エキスポランド事故 車軸のかたち

車軸の形は、どんなのだろう、それによって探傷試験を適用する際の問題点が浮かび上がります。

あまり情報はないのですが、こちらの記事に掲載されている写真を元にCGで再現して見ました。よくわからないところは、想像で補っています。

車軸はボルト状になっており、両端をキャッスルナットで締めるようになっています。キャッスルナットは、振動によってナットが緩むのを防止するために、西洋のお城の塔のような切込みが入っていて、コッターピンで止めるようになっています。（ゆるみ止め対策もねじのことならこちらの本を参照）

今回破断したのは、内側のねじを切ってある部分の端のようです。断面急変部、本体との取り合いはよくわかりませんが、最大曲げモーメントになるところの応力集中、典型的に疲労破壊が起こりそうな場所です。

このCGで探傷検査におけるいくつかの問題が浮かび上がってきました。

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超音波で探傷する場合は、コッターピンを通す穴が妨害エコーの発生源になります。それが両端にあります。実際の穴のサイズにもよりますが、これは厳しい。両端というのが痛いです。

さらに、外側（上の図では右）から探傷しようとすると、今回破断した部分の手前にある段差、これが微妙です。反射元の距離が違うので関係なさそうですが、細長い部品を探傷するときに問題になる「遅れエコー」（モード変換で横波が発生するために見られる現象）の立ち上がりと重なりそうです。見つけたい伝搬距離のところに遅れエコーが重なる可能性がある。（0.76ｎDの距離から外れていれば良いのだけれど・・・）

磁粉探傷をする場合でも、断面急変部の隅には形状による漏洩磁束が出てきます。

浸透探傷では、ねじがどこまで切ってあるかによりますが、通常のカラーチェックではなくて水型エアゾールを使う方法のほうが間違いが少ないかもしれません。

いずれにせよ、半端な知識でやると大きな間違いを犯しそうな形です。有資格者（JISによる非破壊検査技術者資格認証制度があります）が探傷するのは当たり前ですが、この車軸自体をどのような方法で試験検査するか、レベル3以上の技術者によって検討されなければなりません。ハンドマグナを使う方法やカラーチェックが簡単そうに見えるからといって、素人がやるのはとても危険です。

この車軸の場合、材料選択の間違いはなさそうですし、振動対策もしてあります。しかし、点検検査をいかにするかの視点は車軸形状を決める際には考慮されているとは思えません。

こうした、破損すると影響の大きい部品には、検査設計の考え方が必要です。

そのためには、設計技術者も材料力学・構造力学・破壊力学だけでなく非破壊検査工学も教養として身につけておく必要がある、こうした事故が起きるたびに思うことです。