JP2015031630A - Ae test device and method of composite material tank - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an AE test device and a method of a composite material tank capable of detecting a damage state of a liner of the composite material tank comprising the liner constituting a container and a fiber reinforced material for covering the outer surface of the liner.SOLUTION: An AE test device includes: a plane inspection part 12 formed integrally of the same material as that of a liner 1, and exposed to the outside of a fiber reinforced material 2; an AE sensor 14 mounted on the plane inspection part 12; and an inspection device 20 for detecting a damage state of the liner 1 from change in AE activity such as hit occurrence frequency of an AE signal detected by the AE sensor 14 or energy change.

Description

本発明は、容器を構成するライナと、ライナの外面を覆う繊維強化材とからなる複合材タンクのＡＥ試験装置と方法に関する。   The present invention relates to an AE test apparatus and method for a composite material tank comprising a liner constituting a container and a fiber reinforcement covering the outer surface of the liner.

ＡＥ（アコースティックエミッション：音響発生）とは、材料の変形又は破損に伴い材料から発生する音波を意味する。また、ＡＥ信号とは、ＡＥで発生した音波信号を意味し、ＡＥセンサとはＡＥ信号を受信又は検出するセンサを意味する。更にＡＥ試験は、ＡＥ信号に基づき材料の変形又は破損の程度やその位置を特定する試験又は試験方法を意味する。   AE (acoustic emission: sound generation) means sound waves generated from a material as the material is deformed or broken. The AE signal means a sound wave signal generated by the AE, and the AE sensor means a sensor that receives or detects the AE signal. Further, the AE test means a test or a test method for specifying the degree of deformation or breakage of the material and the position thereof based on the AE signal.

ＡＥ試験は、鋼溶接構造で製造された円筒形石油タンクや天然ガスタンクなどの圧力容器の腐食状況を評価する手段として規格化され利用されている（例えば非特許文献１、２）。また、ライナと呼ばれるタンク内壁とライナの周囲を繊維強化プラスティック（ＦＲＰ）で補強した複合材タンクのＡＥ検査方法についても非特許文献３に示すような技術指針がある。   The AE test is standardized and used as a means for evaluating the corrosion status of pressure vessels such as cylindrical oil tanks and natural gas tanks manufactured with a steel welded structure (for example, Non-Patent Documents 1 and 2). Further, there is a technical guideline as shown in Non-Patent Document 3 regarding an AE inspection method for a composite material tank in which a tank inner wall called a liner and the periphery of the liner are reinforced with fiber reinforced plastic (FRP).

かかる複合材タンクは、近年、ロケットの燃料タンクや燃料電池用の水素タンクとして採用されている（例えば非特許文献４、５）。ロケット用燃料タンクは再使用されることはほとんどなく、タンクとしての健全性は、使用前の検査のみで対応可能である。一方、燃料電池用水素タンクは、例えば、燃料電池車用に利用した場合、水素の充填と放出が数万回繰り返し行われる。   In recent years, such composite material tanks have been adopted as fuel tanks for rockets and hydrogen tanks for fuel cells (for example, Non-Patent Documents 4 and 5). Rocket fuel tanks are rarely reused, and the soundness of the tank can be handled only by inspection before use. On the other hand, when the hydrogen tank for a fuel cell is used for a fuel cell vehicle, for example, filling and discharging of hydrogen are repeated tens of thousands of times.

このように加圧流体（例えば水素）の充填と放出が繰り返えされる複合材タンクでは内部の流体が漏えいしないことを製造直後の初期検査はもちろんのこと、定期的もしくは継続的に検査もしくは監視を行う必要がある。   In the composite tank where filling and discharging of pressurized fluid (for example, hydrogen) are repeated in this way, it is inspected or monitored regularly or continuously, as well as initial inspection immediately after manufacturing, to prevent the internal fluid from leaking. Need to do.

鋼溶接構造のタンクでも流体の充填と放出が繰り返し行われるが、一定容量の円筒形タンクでは内部の流体を全て取り出した後に、タンク底板の腐食状況を検査する開放検査の実施が法律により定められている。その開放検査においては、「人の目視では検査できない小さな傷」の検出のため浸透探傷検査（ＰＴ）、磁粉探傷検査（ＭＴ）、渦流探傷検査（ＥＴ）および超音波探傷検査（ＵＴ）などの非破壊検査手法が適用される。   Filling and discharging of fluid is repeated even in steel welded tanks, but in the case of a fixed capacity cylindrical tank, after all the fluid inside is taken out, an open inspection is conducted by law to inspect the corrosion status of the tank bottom plate. ing. In the open inspection, such as penetrant inspection (PT), magnetic particle inspection (MT), eddy current inspection (ET) and ultrasonic inspection (UT) for detecting “small scratches that cannot be inspected by human eyes” Nondestructive inspection methods are applied.

しかし、上述した複合材タンクは、一般に、鋼溶接構造タンクよりも内部流体の圧力を高めて使用される。これは、できるだけ大量の流体をできるだけ軽い容器で運搬するためである。さらに、流体の高圧力に耐えうるようにするため、複合材タンクの断面形状は円形になることが一般的である。矩形形状では、辺と辺の接続部の補強が必要となることを避けるためである。また、複合材タンクの側面外径は平行部と呼ばれる円筒部と該円筒部の両側に先端に行くほど円形断面の直径が小さくなるドーム部を有する形状を有している。   However, the composite material tank described above is generally used with a higher internal fluid pressure than the steel welded structure tank. This is to carry as much fluid as possible in as light a container as possible. Furthermore, in order to be able to withstand the high pressure of the fluid, the cross-sectional shape of the composite material tank is generally circular. This is because the rectangular shape avoids the need to reinforce the connection between the sides. Further, the outer diameter of the side surface of the composite material tank has a shape having a cylindrical portion called a parallel portion and a dome portion whose diameter of the circular cross section decreases toward the tip on both sides of the cylindrical portion.

複合材タンクのドーム部先端には内部流体の充填と放出のため口金部が設けられることが一般的である。口金部は内部流体と接触するライナと接続されている。複合材タンクの構造上、口金部の外径はできるだけ小さいことが望まれる。従って、高圧の流体を充填する複合材タンクにおいては、内部の流体を取り出したとしても、鋼溶接構造のタンクの開放検査のように、タンク内部、即ち、ライナ内面の洗浄と研磨を必要とする浸透探傷検査、磁粉探傷検査、渦流探傷検査および超音波探傷検査の前処理工程の作業を行うことが極めて困難である。   Generally, a base part is provided at the tip of the dome part of the composite material tank for filling and discharging the internal fluid. The base is connected to a liner that contacts the internal fluid. In view of the structure of the composite material tank, it is desirable that the outer diameter of the base is as small as possible. Therefore, in a composite material tank filled with a high-pressure fluid, even if the internal fluid is taken out, it is necessary to clean and polish the inside of the tank, that is, the inner surface of the liner as in the open inspection of the steel welded tank. It is extremely difficult to perform the pre-processing steps of penetrant inspection, magnetic particle inspection, eddy current inspection, and ultrasonic inspection.

