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発明の名称 超音波探傷法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−305112(P2001−305112A)
公開日 平成13年10月31日(2001.10.31)
出願番号 特願2000−121312(P2000−121312)
出願日 平成12年4月21日(2000.4.21)
代理人 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 (外6名)
【テーマコード(参考)】
2G047
【Fターム(参考)】
2G047 AA06 AB01 AC07 BA03 BC03 BC11 CB01 CB02 CB06 EA12 
発明者 藤田 登美雄 / 花田 拓也
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 略長尺状とされた検査対象物の一端から超音波を入射し、該超音波が前記検査対象物の他端で反射される底面エコーとそれに続くモード変換した遅れエコーをそれぞれ前記検査対象物の一端で測定し、前記遅れエコーの振幅の減衰状況から前記検査対象物の減肉部量を求めることを特徴とする超音波探傷法。
【請求項2】 略長尺状とされた検査対象物の一端から超音波を入射し、該超音波が前記検査対象物の他端で反射される底面エコーとそれに続くモード変換した遅れエコーをそれぞれ前記検査対象物の一端で測定し、前記底面エコーの振幅に対する前記遅れエコーの振幅の相対的な減衰状況から前記検査対象物の減肉部量を求めることを特徴とする超音波探傷法。
【請求項3】 略長尺状とされた検査対象物と、該検査対象物と同形状でかつ所定の減肉部量に設定された試験片とを用意し、それら検査対象物と試験片について、それぞれ一端から超音波を入射し、該超音波が前記検査対象物または試験片の他端で反射される底面エコーとそれに続くモード変換した遅れエコーをそれぞれ前記検査対象物または試験片の一端で測定し、それら検査対象物と試験片についての、底面エコーの振幅を基準としたときの前記遅れエコーの振幅の相対的な減衰状況の比較から前記検査対象物の減肉部量を求めることを特徴とする超音波探傷法。
【請求項4】 前記底面エコーの振幅を基準としたときの前記遅れエコーの振幅の相対的な減衰状況は、前記底面エコーの振幅を基準としたときの各遅れエコーの振幅の総和であることを特徴とする請求項3記載の超音波探傷法。
【請求項5】 前記底面エコーの振幅を基準としたときの前記遅れエコーの振幅の相対的な減衰状況は、前記底面エコーの振幅を基準としたときの各遅れエコーのうちの最初の遅れエコーから数えて複数番目までの遅れエコーの振幅の総和であることを特徴とする請求項3記載の超音波探傷法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波探傷法に係わり、特に、各種プラントの保守検査方法として、地中に埋められた各装置や建築物等のアンカーボルトの腐食調査の際に用いて好適な超音波探傷法に関する。
【0002】
【従来の技術】各種プラントにおける装置や建築物固定用としてアンカーボルトが用いられている。これらアンカーボルトは長期間使用していると、例え耐腐食性材料で作られていたとしても、特殊な仕様条件下では腐食が進む。腐食が進んだアンカーボルトをそのまま用いていると、所定以上の振動が発生したり、装置がずれたりする不具合が生じ、また、安全性の面からも好ましくない。このため、アンカーボルトの腐食状況を定期的に調査する必要がある。
【0003】従来、アンカーボルト等の腐食状況を調査する方法の一つとして、超音波探傷法が知られている。この方法は、例えば、図4(イ)に示すように、検査対象物である例えばアンカーボルト1の一端に探触子2を当て、該探触子2からアンカーボルト1に向けて超音波を該アンカーボルトの軸線方向に沿って入射し、その反射波(エコー)から検査対象物の腐食状況を調べるものである。
【0004】具体的には、図4(ロ)に示すように、前記探触子2から超音波パルスTを発すると、発せられた超音波パルスTは、一端からアンカーボルト1の内部に入射し、アンカーボルト1の他端で反射され、再び一端まで戻って前記探触子2によって底面エコーBとして検出される。前記アンカーボルト1の側部途中に減肉部3(腐食減肉部、局部減肉割れも含む)があれば、超音波パルスTはアンカーボルト1の他端まで達しそこで反射される前に、まず、減肉部3で反射されて探触子2によってきずエコーFとして検出される。このきずエコーFの検出によって、アンカーボルト1に減肉部3があることを知るのである。ところが、上述の従来の超音波探傷法には、次のような欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】1) 減肉部3の減少量(減肉部量)がたとえ同じであっても、減肉部3の形状や位置が異なると、減肉部3からの直接の反射波であるきずエコーFの振幅(高さ)も異なることから、減肉部3の有無は判別できるが、減肉部量が特定できない。
