JP3662231B2

JP3662231B2 - 鋼製ドラム缶の検査方法

Info

Publication number: JP3662231B2
Application number: JP2002186447A
Authority: JP
Inventors: 克之菅; 真福田; 幸理飯塚
Original assignee: JFE Steel Corp; JFE Container Co Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Container Co Ltd
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: JP2004028827A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波探傷法を用いた鋼製ドラム缶の検査方法及び再生ドラム缶の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼製のドラム缶、特にステンレス鋼製のドラム缶は耐久性、耐食性に優れているため一般的に繰り返して使用される。このようなドラム缶の再使用にあたっては、缶壁、特に胴体と地板の巻き締め接合部に割れ等の傷があると内容物の漏洩等の問題が発生するため、すべてのドラム缶に対して、例えば水没テスト等の検査を行い割れが無いことを確認してから再使用している。
【０００３】
しかし、水没テストで異常の見られなかったドラム缶であっても、再使用の過程で傷が進行し、突然割れが発生するような場合も考えられる。このような現象は特に胴体と地板の巻き締め接合部に起こりやすい。従って、再使用にあたっては、割れまでには至っていないが使用中に割れにつながる可能性のある傷を有するドラム缶は検査により排除しておく必要がある。ドラム缶の表面に発生した傷を検出する方法としては、一般に非破壊検査方法の一つであるカラーチェックによる浸透探傷検査が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術に係るカラーチェックによる浸透探傷検査では、傷の有無の検査には熟練した技術を要し、さらに傷の存在は検知できるが傷の深さまで判定することは困難であるという問題があった。検査の結果傷が存在することがわかっても、全ての傷が使用中に割れにつながるわけではなく、傷の深さによっては使用にあたって問題とならない傷もあり、また、用途を限定すれば使用に問題の無い場合もある。このような場合に、傷が検知された全てのドラム缶を廃棄していたのでは経済性を大いに損ない、資源リサイクルの観点からも好ましくない。
【０００５】
また、カラーチェックによる浸透探傷検査は、表面が露出している面にしか行うことができない。特に、ドラム缶の製造過程で生じる加工歪やドラム缶の使用中に働く応力により傷が最も発生し易いと考えられる地板コーナー部には、通常覆輪と称する鋼製の保護カバーが取り付けられているので、この部分に直接カラーチェックを行うことはできない。覆輪をはずせばカラーチェックを行うことは可能であるが、全てのドラム缶に対して覆輪をはずしてカラーチェックを行い、その後再び覆輪を付ける事は作業工数が増大するという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、熟練を要することなく確実に傷を検知することが可能で、さらにドラム缶の使用の適否判定を確実に行うことができる鋼製ドラム缶の検査方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、地板コーナー部が覆輪で覆われている鋼製ドラム缶においても、覆輪をはずすことなく確実に探傷が可能な鋼製ドラム缶の検査方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
鋼製ドラム缶は、一般に胴体と地板及び天板を巻き締め接合することにより製造される。このようなドラム缶においては、ドラム缶の製造過程で生じる加工歪やドラム缶の使用中に働く応力が集中すると考えられる地板コーナー部の胴体との巻き締め部に最も傷が発生しやすい。そのため、鋼製ドラム缶、特にステンレス鋼製のドラム缶を再使用する場合には、特に地板コーナー部における傷の有無の検査が重要となる。この場合、傷の有無の検査のみではなく傷の深さ等を判定し、再使用の可否を判断する必要もある。