複合材タンクの内部面からの非破壊検査が困難であるのであれば、繊維強化材の外面から検査することが考えられる。超音波探傷による傷の検出は高周波数の超音波を用いるほど小さな傷を検出できる。これは、超音波の音速ｃ、周波数ｆおよび波長をλとしたときｃ＝ｆλの関係にあり、傷の検出はほぼ波長λと同等程度であるからである。繊維強化プラスティックの厚さが数ミリメートルであれば、超音波探傷検査の適用が可能である。
しかし、燃料電池用水素タンクにおける繊維強化材の厚さは１ｃｍを超えるため、繊維強化材を伝播している間に超音波が減衰してしまい、ライナ内面の傷を探傷することが困難になる。これは、繊維強化材中の超音波の減衰が金属に比べて非常に大きいためである。 If non-destructive inspection from the inner surface of the composite material tank is difficult, it is conceivable to inspect from the outer surface of the fiber reinforcement. The detection of a flaw by ultrasonic flaw detection can detect a smaller flaw as the high frequency ultrasonic wave is used. This is because the ultrasonic velocity of sound c, frequency f and wavelength are c = fλ, and the detection of flaws is almost equivalent to the wavelength λ. If the thickness of the fiber reinforced plastic is several millimeters, ultrasonic flaw detection can be applied.
However, since the thickness of the fiber reinforcement in the fuel cell hydrogen tank exceeds 1 cm, the ultrasonic wave is attenuated while propagating through the fiber reinforcement, making it difficult to detect a flaw on the inner surface of the liner. . This is because the attenuation of ultrasonic waves in the fiber reinforcement is much larger than that of metal.

以上のような背景から、複合材タンクの非破壊検査方法として特許文献１が提案されている。   From the background as described above, Patent Document 1 has been proposed as a non-destructive inspection method for a composite material tank.

特許文献１の「燃料電池用高圧タンク」は、タンク両端に設置した電極と、タンク構造体の静電容量分のインピーダンス検出手段と、インピーダンス情報をもとにタンクの強度、損傷状態を判断する監視手段とを備え、タンク構造体の静電容量分のインピーダンス増大を検出してタンクの損傷状態を判断するものである。   The “high-pressure tank for fuel cell” of Patent Document 1 judges the strength and damage state of the tank based on the electrodes installed at both ends of the tank, the impedance detection means for the capacitance of the tank structure, and the impedance information. And a monitoring means for detecting an increase in impedance corresponding to the electrostatic capacity of the tank structure to determine a damaged state of the tank.

特開２０１２−８２８６９号公報JP 2012-82869 A

ＡＳＭＥ Ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌ Ｃｏｄｅ， Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｖ， Ａｒｔｉｃｌｅ １２， “Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖｅｓｓｅｌｓ ｄｕｒｉｎｇ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｅｓｔｉｎｇ”， Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ， Ｌａｔｅｓｔ ｅｄｉｔｉｏｎASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section V, Article 12, “Acoustic Emission Exfoliation of Metallic Vessel Intensive Pressure Testing”, American. 社団法人日本圧力技術協会編，“ＨＰＩＳ Ｇ １１０ ＴＲ ２００５， ＡＥ法による石油タンク底板の腐食損傷評価手法に関する技術指針”，社団法人日本圧力技術協会（２００５）Japan Pressure Technology Association, “HPIS G 110 TR 2005, Technical Guidelines for Corrosion Damage Evaluation Method for Oil Tank Bottom Plate by AE Method”, Japan Pressure Technology Association (2005) ＡＳＭＥ Ｂｏｉｌｅｒ ａｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌ Ｃｏｄｅ， Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｖ， Ａｒｔｉｃｌｅ １１，“Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｖｅｓｓｅｌｓ ”， Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ， Ｌａｔｅｓｔ ｅｄｉｔｉｏｎASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section V, Article 11, “Acoustic Emission Exfoliation of Fiber Reinforced Plastic Vessel”, American Society. 佐野昇，木内重基，山田敏之，“Ｈ−ＩＩＡロケットの固体ブースタについて”，日本宇宙航空学会誌，Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．５３５，ｐｐ．２３−２６（１９９８）Noboru Sano, Shigeki Kiuchi, Toshiyuki Yamada, “Solid Booster of H-IIA Rocket”, Journal of Japan Aerospace Society, Vol. 46, no. 535, pp. 23-26 (1998)

特許文献１は繊維強化材として電気伝導性を有する炭素繊維を用いた炭素繊維強化プラスティック（ＣＦＲＰ）へ適用するものである。特許文献１の手段により補強材であるＣＦＲＰの損傷状態は検査可能であるが、ライナの損傷状態は検査できなかった。   Patent Document 1 is applied to a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) using carbon fibers having electrical conductivity as a fiber reinforcing material. Although the damage state of CFRP as a reinforcing material can be inspected by the means of Patent Document 1, the damage state of the liner cannot be inspected.

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、容器を構成するライナと、ライナの外面を覆う繊維強化材とからなる複合材タンクのライナの損傷状態を検出することができる複合材タンクのＡＥ試験装置と方法を提供することにある。   The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide an AE test apparatus and method for a composite material tank capable of detecting the damage state of a liner of a composite material tank comprising a liner constituting a container and a fiber reinforcement covering the outer surface of the liner. It is to provide.

本発明によれば、容器を構成するライナと、ライナの外面を覆う繊維強化材とからなる複合材タンクのＡＥ試験装置であって、
前記ライナと同一材料で一体的に形成され、前記繊維強化材の外側に露出した平面検査部と、
前記平面検査部に取り付けられたＡＥセンサと、
前記ＡＥセンサで検出したＡＥ信号のヒット発生頻度、エネルギー変化などのＡＥ活性度変化からライナの損傷状態を検出する検査装置と、を備える、ことを特徴とする複合材タンクのＡＥ試験装置が提供される。 According to the present invention, there is provided an AE test apparatus for a composite material tank comprising a liner constituting a container and a fiber reinforcement covering an outer surface of the liner,
A plane inspection unit that is integrally formed of the same material as the liner and exposed to the outside of the fiber reinforcement,
An AE sensor attached to the plane inspection unit;
An inspection apparatus for detecting a damaged state of a liner from a change in AE activity such as a frequency of hits of AE signals detected by the AE sensor and an energy change is provided. Is done.

前記平面検査部は、前記繊維強化材の開口部を通して繊維強化材より外側まで延びる口金部、又は、前記繊維強化材の開口部を通して外側に露出するライナ外面に設けられている。   The planar inspection part is provided on a base part extending to the outside of the fiber reinforcement through the opening of the fiber reinforcement, or on an outer surface of the liner exposed to the outside through the opening of the fiber reinforcement.

前記平面検査部は、ＡＥセンサの検出面との間に介在する接触媒体を介してＡＥセンサにＡＥ信号を伝達可能な取付平面を有し、該取付平面は平面、凸面、凹面又は凹凸面である。   The plane inspection unit has an attachment plane capable of transmitting an AE signal to the AE sensor via a contact medium interposed between the detection surface of the AE sensor, and the attachment plane is a plane, a convex surface, a concave surface, or an uneven surface. is there.

前記平面検査部は、ＡＥセンサを取り付けるネジ穴を有する、ことが好ましい。   It is preferable that the plane inspection unit has a screw hole for attaching an AE sensor.

前記平面検査部に接着剤で固定された常磁性体の磁性板を有する、ことが好ましい。   It is preferable to have a paramagnetic magnetic plate fixed to the plane inspection portion with an adhesive.

また本発明によれば、容器を構成するライナと、ライナの外面を覆う繊維強化材とからなる複合材タンクのＡＥ試験方法であって、
前記繊維強化材の外側に露出した平面検査部を前記ライナと同一材料で一体的に形成し、
前記平面検査部にＡＥセンサを取り付け、
検査装置により前記ＡＥセンサで検出したＡＥ信号のヒット発生頻度、エネルギー変化などのＡＥ活性度変化からライナの損傷状態を検出する、ことを特徴とする複合材タンクのＡＥ試験方法が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided an AE test method for a composite material tank comprising a liner constituting a container and a fiber reinforcement covering an outer surface of the liner,
A plane inspection part exposed outside the fiber reinforcement is integrally formed of the same material as the liner,
An AE sensor is attached to the plane inspection part,
There is provided an AE test method for a composite material tank, wherein a damage state of a liner is detected from an AE activity change such as an AE signal hit occurrence frequency and energy change detected by the AE sensor by an inspection device.

