JP2015179009A

JP2015179009A - 亜鉛塗膜の劣化診断方法及び亜鉛塗膜の劣化診断装置

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Publication number: JP2015179009A
Application number: JP2014056372A
Authority: JP
Inventors: 雄一井合; Yuichi Iai; 健一赤嶺; Kenichi Akamine
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-10-08
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: JP6402462B2

Abstract

【課題】簡便な方法で亜鉛塗膜の劣化状況の判断が行える亜鉛塗膜の劣化診断方法及び亜鉛塗膜の劣化診断装置を提供する。【解決手段】亜鉛生成物の吸光スペクトルが生じる吸光波長域、及び該波長域から外れた他の波長域を求め、亜鉛塗膜が形成されている鋼板表面の検査部位１１に吸光波長域の光線と他の波長域の光線とを交互に照射し、両光線の反射光を受光し、受光レベルを比較することで亜鉛塗膜の劣化状態を判断する。【選択図】図３

Description

本発明は鋼板に塗布されている純亜鉛の塗膜の劣化状態を判断する亜鉛塗膜の劣化診断方法及び亜鉛塗膜の劣化診断装置に関するものである。

鋼板メーカから出荷される鋼板には、予備的な防錆処理として純亜鉛が塗布されている。

タンク或は船舶等鋼板を用いて設備、装置を製造する場合、鋼板の表面処理として防錆用の塗装を施すが、経時的に亜鉛が腐食し、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、水酸化亜鉛（Ｚｎ（ＯＨ）2 ）、炭酸亜鉛（ＺｎＣＯ3 ）等の様々な亜鉛生成物を形成する。これらの亜鉛生成物が、鋼板表面に形成されると、塗装した場合に塗装膜と鋼板との間に亜鉛生成物が介在することで、塗装が剥離する等の問題が生じる。

この為、塗装をする際には亜鉛生成物を除去する必要がある。従来では亜鉛生成物の有無を目視で判断し、亜鉛生成物が形成されている部分（範囲）にはブラスト処理を実行し、亜鉛生成物を除去した後、塗装を実施している。一方、亜鉛の腐食状態を的確に判断するには熟練を要し、更にタンク、船舶に於ける塗装は広範囲に亘るので、作業には多くの時間を要していた。

尚、特許文献１は塗膜の劣化を診断する方法に関するものであり、特許文献１には、塗膜に光を照射し、反射光を分光器で受光して分光分析し、波長スペクトルを求め、波長スペクトルに現れたピーク吸収波長に基づき塗膜の劣化を診断する方法が開示されている。

特開２００８−３２４３０号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、簡便な方法で亜鉛塗膜の劣化状況の判断が行える亜鉛塗膜の劣化診断方法及び亜鉛塗膜の劣化診断装置を提供するものである。

本発明は、亜鉛生成物の吸光スペクトルが生じる吸光波長域、及び該波長域から外れた他の波長域を求め、亜鉛塗膜が形成されている鋼板表面の検査部位に吸光波長域の光線と他の波長域の光線とを交互に照射し、両光線の反射光を受光し、受光レベルを比較することで亜鉛塗膜の劣化状態を判断する亜鉛塗膜の劣化診断方法に係るものである。

又本発明は、鉄錆が生成している場合と、生成していない場合の透過率スペクトルをそれぞれ取得し、又透過率スペクトルが生じる波長域をそれぞれ求め、いずれか一方の波長域の光を鉄錆が発生していない鋼板表面に照射し、受光レベルを求めると共に前記一方の波長域の光を検査部位に照射して受光レベルを求め、両受光レベルを比較することで発錆を判断する亜鉛塗膜の劣化診断方法に係るものである。

更に又本発明は、少なくとも亜鉛生成物の吸光スペクトルが生じる吸光波長域、及び該波長域から外れた他の波長域の光線を射出する光源部と、前記光線を検査部位に照射し、反射光を受光して受光信号を発する測定部と、前記光線を択一的に射出する様前記光源部の発光を制御し、前記測定部からの前記吸光波長域及び前記他の波長域の光線の受光信号のレベル検出を行う制御部とを具備する亜鉛塗膜の劣化診断装置に係るものである。

本発明によれば、亜鉛生成物の吸光スペクトルが生じる吸光波長域、及び該波長域から外れた他の波長域を求め、亜鉛塗膜が形成されている鋼板表面の検査部位に吸光波長域の光線と他の波長域の光線とを交互に照射し、両光線の反射光を受光し、受光レベルを比較することで亜鉛塗膜の劣化状態を判断するので、劣化状態の判断が受光信号のレベル判断だけでよく簡単に実行できる。