【０００９】
また、前記地板コーナー部には覆輪と称する鋼製の保護カバーが取り付けられている場合もあるので、直接地板コーナー部が観察できない場合もある。このような場合においても、再使用にあたっては覆輪で覆われた地板コーナー部における傷の有無の検査が必要である。
【００１０】
そこで、本発明者らは従来のカラーチェックによる浸透探傷検査に代わる鋼製ドラム缶の検査方法について検討を行った。図１に示すような種々の深さの傷を地板コーナー部に設けたサンプルにより実験を行った結果、表面ＳＨ波を用いた超音波探傷法を用いることにより、地板コーナー部に発生した傷の有無、及び、観察されるエコーの高さにより傷の深さも検知できることを見い出した。さらに、表面ＳＨ波を用いた超音波は、被検査体の表面状態の影響を受けにくいので覆輪で覆われている地板コーナー部に生じた傷の検知が可能であることを見い出した。
【００１１】
一方、表面ＳＨ波を用いた超音波探傷には、超音波を発振させる探触子を粘性グリース等の接触媒質を介して所定の押し付け圧力でドラム缶表面に接触させる必要があり、また、接触媒質として使用される粘性グリースの温度特性が探傷感度に大きな影響を与えるため、測定にあたっては接触媒質の温度を常に一定にしておく等の温度管理が必要であり、広範な範囲について表面ＳＨ波を用いた超音波探傷法により探傷を行うことが困難な場合もあった。
【００１２】
本発明者らによるさらなる検討の結果、超音波探傷法の一つであるレーリー波による超音波探傷は、その特性上傷の深さまでは判定できないが、高感度に傷の有無を確認でき、さらに接触媒質として水が使用できるため取り扱いが容易で、温度特性が探傷感度に余り影響を与えないため比較的容易かつ短時間にドラム缶の傷の有無を確認できることがわかった。そこで、まず、レーリー波による超音波探傷を行い、傷が確認された部分についてのみ表面ＳＨ波による超音波探傷を行って傷の深さを判定することで、検査に要する時間と費用を大幅に削減できることを見い出した。
【００１３】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下のような特徴を有する鋼製ドラム缶の検査方法である。
【００１５】
［１］レーリー波による超音波探傷を行うレーリー波探傷ステップと、前記レーリー波探傷ステップにより傷が検出された部位に対して表面ＳＨ波による超音波探傷を行う表面ＳＨ波探傷ステップとを有することを特徴とする鋼製ドラム缶の検査方法。
【００１６】
［２］上記［１］において、さらに、表面ＳＨ波による超音波探傷の結果計測された傷の深さに基づいて、鋼製ドラム缶の使用の適否判定を行う適否判定ステップとを有することを特徴とする鋼製ドラム缶の検査方法。
【００１７】
［３］使用済み鋼製ドラム缶から再生ドラム缶を製造する方法において、
請求項１または請求項２に記載の鋼製ドラム缶の検査方法により前記使用済み鋼製ドラム缶を検査する検査工程と、
前記検査工程の検査結果にしたがって、使用済み鋼製ドラム缶を再生する再生工程とを有することを特徴とする再生ドラム缶の製造方法。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明に係る鋼製ドラム缶の検査方法の一実施形態を説明するための説明図であり、胴体と地板を巻き締め接合することにより製造される鋼製ドラム缶について示したものである。
【００１９】
図２において、１は地板、２は胴体、３は地板１と胴体２とのコーナー部の胴体２と地板１との巻き締め部を覆う覆輪、４は表面ＳＨ波を地板コーナー部に向けて伝播させるための探触子、５は地板１のコーナー部に生じた傷を表す。探触子４から図中矢印で示すように地板コーナー部に向けて伝播された表面ＳＨ波の傷５によるエコーを探触子４で検出することで地板１コーナー部の傷５を検出することができる。
【００２０】
図２に示す本発明で用いる表面ＳＨ（Shear Horizontal）波は、物体の表面に沿って伝播する超音波で、表面に水平な方向、且つ、伝播方向に垂直の振動成分を持っている。このように、表面ＳＨ波は表面に垂直な方向の振動成分がないため、伝播途中の物体の表面に何か接していても減衰や反射を起こさないという特徴を有する。このような性質を有する表面ＳＨ波を、超音波の振動方向を地板１の表面に対しほぼ平行にして入射することによりドラム缶表面の付着物、例えば塗膜や覆輪などの影響をあまり受けずに振動波を比較的遠方（１００ｍｍ程度）まで伝播することができる。そのため、覆輪３により地板コーナー部が覆われている場合でも、覆輪３から離れた位置に探触子４を設置することで、覆輪をはずすことなく地板コーナー部における傷の有無及び傷の深さの判定が可能である。