前記繊維強化材の開口部を通して繊維強化材より外側まで延びる口金部、又は、前記繊維強化材の開口部を通して外側に露出するライナ外面に前記平面検査部を設ける。   The planar inspection part is provided on a base part that extends to the outside of the fiber reinforcement through the opening of the fiber reinforcement, or on the outer surface of the liner that is exposed to the outside through the opening of the fiber reinforcement.

前記平面検査部に、ＡＥセンサの検出面との間に介在する接触媒体を介してＡＥセンサにＡＥ信号を伝達可能な取付平面を設け、該取付平面は平面、凸面、凹面又は凹凸面である。   An installation plane capable of transmitting an AE signal to the AE sensor through a contact medium interposed between the plane inspection unit and the detection surface of the AE sensor is provided, and the installation plane is a plane, a convex surface, a concave surface, or an uneven surface. .

前記平面検査部にＡＥセンサを取り付けるネジ穴を設け、前記平面検査部とＡＥセンサの間に接触媒質を塗布し、前記ネジ穴と螺合するボルトの締め付け力によりＡＥセンサを前記平面検査部に固定する、ことが好ましい。   A screw hole for attaching an AE sensor is provided in the plane inspection unit, a contact medium is applied between the plane inspection unit and the AE sensor, and the AE sensor is attached to the plane inspection unit by a tightening force of a bolt screwed into the screw hole. It is preferable to fix.

前記平面検査部に常磁性体の磁性板を接着剤で固定する、ことが好ましい。   It is preferable that a paramagnetic magnetic plate is fixed to the planar inspection portion with an adhesive.

上記本発明の装置と方法によれば、前記ライナと同一材料で一体的に形成され繊維強化材の外側に露出した平面検査部にＡＥセンサが取り付けられている。従って、ＡＥセンサは、ライナの外面を覆う繊維強化材の影響を受けずに、ライナだけからＡＥ信号を受信することができ、ライナのみの損傷状態（例えば疲労損傷の度合）をＡＥ信号のヒット発生頻度、エネルギー変化などのＡＥ活性度変化から直接検出することができる。
According to the above-described apparatus and method of the present invention, the AE sensor is attached to the planar inspection portion that is integrally formed of the same material as the liner and exposed to the outside of the fiber reinforcement. Therefore, the AE sensor can receive the AE signal only from the liner without being affected by the fiber reinforcement covering the outer surface of the liner, and the damage state (for example, the degree of fatigue damage) of the liner alone can be detected. It can be directly detected from AE activity change such as occurrence frequency and energy change.

本発明によるＡＥ試験装置の第１実施形態図である。It is 1st Embodiment figure of the AE test apparatus by this invention. 本発明によるＡＥ試験装置の第２実施形態図である。It is 2nd Embodiment figure of the AE test apparatus by this invention. 図１のＡ部拡大図（Ａ）とその部分断面図（Ｂ）である。They are the A section enlarged view (A) of FIG. 1, and its partial sectional drawing (B). 平面検査部の別の構成例を示す図である。It is a figure which shows another structural example of a plane inspection part. 本発明によるＡＥ試験装置の第３実施形態における図３と同様の拡大図（Ａ）とその部分断面図（Ｂ）である。It is the enlarged view (A) similar to FIG. 3 in the 3rd Embodiment of the AE test apparatus by this invention, and its fragmentary sectional view (B). 使用した複合材タンクの模式図である。It is a schematic diagram of the used composite material tank. 加圧サイクルの繰り返し回数とＡＥセンサ全体の累積エネルギーとの関係図である。It is a related figure of the repetition frequency of a pressurization cycle, and the accumulated energy of the whole AE sensor. 図７のＡの領域における、各ＡＥセンサのエネルギー量を比較したものである。FIG. 8 is a comparison of the amount of energy of each AE sensor in the region A of FIG. ｃｈ１４、ｃｈ２２、ｃｈ２３のＡＥセンサの繰り返し回数に対するＡＥ信号のヒット数を示したものである。The number of hits of the AE signal with respect to the number of repetitions of the AE sensors of ch14, ch22, and ch23 is shown.

以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図１は、本発明によるＡＥ試験装置１０の第１実施形態図である。
この図において、本発明のＡＥ試験装置１０は、容器を構成するライナ１と、ライナ１の外面を覆う繊維強化材２とからなる複合材タンク３を試験対象とする装置である。
ライナ１は、好ましくは樹脂、金属又はセラミックスからなる中空容器である。
繊維強化材２は、内圧に対するライナ１の強度を高め、かつ外側に耐衝撃性を確保するために、ライナ１の外面に巻き付けられた繊維（例えばＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）の層である。 FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an AE test apparatus 10 according to the present invention.
In this figure, an AE test apparatus 10 of the present invention is an apparatus for testing a composite material tank 3 composed of a liner 1 constituting a container and a fiber reinforcing material 2 covering the outer surface of the liner 1.
The liner 1 is preferably a hollow container made of resin, metal or ceramics.
The fiber reinforcement 2 is a layer of fibers (for example, CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic) wound around the outer surface of the liner 1 in order to increase the strength of the liner 1 against internal pressure and to ensure impact resistance on the outside.

また、複合材タンク３は、例えば水素や天然ガスなどの燃料ガスを高圧で貯蔵する車載用高圧タンクである。ライナ１は好ましくはアルミニウム製であって両端部に半球部を有する円筒形タンクである。
複合材タンク３の全長は例えば０．５〜１０ｍ、直径は２００〜１０００ｍｍ程度である。 The composite material tank 3 is an on-vehicle high-pressure tank that stores fuel gas such as hydrogen or natural gas at high pressure. The liner 1 is preferably a cylindrical tank made of aluminum and having hemispherical portions at both ends.
The total length of the composite material tank 3 is, for example, about 0.5 to 10 m, and the diameter is about 200 to 1000 mm.

図１において、本発明のＡＥ試験装置１０は、平面検査部１２、ＡＥセンサ１４、及び検査装置２０を備える。
平面検査部１２は、ライナ１と同一材料で一体的に形成され、繊維強化材２の外側に露出している。平面検査部１２は、この図では２つであるが、１つでも３以上であってもよい。
ＡＥセンサ１４は、平面検査部１２にそれぞれ取り付けられている。ＡＥセンサ１４は、この図では２つであるが、１つでも３以上であってもよい。
平面検査部１２とＡＥセンサ１４の組み合わせは、２組以上であることが好ましい。２組以上設けることで、仮に１組が高圧流体の充填と放出の際に検出されるノイズの影響を受けても、その他の組でノイズの影響の少ないＡＥ信号を検出することができる。
また、２組以上、好ましくは３組以上設けることで、ＡＥ信号の累積エネルギーと共に、ＡＥ信号の受信時間の差からその発生位置を特定することができる。 In FIG. 1, the AE test apparatus 10 of the present invention includes a plane inspection unit 12, an AE sensor 14, and an inspection apparatus 20.
The plane inspection unit 12 is integrally formed of the same material as that of the liner 1 and is exposed to the outside of the fiber reinforcement 2. Although there are two plane inspection units 12 in this figure, there may be one or more than three.
The AE sensors 14 are respectively attached to the plane inspection unit 12. The number of AE sensors 14 is two in this figure, but may be one or three or more.
The combination of the planar inspection unit 12 and the AE sensor 14 is preferably two or more. By providing two or more sets, even if one set is affected by noise detected during filling and discharging of high-pressure fluid, an AE signal with less noise influence can be detected in the other sets.
Further, by providing two or more sets, preferably three or more sets, the generation position can be specified from the difference in the reception time of the AE signal together with the accumulated energy of the AE signal.

