JP2013083545A - Method and apparatus for detecting boundary surface states of multilayer pipeline by ultrasonic attenuation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多層配管の製造工程において、該多層配管を構成する鋼管と該鋼管内面に被覆される樹脂ライニングとの界面に発生する欠陥を検出する超音波減衰法による多層配管の界面状態検出方法および界面状態検出装置に関する。 The present invention relates to a method for detecting an interface state of a multilayer pipe by an ultrasonic attenuation method for detecting a defect generated at an interface between a steel pipe constituting the multilayer pipe and a resin lining coated on the inner surface of the steel pipe in a manufacturing process of the multilayer pipe. And an interface state detection device.
配水管、特に鋼管では長年の通水により内面の腐食が進み、赤水や濁水の発生あるいはスケールの付着等さまざまの問題が発生している。このため、今日では、耐環境性重視の観点から耐久性、耐蝕性に優れた多層配管の普及が図られるようになった。前記多層配管は、例えば鋼管の内面に硬質塩化ビニールやポリエチレンを被覆(ライニング)した樹脂ライニング構成を持つ。 In distribution pipes, especially steel pipes, corrosion of the inner surface has progressed due to water flow for many years, and various problems such as generation of red water and muddy water or adhesion of scale have occurred. For this reason, today, from the viewpoint of emphasizing environmental resistance, the spread of multilayer piping excellent in durability and corrosion resistance has been achieved. The multilayer pipe has a resin lining configuration in which, for example, hard vinyl chloride or polyethylene is coated (lining) on the inner surface of a steel pipe.
前記樹脂ライニングは、多層配管の生産ラインにおいて、硬質塩化ビニール管やポリエチレン管を鋼管の内面に圧入し、さらに加熱融着することによって得られ、これらの密着強度が管材としての品質要素になっている。従って、これらの間に隙間があると品質保全上重大な問題となる。つまり、長期間に亘って所期の耐食性や耐久性を維持するためには、前記加熱融着後の密着力や厚みの品質管理が重要になってくる。これまでの品質管理では多層配管の生産ラインで多層配管を任意個数抜き取って、鋼管に対する樹脂ライニングの接着性、密着性、界面状態の試験を種々の方法を用いて実施している。 The resin lining is obtained by press-fitting a hard vinyl chloride pipe or polyethylene pipe into the inner surface of a steel pipe in a multilayer pipe production line, and further heat-sealing, and these adhesion strengths become a quality factor as a pipe material. Yes. Therefore, if there is a gap between them, it becomes a serious problem in terms of quality maintenance. That is, in order to maintain the desired corrosion resistance and durability over a long period of time, quality control of the adhesive strength and thickness after the heat fusion becomes important. In quality control so far, an arbitrary number of multilayer pipes are extracted from the production line of multilayer pipes, and tests of the adhesiveness, adhesion and interface state of the resin lining to the steel pipe are carried out using various methods.
しかしながら、前記のような多層配管の抜き取りによって鋼管に対する樹脂ライニングの良否判定をする場合には、生産ラインを一時停止させて、電磁膜厚計により樹脂ライニングの膜厚を測定しなければならない。また、かかる測定を多層配管の全長に亘って実施する必要があるところから、測定時間および測定工数が多くなり、結果として多層配管の生産効率が低下するという不都合があった。 However, when the quality of the resin lining for the steel pipe is determined by extracting the multilayer pipe as described above, the production line must be temporarily stopped and the film thickness of the resin lining must be measured with an electromagnetic film thickness meter. In addition, since it is necessary to perform such measurement over the entire length of the multilayer pipe, the measurement time and the number of measurement steps are increased, resulting in a disadvantage that the production efficiency of the multilayer pipe decreases.
