行うか、深さにある腐食の検出は可能であったが、約埋設箇所を掘削して部分的に地際部および埋設部

300 mm の深さにある街路灯のベースプレートの状況を確認する程度であり、腐食の発生状況を（基礎部）からの反射信号は検出できなかった。

十分に把握できているとは言えない。また多くの

更に、発生させたガイドウエーブが伝搬中に形場合は、一定の判断基準が無いため鋼管柱設置後状変化部で反射するとモード変換（他の振動モーの経過年数に応じて適時交換されているのが現実ドに変化すること）を起こし擬似信号となることである。したがって街路灯設備を管理する各地方や、少ない割合ではあるがガイドウエーブと同時自治体などでは、実際の腐食状況の把握や効率的に発生する縦波、横波成分も擬似信号となってしなメンテナンス作業の実施、予算の削減などに頭まい、波形の判別が難しかった。

を痛めている。

また、検査に際しては接触媒質を使用しなけれこれらを受けて、ＩＩＣでは数年前から圧電素ばならないこともあり、検査の前後に清掃および子でガイドウエーブを発生させて検査する手法

事後処理にも手間がかかってしまい簡便・迅速なで、実機のトライアル試験や社内研究工事を実施

検査を目指す上では実用的ではなかった。

するなどして、検査技術の確立および作業経験の導入した LIMA-test System はスキャナー、制御蓄積に努めてきた。

装置本体、PC（パソコン）の 3 ユニットから構成

作業状況

圧電素子センサー

探傷器

図 2 圧電素子で発生させたガイドウエーブを使用した実機試験風景―

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されるが、IZFP 研究所からは、この中のセンサー（6）採取した検査データの中の、C スコープ（検を含む制御装置本体、PC（パソコン）の 2 ユニッ

査部位の展開図）データを電子データとしてトを購入し、スキャナーについては街路灯の形状保存・データベース化でき、記録・報告書もが日本とドイツでは異なるため、国内の照明柱に迅速に作成できる。

適合させるため、自社で開発を行った。また、導3. 2

検査の原理

入後に制御ソフトウエアーの表記を日本語化し、（1）電磁超音波センサーは高周波コイルと電磁石検査員が迷わず簡便に操作できるように改良するで構成されている。センサー設置面に電磁石など、随所に国内事情に合わせるべく改良を施しで磁場領域をつくり、その面に高周波が流れた。次項以降に本 LIMA-test System の詳細についるコイルを置くことで、被検査体にローレンて説明する。

ツ力が作用して振動を起こす。この振動が超音波となって伝搬する。

３．LIMA-test System の仕様
3. 1（2）超音波は被検査体の板厚内部を水平に振動し検査作業の特徴ながら伝搬していき、伝搬方向に板厚（断面（1）照明・標識柱等の鋼管柱の地際部および埋設積）の変化があると、超音波はその部位から部の腐食・減肉の検査に適用可能。

反射する。

※検査可能な埋設深さは最大 1.5m。

（3）反射した超音波の強さと板厚（断面積）の変（2）電磁超音波を使用し安全かつ迅速な検査作業化割合はほぼ比例するが、伝搬方向にある板が可能。

厚（断面積）の形状によって比例する度合が（3）電磁超音波を送受信するセンサーを保持した異なる。

駆動スキャナーを鋼管柱に取り付けることで（4）特に伝搬方向に大きな板厚（断面積）の変化簡便かつ迅速に検査が可能。

があると、その部位で大部分の超音波が反射※実質的な検査時間は街路灯 1 本あたり 20 分

してしまい伝搬エネルギーが減少するため、弱（駆動スキャナー設置が約 3 分、その他その先には伝搬できない。

コントローラなどの機材設置が約 15 分。）（5）また、この様な板厚変化がある場合、超音波（4）電磁超音波はセンサーを被試験体に非接触での反射強さと板厚（断面積）との変化割合の適用できるため、一般の超音波検査のように比例関係がなくなる。

センサーと被試験体の隙間に音を伝える媒体

3. 3（＝接触媒質）が不要。

（1）システムは、スキャナー、制御装置本体、PC※被試験体表面に対して前処理、後処理作業システムの概要（パソコン）の 3 ユニットから構成される。

が不要。

（2）スキャナーは、制御装置本体およびパソコン※埋設部の掘削や表面塗装や鍍金の剥離などから制御される。の付帯工事も不要。

（3）採取データはパソコン内に保存可能。

（5）検査はスキャナーを自動制御することで実施（4）電源は DC24V を使用し、装置を搭載しているし、検査データはスキャナーと同調して A ス

車両もしくはポータブル発電機から供給可

コープ（超音波波形）と C スコープ（検査部能。

位の展開図）をリアルタイムに画面表示する。

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図 3 検査の原理

実機の埋設状態よりも更に減衰しやすい条件で確４．電磁超音波の特性確認

認試験を行った。

本 LIMA-test System で使用している電磁超音波

結果、図 4 に示すように水の有無に関わらず模擬の埋設による減衰影響を確認すべく試験を実施し腐食を差異なく検出でき、水による影響＝埋設にた。試験は模擬腐食 3 箇所（スリット幅 10 mm ・よる影響を受けずに検査できることが確認できた。

