JP2010025555A - 高温槽の壁厚を測定する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】亜鉛メッキ槽の側壁が溶損により補修したり、交換する時期を適切に判断することができるようにするため、超音波センサによる壁厚測定を簡易に行うことができる方法を提供する。
【解決手段】電磁超音波センサ１１を亜鉛メッキ槽１の側壁天端に沿わせて走行させる。センサ１１は、側壁天端から長距離伝播性の超音波を側壁の壁厚方向と直交する方向に送信し、その反射波の振幅から検量式に基づいて側壁内面の壁厚を算出し、これより側壁のプロフィルを求めて表示部１７に表示する。
【選択図】図２

Description

本発明は、亜鉛、錫、鉛、アルミニウム等の溶融金属が入れられる高温槽の壁厚を測定する方法及び装置に関する。

溶融金属が入れられる高温槽は、長時間の使用により内壁が徐々に溶損し、放置しておくと、やがて溶融金属が漏出する事故に至るため、内壁の壁厚を定期的に計測して溶損状況を把握し、高温槽の補修や交換時期を判断することが求められている。

超音波センサを用いて高温槽の外側から内壁の溶損量を計測することは可能であるが、高温槽の外側は通常、厚い断熱材で覆われているため、内壁の溶損量を測定するためには、断熱材を剥がす必要があり、計測に手間と時間がかかるばかりでなく、広い範囲にわたって内壁の溶損量を計測することは事実上できなかった。

高温槽の内側から内壁の溶損量を計測する方法も知られ、下記特許文献１には高温用超音波センサを溶融金属に浸漬し、その探傷面を壁内面に向けて保持してセンサで検出した反射波の波形を解析し、壁厚を算出する方法が開示されている。

超音波センサは圧電素子を用いた接触タイプのものが多く用いられているが、電磁超音波センサＥＭＡＴのような非接触で探傷できるタイプのものも知られる。圧電素子を用いた前者のタイプのものは、超音波の変換効率がよく、構造も簡単であるが、センサと被検査体との音響的結合を確保するため、接触面の研磨処理を行うか、音響結合材を使用する必要があり、高温体への検査ができないなどの問題がある。

これに対し、電磁超音波センサは被検査体の表面にセンサを押し当てて測定する必要がないので、表面に多少の凹凸や錆があっても検査が可能で、検査に要する時間も少なくできる、という利点がある。

一方、下記非特許文献１には、図１に示すパイプａの探傷実験を行った結果が示されている。実験に使用したパイプは、外径１２．６mmφ、肉厚１mm、長さ１２４cmのステンレスＳＵＳ３０４製のパイプａで、表面には深さ０．１５mmのノッチＮ_１と、深さ０．３mmのノッチＮ_２が二か所形成されると共に、２mmφの貫通孔Ｄ_１が形成されている。同文献には更に一端に磁歪効果を用いたタイプの超音波センサｂを取付け、周波数１６５ＫＨｚの超音波で探傷を行ったときの実験データが示され、このデータから貫通孔Ｄ_１及び二つのノッチＮ_１、Ｎ_２のいずれからも反射エコーが検出され、またノッチＮ_１、Ｎ_２からのエコー振幅とノッチＮ_１、Ｎ_２の深さには正の相関が見られる、と報告されている。
特開２００５−２６５４５６号 広島県立総合技術研究所西部工業技術センター研究報告No.45(2002) 18 パイプ探傷および厚さ測定のための電磁超音波センサの試作

特許文献１に開示される方法は、高温の溶融金属に超音波センサを浸漬させるが、浸漬作業には危険が伴い、またセンサに耐熱性を持たせねばならない。
本発明は、超音波センサを溶融金属に浸漬させないで、高温槽の壁厚を測定することができる方法及び装置を提供することを目的とする。

前記非特許文献１に開示されるものは、パイプ端から長距離伝播性の超音波を発してその反射波からパイプの表面疵の位置や深さを検出できる、とするものであるが、本発明者らは、このことから表面に多数の凹部を有する板についても板端から長距離伝播性の超音波を発して、その反射波を求めることにより各凹部の位置や深さを検出できること、更にはこれを応用して前述する高温槽の壁厚も同様に測定できることに想到し、本発明を完成するに至ったものである。

したがって、請求項１に係る発明は、内部に溶融金属が入れられる高温槽の壁厚を測定する方法であって、超音波センサを高温槽の側壁天端に設置して、長距離伝播性の超音波を壁厚と直交する方向に発し、その反射波のデータから高温槽の壁厚を測定することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、内部に溶融金属が入れられる高温槽の壁厚を測定する装置であって、高温槽の側壁天端から壁厚と直交する方向に長距離伝播性の超音波を発する送信部と、長距離伝播性の超音波の反射波を受信する受信部を有し、高温槽の側壁天端に配置される超音波センサと、該超音波センサで検出した反射波のデータから高温槽側壁の壁厚を算出する解析装置とからなることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明の超音波センサが電磁超音波センサであることを特徴とし、
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に係る発明において、超音波センサを高温槽の側壁天端に沿って移動させる移動手段を設けたことを特徴とする。

