JP6306851B2 - Layer thickness test method for metal multilayer and layer thickness test equipment for metal multilayer - Google Patents
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
本発明は、金属複層体の層厚試験法および金属複層体の層厚試験装置に関する。特に、本発明は、埋設配管の劣化程度の試験法およびそのための装置に関する。 The present invention relates to a method for testing a thickness of a metal multilayer body and a layer thickness test apparatus for a metal multilayer body. In particular, the present invention relates to a test method for the degree of deterioration of buried piping and an apparatus therefor.
従来から、複層体の構成層の厚みを非破壊方式で測定する方法が採用されている。
たとえば、特開昭60−123712号公報(特許文献1)には、管の表面に超音波探触子を設置して半径方向に超音波を発し、対向側のライニング内面からの反射波を検出し、この反射波のエネルギ損失によりライニング厚を測定することを特徴とする管内面ライニング厚の測定方法が開示されている。
Conventionally, a method of measuring the thickness of a constituent layer of a multilayer body by a nondestructive method has been adopted.
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 60-123712 (Patent Document 1), an ultrasonic probe is installed on the surface of a tube to emit ultrasonic waves in the radial direction and detect a reflected wave from the inner surface of the opposite lining. A method for measuring the inner surface lining thickness is disclosed, wherein the lining thickness is measured from the energy loss of the reflected wave.
また、特開昭63−3211号公報(特許文献2)には、金属製本体の表面に一体に形成された、強化繊維と金属マトリックスとよりなる繊維強化複合層の厚さを測定するに当り、繊維強化樹脂複合層の表面に向けて超音波を発信して反射波を逐次受信し、超音波の発信から強化繊維による最終反射波受信までの時間を繊維強化複合層の厚さに換算することを特徴とする、超音波による繊維強化複合層の厚さ測定方法が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-3211 (Patent Document 2) discloses a method for measuring the thickness of a fiber-reinforced composite layer formed integrally with a surface of a metal main body and made of a reinforcing fiber and a metal matrix. The ultrasonic wave is transmitted toward the surface of the fiber reinforced resin composite layer and the reflected wave is sequentially received, and the time from the transmission of the ultrasonic wave to the reception of the final reflected wave by the reinforcing fiber is converted into the thickness of the fiber reinforced composite layer. A method for measuring the thickness of a fiber-reinforced composite layer using ultrasonic waves is disclosed.
特許文献1の方法は、金属およびコンクリートから構成される複合管の、コンクリートライニング層の厚みを測定するものである。この方法では、複合管の外側に接触型超音波探触子を設置する必要がある。従って、埋設管路について適用する場合、開削作業が必要となる。さらに、特許文献1の方法は、ライニング厚を測定する方法であり、金属層の厚みを測定することは記載されていない。
特許文献2の方法は、水浸式超音波法で、超音波入射側である繊維強化層の厚みを測定するものである。しかしながら、裏層である金属層の厚みを測定できることは記載されていない。
The method of patent document 1 measures the thickness of the concrete lining layer of the composite pipe comprised from a metal and concrete. In this method, it is necessary to install a contact-type ultrasonic probe outside the composite tube. Therefore, when applied to the buried pipeline, an excavation work is required. Furthermore, the method of Patent Document 1 is a method of measuring the lining thickness, and does not describe measuring the thickness of the metal layer.
The method of patent document 2 measures the thickness of the fiber reinforcement layer which is an ultrasonic incident side by a water immersion type ultrasonic method. However, it is not described that the thickness of the metal layer as the back layer can be measured.
本発明の目的は、一般的技術常識において超音波の減衰が特に大きいと考えられている多孔質層を金属層の表面上に有する複合層について、非破壊方式で、金属層の厚みに関する情報を取得することができる方法を提供することにある。 The object of the present invention is to provide information on the thickness of a metal layer in a nondestructive manner with respect to a composite layer having a porous layer on the surface of the metal layer, which is considered to have a particularly large attenuation of ultrasonic waves in general technical common sense. It is to provide a method that can be obtained.
(1)
一局面に従う金属複層体の層厚試験法は、金属層と、金属層の表面上に設けられた多孔質層とを含む複層体の層厚を試験する方法である。層厚試験法は、水媒体を介して、複層体の多孔質層の側から金属層の側へ向かう方向に発信される超音波に供する発信工程と;超音波伝播時間に対する反射波を受信し、反射波の強度の波形を取得する波形取得工程と;取得された波形から、少なくとも、金属層と多孔質層との境界面で最初に反射した第1界面反射波のピークと、金属層の多孔質層とは反対側の面で最初に反射した第1外面反射波のピークとを判定する判定工程と;第1界面反射波のピークと第1外面反射波のピークとの検出時間差に基づいて金属層の肉厚を算出する肉厚算出工程とを含む。
(1)
The layer thickness test method for a metal multilayer body according to one aspect is a method for testing the layer thickness of a multilayer body including a metal layer and a porous layer provided on the surface of the metal layer. The layer thickness test method includes a transmitting step for applying an ultrasonic wave transmitted in a direction from the porous layer side to the metal layer side through an aqueous medium; and receiving a reflected wave with respect to the ultrasonic propagation time. A waveform acquisition step of acquiring a waveform of the intensity of the reflected wave; at least a peak of the first interface reflected wave first reflected at the boundary surface between the metal layer and the porous layer from the acquired waveform; and the metal layer A determination step of determining a peak of the first outer surface reflected wave first reflected on the surface opposite to the porous layer; and a detection time difference between the peak of the first interface reflected wave and the peak of the first outer surface reflected wave And a thickness calculating step of calculating the thickness of the metal layer based on the above.
これによって、非破壊方式で金属層の肉厚を測定することができる。 Thereby, the thickness of the metal layer can be measured by a non-destructive method.
(2)
一局面に従う金属複層体の層厚試験法は、金属層と、金属層の表面上に設けられた多孔質層とを含む複層体の層厚を試験する方法である。層厚試験法は、水媒体を介して、複層体の多孔質層の側から金属層の側へ向かう方向に発信される超音波に供する発信工程と;超音波伝播時間に対する反射波を受信し、反射波の強度の波形を取得する波形取得工程と;取得された波形が、金属層中でのn重反射(nは、2以上の整数である)による多重ピークとして検出される場合に、当該波形から、金属層の多孔質層とは反対側の面で反射した外面反射波のピークを少なくとも2本判定する判定工程と;判定された外面反射波のピークから任意に選択される少なくとも2本のピークの検出時間に基づいて金属層の肉厚を算出する肉厚算出工程とを含む。
(2)
The layer thickness test method for a metal multilayer body according to one aspect is a method for testing the layer thickness of a multilayer body including a metal layer and a porous layer provided on the surface of the metal layer. The layer thickness test method includes a transmitting step for applying an ultrasonic wave transmitted in a direction from the porous layer side to the metal layer side through an aqueous medium; and receiving a reflected wave with respect to the ultrasonic propagation time. A waveform acquisition step of acquiring a waveform of the intensity of the reflected wave; and when the acquired waveform is detected as a multiple peak due to n-fold reflection (n is an integer of 2 or more) in the metal layer. A determination step of determining at least two peaks of the external reflection wave reflected by the surface of the metal layer opposite to the porous layer from the waveform; and at least arbitrarily selected from the determined peaks of the external reflection wave A thickness calculating step of calculating the thickness of the metal layer based on the detection time of the two peaks.
これによって、非破壊方式で金属層の肉厚を測定することができる。 Thereby, the thickness of the metal layer can be measured by a non-destructive method.
第1界面反射波のピーク、外面反射波(第1外面反射波を含む)のピークは、反射波として判別可能な態様で検出されるピークであり、例えば、シグナルノイズ比(S/N)が2.5以上、好ましくは3以上であるものをいう。 The peak of the first interface reflected wave and the peak of the outer surface reflected wave (including the first outer surface reflected wave) are detected in a manner that can be discriminated as a reflected wave. For example, the signal noise ratio (S / N) is It means 2.5 or more, preferably 3 or more.
多孔質とは、3次元に連なった連続気孔を持つ固体物質である。
多孔質は、音響インピーダンスが特に小さい(つまり固体および液体と比べて極めて小さい)空気で連続気孔内が満たされていることに起因し、超音波を照射しても物質内部で散乱して透過しにくい。このため、多孔質は本来的に超音波測定に適さない。本発明の層厚試験法においては、水媒体を介在させるとともに、多孔質層に水媒体が含浸され、連続気孔内が、音響インピーダンスがより大きい(つまり固体に近い音響インピーダンスを有する)水で満たされる。つまり、連続気孔内が空気から水に置換される。このため、多孔質を構成する固体との音響インピーダンスの差が小さくなることで、超音波が透過しやすくなり、超音波測定を可能にしていることが考えられる。
Porous is a solid material with continuous pores that are connected in three dimensions.
