JP2003021509A - 鋼板厚測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コーティングを有する鋼板厚を表面の凹凸に影
響されることなく正確に測定することのできる鋼板厚測
定装置を提供する。 【解決手段】 鋼板上を走行する測定台車４０と、測定
台車に支持された複数の超音波探触子２１と鋼板上のコ
ーティングの厚さを測定する複数の膜厚計２２と、測定
台車の走行距離を測定するロータリエンコーダ２５とを
有する。超音波探触子２１は前記測定台車の進行方向に
対し横方向に前後２列にそれぞれ複数配置され、かつ上
下動およびコーティングの凹凸面に追従して回動可能に
支持され、前記膜厚計２２は測定台車の進行方向に対し
横方向に配置され、かつ上下動のみ移動可能に支持され
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板厚測定装置に
係り、特に、原油タンクなどのように表面コーティング
を有するタンクの鋼板の厚さを測定するための装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板を使用している石油貯蔵のための円
筒タンクの底板については、裏面腐食が予想され、法規
に則ってアニュラー板といわれる底板の円周部は側板か
ら５００ｍｍの範囲について１００ｍｍ間隔の格子の交
点での測定、その他の部位については１ｍ間隔の格子の
交点での測定が行われている。

【０００３】上記交点の測定において規制値の評価がで
た箇所については、詳細測定として測定点を中心に半径
約３００ｍｍの範囲を３０ｍｍ間隔の格子点で測定を行
い、評価することになっている。

【０００４】また、底板は、表面の腐食を防止するため
にガラス素材等によりコーティングがされているために
鋼板厚を計測するために次にような技法により行われて
いる。（１）計測点のコーティングを超音波探触子の大
きさである約３０ｍｍ径の範囲について剥がして、１
点、１点を超音波肉厚計で測定する。 （２）コーティングの上から１点、１点に超音波探傷器
を使用し、表示されたブラウン管の波形から読取る。

【０００５】図１は超音波探傷器を使用してコーティン
グが施された鋼板の厚さを測定したときの波形を示す。
この波形において図１（ａ）に示すように（イ）はコー
ティングと鋼板の境界による反射波を、（ロ）は鋼板裏
面による１回目の反射波を、（ハ）鋼板裏面の２回目の
反射波をそれぞれ表す。

【発明が解決しようとする課題】従来行われている上記
の方法（１）にあっては、測定のためにコーティングを
剥がさなければならず、また測定後の測定箇所の修復に
手間がかかる。また、上記方法（２）の場合では、ブラ
ウン管上での目視評価であり、また、上述の図１（ａ）
における(イ)、（ハ）の波形が弱いこともあって誤読が
発生し易いという問題がある。

【０００６】更に、上述のように、超音波探触子の大き
さより離れた間隔の点ごとの測定のため、測定点間に発
生する局所的な狭いエリアの腐食を見逃すこととなり、
十分な腐食検査とは言い難く、より測定点の密度の濃い
測定が求められるが、その場合、長時間の計測時間を要
するという問題があった。

【０００７】このようなことからコーティングを剥離し
ないで、測定点密度を上げて腐食状況を見過ごすことが
少なく効率のよい測定手法の開発が求められた。この問
題点を解決する方法として、コーティングの上から超音
波探触子を使用して鋼板の裏面までの厚さを測定し、次
にコーティングの厚さを測定するに適した膜厚計を使用
し、コーティングの厚さを測定し、演算処理して鋼板厚
を算出する方法がある。また、測定点の密度を高くして
容易に測定することができるようにするために、複数の
超音波探触子と膜厚計の複数対を台車に幅方向に並べて
設置し、台車を走行させながら自動的に測定する板厚測
定装置がすでに提案されている。

【０００８】台車上に膜厚計と超音波探触子とを組み合
わせて設置して自動的に行う板厚測定装置は測定点密度
や労力の低減といった点から利点があるものの、板厚の
精密測定といった観点からはさらに改良すべき点が残さ
れている。即ち、コーティングの施されたタンク底板
は、コーティングの凹凸などにより底板表面は必ずしも
平坦な面ではなく、このような凹凸は膜厚の測定誤差を
生み、結果的に板厚の正確な測定に支障を来たすことが
ある。本発明は、これらの問題を解決しつつ自動測定に
適した板厚測定装置を提供することを目的とするもので
ある。

