JP2007057448A

JP2007057448A - 欠陥モニタリング装置

Info

Publication number: JP2007057448A
Application number: JP2005245230A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Okido; 忍大城戸; Yoshio Nonaka; 善夫野中; Koichi Saito; 高一齊藤; Katsumasa Miyazaki; 克雅宮▲崎▼
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】
電位差法を用いて欠陥の進展，発生をモニタリングする小型の装置を提供する。
従来技術では、電位差を測定するための端子や電流を供給する端子を被測定物へ接続する手段が複雑かつ大型であるため、被測定物が狭隘部または被覆材で覆われている場合には適用が困難であった。
【解決手段】
電位測定用の端子，電流供給用の端子をフィルム状の基盤にプリントすることにより、被測定物が狭隘部や被覆材に覆われている場合にも本技術の適用が可能になる。また、そのフィルムを可塑性の耐熱性高分子材料を用いることにより、被測定物が高温に曝される場合も本技術の適用が可能である。
【効果】
進展，発生，電位測定用の端子，電流供給用の端子をフィルム状の基盤にプリントすることにより、装置の構造を大幅に小型化し、適用対象部が拡大される。
【選択図】図１

Description

欠陥を有する、または欠陥の発生が予測される構造物の欠陥の進展，発生の状態をモニタリングする技術に関する。

従来の技術として電位差法で欠陥をモニタリングする技術に関し、例えば、特許文献１に示されているように電位差を計測するための端子や電流供給機器をボックス状の構造物に配置した装置およびシステムに関する従来技術がある。

また電位差法で欠陥をモニタリングする技術として、例えば、特許文献２，３に示されているように計測システムを遠隔操作が可能なロボットに具備した従来技術がある。

また電位差法で欠陥をモニタリングする技術として、例えば、特許文献４に示されているように欠陥対象部の近傍に電位測定用の端子を溶接により格子状に固定し、欠陥の進展をモニタリングする従来技術がある。

特許第３５５３４３９号公報特許第２５１１０２０号公報特開平１０−９０２１１号公報特公平７−６９３６号公報

特許文献１から４に示した従来技術の共通問題点として、電位差を測定するための端子や電流を供給する端子を被測定物へ接続する手段が複雑かつ大型であるため、被測定物が狭隘部または被覆材で覆われている場合には適用が困難である。

また電位差測定用の端子は一定の圧力で固定する必要があるため、従来技術ではそのための複雑な機構を必要としていた。

本発明の欠陥モニタリング装置では、電位測定用の端子，電流供給用の端子をフィルム状の基盤にプリントすることにより、被測定物が狭隘部や被覆材に覆われている場合にもモニタリング技術の適用が可能になる。また、そのフィルムを可塑性の耐熱性高分子材料を用いることにより、被測定物が高温に曝される場合も本技術の適用が可能である。

また、本発明の欠陥モニタリング装置では、フィルムセンサを高温耐性の接着剤，溶接材で固定する、バンド状の固定治具で固定する、又は接着材や溶接材の固定とバンドによる機械的固定を同時に実施することにより、確実に安定して電位測定用の端子，電流供給用の端子を固定することが可能である。

構造物の欠陥の進展，発生をモニタリングするための装置をフィルム状にすることにより装置の構造を大幅に小型化することが可能となり、狭隘部や被覆材で覆われているような構造物に対しても適用することが実現出来る。

図１に構造物の欠陥の進展，発生をモニタリングするフィルムセンサの構造を示したものである。

図１（ａ）はフィルムセンサの前面を上部からみたものである。図１（ｂ）は図１(ａ)のＢ断面を示したものである。図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ断面を示したものである。図１（ｄ）はモニタリング装置の配線系統の構成を示したものである。

フィルムセンサ１０は電流を供給するための電流供給端子１１，欠陥周りの電位を測定するための電位測定端子１２，電流供給端子１１への電流供給や電位測定端子１２の信号情報を外部へ転送するための配線１３，配線１３と電流供給装置２０や電圧測定装置３０を接続するための端子台１５を備えている。電流供給端子１１や電位測定端子１２はセンサ用フィルム１６に取付けられている。更に、電位測定端子１２は格子状に配置されており、電流供給端子１１は電位測定端子１２を包括する位置に配置されている。