The porous material is caused by the fact that the continuous pores are filled with air with particularly low acoustic impedance (that is, extremely small compared to solids and liquids). Hateful. For this reason, the porous material is not inherently suitable for ultrasonic measurement. In the layer thickness test method of the present invention, an aqueous medium is interposed, the porous layer is impregnated with the aqueous medium, and the continuous pores are filled with water having a higher acoustic impedance (that is, having an acoustic impedance close to a solid). It is. That is, the inside of the continuous pores is replaced with air from water. For this reason, it is conceivable that the ultrasonic impedance is easily transmitted by making the difference in acoustic impedance from the solid constituting the porous material small, and ultrasonic measurement is possible.
(3)
本発明の層厚試験方法において、多孔質はセメント含有物質であってよい。
セメント含有物質は水と音響インピーダンスが特に近いため、水媒体の介在によって音響インピーダンスの差が小さくなり、超音波測定がより容易となる。
(3)
In the layer thickness test method of the present invention, the porous material may be a cement-containing material.
Since the cement-containing material has an acoustic impedance that is particularly close to that of water, the difference in acoustic impedance is reduced by the intervention of the aqueous medium, and ultrasonic measurement becomes easier.
(4)
本発明の層厚試験法においては、発信工程において発信される超音波の周波数が、1MHz以上9MHz以下である事が好ましい。
(4)
In the layer thickness test method of this invention, it is preferable that the frequency of the ultrasonic wave transmitted in the transmitting step is 1 MHz or more and 9 MHz or less.
これによって、超音波伝播時間に対する反射波強度の波形においてピークを分離して検出する分解能が得られやすい。したがって、金属層の肉厚をより正確に取得しやすい。超音波が金属層内部を透過しやすくなるため、上記の外部面反射波が感度の高い状態で得られやすくなる。 Thereby, it is easy to obtain a resolution for separating and detecting the peak in the waveform of the reflected wave intensity with respect to the ultrasonic wave propagation time. Therefore, it is easy to acquire the thickness of the metal layer more accurately. Since the ultrasonic wave is easily transmitted through the metal layer, the external surface reflected wave is easily obtained in a highly sensitive state.
(5)
本発明の層厚試験法の試験対象は、金属管の内周面に多孔質層がライニング層としてライニングされた複合管であってもよい。この場合、超音波は、複合管の内部に設けられたプローブ部から発信される。
(5)
The test target of the layer thickness test method of the present invention may be a composite tube in which a porous layer is lined as a lining layer on the inner peripheral surface of a metal tube. In this case, the ultrasonic wave is transmitted from a probe unit provided inside the composite tube.
ライニング層は、基材(本発明においては金属)の表面に比較的厚く被覆された、基剤の腐食、摩耗、汚染を防ぐ層である。プローブ部は、少なくとも超音波探触子を含む部材である。
この場合、水が満たされた複合管の内部にプローブ部を挿入して層厚試験を行うことができるため、特に複合管が埋設されている場合に、開削作業が不要となる。
The lining layer is a layer which is coated on the surface of a base material (metal in the present invention) relatively thickly to prevent corrosion, abrasion and contamination of the base. The probe unit is a member including at least an ultrasonic probe.
In this case, since the layer thickness test can be performed by inserting the probe portion into the composite pipe filled with water, the excavation work becomes unnecessary particularly when the composite pipe is buried.
(6)
発信工程においては、超音波が、ライニング層の内表面に対して垂直に発信される角度を保ちながら、複合管の全内周を走査するように発信されることができる。
なお、プローブ部のヘッド部とライニング層の内表面との間の距離は、介在する水媒体の厚みに相当する。ヘッド部は、プローブ部を構成する超音波探触子の筐体における超音波発信側の外表面をいう。
(6)
In the transmitting step, ultrasonic waves can be transmitted so as to scan the entire inner circumference of the composite tube while maintaining an angle at which the ultrasonic waves are transmitted perpendicularly to the inner surface of the lining layer.
Note that the distance between the head portion of the probe portion and the inner surface of the lining layer corresponds to the thickness of the intervening aqueous medium. The head portion refers to the outer surface on the ultrasonic wave transmission side in the housing of the ultrasonic probe constituting the probe portion.
また、ライニング層の内表面に対して垂直とは、ライニング層の内表面の接線に対して厳密に90度を成す角に限定される意ではなく、当該接線に対して85度以上95度以下を成す角も許容する意である。さらに、許容範囲をさらに88度以上92度以下とすれば、エコー高さが90度の場合の半分(具体例として6dB分減少)程度に留まらせることができる点で好ましい。 Further, the term “perpendicular to the inner surface of the lining layer” does not mean that the angle is strictly 90 degrees with respect to the tangent line of the inner surface of the lining layer, but 85 degrees or more and 95 degrees or less with respect to the tangent line. The angle which forms is also allowed. Further, it is preferable that the allowable range is 88 degrees or more and 92 degrees or less because the echo height can be reduced to about half of the case where the echo height is 90 degrees (specifically, a decrease of 6 dB).
さらに、超音波が発信される位置の、中心軸から上記接線(超音波が入射するライニング層の内表面の接線)に平行な径方向へのずれも許容する。このずれの許容範囲は、水距離にも依存するが、中心軸から上記径方向へ±5mm以内であり、好ましくは±3mm以内である。これにより、ずれがない場合に比べ、エコー高さを半分(具体例として6dB分減少)程度に留まらせることができる。 Furthermore, a deviation in a radial direction parallel to the tangent line (tangent line on the inner surface of the lining layer on which the ultrasonic wave is incident) from the central axis is allowed from the position where the ultrasonic wave is transmitted. The allowable range of this deviation depends on the water distance, but is within ± 5 mm in the radial direction from the central axis, preferably within ± 3 mm. Thereby, compared with the case where there is no deviation, the echo height can be reduced to about half (decrease by 6 dB as a specific example).
これによって、金属管の全周の肉厚を試験することができる。 Thus, the thickness of the entire circumference of the metal tube can be tested.
(7)
本発明の層厚試験法においては、試験対象のセメント含有物質がモルタルであってよい。
(7)
In the layer thickness test method of the present invention, the cement-containing substance to be tested may be mortar.
これによって、本発明は、特に試験対象がモルタルライニング管である場合において、高い汎用性を実現することができる。 Thereby, the present invention can realize high versatility, particularly when the test object is a mortar lining pipe.
(8)
本発明の層厚試験法においては、試験対象の金属層が鋳鉄および鋼の少なくともいずれかであってよい。
(8)
In the layer thickness test method of the present invention, the metal layer to be tested may be at least one of cast iron and steel.
これによって、本発明は、特に試験対象が埋設ライニング配管である場合において、高い汎用性を実現することができる。また、試験対象が地下タンクなどの埋設ライニング鋼構造物である場合にも有用である。 As a result, the present invention can achieve high versatility, particularly when the test object is an embedded lining pipe. It is also useful when the test object is a buried lining steel structure such as an underground tank.
(9)
他の局面に従う金属複層体の層厚試験装置は、(1)から(8)のいずれかに記載の方法に用いられ、超音波を発信するためのプローブ部と;プローブ部のヘッド部と多孔質層の表面とを離間させる離間部と;超音波伝播時間に対する反射波強度の波形を取得する波形取得部と;取得された波形から、少なくとも、金属層と多孔質層との境界面で最初に反射した第1界面反射波のピークと、金属層の多孔質層とは反対側の面で最初に反射した第1外面反射波のピークとを判定する判定部と;第1界面反射波のピークと第1外面反射波のピークとの検出時間差に基づいて金属層の肉厚を算出する肉厚算出部とを含む。
(9)
A layer thickness test apparatus for a metal multilayer according to another aspect is used in the method according to any one of (1) to (8), and includes a probe unit for transmitting ultrasonic waves; a head unit of the probe unit; A separation part that separates the surface of the porous layer; a waveform acquisition part that acquires a waveform of the reflected wave intensity with respect to the ultrasonic propagation time; and at least a boundary surface between the metal layer and the porous layer from the acquired waveform A determination unit for determining a peak of the first interface reflected wave reflected first and a peak of the first outer surface reflected wave first reflected on the surface of the metal layer opposite to the porous layer; And a thickness calculator for calculating the thickness of the metal layer based on the difference in detection time between the peak of the first and the peak of the first external reflection wave.
これによって、非破壊方式で金属層の肉厚を正確に取得することができる。 Thereby, the thickness of the metal layer can be accurately obtained in a non-destructive manner.