この例において、図で左側の平面検査部１２は、繊維強化材２の開口部２ａを通して繊維強化材２より外側まで延びる口金部１１に設けられている。また、図で右側の平面検査部１２は、繊維強化材２の開口部２ａを通して外側に露出するライナ１の外面に設けられている。
繊維強化材２の開口部２ａは、ライナ１の外面に巻き付けられた繊維の巻きかたで形成するのが好ましい。 In this example, the left plane inspection part 12 in the drawing is provided in a base part 11 that extends to the outside of the fiber reinforcement 2 through the opening 2 a of the fiber reinforcement 2. Further, the right plane inspection section 12 in the drawing is provided on the outer surface of the liner 1 exposed to the outside through the opening 2 a of the fiber reinforcement 2.
The opening 2a of the fiber reinforcement 2 is preferably formed by winding the fiber wound around the outer surface of the liner 1.

また、この例で、左側の口金部１１は、複合材タンク３の中心軸上に設けられており、右側の平面検査部１２は、口金部１１と対向する反対側の複合材タンク３の中心軸上に位置するライナ１の外面に設けられている。
この例のように、少なくとも２つの平面検査部１２は、複合材タンク３の中心軸上又はその近傍であって、互いに対向する位置に設けるのが好ましい。 In this example, the left base part 11 is provided on the central axis of the composite material tank 3, and the right plane inspection part 12 is the center of the composite material tank 3 on the opposite side facing the base part 11. It is provided on the outer surface of the liner 1 located on the shaft.
As in this example, it is preferable that at least two plane inspection units 12 are provided on the central axis of the composite material tank 3 or in the vicinity thereof and at positions facing each other.

ＡＥセンサ１４は、材料が変形する際、材料中に微小な亀裂などの損傷が生成する際、
或いは亀裂が成長して材料が破壊される際に発生するＡＥ（アコースティックエミッション）を検出するセンサである。
ＡＥセンサ１４の検出面は好ましくは円形であり、検出面（円形）の直径は例えば１０〜５０ｍｍであり、好ましくは２５〜３０ｍｍである。 When the material is deformed, the AE sensor 14 generates damage such as a minute crack in the material.
Or it is a sensor which detects AE (acoustic emission) generated when a crack grows and a material is destroyed.
The detection surface of the AE sensor 14 is preferably circular, and the diameter of the detection surface (circular) is, for example, 10 to 50 mm, and preferably 25 to 30 mm.

検査装置２０は、例えば記憶装置と演算装置を備えたコンピュータ（ＰＣ）であり、複数のＡＥセンサ１４で検出したＡＥ信号のヒット発生頻度、エネルギー変化などのＡＥ活性度変化からライナ１の損傷状態を検出する。
複合材タンク３を、燃料ガスを高圧で貯蔵する車載用高圧タンクとして繰り返し使用した場合、高圧流体の充填と放出の繰り返しにより、ライナ１は疲労損傷を受ける。この疲労損傷の度合（すなわち損傷状態）は、損傷部で発生するＡＥ信号のヒット発生頻度、エネルギー変化などのＡＥ活性度変化から判断することができる。
従って、ＡＥ信号のヒット発生頻度、エネルギー変化などのＡＥ活性度変化を予め設定した閾値と比較することにより、ライナ１の損傷状態（例えば疲労損傷の度合）を検出することができる。 The inspection device 20 is, for example, a computer (PC) including a storage device and an arithmetic device, and the damage state of the liner 1 based on AE activity changes such as hit occurrence frequency and energy change of AE signals detected by a plurality of AE sensors 14. Is detected.
When the composite material tank 3 is repeatedly used as a vehicle-mounted high-pressure tank that stores fuel gas at a high pressure, the liner 1 undergoes fatigue damage due to repeated filling and discharging of the high-pressure fluid. The degree of fatigue damage (that is, the damage state) can be determined from the AE activity change such as the hit occurrence frequency of the AE signal generated at the damaged part and the energy change.
Therefore, the damage state (for example, the degree of fatigue damage) of the liner 1 can be detected by comparing the AE activity change such as the hit occurrence frequency of the AE signal and the energy change with a preset threshold value.

図２は、本発明によるＡＥ試験装置１０の第２実施形態図である。
この例において、左右の平面検査部１２は、それぞれ繊維強化材２の開口部２ａを通して繊維強化材２より外側まで延びる口金部１１に設けられている。
また、この例で、２つの口金部１１は、複合材タンク３の中心軸上であって、互いに対向する位置に設けられている。
この例のように、少なくとも２つの平面検査部１２は、複合材タンク３の中心軸上又はその近傍であって、互いに対向する位置に設けるのが好ましい。 FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the AE test apparatus 10 according to the present invention.
In this example, the left and right plane inspection parts 12 are provided in the base part 11 that extends to the outside of the fiber reinforcement 2 through the opening 2 a of the fiber reinforcement 2.
In this example, the two cap parts 11 are provided on the central axis of the composite material tank 3 and at positions facing each other.
As in this example, it is preferable that at least two plane inspection units 12 are provided on the central axis of the composite material tank 3 or in the vicinity thereof and at positions facing each other.

図３は、図１のＡ部拡大図（Ａ）とその部分断面図（Ｂ）である。
図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、平面検査部１２は、ＡＥセンサ１４を取り付けるための取付平面１３を有する。取付平面１３は、ＡＥセンサ１４の検出面との間に介在する接触媒体（図示せず）を介してＡＥセンサ１４にＡＥ信号を伝達可能な限りで、完全な平面でなく、起伏は凹凸があってもよい。
また、取付平面１３は、平面に限定されず、ＡＥセンサ１４の検出面との間に介在する接触媒体（図示せず）を介してＡＥセンサ１４にＡＥ信号を伝達可能な限りで、円形断面のＡＥセンサ１４との接触部が点接触や線接触とならない形状、例えば凸面、凹面又は凹凸面であってもよい。
接触媒体は、例えばグリセリンやシリコングリスである。このような接触媒体を用いた場合、ＡＥセンサ１４の取付平面１３（平面、凸面、凹面又は凹凸面）とＡＥセンサ１４の検出面との隙間は、好ましくは１０ｍｍ以内であり、更に好ましくは３ｍｍ以内である。 FIG. 3 is an enlarged view (A) of FIG. 1 and a partial cross-sectional view (B) thereof.
As shown in FIGS. 3A and 3B, the plane inspection unit 12 has an attachment plane 13 for attaching the AE sensor 14. The mounting plane 13 is not a perfect plane as long as the AE signal can be transmitted to the AE sensor 14 via a contact medium (not shown) interposed between the detection plane of the AE sensor 14 and the undulation is uneven. There may be.
The mounting plane 13 is not limited to a plane, but has a circular cross section as long as an AE signal can be transmitted to the AE sensor 14 via a contact medium (not shown) interposed between the mounting plane 13 and the detection surface of the AE sensor 14. The contact portion with the AE sensor 14 may have a shape that does not become a point contact or a line contact, for example, a convex surface, a concave surface, or an uneven surface.
The contact medium is, for example, glycerin or silicon grease. When such a contact medium is used, the gap between the mounting plane 13 (flat surface, convex surface, concave surface or uneven surface) of the AE sensor 14 and the detection surface of the AE sensor 14 is preferably within 10 mm, more preferably 3 mm. Is within.

図３（Ｂ）において、平面検査部１２の取付平面１３は、口金部１１の外径より外側に突出している。このような突出部は、口金部１１と一体成形することが好ましいが、肉盛り溶接等によって形成してもよい。   In FIG. 3B, the mounting plane 13 of the plane inspection part 12 protrudes outside the outer diameter of the base part 11. Such a protrusion is preferably integrally formed with the base 11, but may be formed by overlay welding or the like.

図４は、平面検査部１２の別の構成例を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating another configuration example of the plane inspection unit 12.