2) 腐食等による減肉部3の形状が緩やかで、超音波の進行方向に垂直な面が小さい場合(例えば、図4(イ)中2点鎖線3aで示す部分参照)、減肉部3からの反射波であるきずエコーFが検出できない。
3) アンカーボルト1の表面近くのきずは、(イ)ねじ部の影響、(ロ)発信された超音波パルスTの影に隠れる、(ハ)近距離音場限界距離(探触子2の前面の超音波の音場が複雑である範囲)の影響をうける等の理由から検出が困難である。
【0006】本発明者等は、上記の欠点を除去すべく鋭意研究を重ねた結果、遅れエコーの振幅の減衰状況が、検査対象物の減肉部量によって左右されることを知見し、本発明をなすに至った。すなわち、略長尺状とされた検査対象物の一端から軸方向に超音波を入射した場合に、底面エコーの他に、検査対象物の側部で反射しモード変換したエコー(以下、遅れエコーと称する)Wa,Wb,Wc,…が発生するが(図1参照)、これら遅れエコーWa,Wb,Wc,…の振幅の減衰状況が、検査対象物の減肉部量によって左右されることを見いだし、本発明をなすに至ったのである。
【0007】本発明の目的とするところは、検査対象物の減肉部の位置だけに止まらず、減肉部量も知ることができるできる超音波探傷法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解決するために、以下の点と特徴としている。すなわち、請求項1にかかる発明は、略長尺状とされた検査対象物の一端から超音波を入射し、該超音波が前記検査対象物の他端で反射される底面エコーとそれに続くモード変換した遅れエコーをそれぞれ前記検査対象物の一端で測定し、前記遅れエコーの振幅の減衰状況から前記検査対象物の減肉部量を求めることを特徴としている。請求項2にかかる発明は、略長尺状とされた検査対象物の一端から超音波を入射し、該超音波が前記検査対象物の他端で反射される底面エコーとそれに続くモード変換した遅れエコーをそれぞれ前記検査対象物の一端で測定し、前記底面エコーの振幅に対する前記遅れエコーの振幅の相対的な減衰状況から前記検査対象物の減肉部量を求めることを特徴としている。請求項3にかかる発明は、略長尺状とされた検査対象物と、該検査対象物と同形状でかつ所定の減肉部量に設定された試験片とを用意し、それら検査対象物と試験片について、それぞれ一端から超音波を入射し、該超音波が前記検査対象物または試験片の他端で反射される底面エコーとそれに続くモード変換した遅れエコーをそれぞれ前記検査対象物または試験片の一端で測定し、それら検査対象物と試験片についての、底面エコーの振幅を基準としたときの前記遅れエコーの振幅の相対的な減衰状況の比較から前記検査対象物の減肉部量を求めることを特徴としている。請求項4にかかる発明は、請求項3にかかる発明において、前記底面エコーの振幅を基準としたときの前記遅れエコーの振幅の相対的な減衰状況が、前記底面エコーの振幅を基準としたときの各遅れエコーの振幅の総和であることを特徴としている。請求項5にかかる発明は、請求項3にかかる発明において、前記底面エコーの振幅を基準としたときの前記遅れエコーの振幅の相対的な減衰状況が、前記底面エコーの振幅を基準としたときの各遅れエコーのうちの最初の遅れエコーから数えて複数番目までの遅れエコーの振幅の総和であることを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について説明するが、具体的な実施の形態を説明する前に、まず、本発明の原理について説明する。
【0010】図1に示すように、略長尺状とされた検査対象物(例えばアンカーボルト1)の一端から軸方向に縦波の超音波を入射した場合に、底面エコーBの他に、検査対象物の側部で反射しモード変換した遅れエコーWa,Wb,Wc,…が発生する。これら遅れエコーWa,Wb,Wc,…は、略長尺状とされた検査対象物の一端から軸方向に縦波の超音波を入射した場合に、検査対象物の側面で一部が縦波から横波に変換し(これをモード変換という)、再び縦波に変換するなどして反射して戻ってくる。この場合、縦波のみで得られたエコーより一度横波に変換した超音波の方が遅くなるため、エコーどうしを比べた場合、縦波だけで伝搬したエコーよりも遅れて検出される。これが、いわゆる遅れエコーと称されるものである。
【0011】底面エコーBに引き続いて現れるこれら遅れエコーWa,Wb,Wc,…は、次式に示す∇t間隔で検出される。
∇t=d(Vl2−Vs21/2/Vl・Vs∇t:モード変換されたエコーの遅れ時間d :検査対象物の径Vl:縦波の速度Vs:横波の速度【0012】上記遅れエコーWa,Wb,Wc,…は、検査対象物に減肉部がある場合、該減肉部によって超音波の伝播経路が変化するため減衰して検出される。本発明では、この遅れエコーの振幅の減衰状況から検査対象物の減肉部量を求めるのである。
【0013】以下、装置を用いた具体的な超音波探傷法について説明する。図2中2は探触子であって、略長尺状とされた検査対象物である、例えばアンカーボルト1の一端に取り付けられるものである。この探触子2からはアンカーボルト1に向けて超音波が該アンカーボルト1の軸線方向に沿って入射され、その反射波(エコー)は探触子2によって検出される。10はパルサーレシーバであり、このパルサーレシーバ10は前記探触子2に接続されている。また、11はオシロスコープである。前記探触子2よって検出された、底面エコーB、きずエコーF、及び、遅れエコーWa,Wb,Wc,…は、電気信号の形で前記パルサーレシーバ10を介して当該オシロスコープ11まで送られ、ここで、画面上に表示される。