(10)
さらに他の局面に従う金属複層体の層厚試験装置は、(1)から(8)のいずれかに記載の方法に用いられ、超音波を発信するためのプローブ部と;プローブ部のヘッド部と多孔質層の表面とを離間させる離間部と;超音波伝播時間に対する反射波強度の波形を取得する波形取得部と;取得された波形が、金属層中でのn重反射(nは、2以上の整数である)による多重ピークとして検出される場合に、当該波形から、金属層の多孔質層とは反対側の面反射した外面反射波のピークを少なくとも2本判定する判定部と;判定された外面反射波のピークから任意に選択される2本の少なくともピークの検出時間に基づいて金属層の肉厚を算出する肉厚算出部とを含む。
(10)
A layer thickness testing apparatus for a metal multilayer according to still another aspect is used in the method according to any one of (1) to (8), and a probe unit for transmitting ultrasonic waves; and a head unit of the probe unit A separation part that separates the surface of the porous layer from the surface; a waveform acquisition part that acquires a waveform of the reflected wave intensity with respect to the ultrasonic propagation time; and an n-fold reflection (n is the acquired waveform) in the metal layer A determination unit that determines at least two peaks of externally reflected waves that are surface-reflected on the side opposite to the porous layer of the metal layer from the waveform when detected as multiple peaks by an integer of 2 or more); A wall thickness calculating unit that calculates the wall thickness of the metal layer based on the detection time of at least two peaks arbitrarily selected from the determined peak of the external reflection wave.
これによって、非破壊方式で金属層の肉厚を正確に取得することができる。 Thereby, the thickness of the metal layer can be accurately obtained in a non-destructive manner.
(11)
本発明の金属複層体の層厚試験装置は、超音波が多孔質層の内表面に対して垂直に発信される角度を保持する角度保持部を含んでよい。
(11)
The layer thickness test apparatus for a metal multilayer body of the present invention may include an angle holding unit that holds an angle at which ultrasonic waves are transmitted perpendicularly to the inner surface of the porous layer.
これによって、エコーピークを充分な強度で検出することができる。
なお、角度保持部は、離間部とは別に設けられてもよいし、離間部の一構成としてもうけられてもよい。
Thereby, the echo peak can be detected with sufficient intensity.
Note that the angle holding unit may be provided separately from the separation unit, or may be provided as one configuration of the separation unit.
(12)
本発明の金属複層体の層厚試験装置は、金属管の内周面に多孔質層がセメント含有ライニング層としてライニングされた金属複合管を試験対象とし、離間部が、金属複合管の軸心方向に走行可能な移動機構を含んでよい。
(12)
The apparatus for testing a thickness of a metal multilayer body according to the present invention is a metal composite tube in which a porous layer is lined as a cement-containing lining layer on an inner peripheral surface of a metal tube, and a separation portion is a shaft of the metal composite tube. A moving mechanism capable of traveling in the central direction may be included.
これによって、金属管の軸方向について肉厚を試験することができる。 Thereby, the wall thickness can be tested in the axial direction of the metal tube.
(13)
本発明の金属複層体の層厚試験装置は、金属管の内周面に多孔質層がセメント含有ライニング層としてライニングされた金属複合管を試験対象とし、超音波が複合管の全内周を走査するように発信されるように構成されてよい。
(13)
The apparatus for testing a thickness of a metal multilayer body according to the present invention is a metal composite tube in which a porous layer is lined as a cement-containing lining layer on the inner peripheral surface of a metal tube, and ultrasonic waves are applied to the entire inner periphery of the composite tube. May be configured to be transmitted to scan.
これによって、金属管の全周の肉厚を試験することができる。 Thus, the thickness of the entire circumference of the metal tube can be tested.
(14)
本発明の金属複層体の層厚試験装置は、金属管の内周面に多孔質層がセメント含有ライニング層としてライニングされた金属複合管を試験対象とし、プローブ部が、金属複合管の軸心を回転軸として金属複合管内部で回転可能に設けられてよい。
(14)
The apparatus for testing a thickness of a metal multilayer body according to the present invention is a metal composite tube in which a porous layer is lined as a cement-containing lining layer on an inner peripheral surface of a metal tube, and a probe portion is a shaft of the metal composite tube. It may be provided so as to be rotatable inside the metal composite tube with the core as a rotation axis.
これによって、金属管の全周の肉厚を試験することができる。なお、本発明の層厚試験装置は、当該回転軸を機械的構成の一部として有するか否かを問わない。本発明の層厚試験装置が、当該回転軸を機械的構成の一部として有さない場合の例として、離間部が、金属複合管の内周に(すなわちライニング層の表面を周方向に)沿って走行可能な移動機構を含んでいる場合が挙げられる。 Thus, the thickness of the entire circumference of the metal tube can be tested. In addition, the layer thickness test apparatus of this invention does not ask | require whether it has the said rotating shaft as a part of mechanical structure. As an example of the case where the layer thickness test apparatus of the present invention does not have the rotating shaft as a part of the mechanical configuration, the separating portion is on the inner periphery of the metal composite tube (that is, the surface of the lining layer is in the circumferential direction). The case where the moving mechanism which can drive along is included is mentioned.
本発明の金属複層体の層厚試験装置は、金属管の内周面に多孔質層がセメント含有ライニング層としてライニングされた金属複合管を試験対象とし、プローブ部が、金属複合管の軸心位置から当該軸心方向に超音波を発信するように設けられ、発信された超音波を、ライニング層の内表面に入射するように屈折させる屈折部が、複合管の軸心を回転軸として回転可能に設けられてもよい。 The apparatus for testing a thickness of a metal multilayer body according to the present invention is a metal composite tube in which a porous layer is lined as a cement-containing lining layer on an inner peripheral surface of a metal tube, and a probe portion is a shaft of the metal composite tube. A refracting part that refracts the transmitted ultrasonic wave so as to be incident on the inner surface of the lining layer is provided with the axis of the composite tube as the rotation axis. It may be provided so as to be rotatable.
これによって、複合管の全内周を走査するように発信されることができる。したがって、金属管の全周の肉厚を試験することができる。 Thereby, it can be transmitted to scan the entire inner circumference of the composite tube. Therefore, the thickness of the entire circumference of the metal tube can be tested.
(15)
本発明の金属複層体の層厚試験装置は、超音波の周波数が1MHz以上9MHz以下となるように設定されていてよい。
これによって、超音波伝播時間に対する反射波強度の波形においてピークを分離して検出する分解能が得られやすい。したがって、金属層の肉厚をより正確に取得しやすい。超音波が金属層内部を透過しやすくなるため、上記の外部面反射波が感度の高い状態で得られやすくなる。
(15)
The layer thickness test apparatus for a metal multilayer body of the present invention may be set so that the ultrasonic frequency is 1 MHz or more and 9 MHz or less.
Thereby, it is easy to obtain a resolution for separating and detecting the peak in the waveform of the reflected wave intensity with respect to the ultrasonic wave propagation time. Therefore, it is easy to acquire the thickness of the metal layer more accurately. Since the ultrasonic wave is easily transmitted through the metal layer, the external surface reflected wave is easily obtained in a highly sensitive state.
(16)
本発明の金属複層体の層厚試験装置は、プローブ部が、超音波探触子を含むものであってよい。
これによって、一般的に水浸法に用いられる超音波探触子を用いることができる。なお、超音波探触子は、圧電特性を有する振動子に吸音材と保護板とを張り合わせて筐体内に収容された超音波センサが一般的である。
(16)
In the layer thickness test apparatus for a metal multilayer body according to the present invention, the probe portion may include an ultrasonic probe.
This makes it possible to use an ultrasonic probe that is generally used in the water immersion method. The ultrasonic probe is generally an ultrasonic sensor that is housed in a casing by adhering a sound absorbing material and a protective plate to a vibrator having piezoelectric characteristics.
本発明によると、多孔質層を金属層の表面上に有する複合層について、非破壊方式で、金属層の厚みに関する情報を取得することができる方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method which can acquire the information regarding the thickness of a metal layer can be provided by a nondestructive system about the composite layer which has a porous layer on the surface of a metal layer.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の要素には同一の符号を付しており、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same elements are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1は、本実施の形態にかかる層厚試験法の一例を模式的に示す一部切欠図である。図2は、図1の層測定試験法において、試験対象のライニング管の軸方向から見た模式図である。図3は、本実施の形態に層厚試験法の一例を示す模式的一部拡大図である。図5は、層厚試験装置の一部を示すブロック図である。 FIG. 1 is a partially cutaway view schematically showing an example of a layer thickness test method according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic view seen from the axial direction of the lining pipe to be tested in the layer measurement test method of FIG. FIG. 3 is a schematic partially enlarged view showing an example of a layer thickness test method in the present embodiment. FIG. 5 is a block diagram showing a part of the layer thickness test apparatus.