これに対して、パルス状の信号を励起源としてパイプ状物体内に弾性波を発生させ、欠陥部分からの反射波を検出して、そのパイプ状物体上の欠陥の位置を特定する欠陥検査方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、超音波を送信して、管材からの反射波を捉えて、管材の厚さ、欠損、損傷などを非接触で検出する超音波反射法なども提案されている。 On the other hand, a defect inspection method for generating an elastic wave in a pipe-like object using a pulsed signal as an excitation source, detecting a reflected wave from the defect portion, and specifying the position of the defect on the pipe-like object Is known (see, for example, Patent Document 1). In addition, an ultrasonic reflection method that transmits ultrasonic waves, captures reflected waves from the tube material, and detects the thickness, defect, damage, etc. of the tube material in a non-contact manner has been proposed.
しかしながら、この欠陥検査方法では励起源直下の欠陥しか検出できず、多層配管全体を検査するには多くの時間が掛かり、欠陥を見逃す可能性が大きいほか、特に管材層の接着状態、密接状態や材質の性状に応じた欠陥情報を捕らえることが難しいという不都合があった。 However, this defect inspection method can only detect defects directly under the excitation source, and it takes a lot of time to inspect the entire multi-layer piping, and there is a high possibility of overlooking the defects. There is an inconvenience that it is difficult to capture defect information according to the properties of the material.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、多層配管を構成する鋼管および樹脂ライニングごとの音響インピーダンスの減衰波形を利用して、鋼管および樹脂ライニング相互の接着状態、密接状態、界面状態をこれらの複数部位について詳細かつ迅速に判別することができる超音波減衰法による多層配管の界面状態検出方法および界面状態検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and the purpose thereof is to utilize the attenuation waveform of the acoustic impedance for each steel pipe and resin lining constituting the multilayer pipe, and the adhesion state between the steel pipe and the resin lining, It is an object of the present invention to provide an interface state detection method and an interface state detection device for multilayer pipes by an ultrasonic attenuation method capable of discriminating the close state and the interface state in detail and quickly with respect to these plural parts.
前述した目的を達成するために、本発明に係る超音波減衰法による多層配管の界面状態検出装置は、内面に樹脂ライニングを施した鋼管の表面に超音波を照射し、前記鋼管の表面に励起された超音波が前記鋼管および樹脂ライニング内に進行することによって、前記鋼管および樹脂ライニングの界面と樹脂ライニング内面とから反射される超音波対応の反射光をそれぞれ検出する超音波超音波検出器と、該超音波検出器で得られる前記鋼管上に設定された仮想上の格子点ごとの、音響インピーダンス密度による減衰波形を採取し、その減衰波形の指数近似曲線どうしの比較結果から、前記鋼管と樹脂ライニングとの界面に発生した物理的な欠陥情報を可視化する演算処理部とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the interface state detection apparatus for multilayer piping by the ultrasonic attenuation method according to the present invention irradiates the surface of the steel pipe with the resin lining on the inner surface, and excites the surface of the steel pipe. An ultrasonic ultrasonic detector for detecting reflected light corresponding to ultrasonic waves reflected from the interface of the steel pipe and the resin lining and the inner surface of the resin lining as a result of the generated ultrasonic waves traveling into the steel pipe and the resin lining, The attenuation waveform due to the acoustic impedance density for each virtual lattice point set on the steel pipe obtained by the ultrasonic detector is collected, and from the comparison result of exponential approximation curves of the attenuation waveform, the steel pipe and And an arithmetic processing unit that visualizes physical defect information generated at the interface with the resin lining.
上記構成により、多層配管を構成する鋼管の表面に集光された超音波が、該集光部付近を局所的に温度上昇させて、体積膨張を惹起させる。このため、前記鋼管の表面に超音波が励起され、該超音波は内部に拡散するように伝播して、鋼管と樹脂ライニングとの界面および樹脂ライニング内面で反射を繰り返しながら減衰する。その各反射波の減衰波形が超音波検出器を用いて観測される。 With the above-described configuration, the ultrasonic waves collected on the surface of the steel pipe constituting the multi-layer pipe locally raise the temperature in the vicinity of the light collecting portion and cause volume expansion. For this reason, ultrasonic waves are excited on the surface of the steel pipe, the ultrasonic waves propagate so as to diffuse inside, and are attenuated while being repeatedly reflected at the interface between the steel pipe and the resin lining and the inner surface of the resin lining. The attenuation waveform of each reflected wave is observed using an ultrasonic detector.