【００２１】
なお、図２においては、地板１のコーナー部に生じた傷を検出する場合を示しているが、胴体と天板との巻き締め部における天板のコーナー部に生じた傷を検出する場合でも同様である。
【００２２】
また、図３は、図１に示したサンプル缶に設けた種々の傷を表面ＳＨ波を用いて測定した結果を示した図である。図１に示したサンプルは、通常の製造方法により製作したステンレス鋼製のドラム缶に、使用中に最も傷の発生しやすい地板コーナー部に人工のスリット傷を放電加工したものである。このスリット傷は図１に示すように、胴体から等距離に幅１０ｍｍで、深さ０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍで設けている。探触子４設置位置の地板コーナー部からの距離及び表面ＳＨ波の発信条件を一定にすることにより、図３に示すように各傷からのエコーの高さは傷の深さとほぼリニアな関係となることがわかる。
【００２３】
以上より、表面ＳＨ波による超音波探傷を行うことにより、鋼製ドラム缶に発生した傷の有無を判断できる。また、ドラム缶の製造過程で生じる加工歪やドラム缶の使用中に働く応力が集中するため傷の発生位置がほぼ特定される地板コーナー部においては、探触子４を設置する位置の地板コーナー部からの距離及び表面ＳＨ波の発信条件を一定にすることで傷の深さの特定も可能となる。
【００２４】
これにより、鋼製ドラム缶の使用の可否判定を行う場合において、表面ＳＨ波による超音波探傷の結果計測された傷の深さに基づいて、良品、用途を限定して使用するもの、廃棄などの判定を行うことが可能となる。
【００２５】
ここで、実際に使用している地板コーナー部が覆輪で覆われているステンレス鋼製のドラム缶について、本発明方法を用いて地板コーナー部の探傷を行った結果を図４に示す。なお、図４での表面ＳＨ波による測定では、大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍの探触子を用い、発振周波数５ＭＨｚ、接触媒質として粘性グリースを用いて行った。また、測定前に図１に示したサンプル缶において、傷の深さが０．８ｍｍでエコー高さが８０％となるようにゲインの調整を行い、実際のステンレス製ドラム缶の探傷を行った。
【００２６】
図４に示すように、計測された傷の深さに基づいて良品、用途を限定して使用するもの、廃棄などの判定を行うことにより、まだ使用できるドラム缶の有効利用が可能となり、経済性の向上を図ることができる。
【００２７】
本発明に係る鋼製ドラム缶の検査方法の実施形態は、まずレーリー波による超音波探傷を行うレーリー波探傷ステップと、このレーリー波探傷ステップにより傷が確認された位置において、さらに表面ＳＨ波による超音波探傷を行う表面ＳＨ波探傷ステップとを有するものである。
【００２８】
ここで、前記レーリー波（表面波とも言う）は、物体の表面に沿って伝播する超音波で、表面に垂直な方向の振動成分と、表面に水平且つ伝播方向に平行な方向の振動成分を持っている。このように、レーリー波は表面に垂直な方向の振動成分があるため、表面ＳＨ波と比較すると伝播途中の物体表面の付着物（例えば水滴や覆輪）による減衰や反射を起こし易い。
【００２９】
前述したように、表面ＳＨ波を用いた超音波探傷では、超音波を発振させる探触子を粘性グリース等の接触媒質を介して所定の押し付け圧力でドラム缶表面に接触させる必要があり、また、接触媒質として使用される粘性グリースの温度特性が探傷感度に大きな影響を与えるため測定にあたっては接触媒質の温度を常に一定にしておく等の温度管理が必要である。一方、超音波探傷法の一つであるレーリー波による超音波探傷は接触媒質として水が使用でき、水の温度特性が探傷感度に余り影響を与えないため取り扱いが容易で、かつ短時間にドラム缶の傷の有無を確認できる。
【００３０】
そこで、まず、レーリー波による超音波探傷を行い、傷が確認された部分についてのみ表面ＳＨ波による超音波探傷を行って傷の深さを判定するようにすることで、より効率的な検査が可能となり、検査に要する時間と費用を大幅に削減できる。
【００３１】