図1および図2に示すように、層厚試験法における層厚試験装置100の試験対象は、ライニング管500である。ライニング管500は、金属管510の内面に、セメント含有層520がライニングされ、且つ地中に埋設されているものである。たとえば、上水道、下水道、工業用水道および農業用水道の配管が挙げられる。 As shown in FIGS. 1 and 2, a test target of the layer thickness test apparatus 100 in the layer thickness test method is a lining pipe 500. The lining pipe 500 is such that a cement-containing layer 520 is lined on the inner surface of a metal pipe 510 and embedded in the ground. For example, plumbing of waterworks, sewage, industrial water and agricultural water is included.
金属管510の材質としては、鉄(特に鋳鉄)および鋼が挙げられる。
鋳鉄は、炭素を約2.0%以上含む鉄−炭素系合金である。一般的に、炭素を2.0%以上4.5%以下およびケイ素を0.5%以上3.0%以下含み、その他、マンガンを1.0%以下、リンおよび/または硫黄を0.1%程度をさらに含むことが多い(%は、重量を基準とする)。
Examples of the material of the metal tube 510 include iron (particularly cast iron) and steel.
Cast iron is an iron-carbon alloy containing about 2.0% or more of carbon. Generally, the carbon content is 2.0% or more and 4.5% or less and silicon is 0.5% or more and 3.0% or less, manganese is 1.0% or less, phosphorus and / or sulfur is 0.1%. In many cases, it also contains about% (% is based on weight).
鋳鉄の種類としては、通常の鋳鉄として、白鋳鉄、まだら鋳鉄およびねずみ鋳鉄が挙げられ、強化された鋳鉄として、強靭鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄(たとえば、ノジュラー鋳鉄、ダクタイル鋳鉄)、可鍛鋳鉄および合金鋳鉄が挙げられる。水道管の場合、具体的には、日本工業規格(JIS G 5521, 5522, 5523, 5524, 5526, 5527)、日本水道協会規格(JWSA G 102, 103, 105, 106, 108, 109, 110, 111, 113, 114, 114-2)、日本下水道協会規格(JSWAS G-1, G-2)、日本ダクタイル鉄管協会規格(JDPA G 1001, 1002,
1003, 1004, 1007, 1008, 1009, 1010, 1011, 1012, 1013, 1014, 1015, 1016, 1017,
1018, 1019, 1020, 1021, 1022, 1024, 1025, 1026, 1027, 1028, 1029, 1030, 1031,
1032, 1033, 1034, 1035, 1036, 1037, 1038, 1039, 1040, 1041, 1042, 1043, 1044,
1045, 1046, 1047, 1048)などに規定されている。
Types of cast iron include white cast iron, mottled cast iron and gray cast iron as normal cast iron, and reinforced cast iron as tough cast iron, spheroidal graphite cast iron (for example, nodular cast iron, ductile cast iron), malleable cast iron and alloys Cast iron is mentioned. In the case of water pipes, specifically, Japanese Industrial Standards (JIS G 5521, 5522, 5523, 5524, 5526, 5527), Japan Waterworks Association Standards (JWSA G 102, 103, 105, 106, 108, 109, 110, 111, 113, 114, 114-2), Japan Sewerage Association Standard (JSWAS G-1, G-2), Japan Ductile Iron Pipe Association Standard (JDPA G 1001, 1002,
1003, 1004, 1007, 1008, 1009, 1010, 1011, 1012, 1013, 1014, 1015, 1016, 1017,
1018, 1019, 1020, 1021, 1022, 1024, 1025, 1026, 1027, 1028, 1029, 1030, 1031,
1032, 1033, 1034, 1035, 1036, 1037, 1038, 1039, 1040, 1041, 1042, 1043, 1044,
1045, 1046, 1047, 1048).
鋼は、炭素を約2.0%以下含む鉄−炭素系合金である(%は、重量を基準とする)。たとえば、炭素鋼およびステンレス鋼が挙げられる。 Steel is an iron-carbon based alloy containing about 2.0% or less of carbon (% is based on weight). Examples include carbon steel and stainless steel.
また、金属管510の呼び径は、たとえば100以上、より具体的には100以上300以下である。 Moreover, the nominal diameter of the metal pipe 510 is, for example, 100 or more, more specifically, 100 or more and 300 or less.
セメント含有層520の材質としては、セメントが含有されたライニング用材料であればよい。セメントとしては、ポルライトセメント、混合セメント(たとえば、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント)、エコセメント、水和セメント、および未水和セメントなどが挙げられる。代表的なポルライトセメントは、石灰石と、粘土、ケイ石、および酸化鉄などとの混合物を焼成し、ケイ酸三カルシウム、ケイ酸二カルシウム、アルミン酸三カルシウム、鉄アルミン酸四カルシウムなどのクリンカーとした後、クリンカーに対し石膏を少量添加し、微粉砕処理したものである。セメントには、上述の成分の他に、空気および/または水が存在しても良い。 The material of the cement-containing layer 520 may be any lining material containing cement. Examples of the cement include pollite cement, mixed cement (for example, blast furnace cement, fly ash cement, silica cement), eco cement, hydrated cement, and unhydrated cement. Typical pollite cements fire a mixture of limestone and clay, silica, and iron oxide, and clinker such as tricalcium silicate, dicalcium silicate, tricalcium aluminate, iron tetracalcium aluminate After that, a small amount of gypsum was added to the clinker and pulverized. In addition to the components described above, air and / or water may be present in the cement.
セメント含有層520は、上述のセメントを含む材料が層状をなすものである。セメントを含む材料において、セメントに混合される材料としては、砂などの細骨材、砂利や砕石などの粗骨材、および混和材が挙げられる。より具体的には、セメントを含む材料としては、モルタルおよびコンクリート(たとえば、フレッシュコンクリート、硬化コンクリート)が挙げられる。 The cement-containing layer 520 is a layered material made of the above-described cement. In materials containing cement, examples of materials mixed with cement include fine aggregates such as sand, coarse aggregates such as gravel and crushed stone, and admixtures. More specifically, materials containing cement include mortar and concrete (eg, fresh concrete, hardened concrete).
なお、モルタルは、一般的に、セメントに細骨材が単独で、またはセメントに細骨材と混和材料との両方が加えられたものである。水道管の場合、具体的には、日本工業規格(JIS A5314)、日本水道協会規格(JWWA A 107, JWWA A 113)、日本ダクタイル鉄管協会規格(JDPA Z 2013, JDPA Z 2015)などに規定されている。健全状態(すなわち劣化されていない状態)における組成として、セメントと細骨材との質量配合比率が1:1.5以上1:3.5以下であること、および、混和材を配合する場合は、セメント質量に対して15%以下であることが定義されている(%は、重量を基準とする)。 In general, mortar is obtained by adding a fine aggregate alone to cement or adding both a fine aggregate and an admixture to cement. In the case of water pipes, specifically, it is stipulated in Japan Industrial Standard (JIS A5314), Japan Waterworks Association Standard (JWWA A 107, JWWA A 113), Japan Ductile Iron Pipe Association Standard (JDPA Z 2013, JDPA Z 2015), etc. ing. When the blending ratio of the cement and fine aggregate is 1: 1.5 or more and 1: 3.5 or less as a composition in a healthy state (that is, an undegraded state), and an admixture is blended , Is defined as 15% or less relative to the cement mass (% is based on weight).
さらに、セメント含有層520は、セメント含有材料の層の内表面に、さらなる別の被覆層すなわちシールコートを有するものであってもよい。さらなる別の被覆層の材質は、たとえば樹脂、より具体的にはアクリル系樹脂および塩化ビニル系樹脂が挙げられる。 Further, the cement-containing layer 520 may have another coating layer or seal coat on the inner surface of the layer of cement-containing material. The material of the further another coating layer includes, for example, a resin, more specifically, an acrylic resin and a vinyl chloride resin.
図1および図2に示すように、ライニング管500の内部には水Wが満たされている。層厚試験装置100は、ライニング管500の内部に配置される。層厚試験装置100は、プローブ部110と、保持部120と、離間部130とを含む。さらに、図5に示すように、層厚試験装置100は、波形取得部150と、判定部160と、肉厚算出部170と、表示部180とを含む。 As shown in FIGS. 1 and 2, the lining pipe 500 is filled with water W. The layer thickness test apparatus 100 is disposed inside the lining pipe 500. The layer thickness test apparatus 100 includes a probe unit 110, a holding unit 120, and a separation unit 130. Furthermore, as shown in FIG. 5, the layer thickness test apparatus 100 includes a waveform acquisition unit 150, a determination unit 160, a thickness calculation unit 170, and a display unit 180.