本発明によると、超音波センサを溶融金属に浸漬しないでも高温槽側壁の壁厚を求めることができ、超音波センサを溶融金属に浸漬して壁厚を測定していた従来法に比べ、作業時の危険性が改善され、超音波センサも溶融金属に浸漬するほどの耐熱性を要求されない。

超音波センサを電磁超音波センサとすれば、高温槽に非接触にできるため耐熱性を不要にでき、超音波センサを移動手段によって移動させるようにすれば、高温槽側壁の天端に沿う測定が容易に行える。

以下、本発明の実施形態について図面により説明する。
図２に示す符号１は、高温槽としての亜鉛メッキ槽を示すもので、該メッキ槽１は鋼製で側壁１ａと底壁１ｂとよりなり、外側が耐熱材２で覆われている。

高温槽１の天端側方には、高温槽１の長手方向（図の紙片を直交する方向）に沿って山形のレール３が敷設され、該レール上に台車４が移動可能、好ましくは自走できるように取付けられている。

台車４のブラケット５に昇降可能に取着され、ウィンチの巻胴６にワイヤ７により連結されて、ワイヤ７の巻取り或いは巻戻しにより昇降するホルダー８には、長距離伝播性の超音波の送信部９ａと反射波の受信部９ｂを備えた超音波センサ１１が取付けられている。

側壁１ａの壁厚測定時には、ワイヤ７の巻戻しにより超音波センサ１１を降下させ、送信部９ａと受信部９ｂをメッキ槽側壁１ａの天端に接触させる。そして台車４の走行に伴って天端に沿って移動させ、送信部９ａより長距離伝播性の超音波を側壁天端から壁厚と直交する方向に送信し、その反射波を受信部９ｂにて受信する。図中、１２は超音波センサ１１で検出した反射波のデータからメッキ槽側壁の壁厚を算出する解析装置を備えた超音波探傷器を示す。図３は、該超音波探傷器１２の解析装置の一例を示すもので、パソコンにより構成され、超音波センサ１１の受信部９ｂで受信された反射波のデータからノイズを除去した波形を求める波形処理部１４と、反射波の振幅と側壁表面の凹部の深さとの検量式（反射波の振幅と側壁表面の凹部の深さには、前述の非特許文献１に示されるように正の相関がある）を格納したメモリー１５と、前記波形処理部１４で求めた波形の振幅からメモリー１５に格納される検量式に基づいて壁厚を算出する算出部１６と、算出部１６で算出されたメッキ槽側壁１ａの壁厚から求めた、図２に示す側壁１ａのプロフィルを表示するＣＲＴ等の表示部１７からなっている。

本実施形態によると、超音波センサ１１をメッキ槽側壁１ａの天端に沿って移動させることにより側壁１ａのプロフィルが表示部１７に表示され、溶損の程度を一目で見て把握することができる。

前記実施形態の超音波センサ１１には、圧電素子式や磁歪式のものを用いてもよいが、好ましくは非接触タイプの電磁超音波センサが用いられる。
前記実施形態の解析装置は、得られた反射波の振幅からメモリー１５に格納される検量式に基づいて壁厚を算出し、それより求めた側壁１ａのプロフィルを表示部１７に表示するようになっているが、別の実施形態では波形処理部１４で処理された波形が表示部１７に表示され、表示部１７に表示される波形を見て、側壁内面のプロフィルを把握するようにされる。

本発明は、亜鉛、錫、鉛、アルミニウム等の溶融金属が入れられる高温槽の壁厚を測定する方法及び装置に関するものであるが、原油等の液体の貯蔵タンクや船舶等における上部開放された構造物の側壁の壁厚の測定にも応用可能である。さらに、測定精度の向上や測定時間の短縮を図る目的で複数個の超音波センサを同時に使用して測定することも、本発明を応用することで可能となる。

非特許文献１の実験で用いたパイプを示す図。 亜鉛メッキ槽の側壁測定時における測定装置の側面図。 解析装置のブロック図。

符号の説明

１・・亜鉛メッキ槽
１ａ・・側壁
３・・レール
４・・台車
５・・ブラケット
６・・巻胴
７・・ワイヤ
８・・ホルダー
９ａ・・送信部
９ｂ・・受信部
１１・・超音波センサ
１２・・超音波探傷器
１４・・波形処理部
１５・・メモリー
１６・・算出部
１７・・表示部

Claims (4)

1. 内部に溶融金属が入れられる高温槽の壁厚を測定する方法であって、超音波センサを高温槽の側壁天端に設置して、長距離伝播性の超音波を壁厚と直交する方向に発し、その反射波のデータから高温槽の壁厚を測定することを特徴とする方法。
2. 内部に溶融金属が入れられる高温槽の壁厚を測定する装置であって、高温槽の側壁天端から壁厚と直交する方向に長距離伝播性の超音波を発する送信部と、長距離伝播性の超音波の反射波を受信する受信部を有し、高温槽の側壁天端に配置される超音波センサと、該超音波センサで検出した反射波のデータから高温槽側壁の壁厚を算出する解析装置とからなることを特徴とする装置。
3. 前記超音波センサが電磁超音波センサであることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 前記超音波センサを高温槽の側壁天端に沿って移動させる移動手段を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の装置。