又本発明によれば、少なくとも亜鉛生成物の吸光スペクトルが生じる吸光波長域、及び該波長域から外れた他の波長域の光線を射出する光源部と、前記光線を検査部位に照射し、反射光を受光して受光信号を発する測定部と、前記光線を択一的に射出する様前記光源部の発光を制御し、前記測定部からの前記吸光波長域及び前記他の波長域の光線の受光信号のレベル検出を行う制御部とを具備するので、劣化状態の判断が受光信号のレベル判断だけでよく簡単な装置構成とすることができ、而も劣化状態の判断が即時に得られるという優れた効果を発揮する。

亜鉛粉末、水酸化亜鉛、酸化亜鉛の光吸収スペクトルを示すグラフである。鉄錆がある場合とない場合の光透過率のスペクトルを示すグラフである。本発明の実施例に係る亜鉛塗膜の劣化診断装置の概略を示す構成図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１、図２に於いて、亜鉛塗膜の劣化の状態を説明する。

図１は、純亜鉛、亜鉛腐食生成物（ＺｎＯ，Ｚｎ（ＯＨ）2 ）の吸光度のスペクトルを示しており、図１中、Ａの曲線は純亜鉛（粉末）、Ｂの曲線は水酸化亜鉛、Ｃの曲線は酸化亜鉛を示している。

図１によると、純亜鉛については特に吸光スペクトル（ピーク）は現れないが、ＺｎＯ，Ｚｎ（ＯＨ）2 については波長１９５０ｎｍ付近で吸光スペクトルが現れる。

従って、波長１９５０ｎｍ付近に限定した光、例えば１９５０ｎｍ±２０ｎｍ及び１９５０ｎｍ±２０ｎｍから外れた前後の波長、例えば１８５０ｎｍ±２０ｎｍ又は２０５０ｎｍ±２０ｎｍを照射し、それぞれ反射光を受光センサで受光し、受光センサが出力する受光信号のレベル検出を行い、波長１９５０ｎｍ±２０ｎｍに限定した光の反射光の受光レベルと１８５０ｎｍ±２０ｎｍ又は２０５０ｎｍ±２０ｎｍの反射光の受光レベルとを比較することで吸光スペクトルの有無、即ちＺｎＯ，Ｚｎ（ＯＨ）2 の存在を検出することができる。

次に、図２は、亜鉛塗膜の劣化が進行し、鉄錆の発生の有無を検出する為の透過率スペクトル曲線（透過率の変化）を示している。

図２中、Ｄの曲線は、錆無しの状態の透過率スペクトル曲線であり、波長が２４１０ｎｍ〜２４６０ｎｍの範囲で、２４３５ｎｍ近傍及び２４５０ｎｍ近傍で２つのピークが現れ、更に２４３５ｎｍ近傍のピークが際だって大きくなっている。

次に、Ｅの曲線は、錆有りの状態での透過率スペクトル曲線であり、波長が２４１０ｎｍ〜２４６０ｎｍの範囲で、２４３０ｎｍ近傍及び２４４５ｎｍ近傍で２つのピークが現れ、２４４５ｎｍ近傍のピークが最大となっている。曲線Ｄと曲線Ｅとを比較すると一方は極大地を示す波長で他方は極小値を示している。

例えば、波長２４３５ｎｍの時に、曲線Ｄは極大値を示し、曲線Ｅは極小値を示しており、又波長２４４５ｎｍの時に曲線Ｄは極小値を示し、曲線Ｅは極大値を示している。両透過率スペクトル曲線を比較すると、波長２４３５ｎｍ及び波長２４４５ｎｍの時に透過率の差が顕著に現れる。

従って、波長２４３５ｎｍ又は波長２４４５ｎｍを照射して受光信号のレベル検出をすれば、発錆の有無を判断することができる。

又、曲線Ｄと曲線Ｅとを比較した場合、錆を有する場合の透過スペクトルは２つ目の極大値の波長近辺、即ち２４４０ｎｍ〜２４５５ｎｍの波長帯域でのみ透過率が、錆がない場合の透過率より大きくなっている。即ち、２４４０ｎｍ〜２４５５ｎｍの波長帯域で受光信号のレベル検出を行い、透過率が所定の値より大きいことを確認すれば発錆を確認することができる。

従って、波長２４４０ｎｍ〜２４５５ｎｍに限定した光を、好ましくは波長２４４５ｎｍ（曲線Ｅの極大値の波長）を照射し、反射光を受光センサで受光し、受光センサが出力する受光信号のレベル検出を行えば、錆の有無を検出することができる。