【課題を解決するための手段】図２は上述の測定装置を
使用する板厚測定の原理を示す。

【０００９】ここでは、コーティングの厚さ測定用の電
磁膜厚計１と超音波探触子２を組み合わせて使用してい
る。

【００１０】図２に示すように、コーティング厚さの測
定は電磁膜厚計１が鋼板までの距離、即ち、コーティン
グの厚さＡ’を測定し、超音波探触子２は、コーティン
グ表面から鋼板裏面までの距離Ａを測定する。

【００１１】従って、板厚ＤはＤ＝Ａ−Ａ’により求め
ることができる。超音波探触子２は、ここでは送信振動
子２ａと受信振動子２ｂを一体にモールドした分割型の
ものが使用される。なお、電磁膜厚計１と超音波探触子
２とは台車(図示せず)に支持され、進行方向（図２の矢
印方向：図上水平方向）に対して一定の間隔Ｌを置いて
同時に移動するようにされている。

【００１２】超音波探触子及び膜厚センサのいずれも、
コーティング表面の凹凸に追従するためにはできるだけ
小さい方が良い。また、超音波探触子及び膜厚センサの
２種類のセンサ部がコーティング表面に接する面積は凹
凸の追従性から同じであることが望ましい。しかし、超
音波探触子は大きく、膜厚センサは小さい。

【００１３】図３はこれら超音波探触子と膜厚センサの
凹凸のある測定面への追従性を説明するものである。

【００１４】図３（ａ）はセンサ部の大小によるコーテ
ィングの凹凸に位置する測定に誤差が生じることを示し
ている。図３（ｂ）は、超音波探触子と膜厚センサの枠
体を小さくすることで、この誤差をできるだけ小さくで
きる測定を示している。膜厚計１の測定値はＢ’、
Ｃ’、超音波探触子２の測定値がＢ、Ｃのとき、それぞ
れ、板厚Ｄ１はＤ１＝B−Ｂ’、板厚Ｄ２はＤ２＝Ｃ−
Ｃ’で求めることができる。なお、測定値の演算は同一
の点における測定値に基づいて行う必要があり、進行に
伴う測定値の一致は、距離用のエンコーダ（図示せず）
に基づいて行う。

【００１５】仮に、図３（ｃ）に示すように、超音波探
触子（イ）と膜厚センサ（ロ）とが一体に支持されてい
ると、同一測定位置でありながら膜厚センサのコーティ
ング面への接触が超音波探触子の凹凸面への接触に影響
を受けて傾斜することとなり、正確なコーティングの厚
さを測定することができない。また、逆に、超音波探触
子の接触においても、膜厚センサ部の影響を受けて適切
な接触とならない。

【００１６】これに対して図３（ｄ）に示すように膜厚
センサ（ロ）は超音波探触子（イ）とは独立してコーテ
ィング凹凸面に追随し、しかも、膜厚センサ（ロ）は垂
直方向の上下動のみに移動できるように支持しているた
め、常にコーティングの厚さをより正確に測定すること
が可能となる。

【００１７】また、小さいほうの膜厚センサを大きい超
音波探触子と大きさの同じ枠体に収容し、同一追従機構
とする方法もあるが、大きくすることによる弊害も生じ
る。本願請求項１の発明は、鋼板上を走行する測定台車
と、前記測定台車に支持された鋼板の厚さを測定するた
めの複数の超音波探触子と鋼板上のコーティングの厚さ
を測定する複数の膜厚計と、測定台車の走行距離を測定
するロータリエンコーダとを有し、前記超音波探触子は
前記測定台車の進行方向に対し横方向に前後２列にそれ
ぞれ複数配置され、かつ上下動およびコーティングの凹
凸面に追従して回動可能に支持され、前記膜厚計は前記
測定台車の進行方向に対し横方向に配置され、かつ上下
動のみ移動可能に支持されたことを特徴とする鋼板厚測
定装置である。

【００１８】本発明の鋼板厚測定装置は、測定対象であ
る鋼板上を走行しつつ、鋼板上のコーティング表面から
鋼板の底部までの距離を超音波探触子による測定データ
により取得する。また、鋼板上のコーティング層の厚さ
を膜厚計により取得する。これらの超音波探触子と膜厚
計の測定データを基に鋼板の厚さを算出する。超音波探
触子と膜厚計とはそれぞれ独立して支持され、超音波探
触子は上下動及び回動自在に支持されコーティングの凹
凸面に追従して移動する。また、膜厚計は上下動のみ可
動とされ、膜厚の正確な測定を可能とする。また、ロー
タリエンコーダにより測定台車の移動量を測定し測定デ
ータを測定位置とともに表示することが可能となる。ま
た、超音波探触子と膜厚計のデータ処理における測定点
の一致をロータリエンコーダによる測定台車の移動量に
より行う。