図４（Ａ）において、平面検査部１２の取付平面１３は、口金部１１の外径より内側に設けられている。このような取付平面１３は、口金部１１と一体成形することが好ましいが、追加工によって形成してもよい。   In FIG. 4A, the mounting plane 13 of the plane inspection part 12 is provided inside the outer diameter of the base part 11. Such a mounting plane 13 is preferably formed integrally with the base 11, but may be formed by additional machining.

図４（Ｂ）において、平面検査部１２は、ＡＥセンサ１４を取り付けるネジ穴１２ａを有する。このネジ穴１２ａと螺合するボルト１６の締め付け力によりＡＥセンサ１４又はＡＥセンサホルダ１７を平面検査部１２に安定して固定して、ＡＥセンサ１４と平面検査部１２との間の接触状態の再現性を高めることができる。   4B, the plane inspection unit 12 has a screw hole 12a to which the AE sensor 14 is attached. The AE sensor 14 or the AE sensor holder 17 is stably fixed to the plane inspection unit 12 by the tightening force of the bolt 16 screwed into the screw hole 12a, and the contact state between the AE sensor 14 and the plane inspection unit 12 is maintained. Reproducibility can be improved.

図４（Ｃ）において、平面検査部１２に接着剤（図示せず）で固定された常磁性体（例えば鉄）の磁性板１５を有する。この磁性板１５にマグネティックホルダー１８（マグネット式のＡＥセンサホルダ）を用いてＡＥセンサ１４を平面検査部１２に安定して固定して、ＡＥセンサ１４と取付平面１３との間の接触状態の再現性を高めることができる。   4C, a magnetic plate 15 made of a paramagnetic material (for example, iron) fixed to the plane inspection unit 12 with an adhesive (not shown) is provided. The magnetic plate 18 (magnet type AE sensor holder) is used for the magnetic plate 15 to stably fix the AE sensor 14 to the plane inspection unit 12 and to reproduce the contact state between the AE sensor 14 and the mounting plane 13. Can increase the sex.

図１のＢ部は、平面検査部１２が、繊維強化材２の開口部２ａを通して外側に露出するライナ１の外面に設けられている点で、図１のＡ部と相違する。しかし、その他の点では、Ａ部と同様である。
すなわち、Ｂ部の平面検査部１２も、ＡＥセンサ１４を取り付けるための取付平面１３（図示せず）を有する。この取付平面１３は、図３と同様に、ＡＥセンサ１４の検出面との間に介在する接触媒体（図示せず）を介してＡＥセンサ１４にＡＥ信号を伝達可能な限りで、完全な平面でなく、起伏は凹凸があってもよい。また、取付平面１３は平面に限定されず、円形断面のＡＥセンサ１４との接触部が点接触や線接触とならない形状、例えば凸面、凹面又は凹凸面であってもよい。
また、図４（Ｂ）（Ｃ）と同様に、ＡＥセンサ１４を取り付けるネジ穴１２ａを設けてもよく、或いは平面検査部１２に接着剤（図示せず）で固定された常磁性体の磁性板１５を設けてもよい。 Part B of FIG. 1 is different from part A of FIG. 1 in that the plane inspection part 12 is provided on the outer surface of the liner 1 exposed to the outside through the opening 2 a of the fiber reinforcement 2. However, the other points are the same as those in the A part.
That is, the plane inspection unit 12 of the B part also has an attachment plane 13 (not shown) for attaching the AE sensor 14. Similar to FIG. 3, this mounting plane 13 is a complete plane as long as it can transmit the AE signal to the AE sensor 14 via a contact medium (not shown) interposed between the detection plane of the AE sensor 14. Rather, the relief may be uneven. Further, the mounting plane 13 is not limited to a plane, and may be a shape where the contact portion with the AE sensor 14 having a circular cross section is not a point contact or a line contact, for example, a convex surface, a concave surface, or an uneven surface.
4B and 4C, a screw hole 12a for attaching the AE sensor 14 may be provided, or the magnetism of a paramagnetic material fixed to the planar inspection unit 12 with an adhesive (not shown). A plate 15 may be provided.

図５は、本発明によるＡＥ試験装置１０の第３実施形態における図３と同様の拡大図（Ａ）とその部分断面図（Ｂ）である。
図５（Ａ）（Ｂ）において、平面検査部１２は、口金部１１の外面より半径方向外側に張り出したフランジ部であり、平面検査部１２は、ＡＥセンサ１４を取り付けるための取付平面１３を有する。この取付平面１３は、口金部１１の軸線に垂直である。
平面検査部１２すなわちフランジ部は、この例では、口金部１１と同心の中空円板であるが、口金部１１の外面より部分的に張り出した耳状又は舌状であってもよい。
ＡＥセンサ１４は、この例では、１つの平面検査部１２すなわちフランジ部に２つ設けられているが、１つでも３以上であってもよい。 FIG. 5 is an enlarged view (A) similar to FIG. 3 and a partial sectional view (B) thereof in the third embodiment of the AE test apparatus 10 according to the present invention.
5 (A) and 5 (B), the plane inspection part 12 is a flange part projecting radially outward from the outer surface of the base part 11, and the plane inspection part 12 has an attachment plane 13 for attaching the AE sensor 14. Have. The mounting plane 13 is perpendicular to the axis of the base part 11.
In this example, the planar inspection portion 12, that is, the flange portion is a hollow disk concentric with the base portion 11, but may be an ear shape or a tongue shape partially protruding from the outer surface of the base portion 11.
In this example, two AE sensors 14 are provided in one plane inspection part 12, that is, a flange part, but may be one or more than three.

図５の取付平面１３は、図３と同様に、ＡＥセンサ１４の検出面との間に介在する接触媒体（図示せず）を介してＡＥセンサ１４にＡＥ信号を伝達可能な限りで、完全な平面でなく、起伏は凹凸があってもよい。また、取付平面１３は、平面に限定されず、円形断面のＡＥセンサ１４との接触部が点接触や線接触とならない形状、例えば凸面、凹面又は凹凸面であってもよい。
また、図４（Ｂ）（Ｃ）と同様に、ＡＥセンサ１４を取り付けるネジ穴１２ａを設けてもよく、或いは平面検査部１２に接着剤（図示せず）で固定された常磁性体の磁性板１５を設けてもよい。 The mounting plane 13 in FIG. 5 is completely the same as in FIG. 3 as long as the AE signal can be transmitted to the AE sensor 14 via a contact medium (not shown) interposed between the detection surface of the AE sensor 14 and the mounting plane 13. Rather than a flat surface, the undulations may be uneven. Further, the mounting plane 13 is not limited to a plane, and may have a shape in which a contact portion with the AE sensor 14 having a circular cross section does not become a point contact or a line contact, for example, a convex surface, a concave surface, or an uneven surface.
4B and 4C, a screw hole 12a for attaching the AE sensor 14 may be provided, or the magnetism of a paramagnetic material fixed to the planar inspection unit 12 with an adhesive (not shown). A plate 15 may be provided.

次に、本発明によるＡＥ試験方法を説明する。
本発明のＡＥ試験方法は、容器を構成するライナ１と、ライナ１の外面を覆う繊維強化材２とからなる複合材タンク３の試験方法である。 Next, the AE test method according to the present invention will be described.
The AE test method of the present invention is a test method for a composite material tank 3 including a liner 1 constituting a container and a fiber reinforcement 2 covering the outer surface of the liner 1.