前記の観測情報は、鋼管および樹脂ライニングのそれぞれが持つ密度と音速との積で表される音響インピーダンス密度である。従って、この音響インピーダンスによって反射波が減衰する減衰時間および反射出力、つまり減衰波形を採取し、その指数近似曲線どうしを減衰時間τで比較、検証することにより、鋼管と樹脂ライニングとの接着度、密接度、界面状態を正確に判定することができる。 The observation information is an acoustic impedance density represented by the product of the density and sound velocity of each of the steel pipe and the resin lining. Therefore, by collecting the decay time and reflected output in which the reflected wave is attenuated by this acoustic impedance, that is, the decay waveform, comparing and verifying the exponential approximation curves with the decay time τ, the degree of adhesion between the steel pipe and the resin lining, It is possible to accurately determine the closeness and the interface state.
また、本発明に係る超音波減衰法による多層配管の界面状態検出方法は、内面に樹脂ライニングを施した鋼管の表面に超音波を励起し、前記超音波が前記鋼管および樹脂ライニング内に進行することによって、材質固有の音響インピーダンスにより減衰した音波の振動をexp−βx(βは減衰定数)にあてはめ、演算処理によりその減衰波形の指数近似曲線どうしの減衰時間γまでの積分値および収束幅Φ等を比較し、前記鋼管と樹脂ライニングとの界面に発生した物理的な欠陥情報を可視化することを特徴とする。 In the method for detecting an interface state of a multilayer pipe by the ultrasonic attenuation method according to the present invention, ultrasonic waves are excited on the surface of a steel pipe whose inner surface is resin-lined, and the ultrasonic waves proceed into the steel pipe and the resin lining. Thus, the vibration of the sound wave attenuated by the acoustic impedance peculiar to the material is applied to exp −βx (β is an attenuation constant), and the integrated value up to the attenuation time γ between the exponential approximation curves of the attenuation waveform and the convergence width Φ And the like, and the physical defect information generated at the interface between the steel pipe and the resin lining is visualized.
これにより、多層配管を構成する鋼管と樹脂ライニングとの接合度、密着度および界面状態等の物理状態を、鋼管における仮想上の格子点における音響インピーダンスによる減衰波形を指数近似曲線どうしの減衰時間τにおける積分値並びに収束幅Φ1、Φ2等の比較によって正確に推測することができるとともに、これを多層配管の生産ラインを止めることなく、非接触、非破壊で高精度かつ効率的に実施可能にする。 As a result, the physical state such as the bonding degree, adhesion degree and interface state between the steel pipe and the resin lining constituting the multilayer pipe, the attenuation waveform due to the acoustic impedance at the virtual lattice point in the steel pipe, the attenuation time τ between the exponential approximation curves Can be accurately estimated by comparing the integral value and convergence widths Φ 1 , Φ 2, etc., and can be carried out with high accuracy and efficiency in a non-contact, non-destructive manner without stopping the production line for multilayer piping. To.
本発明によれば、多層配管の複数箇所で観測された音響インピーダンス密度の減衰波形を利用して、鋼管および樹脂ライニング相互の界面状態を各管材各部について詳細かつ迅速に検査することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the interface state between a steel pipe and resin lining can be test | inspected in detail and rapidly about each pipe material using the attenuation waveform of the acoustic impedance density observed in the multiple places of multilayer piping.