長さ 47 mm ・深さ 30 ％ t、スリット幅 10 mm ・長５．実機掘削試験体を使用した確認試験

さ 47 mm ・深さ 50 ％ t、スリット幅 10 mm ・長さ
47 mm ・深さ 100 ％ t）を加工した試験体を使用し次に図 5 に示すように、掘削された実機試験体て、試験体を大気中に設置し電磁超音波を模擬腐を使用して LIMA-test System の確認試験を実施し、食に向けて伝搬させた場合と、水中に試験体の模電磁超音波の検出特性および装置の実機適用性な擬腐食部分を水没させて電磁超音波を伝搬させたらびに実用性について調査した。
試験は外観目視試験、放射線透過試験を実施し場合を比較した。
水は、超音波を土砂やコンクリートに比べ吸収て試験体の内外面ならびに板厚内の性状を把握し、しやすい（減衰させやすい）性質を持っており、これらの情報とLIMA-test System での採取データを

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図 4 超音波の減衰特性確認検討した。また、比較のために圧電素子を使用した④ LIMA-test System、圧電素子ガイドウエーブ試験も並行して実施し両者のデータを比較した。

ともに、サポート金具およびその溶接部から試験結果として検出特性の面では、の影響がないことが確認できた。

①放射線透過試験結果の腐食位置（破線○印部）⑤腐食して減肉した部位は、放射線透過試験でと LIMA-test System での信号検出位置（破線は面状に黒く表示され、圧電素子ガイドウエ○印部）との比較では検出位置は、ほぼ一致

ーブ法試験の場合は、点状（うろこ形状）のする結果となった。

集合体として色階調差の少ない表示となり、②ベースプレートからの反射波は LIMA-test

検出信号を反射波の強度の差で明確に色別でSystem では明瞭に確認できたが、圧電素子ガきていない。これに対して LIMA-test System

イドウエーブでは確認できなかった。の場合は、面状にかつ反射強度の差を色階調③LIMA-test System の結果では、伝搬経路上に差が多い表示となった。

腐食による大きな断面積変化があると、それ装置の実機適用性ならびに実用性での試験結果

より先に超音波が伝搬し難くなり、その先にとしては、圧電素子ガイドウエーブが個別のスキあるベースプレートの信号が小さくなった。

ャナー、探触子、探傷器、表示解析ソフトを適切―

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図 5 実機掘削試験体を使用した確認試験結果―

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に組合わせてシステムとして運用しているが、を走査するが、実機にはセンサーの走査範囲に大LIMA-test System はスキャナー、探触子、探傷器

きな外面腐食があったことで、走査中にスキャナ表示解析ソフトが統合システムとして完成された

ーおよびセンサーがこの腐食に乗り上げてしまものであり使い勝手が優れている。

い、部分的ではあるがセンサーが浮き上がる状態

これらの調査結果から、LIMA-test System は、になり、図中でもわかるように波高値が低く（＝超音波が最深部のベースプレートまで伝搬できる超音波が伝搬していない状態、紫色の領域）なっ特性を有しており、かつ超音波の反射強度が色階てしまった。（この部分はベースプレートの反射調で明確に表示できるなど、検査に必要な範囲の波が検出できていないことからも超音波が伝搬し腐食および減肉状況が直感的に把握しやすくなっていないことがわかる。）ていることが確認できた。また、システムとして今回、実機適用した結果から実機を経験しないも、スキャナーやコントローラ、探傷器など個々と判らないことや、検討すべきことが多く確認でに完成された機能が統合されていることから、総きた。その中でも作業時間の多くは LIMA-test

合検査システムとして確立・完成された有効な装System を使用した実質的な検査時間より検査場所置システムであることが確認できた。

への移動や装置機材の設置に要することが判った。特に移動については点在する指定街路灯が設

６．実機における LIMA-test System の適用試験置されている場所を捜し出して移動することに想以上の結果から、平成 16 年 12 月、実機にて適像以上の時間を要し、機材の車両からの積み下ろ用試験を実施して、データおよび実機適用技術のしや設置についても時間がかかることも判った。

蓄積を図った。採取したデータ例を図 6. 2 に示す。

したがって本体装置を車載としスキャナーなどの採取データについては、十分に実用できるデー必要最低限の機材のみ積み下ろして設置することタが採取できた。本図からも判るように実機街路によりスピーディーに作業が可能になると考えら灯には地際部の腐食が発生しており、LIMA-testれた。しかし反面、道幅が狭い所や交通量の多い

System でもこの腐食を良好に検出できたことに加所では、路肩に駐停車して作業することは難しく、え、ベースプレートの反射波も十分に検出できた

車両を軽自動車バンにするなどし、かつ警察署かことから埋設最深部まで超音波が伝搬したことがら駐停車での作業許可を得るなどして、安全かつわかる。

法令を遵守した作業が実施できるようにする必要

また、検査時にはセンサーが検査対象物の外周があると考える。

図 6. 1 実機適用試験風景―

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図 6. 2 実機適用試験結果例

業部では営業統括部ならびに各事業部・事業所とと
７．まとめ

もに地方自治体やコンサルタント企業に PR 活動を実本報では LIMA-test System の技術的、システム的施していき全国的規模で実機適用を展開していく。

な面から簡単に説明してきた。LIMA-test System はまた、本システムを街路灯検査以外の各種プラ確認試験および実機試験結果から、実用的で有効ント機器等に適用拡大すべく、実機適用研究やアなシステムであることが確認できた。今後、検査事プリケーションの研究開発を進めていく。

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