JP2017194299A - 被膜健全性評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部材の内面に被膜が付いてなる構造物において、鋼管等の部材の内面に付いている被膜の前記部材へ密着の程度を、外側からの測定によって把握することができ、定期的に測定すれば被膜の劣化予測を行うことができる、被膜健全性評価方法の提供。【解決手段】部材の内面Ａに被膜が付いている構造物における被膜の内面への密着度合いを外面から求め評価する被膜健全性評価方法であって、部材の外面Ｂから内面Ａへ超音波パルスを入射する入射工程と、内面Ａと外面Ｄとの界面αで反射する第１反射波を受信する工程と、第１反射波および構造物の内部と被膜の内面Ｃとの界面βで反射する第２反射波の合成反射波を受信する工程と、第１反射波に対する第２反射波の強度の比を算出し、この比から被膜の外面Ｄの内面Ａへの密着度合いを求め評価する工程と、を備える、被膜健全性評価方法。【選択図】図１

Description

本発明は被膜健全性評価方法に関する。

例えば、鋼管の内面に防食塗膜を塗装してなる配管は、その防食塗膜が鋼管に密着していることが必要であるものの、継続して使用していれば継時的に防食塗膜が劣化し、その密着の程度が必ず低下していく。
ここで、防食塗膜が剥がれてしまっては配管に不具合が生じる可能性があるため、定期的に検査することで防食被膜の鋼管への密着度合いを把握し、必要に応じて、補修することが重要である。
また、防食塗膜の鋼管への密着度合いの劣化の程度を予測し、補修すべき時期を予め知ることができれば、定修時のスケジュールを組みやすいという点で好ましい。

上記のような内面の防食塗膜の配管への密着度合いの程度の把握は、配管の外部から行う必要がある。使用時において配管はその内部にガスや水などが流れているからである。

本発明の目的は、部材の内面に被膜が付いてなる構造物において、鋼管等の部材の内面に付いている被膜の前記部材へ密着の程度を、外側からの測定によって把握することができ、定期的に測定すれば被膜の劣化予測を行うことができる、被膜健全性評価方法を提供することである。

本発明者は鋭意検討し、上記課題を解決する方法を見出して本発明を完成させた。
本発明は次の（１）〜（３）である。
（１）部材の内面Ａに被膜が付いている構造物における、前記被膜の前記内面Ａへの密着度合いを外面から求め、評価する、被膜健全性評価方法であって、
前記部材の外面Ｂから前記内面Ａへ超音波パルスを入射する入射工程と、
前記部材の前記内面Ａと前記被膜の外面Ｄとの界面αで反射する第１反射波を受信する受信工程［１］と、
前記第１反射波および前記構造物の内部と前記被膜の内面Ｃとの界面βで反射する第２反射波の合成反射波を受信する受信工程［２］と、
前記第１反射波に対する前記第２反射波の強度の比を算出し、この比から前記被膜の前記外面Ｄの前記内面Ａへの密着度合いを求め、評価する評価工程と、
を備える、被膜健全性評価方法。
（２）前記部材が鋼材であり、前記被膜が有機物を主成分とする防食塗膜である、上記（１）に記載の被膜健全性評価方法。
（３）前記部材が鋼管であり、その内部に気体、液体および固体からなる群から選ばれる少なくとも１つが流動しているときに行う、上記（１）または（２）に記載の被膜健全性評価方法。

本発明によれば、部材の内面に被膜が付いてなる構造物において、鋼管等の部材の内面に付いている被膜の前記部材へ密着の程度を、外側からの測定によって把握することができ、定期的に測定すれば被膜の劣化予測を行うことができる、被膜健全性評価方法を提供することができる。

図１は、本発明における構造物に該当する配管１０の断面一部拡大図である。 図２は、本発明の評価方法を実施することができる測定装置の概略図である。 図３は、測定データの例を示すグラフである。 図４は、測定データの別の例を示すグラフである。 図５は、強度Ｚ₂／強度Ｚ₁と内面塗膜密着力の保持率との関係の例を示すグラフである。

本発明の被膜健全性評価方法（以下、単に「本発明の評価方法」ともいう）について、図を用いて説明する。
図１は本発明の評価方法における構造物に該当する配管１０の断面一部拡大図である。図１において配管１０（構造物）は、鋼管１２（部材）の内面に被膜１４が付いてなるものとする。