図３は、本発明の実施例に係る亜鉛塗膜の劣化診断装置の概略構成を示している。

図３中、１，２，３は所定の波長域のレーザ光線を発するレーザダイオードであり、例えば、レーザダイオード１は１８５０ｎｍ±２０ｎｍ又は２０５０ｎｍ±２０ｎｍのレーザ光線λ１を射出し、レーザダイオード２は１９５０ｎｍ±２０ｎｍのレーザ光線λ２を射出し、レーザダイオード３は２４４０ｎｍ〜２４６０ｎｍのレーザ光線λ３を射出する。

尚、波長の限定は、レーザダイオードの出力波長が所定の波長となる様に設定してもよく、或は所定の波長を発光するレーザダイオードを選択してもよく、或は白色光を用い、更に波長選択フィルタを用いて所定の波長帯となる様に波長の制限をしてもよい。

又、４，５，６はそれぞれ前記レーザダイオード１，２，３を発光させる駆動部を示し、該駆動部４，５，６は制御演算部（ＣＰＵ）７によって制御され、同一光強度で又択一的に前記レーザダイオード１，２，３を発光させる。

前記駆動部４，５，６から射出されたレーザ光線λ１，λ２，λ３は導光部材、例えば光ファィバ８によってレーザ光線射出部９に導かれ、該レーザ光線射出部９から被測定物１０の検査部位１１に照射される。尚、前記レーザ光線λ１，λ２，λ３を同一のレーザ光線射出部９から射出させることで、前記検査部位１１に照射される前記レーザ光線λ１，λ２，λ３の位置が合致する。前記レーザダイオード１，２，３及び前記駆動部４，５，６、前記光ファィバ８等は、光源部２１を構成する。

該検査部位１１で反射されたレーザ光線は受光センサ１２によって受光される様になっており、該受光センサ１２からの受光信号は、信号処理部１３に送出され、該信号処理部１３で増幅、Ａ／Ｄ変換、レベル検出等所要の信号処理がされて前記制御演算部７に送出される。

該制御演算部７では受光信号のレベルを検出し予め設定された閾値との比較を行い、亜鉛腐食生成物の有無を判断し、或は錆の有無を判断する。又、記憶部１４には、亜鉛腐食生成物の有無を判断する為の閾値、錆の有無を判断する為の閾値がそれぞれ事前に格納されている。判断結果は、表示部１５に表示される。

前記制御演算部７、前記信号処理部１３、前記記憶部１４、前記表示部１５等は、制御部２２を構成し、更に、前記光源部２１、前記制御部２２は、一体化されて劣化診断装置本体２３を構成する。又、前記レーザ光線射出部９、前記受光センサ１２等は測定部２４を構成し、該測定部２４は前記光ファィバ８及びケーブル等で前記劣化診断装置本体２３に接続され、前記測定部２４単体で取扱いが可能となっている。

以下、図１、図２を参照して亜鉛腐食生成物の検出、錆の検出について説明する。

先ず、前記制御演算部７が駆動部４を制御して前記レーザダイオード１を発光させ、レーザ光線λ１を前記検査部位１１に照射する。

レーザ光線λ１の反射光を前記受光センサ１２で受光して受光信号を取得する。前記信号処理部１３は、受光信号の強度によって該受光センサ１２のゲイン調整を行い、該受光センサ１２の感度を所定の状態、即ち前記レーザ光線λ１についての受光信号のレベルが基準レベルとなる様に設定する。基準レベルについては、前記受光センサ１２等の特性を考慮して予め決定しておく。

次に、前記制御演算部７が前記駆動部５を制御して前記レーザダイオード２を発光させ、レーザ光線λ２を前記検査部位１１に照射する。該検査部位１１からの反射光を前記受光センサ１２が受光して受光信号が出力される。

前記検査部位１１の亜鉛塗膜が腐食していない場合は、レーザ光線λ２（波長１９５０ｎｍ±２０ｎｍ）の吸収は起らないので（図１、曲線Ａ）、検出レベルに変化はない。従って、亜鉛塗膜は腐食していないと判断される。次に、亜鉛が腐食し、前記検査部位１１にＺｎＯ又はＺｎ（ＯＨ）2 が存在すると、レーザ光線λ２（波長１９５０ｎｍ±２０ｎｍ）の吸収が起り（図１、曲線Ｂ又は曲線Ｃ）、受光信号のレベルが変化する。本実施例の場合、前記検査部位１１からの反射光を受光しているので、光の吸収により受光量が低下する。即ち、受光信号のレベルが低下する。尚、上記した様に、前記レーザ光線λ１と前記レーザ光線λ２の照射位置は同一であり、又同一光強度であるので、受光信号のレベルの変化は、光の吸収によるものに他ならない。

