報告書番号

H11002

タイトル（和文）

テラヘルツ波による塗膜下鋼材発錆の検出

タイトル（英文）

Detection of Rust in Coated Steel Plates Using Terahertz Waves

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

塗膜下で進行する発錆を2次元的に早期検出できれば，効率的な電力流通設備の補修作業計画の立案や鋼材の寿命延伸が期待できる。この計測には電磁波が有効であり，特に，テラヘルツ（THz）波を用いれば，鋼材発錆状態の定量的な測定も期待できる。そこで，表面を発錆させた炭素鋼板に可視光で不透明な防食エポキシ樹脂を塗布し，THz波を用いて発錆検出を試みた。THz波反射強度分布から，塗膜下の発錆を明確に検出できた。軽微な発錆部位の検出が可能であったことから，塗膜下鋼材発錆を顕在化前に早期検出できる目処を得た。また、反射THz波は塗膜下の断層構造を非破壊計測でき、これより推定した塗膜及び発錆層の厚さは実測値とほぼ一致した。また，可視光で透明なアルキド薄膜を塗布した鋼板を用い，発錆状況を確認しながらTHz波反射強度分布の経時変化を計測した。時間経過に伴い発錆面積率が増加し，同様にTHz波の差分吸収率も増加する。通常の防食塗膜は可視光では不透明なので，差分吸収率が発錆面積率の推定に有効となる。さらに，THz波の差分吸収率は発錆面積率が100%になったあとも増加し続ける場合がある。これは，発錆層が厚いほどTHz波が強く吸収されることに由来する。このことから，上記反射波解析に加え、THz波強度計測でも発錆深さが推定できる可能性が示唆された。

概要 （英文）

The applicability of terahertz (THz) waves to the detection of corrosion in coated steel plates used for outdoor equipment has been considered as a new non-destructive measurement technology, using samples with an alkyd thin resin and with a commercial anti-corrosion epoxy resin. Spectral intensity measurements of reflected light from a sample coated with epoxy resin show that optical coherence tomography using near-infrared (IR) light and THz waves can detect the hidden corroded area, since near-IR light and THz waves can pass through the coating. Promising detection is found to be so-called THz imaging, which can be obtained by measuring the two-dimensional intensity distribution of reflected THz intensity. This method uses the strong absorption characteristics of rust in the frequency range from 1 to 5 THz, thus the corrosion condition can be estimated from mild to severe as the rust spreads to the entire surface. Since the slightly corroded area is also detected by the imaging method, THz waves can be useful in early detection of corrosion in coated steel plates under the coating. An accelerated aging test using steels coated with alkyd resin reveals a good correlation between the THz absorption and a corroded area ratio. Moreover, the absorption rate of THz waves keeps increasing even if the corrosion covers the entire surface. This is because the intensity of reflected light becomes weaker if the thickness of the corroded area becomes thicker. This fact shows a possibility that the thickness distribution of corroded area can also be estimated using THz waves.

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