図2に示すように、プローブ部110は、超音波探触子111と、一端部において超音波探触子111をセメント含有層520へ向けて保持するセンサホルダ112と、センサホルダ112の他端部を保持部120に連結するアーム部材113とを含む。超音波探触子111と、センサホルダ112と、アーム部材113とは、ライニング管500の径方向に同軸となるように配置される。 As shown in FIG. 2, the probe unit 110 includes an ultrasonic probe 111, a sensor holder 112 that holds the ultrasonic probe 111 toward the cement-containing layer 520 at one end, and the other end of the sensor holder 112. And an arm member 113 that couples the part to the holding part 120. The ultrasonic probe 111, the sensor holder 112, and the arm member 113 are arranged so as to be coaxial with the lining tube 500 in the radial direction.
図2に示す超音波探触子111は、超音波を発生するとともに、超音波ビームを送受信する。超音波探触子111は、主として、音響レンズ、音響整合層(マッチング層)、振動子(素子)およびバッキング(ダンパー)を筐体内に含む。 The ultrasonic probe 111 shown in FIG. 2 generates an ultrasonic wave and transmits / receives an ultrasonic beam. The ultrasonic probe 111 mainly includes an acoustic lens, an acoustic matching layer (matching layer), a vibrator (element), and a backing (damper) in a housing.
音響レンズは、屈折を利用して超音波ビームを集束し分解能を向上させるために設けられる。音響レンズとしては凹型が一般的である。音響レンズの音速としては、2000m/sec以上3000m/sec以下程度であり、材料としては、アクリル樹脂又はポリスチレン樹脂が使用される。
音響整合層(マッチング層)は、λ/4層とも呼称される。振動子と検体との間の音響インピーダンス差を少なくし、超音波を効率よく送受信するために多層配置される。
振動子(素子)は、超音波を送受信する。電圧を加えると振動して超音波を発生し、逆に振動すると電圧を発生するいわゆるトランスデューサーである。圧電素子とも呼称され、ピエゾ効果(圧電効果)を具備する素材によって構成される。そのような素材として代表的なものとして水晶が挙げられるが、より一般的には、PZT(ジルコン酸チタン酸鉛)が挙げられる。その他、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)も挙げられる。
バッキング(ダンパー)は、振動子の背面に配置され、後方への超音波の伝搬を抑制する。パルス幅を短くすることに寄与する。
The acoustic lens is provided to focus the ultrasonic beam using refraction and improve the resolution. A concave lens is generally used as the acoustic lens. The sound speed of the acoustic lens is about 2000 m / sec or more and 3000 m / sec or less, and an acrylic resin or polystyrene resin is used as the material.
The acoustic matching layer (matching layer) is also called a λ / 4 layer. In order to reduce the acoustic impedance difference between the transducer and the specimen and to efficiently transmit and receive ultrasonic waves, the multilayer arrangement is used.
The vibrator (element) transmits and receives ultrasonic waves. It is a so-called transducer that vibrates when a voltage is applied to generate ultrasonic waves, and generates a voltage when vibrated. It is also called a piezoelectric element, and is composed of a material having a piezo effect (piezoelectric effect). A typical example of such a material is quartz, and more generally, PZT (lead zirconate titanate). Other examples include PVDF (polyvinylidene fluoride).
The backing (damper) is disposed on the back surface of the vibrator, and suppresses the propagation of ultrasonic waves to the rear. This contributes to shortening the pulse width.
超音波探触子としては、焦点型探触子および直進型探触子が挙げられる。焦点型探触子は、発信される超音波が、ヘッド部からある一定距離(図1中符号D参照)をおいた地点で一時的に集束されるように設計されている。焦点型探触子では、ヘッド部の各点から発信される超音波が平行ではなく、当該地点に向けて集まるように発信される。直進型探触子は、ヘッド部の各点から発信される超音波が平行となるように設計されている。シャープなピークを得るためには、焦点型探触子であることが好ましい。 Examples of the ultrasonic probe include a focus type probe and a straight type probe. The focus type probe is designed so that a transmitted ultrasonic wave is temporarily focused at a point at a certain distance (see reference symbol D in FIG. 1) from the head unit. In the focus type probe, ultrasonic waves transmitted from each point of the head unit are transmitted in such a way that they are not parallel but gather toward the point. The rectilinear probe is designed so that ultrasonic waves transmitted from each point of the head part are parallel. In order to obtain a sharp peak, a focus type probe is preferable.
また、本実施の形態では、一探触子法つまり1個の送受信一体型超音波探触子111を用いる方法を例示しているが、これに限定されるものではない。
たとえば、二探触子法つまり発信用探触子と、受信用探触子とを用いる方法が用いられてもよい。発信用探触子と受信用探触子とは、それぞれ機能的および物理的に分離されたものであってよく、この場合、ライニング層の内表面の接線に対して斜め(つまり0度超90度未満の入射角となるよう)に発信用探触子から超音波発信し、斜めに(つまり0度超90度未満の反射角で)反射した反射波を受信用探触子で受信することができる。
他にも、送受信一体型センサを複数利用する方法が用いられてもよい。また、二探触子法を複数利用する方法が用いられてもよい。
In the present embodiment, a single probe method, that is, a method using one transmission / reception integrated ultrasonic probe 111 is illustrated, but the present invention is not limited to this.
For example, a two-probe method, that is, a method using a transmitting probe and a receiving probe may be used. The transmitting probe and the receiving probe may be functionally and physically separated from each other. In this case, the transmitting probe and the receiving probe are oblique to the tangent to the inner surface of the lining layer (that is, more than 0 degrees 90 degrees). The ultrasonic wave is transmitted from the transmitting probe so that the incident angle is less than 50 degrees, and the reflected wave reflected obliquely (that is, with a reflection angle of more than 0 degrees and less than 90 degrees) is received by the receiving probe. Can do.
In addition, a method of using a plurality of transmission / reception integrated sensors may be used. Further, a method using a plurality of two-probe methods may be used.
図1および図2に示すように、保持部120は、プローブ部110と離間部130とを保持するために、両部の間に介在するよう設けられる。さらに図1および図2の場合、セメント含有層520の内周表面の接線TL(図2参照)に対するプローブ部110の角度(垂直)が一定に保持されるように、プローブ部110と離間部130との間を連結することもできる。図2に示すように、保持部120は、ライニング管500の軸心と同軸となるように配置された回転軸121と筒状ケーシング122を含む。 As shown in FIGS. 1 and 2, the holding part 120 is provided so as to be interposed between both parts in order to hold the probe part 110 and the separating part 130. Further, in the case of FIGS. 1 and 2, the probe unit 110 and the separation unit 130 are maintained so that the angle (vertical) of the probe unit 110 with respect to the tangent TL (see FIG. 2) of the inner peripheral surface of the cement-containing layer 520 is kept constant. Can also be connected. As shown in FIG. 2, the holding unit 120 includes a rotating shaft 121 and a cylindrical casing 122 that are arranged so as to be coaxial with the axis of the lining pipe 500.
図1および図2に示すように、回転軸121は、一端部がプローブ部110のアーム部材113を固定するとともに、他端部が筒状ケーシング122の軸心位置で支承され、筒状ケーシング122内に収容されたモータ(図示せず)によって回転駆動される。これによって、回転軸121の回転と共に、アーム部材113を介して、超音波探触子111が、セメント含有層520表面とに対する角度(垂直)を保った状態で、セメント含有層520内周表面に沿って回転する(図1および図2中矢印)。 As shown in FIGS. 1 and 2, the rotary shaft 121 has one end fixed to the arm member 113 of the probe unit 110 and the other end supported at the axial center position of the cylindrical casing 122. It is rotationally driven by a motor (not shown) accommodated therein. Thus, along with the rotation of the rotating shaft 121, the ultrasonic probe 111 is kept on the inner peripheral surface of the cement-containing layer 520 while maintaining an angle (perpendicular) to the cement-containing layer 520 surface via the arm member 113. Rotate along (arrows in FIGS. 1 and 2).
図1および図2に示すように、離間部130は、プローブ部110の超音波探触子111のヘッド部(超音波が発信される部位)とセメント含有層520表面との間を離間させるように設けられる。プローブ部110の超音波探触子111のヘッド部とセメント含有層520との間の距離D(図1参照)は、発信される超音波の波長、および超音波探触子111の特性(直線型および焦点型)などによって異なり得るため特に限定されるものではない。例えば、検出感度を良好に保ち易くする観点からは、距離Dは5mm以上とすることができる。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the separation unit 130 separates the head part (part where ultrasonic waves are transmitted) of the ultrasonic probe 111 of the probe unit 110 and the surface of the cement-containing layer 520. Is provided. The distance D (see FIG. 1) between the head portion of the ultrasonic probe 111 of the probe unit 110 and the cement-containing layer 520 is the wavelength of the transmitted ultrasonic wave and the characteristic (straight line) of the ultrasonic probe 111. There is no particular limitation as it may differ depending on the type and the focus type. For example, from the viewpoint of easily maintaining good detection sensitivity, the distance D can be set to 5 mm or more.