本発明のＡＥ試験方法は、Ｓ１〜Ｓ３の各ステップ（工程）からなる。
Ｓ１では、繊維強化材２の外側に露出した平面検査部１２をライナ１と同一材料で一体的に形成する。平面検査部１２は、好ましくは２以上であるが、１つでも、３以上であってもよい。
図１の例のように、少なくとも２つの平面検査部１２は、複合材タンク３の中心軸上又はその近傍であって、互いに対向する位置に設けるのが好ましい。 The AE test method of the present invention includes steps (processes) S1 to S3.
In S <b> 1, the planar inspection portion 12 exposed to the outside of the fiber reinforcement 2 is integrally formed of the same material as the liner 1. The number of plane inspection units 12 is preferably 2 or more, but may be 1 or 3 or more.
As in the example of FIG. 1, the at least two plane inspection units 12 are preferably provided on the central axis of the composite material tank 3 or in the vicinity thereof and at positions facing each other.

繊維強化材２の開口部２ａを通して繊維強化材２より外側まで延びる口金部１１、又は、繊維強化材２の開口部２ａを通して外側に露出するライナ外面に平面検査部１２を設けることが好ましい。
また、平面検査部１２に、ＡＥセンサ１４の検出面との間に介在する接触媒体を介してＡＥセンサ１４にＡＥ信号を伝達可能な取付平面１３（平面、凸面、凹面又は凹凸面）を設ける。 It is preferable to provide the planar inspection portion 12 on the base portion 11 that extends to the outside from the fiber reinforcement 2 through the opening 2 a of the fiber reinforcement 2 or on the outer surface of the liner that is exposed to the outside through the opening 2 a of the fiber reinforcement 2.
Further, the plane inspection unit 12 is provided with a mounting plane 13 (a plane, a convex surface, a concave surface, or an uneven surface) capable of transmitting an AE signal to the AE sensor 14 via a contact medium interposed between the detection surface of the AE sensor 14. .

Ｓ２では、各平面検査部１２にＡＥセンサ１４を取り付ける。ＡＥセンサ１４は、少なくとも２つであるが、３以上であってもよい。   In S <b> 2, the AE sensor 14 is attached to each plane inspection unit 12. The number of AE sensors 14 is at least two, but may be three or more.

また、平面検査部１２にＡＥセンサ１４を取り付けるネジ穴１２ａを設け、平面検査部１２とＡＥセンサ１４の間に接触媒質を塗布し、ネジ穴１２ａと螺合するボルト１６の締め付け力によりＡＥセンサ１４又はＡＥセンサホルダ１７を平面検査部１２に固定する、ことが好ましい。   Also, a screw hole 12a for attaching the AE sensor 14 to the plane inspection unit 12 is provided, a contact medium is applied between the plane inspection unit 12 and the AE sensor 14, and the AE sensor is tightened by a bolt 16 that is screwed into the screw hole 12a. 14 or the AE sensor holder 17 is preferably fixed to the plane inspection unit 12.

また、平面検査部１２に常磁性体の磁性板１５を接着剤で固定し、マグネティックホルダー１８に固定したＡＥセンサ１４を永久磁石又は電磁石で平面検査部１２に固定する、ことが好ましい。   Moreover, it is preferable that the paramagnetic magnetic plate 15 is fixed to the plane inspection unit 12 with an adhesive, and the AE sensor 14 fixed to the magnetic holder 18 is fixed to the plane inspection unit 12 with a permanent magnet or an electromagnet.

Ｓ３では、検査装置２０によりＡＥセンサ１４で検出したＡＥ信号のヒット発生頻度、エネルギー変化などのＡＥ活性度変化からライナ１の損傷状態を検出する。
検査装置２０は、例えば記憶装置と演算装置を備えたコンピュータ（ＰＣ）であり、疲労損傷の度合（損傷状態）は、損傷部で発生するＡＥ信号のヒット発生頻度、エネルギー変化などのＡＥ活性度変化から判断することができる。
従って、ＡＥ信号のヒット発生頻度、エネルギー変化などのＡＥ活性度変化を予め設定した閾値と比較することにより、ライナ１の損傷状態を検出することができる。 In S3, the damage state of the liner 1 is detected from the AE activity change such as the hit occurrence frequency of the AE signal detected by the AE sensor 14 by the inspection apparatus 20 and the energy change.
The inspection device 20 is, for example, a computer (PC) provided with a storage device and an arithmetic device, and the degree of fatigue damage (damage state) is the AE activity such as the frequency of hits of AE signals generated in the damaged part, energy change, and the like. Can be judged from changes.
Therefore, the damage state of the liner 1 can be detected by comparing the AE activity change such as the hit occurrence frequency of the AE signal and the energy change with a preset threshold value.

以下、本発明の実施例を説明する。
図６は、使用した複合材タンク３の模式図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はＡ部断面、（Ｃ）はＢ部断面である。なお、ライナ１と繊維強化材２は図示を省略している。
この複合材タンク３は、外径４００ｍｍ、長さ３８００ｍｍであり、両端部に半球部を有する円筒形タンクである。また、ライナ１はアルミニウム製であり、繊維強化材２は炭素繊維強化プラスティック（ＣＦＲＰ）である。
図中の×印は、ＡＥセンサ１４の取り付け部であり、図にＡとＢで示す繊維強化材２の表面に３箇所ずつ、合計２１箇所にＡＥセンサ１４を取り付けた。繊維強化材２に取り付けた２１箇所のＡＥセンサ１４を以下ｃｈ１〜ｃｈ２１と呼ぶ。
また、複合材タンク３の軸線上の両端には口金部１１（図示せず）があり、口金部１１の側面にそれぞれにＡＥセンサ１４（計２箇所）を取り付けた。口金部１１に取り付けた２箇所のＡＥセンサ１４を以下ｃｈ２２、ｃｈ２３と呼ぶ。 Examples of the present invention will be described below.
6A and 6B are schematic views of the composite tank 3 used, in which FIG. 6A is a side view, FIG. 6B is a cross-section of the A portion, and FIG. The liner 1 and the fiber reinforcement 2 are not shown.
This composite material tank 3 is a cylindrical tank having an outer diameter of 400 mm, a length of 3800 mm, and hemispherical portions at both ends. The liner 1 is made of aluminum, and the fiber reinforcement 2 is carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
The x marks in the figure are attachment portions of the AE sensor 14, and the AE sensors 14 are attached to a total of 21 places, three on the surface of the fiber reinforcing material 2 indicated by A and B in the figure. The 21 AE sensors 14 attached to the fiber reinforcement 2 are hereinafter referred to as ch1 to ch21.
In addition, there are cap portions 11 (not shown) at both ends on the axis of the composite material tank 3, and AE sensors 14 (a total of two locations) are attached to the side surfaces of the cap portion 11, respectively. The two AE sensors 14 attached to the base part 11 are hereinafter referred to as ch22 and ch23.

ＡＥセンサ１４は、接触媒体（シリコングリス）を介して各位置に直接取り付けた。また、各ＡＥセンサ１４の出力は、ＡＥ計測ユニットに入力し、それぞれのＡＥ信号を計測した。
複合材タンク３の常用圧力は８２ＭＰａであり、口金部１１から常用圧力の加圧水の充填と放出を繰り返す加圧サイクルを実施し、その際に発生する各ＡＥセンサ１４のエネルギーを計測した。 The AE sensor 14 was directly attached to each position via a contact medium (silicone grease). Moreover, the output of each AE sensor 14 was input into the AE measurement unit, and each AE signal was measured.
The normal pressure of the composite material tank 3 was 82 MPa, and the pressurization cycle which repeated filling and discharge | release of normal pressure pressurized water from the nozzle | cap | die part 11 was implemented, and the energy of each AE sensor 14 generated in that case was measured.