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。 The present invention has been briefly described above. Further, the best mode for carrying out the invention described below will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の一実施の形態にかかる超音波減衰法による多層配管の界面状態検出装置を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an interface state detection device for multilayer piping by an ultrasonic attenuation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態による超音波減衰法による多層配管の界面状態検出装置は、内面に樹脂ライニングを施した鋼管の表面に超音波を照射する超音波発振器と、前記超音波を受けて前記鋼管の表面に励起された超音波が前記鋼管および樹脂ライニング内に進行することによって、前記鋼管および樹脂ライニングの界面と樹脂ライニング内面とから反射される超音波対応の反射光をそれぞれ光学的に検出する超音波検出器と前記鋼管上に設定された仮想上の格子点ごとに、音響インピーダンス密度の減衰波形を採取し、その減衰波形の指数近似曲線どうしの時間τにおける積分値、収束幅Φ1<Φ2またはΦ1>Φ2等の比較結果から、前記鋼管と樹脂ライニングとの界面に発生した物理的な欠陥情報を可視化可能にする演算処理部とを備えて構成される。 An apparatus for detecting an interface state of a multilayered pipe by an ultrasonic attenuation method according to the present embodiment includes an ultrasonic oscillator that irradiates ultrasonic waves on the surface of a steel pipe whose inner surface is resin-lined, and the surface of the steel pipe that receives the ultrasonic waves. Ultrasonic detection that optically detects reflected light corresponding to ultrasonic waves reflected from the interface of the steel pipe and the resin lining and the inner surface of the resin lining as the excited ultrasonic waves travel into the steel pipe and the resin lining. For each virtual lattice point set on the vessel and the steel pipe, an attenuation waveform of the acoustic impedance density is sampled, and an integrated value at a time τ between the exponential approximation curves of the attenuation waveform, a convergence width Φ 1 <Φ 2 or An arithmetic processing unit that makes it possible to visualize physical defect information generated at the interface between the steel pipe and the resin lining based on a comparison result such as Φ 1 > Φ 2. The
この構成によって、鋼管と樹脂ライニングとの接合度、密着度および界面状態等の物理状態を、鋼管における仮想上の複数格子点における、音響インピーダンス密度の減衰波形を採取し、これらの指数近似曲線どうしの時間τにおける積分値、収束幅Φ1、Φ2等を比較することによって正常の判定出力を得ることができる。 With this configuration, the physical state of the steel pipe and the resin lining, such as the degree of adhesion, adhesion, and interface state, is collected, and the attenuation waveform of the acoustic impedance density at multiple virtual lattice points in the steel pipe is collected. A normal determination output can be obtained by comparing the integral values at the time τ, the convergence widths Φ 1 , Φ 2, and the like.
本実施形態による超音波減衰法による多層配管の界面状態検出装置は、図1に示すように、超音波発振器1と、投光用の反射ミラー2と、投光側集光レンズ3と、受光側集光レンズ4と、受光用の反射ミラー5と、超音波検出器6と、波形描画部7と、演算処理部(CPU)8とからなる。
As shown in FIG. 1, an apparatus for detecting an interface state of a multilayer pipe by an ultrasonic attenuation method according to the present embodiment includes an
これらのうち、前記超音波発振器1は超音波を発生する。前記反射ミラー2は、超音波発振器1からの超音波を被検体としての、図2に示すような多層配管、具体的には、内周面に硬質塩化ビニールなどの樹脂ライニング9を施した鋼管10に向けて照射するように機能する。集光レンズ3は、反射ミラー2で反射された超音波のエネルギレベルを高めて鋼管10の表面に照射する。なお、この鋼管10の外周面には亜鉛メッキ層11による防錆処理がなされている。別の多層配管として、図3に示すように、鋼管(炭素鋼)10の内周面および外周面の両方に硬質塩化ビニールなどの樹脂ライニング9を施したものがある。このような3層構造の多層配管も、本発明による接合度、密着度および界面状態等の物理状態の検査対象にすることができる。