図2に示すように、離間部130は、セメント含有層520の内周の半径方向外側に放射状に拡出および半径方向内側に放射状に縮退可能な3つの平行リンク機構131と、それぞれの平行リンク機構131の半径方向外側に設けられた、ライニング管500の軸方向に対をなし(図1参照)、当該軸方向に走行可能な車輪135とを含む。 As shown in FIG. 2, the separation portion 130 includes three parallel link mechanisms 131 that can radially expand radially outward on the inner periphery of the cement-containing layer 520 and radially contract radially inward, and each parallel link. It includes a wheel 135 provided outside the mechanism 131 in the axial direction of the lining pipe 500 (see FIG. 1) and capable of traveling in the axial direction.
図1に示すように、平行リンク機構131は、連結用リング132と、クロスアーム133と、リンクプレート134とを含む。
連結用リング132は、筒状ケーシング122の軸方向に2個設けられ、一方は筒状ケーシング122の外周面に外嵌され、他方は筒状ケーシング122の外周面を軸方向に摺動可能となるように遊嵌される。連結用リング132はいずれも、図2に示すように、表面に、クロスアーム133を連結するための連結用突部が3個、放射状に突設されている。
As shown in FIG. 1, the parallel link mechanism 131 includes a connecting ring 132, a cross arm 133, and a link plate 134.
Two connecting rings 132 are provided in the axial direction of the cylindrical casing 122, one is fitted on the outer peripheral surface of the cylindrical casing 122, and the other is slidable on the outer peripheral surface of the cylindrical casing 122 in the axial direction. It is loosely fitted. As shown in FIG. 2, each of the connecting rings 132 has three connecting protrusions for connecting the cross arm 133 projecting radially on the surface.
クロスアーム133は、一対のアームの交差角が変化可能であり、図1に示すように、それぞれのアームの一端部は、2個の連結用リング132それぞれに連結される。リンクプレート134は、クロスアーム133の他端部を連結するとともに、車輪135の対同士を連結する。リンクプレート134においては、クロスアーム133の他端部の一方の連結位置が固定され、他方の連結位置がライニング管500の軸方向に摺動可能である。 The cross arm 133 can change the crossing angle of a pair of arms, and as shown in FIG. 1, one end of each arm is connected to each of the two connecting rings 132. The link plate 134 connects the other end of the cross arm 133 and connects a pair of wheels 135 to each other. In the link plate 134, one connecting position of the other end of the cross arm 133 is fixed, and the other connecting position is slidable in the axial direction of the lining pipe 500.
図1および図2に示すように、離間部130は、3対の車輪135がセメント含有層520に当接しかつ筒状ケーシング122の軸心がライニング管500の軸心と一致するように、クロスアーム133の交差角度が調整されることによって、プローブ部110の超音波探触子111とセメント含有層520とが離間した状態が保たれる。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the spacing portion 130 is crossed so that the three pairs of wheels 135 abut against the cement-containing layer 520 and the axis of the cylindrical casing 122 coincides with the axis of the lining pipe 500. By adjusting the crossing angle of the arms 133, the state in which the ultrasonic probe 111 of the probe unit 110 and the cement-containing layer 520 are separated from each other is maintained.
図3は、層厚試験を行う場合の、超音波探触子111とライニング管500の一部とを拡大した模式図である。図3に示すように、超音波探触子111のヘッド部から超音波(発信波E)が発信される。発信波Eは、セメント含有層520の内周表面sの接線TLに対して垂直となるように発信される。 FIG. 3 is an enlarged schematic view of the ultrasonic probe 111 and a part of the lining tube 500 when the layer thickness test is performed. As shown in FIG. 3, an ultrasonic wave (transmitted wave E) is transmitted from the head portion of the ultrasonic probe 111. The transmitted wave E is transmitted so as to be perpendicular to the tangent TL of the inner peripheral surface s of the cement-containing layer 520.
発信される超音波の波長は、超音波探触子111の特性(直線型および焦点型)、超音波探触子111のヘッド部とセメント含有層520表面との距離などによって異なり得るため特に限定されるものではない。例えば、超音波の波長の下限値は1MHz以上であり、さらに、1.5MHz、さらには2MHzが好ましい。超音波の波長の上限値は、たとえば、10MHzであり、より好ましくは、9MHz、さらには、7.5MHz、さらには、5MHz、さらには、3.5MHzである。上記範囲を上回ると、シグナルノイズ比(S/N比)に対して感度が低くなる傾向がある。上記範囲を下回ると、不感帯(すなわち各ピークの裾幅)が広くなり、層厚測定精度が低下する傾向、および、層厚測定可能範囲が狭くなる傾向がある。 The wavelength of the transmitted ultrasonic wave is particularly limited because it can vary depending on the characteristics (linear type and focal type) of the ultrasonic probe 111, the distance between the head portion of the ultrasonic probe 111 and the surface of the cement-containing layer 520, and the like. Is not to be done. For example, the lower limit value of the wavelength of the ultrasonic wave is 1 MHz or more, and 1.5 MHz, and further 2 MHz is preferable. The upper limit of the wavelength of the ultrasonic wave is, for example, 10 MHz, more preferably 9 MHz, further 7.5 MHz, further 5 MHz, and further 3.5 MHz. When the above range is exceeded, the sensitivity tends to be low with respect to the signal noise ratio (S / N ratio). Below the above range, the dead zone (that is, the skirt width of each peak) becomes wide, the layer thickness measurement accuracy tends to decrease, and the layer thickness measurable range tends to narrow.
層厚試験によってもたらされるモデルケースの一例においては、図3に示すように、発信波Eは、金属管510の外表面bまで到達するとともに、セメント含有層520の内周表面s、セメント含有層520と金属管510との境界面i、および金属管510の外表面bそれぞれで反射し、内周表面sで反射した反射波RS、境界面iで最初に反射した第1反射波RI1、および外表面bで最初に反射した第1反射波RB1が、超音波探触子111に受信される。 In an example of the model case brought about by the layer thickness test, as shown in FIG. 3, the transmitted wave E reaches the outer surface b of the metal tube 510, and the inner peripheral surface s of the cement-containing layer 520, the cement-containing layer. 520 and the metal pipe 510 boundary surface i, and the outer surface b of the metal tube 510, the reflected wave RS reflected by the inner peripheral surface s, the first reflected wave RI1 first reflected by the boundary surface i, and The first reflected wave RB1 first reflected by the outer surface b is received by the ultrasonic probe 111.
さらに、図4に、金属層510中で多重反射することによって多重エコーピークが取得される場合における、超音波の反射経路を模式的に示す。
発信波Eが、金属層510中でn重反射(nは、2以上の整数である。以下において同じ。)するとして一般化すると、外表面bで(n−1)回目に反射した反射波は、第(n−1)反射波RB(n−1)であり、第(n−1)反射波RB(n−1)が境界面iで反射することにより外表面bでn回目に再び反射した反射波は、第n反射波RBnである。
したがって、発信波Eが、金属層510の外表面bで最初に反射した反射波は第1反射波RB1と記載し、反射波RB1が境界面iで反射することにより外表面bで2回目に再び反射した反射波は第2反射波RB2と記載する。また、何番目に反射したものかを特に限定せずに差す場合は、単に反射波RBと記載する。
Further, FIG. 4 schematically shows an ultrasonic reflection path when multiple echo peaks are acquired by multiple reflection in the metal layer 510.
When generalizing that the transmitted wave E is reflected n times in the metal layer 510 (n is an integer of 2 or more, the same applies hereinafter), the reflected wave reflected at the (n-1) th time on the outer surface b. Is the (n-1) th reflected wave RB (n-1), and the (n-1) th reflected wave RB (n-1) is reflected at the boundary surface i, so that the nth reflected wave RB (n-1) is reflected again on the outer surface b The reflected wave that has been reflected is the nth reflected wave RBn.
Therefore, the reflected wave first reflected by the outer surface b of the metal layer 510 is referred to as the first reflected wave RB1, and the reflected wave RB1 is reflected at the boundary surface i by the second reflection on the outer surface b. The reflected wave reflected again is referred to as a second reflected wave RB2. In addition, when the number of the reflected light is not particularly limited, it is simply described as a reflected wave RB.
受信された信号は、波形取得部150(図5参照)において、伝播時間に対する反射波強度の波形へ処理される。より具体的には、受信波(図3の場合、反射波RS,RI1,RB1)を信号増幅器で増幅し、バンドパスフィルタなどでノイズを除去し、A/D変換器でデジタル化され、その後、デジタル化された波形を同一時間軸上で加算平均する平均化処理が行われることで波形が取得される。取得された波形は、測定位置情報とともに記憶される。取得された波形は、表示部180に表示されることができる。 The received signal is processed into a waveform of reflected wave intensity with respect to propagation time in the waveform acquisition unit 150 (see FIG. 5). More specifically, the received wave (reflected wave RS, RI1, RB1 in the case of FIG. 3) is amplified by a signal amplifier, noise is removed by a band pass filter or the like, digitized by an A / D converter, and thereafter The waveform is acquired by performing an averaging process of adding and averaging the digitized waveforms on the same time axis. The acquired waveform is stored together with the measurement position information. The acquired waveform can be displayed on the display unit 180.