そして、センサ用フィルム１６は４００℃の温度環境でも耐性を持つ高分子材料、例えばポリイミドで構成されている。電流供給端子１１や電位測定端子１２の先端構造は、被測定物との接触抵抗を一様にすることを目的に、図１（ｂ）や図１（ｃ）に示すように先端が凸の低抵抗端子５０になっている。また、低抵抗端子の代わりに半溶融金属を用いて接触抵抗を一様にすることも可能である。

また、フィルムセンサ１０には配線１３が接続され、この配線１３は図１（ｄ）に示した端子台１５に接続されるようになっている。そして、端子台１５には電流供給装置２０と電圧測定装置３０が接続される。

図２は電流供給端子１１，電位測定端子１２と配管構造物１に欠陥５が存在した場合の実施例を示したものである。

欠陥５の位置は、配管構造物１の内面または外面どちらに存在しても問題ない。欠陥５を包括するように電位測定端子１２を配置する。また、長期間の欠陥モニタリングにフィルムセンサ１０を適用する場合には、進展が予想される部位も包括するように電位測定端子１２、および電流供給端子１１を配置する。例えば、配管構造物１の欠陥５が周方向に進展することが予測される場合には、配管構造物１の全周を覆うようにフィルムセンサ
１０を固定する。

電位差法で欠陥の進展，発生をモニタリングするための装置として、従来の技術と比較すると、装置の構造を小型化することが実現出来るので測定出来る構造物の対象部位を拡大することが可能になる。

図３にフィルムセンサ１０を配管構造物に適用した実施例を示す。配管構造物１において欠陥の発生が予想される場所、または事前の検査において欠陥が検出された位置にフィルムセンサ１０を固定する。固定方法は電流供給端子１１や電位測定端子１２の部分を除くセンサ用フィルム１６と被測定物１との接触面に高温耐性を有する接着剤を用いる。接着剤としては例えば高温硬化性ポリイミドがある。また、長期間連続で使用する場合や電気的に完全に接続することが必要な場合には導電性材料で接着、または低温溶接も適用出来る。

配管構造物１に固定されたフィルムセンサ１０には配線１３を介して端子台１５に接続されている。端子台１５には電流供給装置２０と電圧測定装置用配線３１を介して電圧測定装置３０（図示せず）が接続されている。または無線ターミナル３２を介して測定結果を収集することも可能である。

図４にフィルムセンサ１０を配管構造物に機械的に固定した実施例を示す。

この実施例では、機械的に固定する場合に図に示す固定治具４０を用いたものである。ここで、フィルムセンサ１０を配管構造物１に固定し、配線１３を引出した状態で初期の電位出力を測定し、フィルムセンサ１０と配線１３を配管構造物１に固定したまま一定期間放置し、一定時間経過後、再度電位出力を測定し、初期の電位出力との差から欠陥の進展や発生を評価することが出来る。

図５に配管構造物１が被覆材２で覆われている場合にフィルムセンサ１０を適用した実施例を示す。

配管構造物１で欠陥が検出された、または欠陥の発生が予想される位置にフィルムセンサ１０を配置する。フィルムセンサ１０の配線１３を延長し、被覆材２の接続の途切れ目３から配線１３を引出す。引出された配線１３は端子台１５まで延長されて、前述した機器により測定結果を収集する。