Among these, the
また、前記集光レンズ4は、超音波の照射によって鋼管10の表面に発生し
た超音波情報を光情報として集光するものであり、反射ミラー5はその光情報の光を受けて、前記超音波検出器6へ入力するように機能する。
The
前記超音波検出器6は、集光レンズ4および反射ミラー5を介して入射した前記光情報を持つ反射光と、これらを介して前記鋼管10の表面に照射される照射光とを混合することにより回折光を発生させ、反射光と回折光との干渉信号を光情報として得る。なお、鋼管10の表面における超音波検出器6の出力は100mW以下で、スポット径は約2mmとされ、前記波形描画部7は超音波検出器6で計測される前記反射波や干渉信号波形等を描画表示するように機能する。
The
演算処理部8は、前記鋼管10上に予め設けた仮想上の格子点ごとに音響インピーダンス密度の減衰波形を採取し、この減衰波形の指数近似曲線どうしの時間τにおける指数近似曲線における積分値、収束幅Φ1、Φ2等の比較結果から、前記鋼管10と樹脂ライニング9との界面に発生した空隙や樹脂ライニングに発生したピンホールなどの物理的な欠陥情報の可視化を可能にする。前記空隙やピンホールが存在する場合には、鋼管との表面波(界面)と底面波(内面)のみの減衰波形しか現れない。即ち、超音波は空気抵抗を受けて伝播しなくなりまたは伝播し難くなる。従って樹脂ライニング9の内壁からの反射波形レベルは極端に小さくなるか、殆ど現れなくなる。
The arithmetic processing unit 8 collects an attenuation waveform of the acoustic impedance density for each virtual lattice point provided in advance on the
一般に、異なる物質から構成される複層構造物の表面から垂直に超音波を入射すると、材質が異なっても、音響インピーダンスの等しい物質間の層間面においては、超音波は、その界面を通り抜けてしまう。音響インピーダンスZ(材質が持つ密度ρ(g/cm3)と音速C(m/sec)との積で表される)の異なる物質の音響インピーダンスZ1、Z2の層で構成される複数層の物体や層間に空隙が存在する物体に超音波を入射した場合、超音波は境界面における反射率r=Z2−Z1/Z2+Z1によりその界面で一部が反射される。つまり、速度に比例した材質の粘性密度の抵抗力である音響インピーダンス密度によって音響エネルギーを消費して時間とともに前記減衰振動がexp-βx(βは減衰定数)に比例して減衰する。 In general, when ultrasonic waves are incident perpendicularly from the surface of a multi-layered structure composed of different materials, even if the materials are different, the ultrasonic waves pass through the interface at the interlayer surface between materials with the same acoustic impedance. End up. A plurality of layers composed of layers of acoustic impedances Z 1 and Z 2 of materials having different acoustic impedances Z (expressed by a product of density ρ (g / cm 3 ) and sound velocity C (m / sec)) When an ultrasonic wave is incident on the object or an object having a gap between layers, a part of the ultrasonic wave is reflected at the interface by the reflectivity r = Z 2 −Z 1 / Z 2 + Z 1 at the boundary surface. In other words, the acoustic energy is consumed by the acoustic impedance density which is the resistance force of the viscosity density of the material proportional to the speed, and the damped vibration is attenuated in proportion to exp- βx (β is a damping constant) with time.
今、超音波装置を図4に示すような入出力情報の制御系としてみると、信号入力x(t)を他の信号に変換して送り出す伝達関数g(t)を有する減衰振動をとるインパルス応答y(t)と想定できる。図5において、送信波形を任意の時刻tにおいて高さx(t)で微小時間Δtの単位インパルスを与えたとする。この強さをx(t)Δ(t)とすることができる。時間tで観測した応答をy(t)とするとy(t)=∫0 Xg(t−τ)x(t)dtとなり、時間tの値の情報は制御面積総和(積分値)を対象から2分の1で求めることができる。ここで、τ<tとした。 Now, when the ultrasonic apparatus is viewed as a control system for input / output information as shown in FIG. 4, an impulse that takes a damped oscillation having a transfer function g (t) that converts the signal input x (t) into another signal and sends it out. A response y (t) can be assumed. In FIG. 5, it is assumed that the transmission waveform is given a unit impulse of a minute time Δt at a height x (t) at an arbitrary time t. This strength can be set to x (t) Δ (t). If the response observed at time t is y (t), then y (t) = ∫ 0 X g (t−τ) x (t) dt, and information on the value of time t is for the control area sum (integral value). Can be obtained in half. Here, τ <t.