図７は、加圧サイクルの繰り返し回数とＡＥセンサ全体の累積エネルギーとの関係図である。この図において、横軸は加圧サイクルの繰り返し回数、縦軸は、２３箇所のＡＥセンサ全体の累積エネルギーである。
この図において、繰り返し回数が１．３×１０４〜１．４×１０４の範囲（図でＡ領域）で累積エネルギーが急上昇しており、このとき複合材タンク３の疲労損傷が急増したことが確認された。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the number of pressurization cycle repetitions and the accumulated energy of the entire AE sensor. In this figure, the horizontal axis represents the number of pressurization cycle repetitions, and the vertical axis represents the cumulative energy of all 23 AE sensors.
In this figure, the cumulative energy increased rapidly in the range of the number of repetitions of 1.3 × 10 4 to 1.4 × 10 4 (A region in the figure), and the fatigue damage of the composite material tank 3 increased rapidly at this time. Was confirmed.

図８は、図７のＡの領域（繰り返し回数が１．３×１０４〜１．４×１０４の範囲）における、各ＡＥセンサ１４のエネルギー量を比較したものである。繊維強化材２に取り付けたｃｈ１〜ｃｈ２１のＡＥセンサ１４は特定のＡＥセンサ１４（例えばｃｈ２、ｃｈ１４、ｃｈ１９）のみが信号を発している。一方、口金部１１に取り付けた２箇所のＡＥセンサ１４（ｃｈ２２、ｃｈ２３）からはエネルギーはほとんど発生していない。 FIG. 8 compares the energy amounts of the AE sensors 14 in the region A of FIG. 7 (the number of repetitions is in the range of 1.3 × 10 4 to 1.4 × 10 4 ). As for the AE sensors 14 of ch1 to ch21 attached to the fiber reinforcement 2, only specific AE sensors 14 (for example, ch2, ch14, ch19) emit signals. On the other hand, almost no energy is generated from the two AE sensors 14 (ch22, ch23) attached to the base part 11.

図９は、繊維強化材２に取り付けたｃｈ１４のＡＥセンサ１４と、口金部１１に取り付けたｃｈ２２、ｃｈ２３のＡＥセンサ１４の繰り返し回数（サイクル数）に対するＡＥ信号のヒット数を示したものである。
（Ａ）は繊維強化材２に取り付けたｃｈ１４、（Ｂ）は口金部１１に取り付けたｃｈ２２、（Ｃ）は口金部１１に取り付けたｃｈ２３のＡＥセンサ１４である。また各図において、横軸は繰り返し回数、縦軸はＡＥ信号のヒット数である。 FIG. 9 shows the number of hits of the AE signal with respect to the number of repetitions (number of cycles) of the AE sensor 14 of the ch 14 attached to the fiber reinforcement 2 and the AE sensors 14 of the ch 22 and ch 23 attached to the base 11. .
(A) is the ch 14 attached to the fiber reinforcement 2, (B) is the ch 22 attached to the base part 11, and (C) is the AE sensor 14 of the ch 23 attached to the base part 11. In each figure, the horizontal axis represents the number of repetitions, and the vertical axis represents the hit number of the AE signal.

図９（Ａ）と図９（Ｂ）（Ｃ）の比較から、口金部１１のＡＥセンサ１４（ｃｈ２２、ｃｈ２３）は、図７のＡＥセンサ１４全体のエネルギー累積にはほとんど寄与していない。しかし、口金部１１のＡＥセンサ１４（ｃｈ２２、ｃｈ２３）のＡＥ信号のヒット数が１３，０００サイクル直前から急増している。これは、ライナ１に発生した疲労亀裂による振幅の小さなＡＥ信号（ヒット）が、減衰せずに口金部１１で検知できたことを示すものである。これは、累積エネルギーのみに着目せず、口金部１１のＡＥ信号のヒット発生頻度を監視することによりライナ１の損傷を監視できることを意味する。   From a comparison between FIG. 9A and FIG. 9B and FIG. 9C, the AE sensor 14 (ch22, ch23) of the base 11 hardly contributes to the energy accumulation of the entire AE sensor 14 of FIG. However, the number of AE signal hits of the AE sensor 14 (ch22, ch23) of the base part 11 has increased rapidly from just before 13,000 cycles. This indicates that an AE signal (hit) having a small amplitude due to a fatigue crack generated in the liner 1 can be detected by the base 11 without being attenuated. This means that the damage of the liner 1 can be monitored by monitoring the frequency of hit occurrence of the AE signal of the base part 11 without paying attention only to the accumulated energy.

図８、図９の比較から、複合材タンク３の繰り返し試験において、繊維強化材２から発生するＡＥ信号は、エネルギー自体は大きいがライナ１の疲労損傷との関連性は低いことがわかった。
また、ライナ１の疲労損傷は、ライナ１と同一材料で一体的に形成された部分（この例では口金部１１）に取り付けたＡＥセンサ１４のみから、検出できることがわかった。 8 and 9, it was found that, in the repeated test of the composite material tank 3, the AE signal generated from the fiber reinforcing material 2 has a large energy itself, but has a low relevance to the fatigue damage of the liner 1.
Further, it was found that the fatigue damage of the liner 1 can be detected only from the AE sensor 14 attached to a portion (in this example, the base portion 11) integrally formed of the same material as the liner 1.

複合材タンク３において、ライナ１を金属やセラミックスとした場合、ライナ１の疲労損傷が繊維強化材２の損傷よりも、加圧サイクルの繰り返しの早い段階で生じる。従って、ＡＥ試験により複合材タンク３の健全性を判断するには、ライナ１の損傷程度をできるだけ早く、確実に知ることが必要である。   In the composite material tank 3, when the liner 1 is made of metal or ceramic, fatigue damage of the liner 1 occurs at an earlier stage of repetition of the pressurization cycle than damage of the fiber reinforcement 2. Therefore, in order to judge the soundness of the composite material tank 3 by the AE test, it is necessary to know the degree of damage of the liner 1 as quickly and reliably as possible.

しかし、ライナ１と同一材料で一体的に形成された部分から検出されるＡＥ信号は超音波領域の微小な弾性波であり、ＡＥセンサ１４の検査対象への取付手段や、センサ単体毎の感度差の影響により、ＡＥセンサ１４の振幅やヒット数と呼ばれるＡＥ信号の数に差異が生じてしまう。
本発明はかかる新規の知見に基づくものである。 However, the AE signal detected from a portion integrally formed of the same material as the liner 1 is a minute elastic wave in the ultrasonic region, and the means for attaching the AE sensor 14 to the inspection target and the sensitivity of each sensor alone. Due to the influence of the difference, a difference occurs in the amplitude of the AE sensor 14 and the number of AE signals called the number of hits.
The present invention is based on such novel findings.

上述した本発明の装置と方法によれば、ライナ１と同一材料で一体的に形成され繊維強化材２の外側に露出した平面検査部１２にＡＥセンサ１４が取り付けられている。従って、ＡＥセンサ１４は、ライナ１の外面を覆う繊維強化材２の影響を受けずに、ライナ１だけからＡＥ信号を受信することができ、ライナ１のみの損傷状態（疲労損傷の度合）をＡＥ信号のヒット発生頻度、エネルギー変化などのＡＥ活性度変化から直接検出することができる。   According to the above-described apparatus and method of the present invention, the AE sensor 14 is attached to the plane inspection unit 12 that is integrally formed of the same material as the liner 1 and exposed to the outside of the fiber reinforcement 2. Therefore, the AE sensor 14 can receive the AE signal only from the liner 1 without being affected by the fiber reinforcement 2 that covers the outer surface of the liner 1, and the damage state (degree of fatigue damage) of the liner 1 only. It is possible to directly detect from the AE activity change such as AE signal hit frequency and energy change.

また、ＡＥセンサ１４の取り付けのために平面検査部１２を口金部１１等に設けることで、ＡＥセンサ１４とライナ１との間の接触状態を再現性のよいものとすることができる。
また、ＡＥセンサ１４をネジ留によるＡＥセンサホルダ１７又はマグネティックホルダー１８を使用できるようにすることにより、ＡＥセンサ１４の取付状態を安定させることができる。 Further, by providing the plane inspection unit 12 in the base 11 or the like for mounting the AE sensor 14, the contact state between the AE sensor 14 and the liner 1 can be made highly reproducible.
Further, by making it possible to use the AE sensor holder 17 or the magnetic holder 18 by screwing, the mounting state of the AE sensor 14 can be stabilized.