このレベル変化が、前記記憶部１４に格納された閾値以上であると、照射部位に亜鉛腐食生成物が存在すると判断される。判断結果は前記表示部１５に表示される。

次に、前記検査部位１１に錆が発生しているかどうかを判断する。錆の発生はレーザ光線λ３を照射して行う。以下の説明は、波長として２４４５ｎｍを含む２４４５ｎｍ近傍の波長域に限定した場合を説明する。尚、錆の有無は透過率の変化で現れ、本実施例の場合、前記検査部位１１での反射光を受光しているので、透過率が大きくなると、受光量、即ち受光レベルが増大する。

該レーザ光線λ３を照射した場合、錆がない場合は受光信号として受光レベルＬ１（図２曲線Ｄ参照）が得られ、発生している場合は受光信号として受光レベルＬ２が得られる（図２曲線Ｅ参照）。

前記レーザ光線λ３を前記検査部位１１に照射する前に、錆が発生してない、健全な部位にレーザ光線λ３を照射して参照信号を取得する。或は、参照用の検査ピースを用意し、該検査ピースにレーザ光線λ３を照射して参照信号を取得してもよい。

照射部に錆がなく健全であると、参照信号の受光レベルはＬ１となる。得られた受光レベルＬ１で受光レベルＬ２が算出でき、受光レベルＬ１と受光レベルＬ２に基づき閾値Ｌ０を設定し、設定した閾値Ｌ０は前記記憶部１４に格納される（Ｌ１＜Ｌ０＜Ｌ２）。

次に、前記検査部位１１にレーザ光線λ３を照射して受光信号を取得し、該受光信号のレベルを検出する。前記検査部位１１に錆の発生がない場合は、受光信号のレベルは前記レベルＬ１と同一となり、錆の発生がないことが判断できる。

又、受光信号のレベルが前記レベルＬ１より大きい場合は、該レベルを前記閾値Ｌ０と比較し、該閾値Ｌ０より大きい場合、錆があると判断される。従って、レーザ光線λ３の照射による発錆の有無の判断で、亜鉛塗膜の腐食の進行が鋼板表面迄到達しているかどうかが判断できる。

而して、異なる波長のレーザ光線を切替えて照射し、受光信号のレベルを判断することで、亜鉛塗膜の腐食、或は鉄錆の発生を検出することができる。

又、本実施例では、受光信号のレベル検出により、亜鉛塗膜の腐食、或は鉄錆の発生を判断できるので、装置構成が簡単であり、更に現地での作業で直ちに腐食状態の判断が可能である。

１レーザダイオード２レーザダイオード
３レーザダイオード４駆動部
５駆動部６駆動部
７制御演算部８光ファィバ
９レーザ光線射出部１０被測定物
１１検査部位１２受光センサ
１３信号処理部１４記憶部
１５表示部

Claims

亜鉛生成物の吸光スペクトルが生じる吸光波長域、及び該波長域から外れた他の波長域を求め、亜鉛塗膜が形成されている鋼板表面の検査部位に吸光波長域の光線と他の波長域の光線とを交互に照射し、両光線の反射光を受光し、受光レベルを比較することで亜鉛塗膜の劣化状態を判断することを特徴とする亜鉛塗膜の劣化診断方法。
鉄錆が生成している場合と、生成していない場合の透過率スペクトルをそれぞれ取得し、又透過率スペクトルが生じる波長域をそれぞれ求め、いずれか一方の波長域の光を鉄錆が発生していない鋼板表面に照射し、受光レベルを求めると共に前記一方の波長域の光を検査部位に照射して受光レベルを求め、両受光レベルを比較することで発錆を判断する請求項１の亜鉛塗膜の劣化診断方法。
少なくとも亜鉛生成物の吸光スペクトルが生じる吸光波長域、及び該波長域から外れた他の波長域の光線を射出する光源部と、前記光線を検査部位に照射し、反射光を受光して受光信号を発する測定部と、前記光線を択一的に射出する様前記光源部の発光を制御し、前記測定部からの前記吸光波長域及び前記他の波長域の光線の受光信号のレベル検出を行う制御部とを具備することを特徴とする亜鉛塗膜の劣化診断装置。