【００１９】請求項２の発明は、前記超音波探触子を支
持する支持機構は、垂直方向に上下動可能な支持棒に固
定された支持ブロックと、超音波探触子を第１の軸を中
心に回動可能に支持する枠体とを有し、該枠体は前記支
持ブロックに対し、第２の軸を中心に回動可能に支持さ
れ、前期第１の軸と前記第２の軸は鋼板に対して平行で
互いに直交する関係にあることを特徴としている。

【００２０】本発明においては、超音波探触子は垂直方
向の上下動、及び第１、第２の軸に対して回動自在とな
り、コーティング上の凹凸面に対して効果的に追従す
る。

【００２１】請求項３の発明は、請求項１に記載の鋼板
厚測定装置において、膜厚計の支持機構を上下動及びコ
ーティングの凹凸面に追従して回動可能とされた支持機
構に替えて支持させたことを特徴とする。

【００２２】請求項３の発明は、膜厚計の走行表面の凹
凸状況により、超音波探触子と同一支持機構が有効なこ
ともある。

【００２３】請求項４の発明は、前記測定台車の側部に
前記測定台車がタンク側板に沿って走行するためのガイ
ドローラが設けられたことを特徴とする。ガイドローラ
によりタンク側壁に沿って測定台車を走行させることに
より、タンク側壁から円弧になる所定範囲を測定を測定
することが容易となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下には本発明をより詳細に説明
するために図面を用いて本発明の実施例を説明する。

【００２５】図４は、本発明による鋼板厚測定装置の機
能構成図である。鋼板厚測定測定装置１０は、センサユ
ニット２０と解析ユニット３０とから構成される。セン
サユニット２０は、複数（ここでは１６個を想定）の超
音波探触子２１と、複数（１６個）の膜厚計センサ２２
とを備える。膜厚センサ２２は例えば前述の電磁膜厚セ
ンサでＦＲＰなどの薄いコーティングの層厚を測定する
のに好適である。センサユニット２０は、また、各超音
波探触子２１へパルスを供給し、また、受信したパルス
を検知信号として受信する複数（ここでは１６個）チャ
ンネルパルサーレシーバ２３を有し、また、複数（ここ
では１６個）の膜厚センサ２２からの信号を受信し膜厚
測定の信号として出力する膜厚計アンプ２４を備え、ま
た、センサユニット２０はロータリエンコーダ２５を備
えており、センサユニット２０が設置される台車(図
５、４０参照)の移動量を測定し、超音波探触子２１と
膜厚センサ２２の測定位置の一致を行うためのデータと
する。

【００２６】解析ユニット３０は、超音波パルスレシー
バ２３からのパルス信号を受けて超音波探触子から鋼板
の底部までの距離（コーティング層の厚みと鋼板の厚
み）を測定し、その測定値をパソコン３２に送出する。
パソコン３２は、超音波探傷器３１から送られたデータ
とそれぞれ対応する膜厚計アンプから送られるデータと
から前述の演算を行い鋼板厚のデータを算出し、パソコ
ンモニタ３３に表示する。

【００２７】図５は上記の鋼板厚測定装置１０の概略構
成図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示
す。鋼板厚測定装置１０は、３つの台車、即ち、連結さ
れている測定台車４０と装置台車５０、及び測定制御台
車６０によって構成している。測定台車４０は4個の車
輪４２を有する支持台４１を備え、その支持台４１に
は、進行方向に対して前側に８個の超音波探触子２１
ａ、後ろ側に8個の超音波探触子２１ｂ、計１６個の超
音波探触子２１が2列に整列して配置されている。2列に
配置された超音波探触子２１の間には一列状に膜厚セン
サ２２が配置されている。なお、2列に配列された超音
波探触子２１ａ，２１ｂは、図５（ａ）に示されるよう
に左右に互いにその範囲が重なるように配置されてい
る。図６はこの関係を詳細に説明するもので、進行方向
（矢印）に対して、左右の幅方向に互いに重なり部分Ｗ
が生じるように配置されている。これにより台車４０を
走行させて厚さ測定を行う場合、測定箇所のもれをなく
すようにしている。