インパルス応答は指数関数近似と仮定し取り扱うことができるので、図11に示すような鋼管10上の微小メッシュにおける各格子点の固有の音響特性ごとに、多重反射超音波の減衰の関係を電圧(mv)と時間(μs)との関係を一定時間τまでの情報として、音波の減衰を測定する。この結果は実験式で求めることができる。
図6は、層間に空隙(剥離)が生じていない場合の反射出力の減衰特性を示し、図7は、層間に空隙(剥離)が生じている場合の反射出力の減衰特性を示す。図6は、反射出力の波形の振幅が10μsより1/15程度に略収束して時間τで収束幅がΦ1となり、図11における鋼管10と樹脂ライニング9との接合状態が完全である。一方、図7は、反射出力の波形の振幅が最大振幅(6μs付近)の1/6程度に収束し、時間τで収束幅はΦ2となる。よって、これらの波形の収束状態の比較結果から層間空隙(剥離)の有無が判別可能になる。
Since the impulse response can be handled assuming that it is an exponential function approximation, the relationship between the attenuation of the multi-reflection ultrasonic wave is expressed by the voltage (for each acoustic characteristic unique to each lattice point in the fine mesh on the
FIG. 6 shows the attenuation characteristic of the reflected output when no gap (separation) occurs between the layers, and FIG. 7 shows the attenuation characteristic of the reflected output when the gap (separation) occurs between the layers. In FIG. 6, the amplitude of the waveform of the reflected output substantially converges to about 1/15 from 10 μs, and the convergence width becomes Φ 1 at time τ, and the joining state between the
本実施形態では、音響インピーダンスρCに着目し、図11における鋼管10および樹脂ライニング9からの反射波の減衰波形、つまり反射波の状態から減衰時間τ(t)および反射出力C(mv)を、予め鋼管10上に設定された仮想上の格子点ごとに捉えた情報として数値化し、収束幅Φ1、Φ2を比較する。これにより多層配管を構成する各管材の接着度、密接度、正常を推定できる。これらの数値を、図10に示すように反射出力(mV)対時間(τ)の座標上にプロットして、時間(μs)とともに変化する図10に示すような反射出力の減衰特性曲線Bを得るとともに、この減衰特性曲線Bの近似曲線Aを得る。
In the present embodiment, paying attention to the acoustic impedance ρC, the attenuation waveform of the reflected wave from the
また、図11は、鋼管10にxy方向に例えば5mm間隔のメッシュの格子点を持つメッシュパターンを設定したものを示し、図12はその一部を拡大して示す。音響エネルギーは媒質それぞれの密度ρ(kg/m2)と媒質の粒子速度C(m/s)に比例した抵抗力による伝播エネルギーの損失があり、図11に示す多層配管を構成する鋼管10および樹脂ライニング9の各格子点ごとに減衰する。この伝播エネルギーの時間的減衰量として、減衰係数βをパラメータとする指数近似曲線から音響の異なる領域a、b、cについてもその結果を、図12に示すようにメッシュパターン上に領域を分けて表示する。これにより可視化が可能になり、図11に示す鋼管10および樹脂ライニング9の接着、密接、界面の各状態を推定することができる。
Moreover, FIG. 11 shows what set the mesh pattern which has a grid point of the mesh of a 5-mm space | interval in the xy direction, for example in the xy direction, and FIG. 12 expands and shows a part. The acoustic energy has a loss of propagation energy due to a resistance force proportional to the density ρ (kg / m 2 ) of each medium and the particle velocity C (m / s) of the medium, and the
鋼管10の内部の状態により、格子点の音響インピーダンス密度による反射を点として捉え、多重反射超音波として送り出される信号をインパルス応答として捉えると、印加された信号が入力と出力の関係でどのように変化しているか、過渡応答を実測することで面として捉えることができる。実測した箇所の個々の伝達関数を時間軸にとり比較することで、境界面の状態を推定することができる。個々の伝達関数は鋼管10内部の情報であり、多層配管の界面状態など重要な意味を持つ。従って、反射応答の時間ごとの格子点(測定点)を結んだ線で近似すると、等高線を描画することができる。高分子物質である塩化ビニールの音波吸収により、多層配管の多重反射エコーは減衰する。図6の健全部、図7の剥離部の測定結果から図8(実験式y=13.425e−0.06631x+0.6434)および図9(実験式y=7.926e−0.05017x+2.9825)に示すように、実験式から時間τが限りなく∞に近づくことで収束幅Φ1=0.6434mv、Φ2=2.9825mvで収束し、Φ2>Φ1となる。