本発明の評価方法は、鋼管１２の内面Ａに被膜１４が付いている配管１０における、被膜１４の内面Ａへの密着度合いを外面Ｂから求め、評価する、被膜健全性評価方法であって、鋼管１２の外面Ｂから内面Ａへ超音波パルスを入射する入射工程と、鋼管１２の内面Ａと被膜１４の外面Ｄとの界面αで反射する第１反射波Ｐ₁を受信する受信工程［１］と、第１反射波Ｐ₁および配管１０の内部（図１では液体Ｗ）と被膜１４の内面Ｃとの界面βで反射する第２反射波Ｐ₂の合成反射波Ｐ_mを受信する受信工程［２］と、第１反射波Ｐ₁に対する第２反射波Ｐ₂の強度の比を算出し、この比から被膜１４の外面Ｄの内面Ａへの密着度合いを求め、評価する評価工程と、を備える、被膜健全性評価方法である。

本発明の評価方法は、例えば図２に示す測定装置を用いて実施することができる。
図２は、本発明の評価方法を実施することができる測定装置の概略図である。
測定装置１は、パーソナルコンピューター７により制御されるパルサー２ａで超音波パルスを発生し、探触子３を介して配管１０の外面Ｂから配管１０の中心に向かって垂直に超音波パルスを送信する（入射工程）。
送信された超音波パルスは、まず鋼管１２の内面Ａと被膜１４の外面Ｄとの界面αにおいて反射し、第１反射波Ｐ₁として探触子３側に復帰する（受信工程［１］）。
また、送信された超音波パルスは配管１０の内部（図１に示す場合は水Ｗ）と被膜１４の内面Ｃとの界面βにおいて反射し、第２反射波Ｐ₂として探触子３側に復帰する。ここで第２反射波Ｐ₂は第１反射波Ｐ₁と合成された合成反射波として、探触子３側で受信される（受信工程［２］）。

これらの第１反射波Ｐ₁、第２反射波Ｐ₂は、レシーバー２ｂおよびプリアンプ４により増幅され、フィルター５によりノイズが除去された状態でＡ／Ｄコンバーター６によりデジタル信号に変換され、パーソナルコンピューター７で処理される。第１反射波Ｐ₁、第２反射波Ｐ₂はレシーバー２ｂにて補足され、モニター８に表示される。ここで正確には、第２反射波Ｐ₂は第１反射波Ｐ₁との合成反射波Ｐ_mとして補足され、モニター８に表示される。

例えば図２に示した測定装置を用いて図１に示した配管１０について、本発明の評価方法を適用すると、図３、図４に示すようなデータが得られる。

ここで図３は、被膜１４の外面Ｄが鋼管１２の内面Ａと健全に密着している場合に得られるデータの例を示している。横軸（Ｘ軸）が時間、縦軸（Ｙ軸）は反射波の強度を示している。
探触子３を介して配管１０の外面Ｂから配管１０の中心に向かって垂直に超音波パルスを送信すると、送信された超音波パルスは、初めに鋼管１２の外面Ｂで反射するので、その反射波が受信される。次に、鋼管１２の内面Ａと被膜１４の外面Ｄとの界面αにおいて反射し、第１反射波Ｐ₁として探触子３側で受信される。ここで受信した第１反射波Ｐ₁の強度を強度Ｚ₁とする。
次に、送信された超音波パルスは配管１０の内部（図１に示す場合は水Ｗ）と被膜１４の内面Ｃとの界面βにおいて反射し、第２反射波Ｐ₂として探触子３側で受信される。ここで第２反射波Ｐ₂は第１反射波Ｐ₁と合成された合成反射波Ｐ_mとして、探触子３側で受信されるが、図３に示すように、その合成反射波における第２反射波Ｐ₂に由来する部分が確認できる。ここで受信した第２反射波Ｐ₂の強度を強度Ｚ₂とする。なお、ここで得られる第２反射波Ｐ₂およびその強度は、正確には、合成反射波Ｐ_mにおける第２反射波Ｐ₂に由来する部分およびその強度を意味しているが、本明細書ではそれらを区別せずに記載している場合がある。

そして、本発明者は、外面Ｄと内面Ａとの密着の度合いと、強度Ｚ₂／強度Ｚ₁との間に正の相関があることを見出した。つまり、外面Ｄと内面Ａとの密着の度合いが高いと強度Ｚ₂／強度Ｚ₁の値も高くなることを見出した。また、この値を定期的に測定すれば被膜の劣化を予測することができることを、本発明者は見出した。