【0014】次に、上記装置を用いた具体的な超音波探傷法について説明する。資料として、例えばアンカーボルト1等の検査対象物と、該検査対象物と同形状でかつ減肉部を有しない健全な試験片、検査対象物と同形状でかつ30%の減肉部3を有する試験片、検査対象と同形状でかつ50%の減肉部3を有する試験片をそれぞれ用意する。そして、それら検査対象物及び各試験片について、図2で示す前述の装置を用い、それぞれ一端から超音波を入射し、該超音波が前記検査対象物または試験片の他端で反射される底面エコーBと、それに続くモード変換した遅れエコーWa,Wb,Wc,…及びきずエコーFを、それぞれ前記検査対象物または各試験片の一端で測定する。
【0015】そして、検査対象物及び各試験片について、それぞれ底面エコーBの振幅を基準としたときの遅れエコーWa,Wb,Wc,…の振幅の相対的な減衰状況を測定する。具体的には、前記底面エコーBの振幅を基準としたときの遅れエコーWa,Wb,Wc,…の振幅を測定し、それら振幅の総和を求める(なお、図1(ロ)に示す底面エコーB等の表示はデシベル表示である)。各試験片(健全な試験片、30%の減肉部を有する試験片、50%の減肉部を有する試験片)について、これら底面エコーBの振幅を基準としたときの遅れエコーWa,Wb,Wc,…の振幅を測定し、それら振幅の総和を求め、図に表したものが図3である。
【0016】この図では、2種類の試験片について、それぞれ遅れエコーWa,Wb,Wc,…の底面エコーBの振幅を基準としたときの振幅の総和を求めて図に表している。この図から、減肉部を有する試験片は、減肉部を有しない試験片に比べて、遅れエコーの振幅の総和が減少していることがわかる。そして、検査対象物について、前記底面エコーBの振幅を基準としたときの遅れエコーWa,Wb,Wc,…の振幅を測定し、それら振幅の総和を求めて、図3に重ねれば、当該検査対象物の減肉部量が自ずとわかる。つまり、検査対象物が例えば1/2Bの径のアンカーボルト1のときを例に挙げてみてみると、前記底面エコーBの振幅を基準としたときの遅れエコーWa,Wb,Wc,…の振幅の総和が90であれば(図中×で示す)、検査対象物の減肉部量は17パーセントであることが図3からわかる。
【0017】なお、遅れエコーの振幅の総和を求めるに際し、底面エコーBの振幅を基準として総和を求める理由は、遅れエコーの振幅の減衰状況を把握するときなにかを基準にしなければならないが、仮に、超音波パルス(送信パルス)Tを基準にすると、減肉部がある場合とない場合あるいは減肉部があってもその形状や大きさに違いがある場合、底面エコーBの振幅に変化が生じ、遅れエコーの振幅の減衰状況を正確に把握できない。このため、底面エコーBの振幅を基準として遅れエコーの振幅の総和を求めることとした。つまり、超音波パルスTが一定であっても、減肉部等の影響によって底面エコーBや遅れエコーWa,Wb,Wc,…の振幅に変化が生じるが、このとき、底面エコーBの振幅を基準の例えば100にそろえ、それに対して遅れエコーの振幅を同率で増減させて、それらの総和を求めるのである。また、減肉部3が発生する位置は、当該アンカーボルト1の地面近くであって予めほぼ決まった箇所であるため、あらためて求める必要はないが、正確な位置を求めたい場合には、前記従来の超音波探傷法で説明したように、きずエコーFの位置から容易に決定することができる。
【0018】なお、上記実施の形態では、検査対象物について、底面エコーBの振幅を基準としたときの遅れエコーWa,Wb,Wc,…の振幅の相対的な減衰状況を求めるにあたって、各遅れエコーWa,Wb,Wc,…の振幅の総和を求めてそれから判断しているが、これに限られることなく、各遅れエコーWa,Wb,Wc,…のうちの最初の遅れエコーから数えて複数番目(例えば、図1に示すWa、Wb、Wcの3番目、あるいは4番目)までの遅れエコーの振幅の総和を求め、これを基準に、遅れエコーWa,Wb,Wc,…の振幅の相対的な減衰状況を判断してもよい。また、本発明による超音波探傷法であると、検査対象物が長尺状であれば適応可能であり、アンカーボルトを例に挙げると、図4(イ)に示すように単なるストレート形状のものであっても、また、図1(イ)に示すように先端に屈曲部を有するL字状のもの、あるいはU字状のものであっても適用可能である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従来の超音波探傷法では不可能であった、減肉部量を、検査対象物の形状にかかわらず求めることができる。したがって、例えば、各種プラントで用いられている装置や建物の固定用のアンカーボルトの腐食調査の際に、アンカーボルト周辺を土砂を掘削する等の作業を行うことなく、アンカーボルトの腐食具合を知ることができる。




 

 


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