Depending on the internal state of the
このように、本実施形態では多層配管の表面に仮想上の格子点を設定し、その格子点上の音響インピーダンス密度の減衰波形を採取し、指数近似曲線による比較を行なうことで、多層配管の層間の接合、密着、界面状態を推定することとしている。なお、超音波の発生手段はレーザをはじめEMAT型、圧電型等が用いられるが、減衰の原理からこれらのいずれかに限定されるものではない。 As described above, in this embodiment, a virtual lattice point is set on the surface of the multilayer pipe, an attenuation waveform of the acoustic impedance density on the lattice point is sampled, and comparison is performed using an exponential approximation curve. Interlayer bonding, adhesion, and interface state are estimated. The ultrasonic wave generating means may be a laser, an EMAT type, a piezoelectric type, or the like, but is not limited to any one of them due to the principle of attenuation.
以上のように、本実施形態では、超音波発振器1から内面に樹脂ライニング9を施した鋼管10の表面に超音波を照射し、超音波を受けて前記鋼管10の表面に励起された超音波が鋼管10および樹脂ライニング9内に進行することによって、鋼管10および樹脂ライニング9の界面と樹脂ライニング9の内面とから反射される超音波対応の反射光を超音波検出器6によりそれぞれ光学的に検出し、演算処理部8により前記鋼管10上に設定された仮想上の格子点ごとに音響インピーダンス密度の減衰波形を採取し、その減衰波形の指数近似曲線どうしの減衰時間τまでの積分値と収束幅φ等の比較結果を演算することで、前記鋼管10と樹脂ライニング9との界面に発生した物理的な欠陥情報を可視化可能にすることとしている。
As described above, in this embodiment, the ultrasonic wave is applied to the surface of the
これによって、多層配管を構成する鋼管10および樹脂ライニング9ごとに格子点の音響インピーダンス密度が異なることを利用して、鋼管10および樹脂ライニング9相互の界面状態をこれらの複数部位について詳細かつ迅速に判定することができる。
Thus, by utilizing the fact that the acoustic impedance density of the lattice points is different for each of the
また、前記の各メッシュ点(格子点)における減衰波形をもとに、それぞれ下記判定要素(入力信号)i1、i2に対してビット信号〔0〕、〔1〕を設定すると、前記演算処理部8により各メッシュ点における欠陥情報を演算して設定された前記ビット信号を参照して、図13に示すような真理値表を得ることができる。この真理値表において、i1〜inの一つでも〔0〕ビット信号となった場合にAND回路の演算処理を行い、この演算結果(各メッシュ点の判定出力X)から容易に異常判定することができる。この異常判定結果は、視覚や聴覚にて認知できる周知の表示手段を用いて表示することができる。 Further, when the bit signals [0] and [1] are set for the following determination elements (input signals) i 1 and i 2 based on the attenuation waveform at each mesh point (lattice point), the calculation is performed. A truth table as shown in FIG. 13 can be obtained by referring to the bit signal set by calculating defect information at each mesh point by the processing unit 8. In this truth table, if at least one of i 1 to in is a [0] bit signal, the AND circuit performs arithmetic processing, and it is easy to determine an abnormality from this arithmetic result (determination output X of each mesh point). can do. This abnormality determination result can be displayed using a known display means that can be recognized visually or auditorily.