さらに、平面検査部１２とＡＥセンサ１４の組み合わせを２組以上設けることで、仮に１組が高圧流体の充填と放出の際に検出されるノイズの影響を受けても、その他の組でノイズの影響の少ないＡＥ信号を検出することができる。
また、平面検査部１２とＡＥセンサ１４の組み合わせを２組以上、好ましくは３組以上設けることで、ＡＥ信号の累積エネルギーと共に、ＡＥ信号の受信時間の差からその発生位置を特定することができる。 Furthermore, by providing two or more combinations of the planar inspection unit 12 and the AE sensor 14, even if one set is affected by noise detected during filling and discharging of the high-pressure fluid, the other sets may be affected by noise. It is possible to detect an AE signal with little influence.
Further, by providing two or more, preferably three or more combinations of the planar inspection unit 12 and the AE sensor 14, the generation position can be specified from the difference in the reception time of the AE signal together with the accumulated energy of the AE signal. .

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, is shown by description of a claim, and also includes all the changes within the meaning and range equivalent to description of a claim.

１ ライナ
２ 繊維強化材
２ａ 開口部
３ 複合材タンク
１０ ＡＥ試験装置
１１ 口金部
１２ 平面検査部
１２ａ ネジ穴
１３ 取付平面
１４ ＡＥセンサ
１５ 磁性板
１６ ボルト
１７ ＡＥセンサホルダ
１８ マグネティックホルダー
２０ 検査装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liner 2 Fiber reinforcement 2a Opening part 3 Composite material tank 10 AE test apparatus 11 Base part 12 Plane inspection part 12a Screw hole 13 Mounting plane 14 AE sensor 15 Magnetic plate 16 Bolt 17 AE sensor holder 18 Magnetic holder 20 Inspection apparatus

Claims (10)

容器を構成するライナと、ライナの外面を覆う繊維強化材とからなる複合材タンクのＡＥ試験装置であって、
前記ライナと同一材料で一体的に形成され、前記繊維強化材の外側に露出した平面検査部と、
前記平面検査部に取り付けられたＡＥセンサと、
前記ＡＥセンサで検出したＡＥ信号のヒット発生頻度、エネルギー変化などのＡＥ活性度変化からライナの損傷状態を検出する検査装置と、を備える、ことを特徴とする複合材タンクのＡＥ試験装置。 An AE test apparatus for a composite material tank comprising a liner constituting a container and a fiber reinforcement covering an outer surface of the liner,
A plane inspection unit that is integrally formed of the same material as the liner and exposed to the outside of the fiber reinforcement,
An AE sensor attached to the plane inspection unit;
An inspection apparatus for detecting a damage state of a liner from a change in AE activity such as a hit occurrence frequency of an AE signal detected by the AE sensor and an energy change, and an AE test apparatus for a composite material tank. 前記平面検査部は、前記繊維強化材の開口部を通して繊維強化材より外側まで延びる口金部、又は、前記繊維強化材の開口部を通して外側に露出するライナ外面に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の複合材タンクのＡＥ試験装置。   The planar inspection part is provided on a base part extending to the outside of the fiber reinforcement through the opening of the fiber reinforcement, or on an outer surface of the liner exposed to the outside through the opening of the fiber reinforcement. The composite material tank AE test apparatus according to claim 1. 前記平面検査部は、ＡＥセンサの検出面との間に介在する接触媒体を介してＡＥセンサにＡＥ信号を伝達可能な取付平面を有し、該取付平面は平面、凸面、凹面又は凹凸面である、ことを特徴とする請求項１に記載の複合材タンクのＡＥ試験装置。   The plane inspection unit has an attachment plane capable of transmitting an AE signal to the AE sensor via a contact medium interposed between the detection surface of the AE sensor, and the attachment plane is a plane, a convex surface, a concave surface, or an uneven surface. The composite material tank AE test apparatus according to claim 1, wherein the composite material tank is an AE test apparatus. 前記平面検査部は、ＡＥセンサを取り付けるネジ穴を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の複合材タンクのＡＥ試験装置。   2. The AE test apparatus for a composite material tank according to claim 1, wherein the plane inspection unit has a screw hole to which an AE sensor is attached. 前記平面検査部に接着剤で固定された常磁性体の磁性板を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の複合材タンクのＡＥ試験装置。   2. The AE test apparatus for a composite material tank according to claim 1, further comprising a paramagnetic magnetic plate fixed to the planar inspection unit with an adhesive. 容器を構成するライナと、ライナの外面を覆う繊維強化材とからなる複合材タンクのＡＥ試験方法であって、
前記繊維強化材の外側に露出した平面検査部を前記ライナと同一材料で一体的に形成し、
前記平面検査部にＡＥセンサを取り付け、
検査装置により前記ＡＥセンサで検出したＡＥ信号のヒット発生頻度、エネルギー変化などのＡＥ活性度変化からライナの損傷状態を検出する、ことを特徴とする複合材タンクのＡＥ試験方法。 An AE test method for a composite material tank comprising a liner constituting a container and a fiber reinforcement covering an outer surface of the liner,
A plane inspection part exposed outside the fiber reinforcement is integrally formed of the same material as the liner,
An AE sensor is attached to the plane inspection part,
An AE test method for a composite material tank, wherein a damage state of a liner is detected from a change in AE activity such as a hit occurrence frequency of an AE signal detected by the AE sensor and an energy change by an inspection device. 前記繊維強化材の開口部を通して繊維強化材より外側まで延びる口金部、又は、前記繊維強化材の開口部を通して外側に露出するライナ外面に前記平面検査部を設ける、ことを特徴とする請求項６に記載の複合材タンクのＡＥ試験方法。   7. The flat surface inspection portion is provided on a base portion extending to the outside of the fiber reinforcement through the opening of the fiber reinforcement, or on an outer surface of the liner exposed to the outside through the opening of the fiber reinforcement. AE test method for the composite material tank described in 1. 前記平面検査部に、ＡＥセンサの検出面との間に介在する接触媒体を介してＡＥセンサにＡＥ信号を伝達可能な取付平面を設け、該取付平面は平面、凸面、凹面又は凹凸面である、ことを特徴とする請求項６に記載の複合材タンクのＡＥ試験方法。   An installation plane capable of transmitting an AE signal to the AE sensor through a contact medium interposed between the plane inspection unit and the detection surface of the AE sensor is provided, and the installation plane is a plane, a convex surface, a concave surface, or an uneven surface. The AE test method for a composite material tank according to claim 6. 前記平面検査部にＡＥセンサを取り付けるネジ穴を設け、前記平面検査部とＡＥセンサの間に接触媒質を塗布し、前記ネジ穴と螺合するボルトの締め付け力によりＡＥセンサを前記平面検査部に固定する、ことを特徴とする請求項６に記載の複合材タンクのＡＥ試験方法。   A screw hole for attaching an AE sensor is provided in the plane inspection unit, a contact medium is applied between the plane inspection unit and the AE sensor, and the AE sensor is attached to the plane inspection unit by a tightening force of a bolt screwed into the screw hole. The composite material tank AE test method according to claim 6, wherein the composite material tank is fixed. 前記平面検査部に常磁性体の磁性板を接着剤で固定する、ことを特徴とする請求項６に記載の複合材タンクのＡＥ試験方法。   The AE test method for a composite material tank according to claim 6, wherein a paramagnetic magnetic plate is fixed to the planar inspection portion with an adhesive.
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