レーリー波による超音波探傷は、その探傷波が被検査体の表面近傍に偏在しながら伝播するため、傷の深さの判定は困難であるが高感度に傷の有無を判定できる。また、レーリー波は、表面ＳＨ波と同様に被検査体の内部を比較的遠方まで伝播できるので覆輪で覆われている地板コーナー部に生じた傷の検知が可能である。
【００３２】
図５は、図１に示したサンプル缶に設けた種々の傷をレーリー波を用いて測定した結果を示した図である。
【００３３】
レーリー波を発振する探触子の傷からの距離及びレーリー波の発信条件を一定にして観測した結果、図５に示すように、レーリー波による超音波探傷は傷の深さとの相関関係はあまり見られないが、傷を高感度で検出できることがわかる。
【００３４】
レーリー波による超音波探傷は、ノイズの影響を排除するため所定の高さ以上のエコーが観測された部分について割れにつながる可能性のある傷としてマーク等を行いその位置を記録することにより行うことができる。なお、レーリー波による検査は、例えば、探触子をプローブホルダー等に固定し、このプローブホルダーに地板コーナー部自動倣い機構と水供給機構を設けたレーリー波自動測定装置により測定することも可能である。
【００３５】
レーリー波による超音波探傷の結果、所定の高さ以上のエコーが観測され、割れにつながる可能性のある傷が存在するとされた部分について、さらに表面ＳＨ波による超音波探傷を行う。なお、前記割れにつながる可能性のある傷が存在するとされた部分について行う表面ＳＨ波による超音波探傷は、前述の表面ＳＨ波による超音波探傷方法と同様に行うことができる。また、鋼製ドラム缶の使用の可否判定も同様に行うことができる。
【００３６】
本発明は、特に覆輪で覆われた地板コーナー部の傷の検査に有効であるが、覆輪で覆われていない他の部分におけるドラム缶表面の探傷も可能であることは言うまでもない。
【００３７】
なお、本発明は鋼製ドラム缶、特に耐久性、耐食性に優れ繰り返して使用されることが多いステンレス鋼製ドラム缶の再使用時における検査に特に有用であるが、鋼製ドラム缶の新缶製作時の検査等に用いることも可能である。
【００３８】
また、上述した鋼製ドラム缶の検査方法により使用済み鋼製ドラム缶の検査を行う検査工程と、この検査工程の検査結果にしたがって、使用済み鋼製ドラム缶を再生する再生工程とを有することにより再生ドラム缶を製造することもできる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、熟練を要することなく確実に傷を検知することが可能で、さらにドラム缶の使用の適否判定を確実に行うことができる鋼製ドラム缶の検査方法及び再生ドラム缶の製造方法が提供される。
【００４０】
また、地板コーナー部が覆輪で覆われている鋼製ドラム缶においても、覆輪をはずすことなく確実に探傷が可能な鋼製ドラム缶の検査方法及び再生ドラム缶の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】種々の深さの傷を地板コーナー部に設けたサンプル缶を示した図である。
【図２】本発明に係る鋼製ドラム缶の検査方法の一実施形態を説明するための説明図である。
【図３】図１に示したサンプル缶に設けた種々の傷を表面ＳＨ波を用いて測定した結果を示した図である。
【図４】実際に使用している地板コーナー部が覆輪で覆われているステンレス鋼製のドラム缶について、本発明方法を用いて地板コーナー部の探傷を行った結果を示した図である。
【図５】図１に示したサンプル缶に設けた種々の傷をレーリー波を用いて測定した結果を示した図である。
【符号の説明】
１地板
２胴体
３覆輪
４探触子
５傷

Claims

レーリー波による超音波探傷を行うレーリー波探傷ステップと、前記レーリー波探傷ステップにより傷が検出された部位に対して表面ＳＨ波による超音波探傷を行う表面ＳＨ波探傷ステップとを有することを特徴とする鋼製ドラム缶の検査方法。
さらに、表面ＳＨ波による超音波探傷の結果計測された傷の深さに基づいて、鋼製ドラム缶の使用の適否判定を行う適否判定ステップとを有することを特徴とする請求項１に記載の鋼製ドラム缶の検査方法。
使用済み鋼製ドラム缶から再生ドラム缶を製造する方法において、請求項１または請求項２に記載の鋼製ドラム缶の検査方法により前記使用済み鋼製ドラム缶を検査する検査工程と、前記検査工程の検査結果にしたがって、使用済み鋼製ドラム缶を再生する再生工程とを有することを特徴とする再生ドラム缶の製造方法。