【００２８】測定台車４０は、また、前述のロータリエ
ンコーダ（移動距離測定部）２５を備えている。ロータ
リエンコーダ２５は測定台車の移動量を測定し、測定位
置の表示と後述する超音波探触子と膜厚センサの測定位
置の一致の処理に使用される。

【００２９】そして、さらに、ノズル４３を有し、ノズ
ル４３には水タンク４５から水供給ポンプ４６によりホ
ース４７を経由して超音波測定時に必要な接触媒質であ
る水が供給され、測定面に水が供給される。なお、水タ
ンク４５及び水供給ポンプ４６は台車(図示せず)により
移動可能に支持されている。

【００３０】測定台車４０の後方には装置台車５０が連
結されている。装置台車５０は装置台車本体５１と一対
の車輪５２を有し、測定台車４０とは連結具５３により
連結されている。装置台車本体５１には超音波パルサー
レシーバ２３、電磁膜厚計制御部２４が設置されてい
る。

【００３１】図７及び図８は測定台車４０の超音波探触
子２１及び膜厚センサ２２の支持構造の拡大詳細図であ
る。図７（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、図８は超音
波探触子を支持する支持構造の詳細図である。

【００３２】図７に示すように、前後の超音波探触子２
１ａ，２１ｂは夫々膜厚センサ２２が対応して配列され
て支持台４１に取り付けられている。超音波探触子２１
は鋼板表面に対し上下動及び水平面上の互い直交する軸
に対して回動自在なジンバル支持機構７０により支持さ
れている。図８はこのジンバル機構支持構造の詳細を示
す。ジンバル支持機構７０は、超音波探触子２１を支持
するための平面視コ字状の枠体７１、この枠体７１を支
持する支持ブロック７２、支持ブロック７２を支持台４
１に対しスプリング７４を介して上下動可能に支持する
支持棒７３とから構成されている。枠体７１の下部には
測定対象である鋼板上を摺動するシュウ７１ａを有して
いる。そして、枠体７１は超音波探触子２１を回動可能
に支持する軸７１ｂを有する。これにより超音波探触子
２１は枠体７１に対し、図矢印（ロ）で示す方向に軸７
１ｂ（第１の軸）により軸に中心に回動自在に支持され
る。一方、枠体７１は支持ブロック７２に対しては支持
ブロック７１に設けられる軸７２ａにより軸７２ａ（第
２の軸）を中心に矢印（ハ）に示す方向に回動自在に支
持される。したがって、支持台４１に支持棒７３、支持
ブロック７２を介して取り付けられた枠体７１は上下動
可能、軸７１ｂ，軸７２ａを中心に回動自在に支持され
ることとなる。したがって、枠体に支持される超音波探
触子２１は鋼板面に対して上下動と水平軸に対して回動
自在に接すことが可能となり、測定面の凹凸に追従して
測定面に沿って移動することが可能となる。

【００３３】尚、測定台車４０の側部には一対の円弧ガ
イドローラ４８が設けられており、測定台車４０がタン
ク内のタンク側板に沿って移動する場合、タンク側壁に
当接し、タンク側板に沿って走行する場合のガイドとな
る。

【００３４】次に、電磁膜厚計２２の支持構造について
説明すると、図７（ｂ）に示すように、電磁膜厚計２２
は支持台４１に対して支持棒７５によりスプリング７６
を介して上下動可能に支持されている。

【００３５】上述のように、前後の列の超音波探触子２
１が上下動、及び回動自在に、また、中間位置に配置さ
れる電磁膜厚計２２が上下動のみに移動可能に支持され
ていることにより、超音波探触子２１と電磁膜厚計２２
とは測定面の変化に応じて異なった動きをする。

【００３６】本実施例の鋼板厚測定装置にあっては測定
台車４０の支持台４１に前後２列状に計16個の超音波探
触子２１を、中央列に16個の膜厚センサ２２を配列し、
それぞれの超音波探触子は独立してジンバル機構により
上下及び回動自在に支持され、膜厚センサはそれぞれが
独立して上下動可能に支持されている。

【００３７】以上の構成を有する本実施例の鋼板厚測定
装置１０を、例えば、測定すべき石油タンクの内部底面
上を走行させ、各測定点の測定データをリアルタイムで
得ることができ、測定データをパソコンモニター３３上
に表示させることができる。この場合、ロータリエンコ
ーダ２５により把握される測定点と同時に表示され、必
要に応じて、測定間隔を任意に指定して測定することも
可能となる。また、ロータリエンコーダからの測定位置
のデータは、前述のように、超音波探触子のデータと膜
厚センサのデータとの測定点を一致させるためにも使用
される。これらの処理はパソコン３２により演算処理さ
れる。