このモデルケースにおけるピークパターン(伝播時間に対する反射波強度)を図6に模式的に示す。図6は、横軸に伝播時間、縦軸に信号強度を示す。図6に示すように、分離可能な分解能で3本のエコーピークが検出される。より具体的には、最も伝播時間が短い反射波として、セメント含有層520の内周表面sで反射した反射波RSが検出される。2番目に伝播時間が長い反射波として、境界面iで最初に反射した第1反射波RI1が検出される。3番目に伝播時間が長い反射波として、外表面bで最初に反射した第1反射波RB1が検出される。 FIG. 6 schematically shows a peak pattern (reflected wave intensity with respect to propagation time) in this model case. FIG. 6 shows the propagation time on the horizontal axis and the signal intensity on the vertical axis. As shown in FIG. 6, three echo peaks are detected with separable resolution. More specifically, the reflected wave RS reflected by the inner peripheral surface s of the cement-containing layer 520 is detected as the reflected wave having the shortest propagation time. The first reflected wave RI1 reflected first at the boundary surface i is detected as the reflected wave having the second longest propagation time. As a reflected wave having the third longest propagation time, the first reflected wave RB1 first reflected by the outer surface b is detected.
さらに、場合によっては、金属層510中で多重反射することによって2以上の反射波RBを含む多重エコーピークが取得されることもある。つまり、第(n−k)反射波RB(n−k)とともに、第(n−k+1)反射波RB(n−k+1)、第(n−k+2)反射波RB(n−k+2)、第(n−k+3)反射波RB(n−k+3)、第(n−k+4)反射波RB(n−k+4)・・・が取得される場合もある(kは1以上の整数である。以下において同じ。)。この場合、第1反射波RB1と、外表面bで再反射により二番目に反射した第2反射波RB2(図3参照)が検出されることによる第2反射波とから主に構成された多重エコーピークが取得されることが多い傾向にある。 Further, in some cases, multiple echo peaks including two or more reflected waves RB may be obtained by multiple reflection in the metal layer 510. That is, the (n−k + 1) th reflected wave RB (n−k + 1), the (n−k + 2) th reflected wave RB (n−k + 2), the (n−k) th reflected wave RB (n−k), (n−k + 3) reflected wave RB (n−k + 3), (n−k + 4) th reflected wave RB (n−k + 4)... may be acquired (k is an integer of 1 or more. The same applies hereinafter. .) In this case, the multiplex composed mainly of the first reflected wave RB1 and the second reflected wave by detecting the second reflected wave RB2 (see FIG. 3) secondly reflected by re-reflection on the outer surface b. There is a tendency that echo peaks are often acquired.
図6のモデルケースでは、それぞれの反射波RS,RI1,RB1のエコーピークを正規分布のシングルピークとして表示しているが、このような形状に限られるものではない。エコーピークは、少なくとも、金属管510の肉厚測定に必要な第1反射波RI1,RB1のそれぞれのエコーピークが互いに判別可能に検出される態様であればよい。たとえば、エコーピークが、同じ界面を反射した反射波の干渉による合成波によりピーク群を形成した態様であってもよい。また、反射波RS,RI1,RB1のそれぞれのエコーピークは、例えばS/N比が2.5以上、好ましくは3以上である。 In the model case of FIG. 6, the echo peak of each reflected wave RS, RI1, RB1 is displayed as a single peak of normal distribution, but it is not limited to such a shape. The echo peak may be an aspect in which at least the echo peaks of the first reflected waves RI1 and RB1 necessary for measuring the thickness of the metal tube 510 are detected so as to be distinguishable from each other. For example, the aspect which formed the peak group by the synthesized wave by interference of the reflected wave which reflected the same interface for the echo peak may be sufficient. Each echo peak of the reflected waves RS, RI1, RB1 has, for example, an S / N ratio of 2.5 or more, preferably 3 or more.
判定部160(図5参照)においては、少なくとも、第1反射波RI1,RB1、または、金属層510中でn重反射する場合の反射波RBのうち少なくとも2の反射波RBが、ピークとして判別可能な分解能、または分解能およびS/N比(たとえばS/N比が2.5以上、好ましくは3以上)で検出されたか否かが判断される。 In the determination unit 160 (see FIG. 5), at least the first reflected waves RI1, RB1 or at least two reflected waves RB among the reflected waves RB in the case of n-layer reflection in the metal layer 510 are determined as peaks. It is determined whether or not detection has been made with possible resolution, or resolution and S / N ratio (for example, S / N ratio is 2.5 or more, preferably 3 or more).
たとえば図6のようなピークパターン(反射波RS,RI1,RB1のエコーピーク)が判別可能に検出された場合、ライニング管500の金属管510の肉厚が、その肉厚を求めることができる程度であると判断できる。 For example, when a peak pattern (echo peak of reflected waves RS, RI1, RB1) as shown in FIG. 6 is detected in a distinguishable manner, the thickness of the metal tube 510 of the lining tube 500 is such that the thickness can be obtained. It can be judged that.
同様に、2以上の反射波RBのエコーピークが判別可能に検出された場合、ライニング管500の金属層510の肉厚が、その肉厚を求めることができる程度であると判断できる。 Similarly, when the echo peaks of two or more reflected waves RB are detected in a distinguishable manner, it can be determined that the thickness of the metal layer 510 of the lining tube 500 is such that the thickness can be obtained.
図6のようなピークパターンの場合、さらに、肉厚算出部170(図5参照)において、第1反射波RB1と第1反射波RI1との伝播時間の差(μ秒)に1/2と音速とを乗じることにより、金属管510の肉厚を算出する。 In the case of the peak pattern as shown in FIG. 6, the thickness calculation unit 170 (see FIG. 5) further reduces the propagation time difference (μ seconds) between the first reflected wave RB1 and the first reflected wave RI1 to 1/2. The thickness of the metal tube 510 is calculated by multiplying by the speed of sound.
同様に、2以上の反射波RBのピークが判別可能に検出された場合、検出された反射波RBのピークから任意に選択される一対(2本)の反射波RBのピークを用い、それらの伝播時間の差に基づいて、金属層の肉厚を算出することができる。 Similarly, when two or more reflected wave RB peaks are detected in a distinguishable manner, a pair of (two) reflected wave RB peaks arbitrarily selected from the detected reflected wave RB peaks are used. Based on the difference in propagation time, the thickness of the metal layer can be calculated.
たとえば、第(n−k)反射波RB(n−k)および第(n−k+1)反射波RB(n−k+1)を用いる場合は、第(n−k)反射波RB(n−k)と第(n−k+1)反射波RB(n−k+1)との伝播時間の差(μ秒)に1/2と音速とを乗じることにより、金属管510の肉厚を算出する。 For example, when the (n−k) th reflected wave RB (n−k) and the (n−k + 1) th reflected wave RB (n−k + 1) are used, the (n−k) th reflected wave RB (n−k) is used. And the (n−k + 1) th reflected wave RB (n−k + 1), the thickness of the metal tube 510 is calculated by multiplying the difference in propagation time (μ seconds) by 1/2 and the sound velocity.
さらにたとえば、第(n−k)反射波RB(n−k)および第(n−k+3)反射波RB(n−k+3)を用いる場合は、第(n−k)反射波RB(n−k)と第(n−k+3)反射波RB(n−k+3)との伝播時間の差(μ秒)に1/3を乗じ、さらに1/2と音速とを乗じることにより、金属管510の肉厚を算出する。 Further, for example, when the (n−k) th reflected wave RB (n−k) and the (n−k + 3) th reflected wave RB (n−k + 3) are used, the (n−k) th reflected wave RB (n−k) ) And the (n−k + 3) reflected wave RB (n−k + 3) by multiplying the difference in propagation time (μ seconds) by 1/3, and further multiplying by 1/2 and the sound velocity, the thickness of the metal tube 510 is increased. Calculate the thickness.
なお、判別可能に検出された2以上の反射波RBのピークから一対の反射波RBのピークを選択する組み合わせが複数パターンある場合は、複数パターンについて計算を行い、それら計算結果を平均化した値を最終的に金属管510の肉厚としてもよい。 In addition, when there are a plurality of patterns for selecting a pair of reflected waves RB from the peaks of two or more reflected waves RB detected in a distinguishable manner, a value obtained by calculating the plurality of patterns and averaging the calculation results May finally be the thickness of the metal tube 510.