図６にフィルムセンサ１０を遠隔で使用した場合の実施例を示す。

隔離壁６で隔離された環境に配置された配管構造物１の複数の位置にフィルムセンサ
１０を固定する。固定されたフィルムセンサ１０からそれぞれ配線１３を引出し、端子台１５に接続する。ここで端子台１５は配線１３の数だけ配置する。または場所ごとにまとめて複数の配線１３を接続できるようにすることも可能である。個々の端子台１５には無線ターミナル３２や電流供給装置２０を接続する。隔離壁６の配線取出し口７近傍には、無線ターミナル３２の中継ターミナル３３を配置し、配線取出し口７に電位測定用配線
３１を通して電圧測定装置３０に接続する。電位信号を連続的に測定する場合には電位測定装置３０に制御装置１００を接続し、電位測定結果の収集、電流供給装置２０への電流供給信号の送信を実施する。ここで、無線ターミナル３２の代わりに端子台１５から配線３１を延長して電位測定装置３０に接続する場合もある。また、フィルムセンサ１０を配管構造物１に固定し、配線１３を引出した状態で初期の電位出力を測定し、フィルムセンサ１０と配線１３を配管構造物１に固定したまま一定期間放置し、一定経過後、再度電位出力を測定し、初期の電位出力との差から欠陥の進展や発生を評価することも可能である。

図７に欠陥５の周りに配置された電位測定端子１２の出力結果の実施例を示す。

図７（ａ）は図７（ｂ）の欠陥５の周りに配置された電位測定端子１２の位置Ｐ１からＰ８に関し、対向している電極間の電位出力を示したものである。

このグラフが示しているように欠陥５の深さに応じて電位差の出力値に差が発生するため、電位出力値の分布形態から欠陥の深さ，長さの形状を評価することが実現出来る。

また、図７（ｃ）は欠陥５の周りに配置された電位測定端子１２の特定位置３５（位置Ｐ４）での対向している電極間の電位差出力の時間経過による変化を示したものである。

このグラフが示しているようにある欠陥５に対してこれを検出する電極間の電位差出力を連続的にモニタリングすることにより、欠陥５の進展速度，状態を評価することが実現出来る。

本発明によれば、欠陥を有する、または欠陥の発生が予測される構造物の欠陥の進展，発生の状態をモニタリングすることが可能になり、例えば、狭隘部や被覆材で覆われているような構造物に対しても適用することが実現出来る。

フィルムセンサの基本構成。欠陥に対するフィルムセンサの固定例。配管構造物へのフィルムセンサ適用例。フィルムセンサの機械的固定例。被覆材で覆われた配管構造物へのフィルムセンサ適用例。環境隔離された状態でのフィルムセンサ適用例。フィルムセンサによる測定結果例。

符号の説明

１…配管構造物、２…被覆材、５…欠陥、６…隔離壁、７…配線取出し口、１０…フィルムセンサ、１１…電流供給端子、１２…電位測定端子、１３…配線、１５…端子台、
１６…センサ用フィルム、２０…電流供給装置、３０…電圧測定装置、３１…電圧測定用配線、３２…無線ターミナル、３３…中継ターミナル、３５…電位測定端子Ａ、３６…電位測定端子Ａの時間出力変化、３７…電位出力端子出力、４０…固定治具、５０…低抵抗端子、１００…制御装置。

Claims

構造物に発生した欠陥を電位差法でモニタリングする方法において、
電流を供給するための電流供給端子，欠陥周りの電位を測定するための電位測定端子がフィルム状の基盤にプリントされているフィルムセンサと、
該フィルムセンサを構造物に固定する固定手段と、
前記フィルムセンサに電流を供給する電流供給手段とを備えたことを特徴とする欠陥モニタリング装置。
請求項１の欠陥モニタリング装置において、
前記電流供給端子および前記電位測定端子において、被測定物と接触する部分の形状が凸構造または半溶融金属になっていることを特徴とする欠陥モニタリング装置。
請求項１の欠陥モニタリング装置において、前記構造物の欠陥を挟み込むように格子状に前記電位測定端子を配置し、該電位測定端子を包括する位置に前記電流供給端子を配置したことを特徴とする欠陥モニタリング装置。
請求項１の欠陥モニタリング装置において、
前記フィルムセンサにおいて、前記基盤の材料が絶縁性材料であり、４００℃までの温度に耐性を有する可塑性の高分子材料を備えたことを特徴とする欠陥モニタリング装置。
請求項１の欠陥モニタリング装置において、
前記固定手段は絶縁性材料であり、４００℃までの温度に耐性を有する材料で接着すること、前記フィルムセンサを機械的に押付けること、又は、前記フィルムセンサの接着と押付けを同時に実施することを特徴とする欠陥モニタリング装置。