【００３８】尚、上述の例ではコーティングの膜厚の測
定手段として電磁膜厚計を使用した例を示したが、膜厚
計としてはこれに限ることなく、薄層の厚さを精度高く
表面を走査しながら測定できるものであれば他の方式、
例えば、磁気式、超音波式でも採用できる。

【００３９】以上、本実施例に記載した鋼板厚測定装置
によれば、コーティングを剥がすことなく、一回の装置
の進行方向走査で所定範囲幅の測定が可能となり、その
際、超音波探触子をその測定範囲を幅方向に重複させる
ように配置しているため、鋼板上をもれなく走査し、測
定データを得ることができる。

【００４０】以上本発明の好ましい実施例について詳述
したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の
範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したところから明らかなよう
に、本発明によれば、コーティングが施された鋼板の厚
さを高い測定点密度で容易い測定することが可能とな
る。また、コーティング表面から鋼板底面までの距離を
測定する超音波探触子とコーティングの膜厚のみを測定
する膜厚計とを列状に配列し、それぞれを独立して支持
させているために、コーティングに凹凸が存在する場合
であっても、正確な鋼板厚の測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波探傷器を利用した鋼板の厚さ測定の原理
を説明する図である。

【図２】超音波探触子と膜厚計とを使用する鋼板厚の測
定原理を説明する図である。

【図３】コーティング上の凹凸面における超音波探触子
と膜厚計の追従状態を説明する図である。

【図４】本発明による鋼板厚測定装置の機能構成図であ
る。

【図５】本発明の実施例に係る鋼板厚測定装置の構成図
である。（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図６】超音波探触子の配置の説明図である。

【図７】測定台車の超音波探触子と膜厚センサとの支持
機構を説明する図である。

【図８】超音波探触子の支持機構の詳細図である。

【符号の説明】

１０ 鋼板厚測定装置 ２０ センサユニット ３０ 解析ユニット ２１ 超音波探触子 ２２ 膜厚センサ ２５ ロータリエンコーダ ４０ 測定台車 ４１ 支持台 ４８ ガイドローラ ５０ 装置台車 ６０ 測定制御台車 ７０ ジンバル支持機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 29/26 ５０１ Ｇ０１Ｎ 29/26 ５０１ Ｆターム(参考） 2F068 AA28 BB14 BB23 DD12 FF03 FF14 FF16 GG01 HH01 KK12 TT01 2F069 AA06 AA46 BB19 CC06 DD16 GG06 GG09 GG59 HH15 JJ06 MM04 2G047 AA07 AB04 BA03 BB04 BC18 DB03 DB10 EA10 EA11 GA03 GA07 GA13 GA14 GA19 GJ02 GJ12

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板上を走行する測定台車と、前記測定
   台車に支持された鋼板の厚さを測定するための複数の超
   音波探触子と鋼板上のコーティングの厚さを測定する複
   数の膜厚計と、測定台車の走行距離を測定するロータリ
   エンコーダとを有し、 前記超音波探触子は、前記測定台車の進行方向に対し横
   方向に前後２列にそれぞれ複数配置され、かつ上下動お
   よびコーティングの凹凸面に追従して回動可能とされた
   支持機構に支持され、 前記膜厚計は前記測定台車の進行方向に対し横方向に配
   置され、かつ上下動のみ移動可能とされた支持機構に支
   持されたことを特徴とする鋼板厚測定装置。
2. 【請求項２】 前記超音波探触子を支持する支持機構
   は、垂直方向に上下動可能な支持棒に固定された支持ブ
   ロックと、超音波探触子を第１の軸を中心に回動可能に
   支持する枠体とを有し、該枠体は前記支持ブロックに対
   し、第２の軸を中心に回動可能に支持され、前期第１の
   軸と前記第２の軸は鋼板に対して平行で互いに直交する
   関係にある請求項１に記載の鋼板厚測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の鋼板厚測定装置におい
   て、膜厚計の支持機構を上下動及びコーティングの凹凸
   面に追従して回動可能とされた支持機構に替えて支持さ
   せた鋼板厚測定装置。
4. 【請求項４】 前記測定台車の側部に前記測定台車がタ
   ンク側板に沿って走行するためのガイドローラが設けら
   れた請求項１に記載の鋼板厚測定装置。