i1:時間τにおける収束幅φ(mv)≦正常収束幅φ(mv)即ちΦ1<Φ2のとき〔1〕の対応をとる。 i 1 : Convergence width φ (mv) ≦ normal convergence width φ (mv) at time τ, that is, [1] when Φ 1 <Φ 2 .
i2:積分値∫z 0y(t)dt≦正規積分値即ち(I)<(II)のとき〔1〕の対応となる。 i 2 : integral value ∫ z 0 y (t) dt ≦ normal integral value, that is, when (I) <(II), it corresponds to [1].
in:品質保持から音響インピーダンス密度の異なる鋼管接合部の減衰情報等論理構成を追加することにより必要情報を加味することで、より精度の高い演算処理を可能にする。 i n : By adding necessary information by adding a logical configuration such as attenuation information of steel pipe joints having different acoustic impedance densities in order to maintain quality, more accurate arithmetic processing can be performed.
以上のように、本発明は、超音波の照射にもとづく多層配管の界面からの反射光を検出し、この検出情報を演算するものとは異なり、前述のように超音波の照射にもとづく材質固有の音響インピーダンス密度の減衰波形を採取して、その指数近似曲線どうしの比較、検証を行なう超音波減衰法による多層配管の界面状態検出方法および界面状態検出装置を提供するものである。 As described above, the present invention detects the reflected light from the interface of the multi-layer pipe based on the ultrasonic irradiation, and differs from the calculation of the detection information, as described above, the material specific to the material based on the ultrasonic irradiation. It is intended to provide an interface state detection method and an interface state detection apparatus for multilayer piping by an ultrasonic attenuation method that collects attenuation waveforms of acoustic impedance densities of the above, and compares and verifies the exponential approximation curves.
本発明は、鋼管および樹脂ライニング相互の界面状態をこれらの複数部位について詳細かつ迅速に判定することができるという効果を有し、多層配管を構成する鋼管と該鋼管内面に被覆される樹脂ライニングとの界面に発生する欠陥を検出する超音波減衰法による多層配管の界面状態検出方法および界面状態検出装置に有用である。 The present invention has an effect that the interface state between a steel pipe and a resin lining can be determined in detail and quickly for these plural parts, and a steel pipe constituting a multilayer pipe and a resin lining coated on the inner surface of the steel pipe, The present invention is useful for an interface state detection method and an interface state detection apparatus for multilayer pipes by an ultrasonic attenuation method for detecting defects generated at the interface of the pipe.
1 超音波発振器
2 反射ミラー
3 投光側集光レンズ
4 受光側集光レンズ
5 反射ミラー
6 超音波検出器
7 波形描画部
8 演算処理部
9 樹脂ライニング
10 鋼管
11 亜鉛メッキ層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011223618A JP2013083545A (en) | 2011-10-11 | 2011-10-11 | Method and apparatus for detecting boundary surface states of multilayer pipeline by ultrasonic attenuation method |
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ID=48528885
Family Applications (1)
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JP2011223618A Pending JP2013083545A (en) | 2011-10-11 | 2011-10-11 | Method and apparatus for detecting boundary surface states of multilayer pipeline by ultrasonic attenuation method |
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JP (1) | JP2013083545A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017194299A (en) * | 2016-04-18 | 2017-10-26 | 日鉄住金防蝕株式会社 | Coat soundness evaluation method |
-
2011
- 2011-10-11 JP JP2011223618A patent/JP2013083545A/en active Pending
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