ここで、外面Ｄと内面Ａとの密着の度合いが低く、例えば、外面Ｄと内面Ａとが全く接触していない場合、図４に示すようなデータが得られる。
すなわち、探触子３を介して配管１０の外面Ｂから配管１０の中心に向かって垂直に超音波パルスを送信すると、送信された超音波パルスは、初めに鋼管１２の外面Ｂで反射するので、その反射波が受信され、次に、鋼管１２の内面Ａと被膜１４の外面Ｄとの界面αにおいて反射し、第１反射波Ｐ₁として探触子３側で受信されるが、第２反射波Ｐ₂に相当する部分が確認できないデータである。
この場合、強度Ｚ₂／強度Ｚ₁の値はゼロということなる。

強度Ｚ₂／強度Ｚ₁と内面塗膜密着力の保持率との関係を示すと、例えば図５に示すような正の相関図が得られることを、本発明者は見出した。
強度Ｚ₂／強度Ｚ₁と内面塗膜密着力の保持率との関係は、対象物（構造物）の種類等によって異なるが、例えば、強度Ｚ₂／強度Ｚ₁×１００で３０％程度のあると、内面塗膜密着力の保持率が９０％程度であることが多い。この場合、保持率が高いので補修する必要はない。強度Ｚ₂／強度Ｚ₁×１００で１０％程度のあると、内面塗膜密着力の保持率が３０％程度であることが多い。この場合、保持率が低いので補修する必要がある。強度Ｚ₂／強度Ｚ₁×１００の値を定期的に測定してれば、将来において、例えば強度Ｚ₂／強度Ｚ₁×１００が１０％程度にある時期を予測できる。すなわち、上記のような方法で、鋼管等の構造物の内部の被膜が構造物に密着している程度を定期的に測定することで図５に示すグラフを得ることができれば、被膜の劣化予測を行うことができる。このような予測を得ることができれば、適切な補修タイミングを知り、工場の定修日等を考慮した補修スケジュールを立てることができるので、極めて有効である。

本発明の評価方法は、部材の内面Ａに被膜が付いている構造物を対象とする。
このような構造物に該当するものとして、例えば、内部に防食塗膜が付いているガス配管、蒸気配管、水や石油等が流れる配管が挙げられる。このような配管は製鉄所内、火力発電所内、石油精製コンビナート内で利用されており、使用を継続すれば時間の経過と共に被膜が劣化し、その密着の程度が低下するので、防食被膜の配管への密着度合いを把握し、その密着度合いによって、剥がれる前に補修することが重要である。また、通常、このような配管内にはガス、水、石油などが流れているため、配管の外部から内部の被膜の状態を把握する必要がある。
構造物として、他にも、タンクや圧力容器が挙げられる。

部材の厚さ（図１の場合であれば鋼管１２の厚さが相当する）は特に限定されず、例えば３ｍｍ〜２０ｍｍの範囲のものに好ましく適用することができる。

本発明の評価方法において被膜は特に限定されないが、有機物を主成分（概ね７０質量％以上含むことを意味するものとする）とする防食塗膜であることが好ましい。このような防食塗膜としてエポキシ樹脂やウレタン樹脂等からなるものや、さらにこれらの有機樹脂に亜鉛粉末を含んだものが例示される。
皮膜の厚さは特に限定されず、例えば１０μｍ〜５，０００μｍの範囲のものに好ましく適用することができる。

なお、本発明の評価方法の入射工程において用いる超音波パルスは、超音波であることが好ましいが、超音波に近い波長を有する音波等であってよい。

Claims (3)

1. 部材の内面Ａに被膜が付いている構造物における、前記被膜の前記内面Ａへの密着度合いを外面から求め、評価する、被膜健全性評価方法であって、
   前記部材の外面Ｂから前記内面Ａへ超音波パルスを入射する入射工程と、
   前記部材の前記内面Ａと前記被膜の外面Ｄとの界面αで反射する第１反射波を受信する受信工程［１］と、
   前記第１反射波および前記構造物の内部と前記被膜の内面Ｃとの界面βで反射する第２反射波の合成反射波を受信する受信工程［２］と、
   前記第１反射波に対する前記第２反射波の強度の比を算出し、この比から前記被膜の前記外面Ｄの前記内面Ａへの密着度合いを求め、評価する評価工程と、
   を備える、被膜健全性評価方法。
2. 前記部材が鋼材であり、前記被膜が有機物を主成分とする防食塗膜である、請求項１に記載の被膜健全性評価方法。
3. 前記部材が鋼管であり、その内部に気体、液体および固体からなる群から選ばれる少なくとも１つが流動しているときに行う、請求項１または２に記載の被膜健全性評価方法。

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