あるいは、判別可能に検出された2以上の反射波RBのピークから任意に選択される2以上の反射波RBについて、まず、反射波RBの経路の距離に対する伝播時間の関係を最少自乗法等により一次関数に近似することで、近似された一次関数の係数を、反射波RBが金属層510の境界面iと外表面bとを1往復する時間の平均値として算出し、次に、算出された平均値に1/2と音速とを乗じることにより、金属層510の肉厚としてもよい。 Alternatively, for two or more reflected waves RB arbitrarily selected from the peaks of the two or more reflected waves RB detected in a distinguishable manner, first, the relationship of the propagation time to the path distance of the reflected wave RB is determined by the least square method or the like. By approximating the linear function, the coefficient of the approximated linear function is calculated as an average value of the time during which the reflected wave RB travels once between the boundary surface i and the outer surface b of the metal layer 510, and then calculated. The thickness of the metal layer 510 may be obtained by multiplying the average value by 1/2 and the sound speed.
判定部160による判定結果および/または肉厚算出部170の結果は、表示部180に表示されることができる。 The determination result by the determination unit 160 and / or the result of the wall thickness calculation unit 170 can be displayed on the display unit 180.
図7は、層厚試験によってもたらされるモデルケースの他の例におけるピークパターンを示す。
図7においては、第1反射波RI1と第1反射波RB1とのエコーピークが分離不能であることに対して、反射波RSのエコーピークは分離可能に検出されている。
FIG. 7 shows the peak pattern in another example of the model case that results from the layer thickness test.
In FIG. 7, the echo peak of the reflected wave RS is detected in a separable manner, whereas the echo peak of the first reflected wave RI1 and the first reflected wave RB1 cannot be separated.
図7のようなピークパターンが検出された場合、ライニング管500の金属管510は、測定不可能な程度に減肉されていると判断することができる。一方で、セメント含有層520については、劣化していないか、または劣化していても、その程度が、セメント含有層520内部への発信波Eの入射を可能とする程度に軽微であると判断することができる。 When the peak pattern as shown in FIG. 7 is detected, it can be determined that the metal tube 510 of the lining tube 500 has been thinned to such an extent that it cannot be measured. On the other hand, the cement-containing layer 520 is not deteriorated, or even if it is deteriorated, it is determined that the degree is small enough to allow the transmission wave E to enter the cement-containing layer 520. can do.
図6および図7の例では、第1反射波RI1および第1反射波RB1の検出ピークに基づいて金属管510の肉厚を測定する態様を示したが、第1反射波RB1とともに第2反射波RB2(図3参照)が、互いに判別可能な検出能(例えばS/N比が2.5以上、好ましくは3以上)で検出される場合は、第1反射波RB1および第2反射波RB2の検出ピークに基づいて、同様に、金属管510の肉厚を測定することができる。 In the example of FIGS. 6 and 7, the aspect in which the thickness of the metal tube 510 is measured based on the detection peaks of the first reflected wave RI1 and the first reflected wave RB1 is shown. However, the second reflection is performed together with the first reflected wave RB1. When the wave RB2 (see FIG. 3) is detected with a detectability that can be distinguished from each other (for example, the S / N ratio is 2.5 or more, preferably 3 or more), the first reflected wave RB1 and the second reflected wave RB2 Similarly, the thickness of the metal tube 510 can be measured based on the detected peak.
図8は、層厚試験によってもたらされるモデルケースのさらに他の例におけるピークパターンを示す。
図8おいては、反射波RSのエコーピークのみが検出されている。図8のようなピークパターンが検出された場合、ライニング管500の少なくともセメント含有層520の劣化が進んだ状態であると判断することができる。セメント含有層520の劣化が進んだ状態とは、空隙率の増加、セメントの重量比率の減少、およびカルシウム濃度の減少の少なくともいずれかによって、発信波Eが、セメント含有層520内部に入らない状態をいう。このようなピークパターンを生じる場合のセメント含有層520の劣化度合いとしては、例えば、セメントの重量比率が20重量%以下である場合、および/またはカルシウム濃度が100,000ppm以下である場合が挙げられる。その他、セメント含有層520の空隙率が0.5%以上である場合も挙げられる。
FIG. 8 shows a peak pattern in yet another example of a model case caused by the layer thickness test.
In FIG. 8, only the echo peak of the reflected wave RS is detected. When the peak pattern as shown in FIG. 8 is detected, it can be determined that the deterioration of at least the cement-containing layer 520 of the lining pipe 500 is advanced. The state where the deterioration of the cement-containing layer 520 is advanced is a state where the transmitted wave E does not enter the cement-containing layer 520 due to at least one of an increase in porosity, a decrease in the weight ratio of cement, and a decrease in calcium concentration. Say. Examples of the degree of deterioration of the cement-containing layer 520 when such a peak pattern is generated include a case where the weight ratio of cement is 20% by weight or less and / or a case where the calcium concentration is 100,000 ppm or less. . In addition, the cement-containing layer 520 may have a porosity of 0.5% or more.
また、上述の例では、回転軸121に固定されたプローブ部110の超音波探触子111が、セメント含有層520内周表面に沿って回転する(図1および図2中矢印)態様を示したが、この態様に限定されるものではない。たとえば、回転軸121に固定されない超音波探触子111を備えるプローブ部110が、セメント含有層520表面に対する距離と角度(垂直)とを保った状態で、自走する態様であってもよい。 Moreover, in the above-mentioned example, the ultrasonic probe 111 of the probe part 110 fixed to the rotating shaft 121 is rotated along the inner peripheral surface of the cement-containing layer 520 (an arrow in FIGS. 1 and 2). However, it is not limited to this aspect. For example, the probe unit 110 including the ultrasonic probe 111 that is not fixed to the rotating shaft 121 may be self-propelled while maintaining a distance and an angle (perpendicular) with respect to the cement-containing layer 520 surface.
さらに、図9に示す層厚試験装置100の他の例である層厚試験装置100aのように、回転しない軸心に固定されたプローブ部110aの超音波探触子111aが、ライニング管500の軸心位置から当該軸心方向に超音波を発信するように設けられてもよい。この場合、超音波探触子111aから発信された超音波を、セメント含有層520の内表面に対して所定の角度(垂直)で入射するように屈折させるミラー140が、当該軸心を回転軸として回転可能に(図9中矢印)設けられる。 Further, as in the layer thickness test apparatus 100 a which is another example of the layer thickness test apparatus 100 shown in FIG. 9, the ultrasonic probe 111 a of the probe unit 110 a fixed to the non-rotating axis is connected to the lining tube 500. An ultrasonic wave may be provided so as to be transmitted in the axial direction from the axial position. In this case, the mirror 140 that refracts the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe 111a so as to be incident at a predetermined angle (perpendicular) with respect to the inner surface of the cement-containing layer 520 causes the axis to rotate. Are provided so as to be rotatable (arrows in FIG. 9).
また、上述の例では、表面が曲面であるセメント含有層520がライニングされたライニング管500に対して層厚試験を行う態様を示したが、この態様に限定されるものではない。例えば、表面が平面であるセメント含有層が、当該表面と反対側の面が金属表面に接するように積層された金属複層体に対して層厚試験が行われてもよい。 In the above example, the aspect in which the layer thickness test is performed on the lining pipe 500 on which the cement-containing layer 520 having a curved surface is lined is shown, but the present invention is not limited to this aspect. For example, a layer thickness test may be performed on a metal multilayer body in which a cement-containing layer having a flat surface is laminated so that the surface opposite to the surface is in contact with the metal surface.
さらに、上述の例では、金属管510の表面に設けられた多孔質層がセメント含有層520である態様を示したが、多孔質層はセメント含有物質に限られない。 Further, in the above-described example, the aspect in which the porous layer provided on the surface of the metal tube 510 is the cement-containing layer 520 is shown, but the porous layer is not limited to the cement-containing substance.
さらに、上述の例では、層厚試験装置100が、プローブ部110が保持部120を介して離間部130に連結される態様を例示したが、この態様に限定されるものではない。例えば、層厚試験装置100は、プローブ部が直接離間部に直接連結された構成であってもよい。この場合、セメント含有層の表面または当該表面の接線に対するプローブ部の角度を垂直に保持する機能を、離間部に担わせてよい。 Furthermore, in the above-described example, the layer thickness test apparatus 100 exemplifies a mode in which the probe unit 110 is coupled to the separation unit 130 via the holding unit 120. However, the present invention is not limited to this mode. For example, the layer thickness test apparatus 100 may have a configuration in which the probe unit is directly connected to the separation unit. In this case, the spacing portion may have a function of keeping the angle of the probe portion perpendicular to the surface of the cement-containing layer or the tangent to the surface.
以上のように、層厚試験装置100,100aを用いた層厚試験によると、波形取得工程で少なくとも第1反射波RI1,RB1のピーク(たとえば図6のピークパターン)が観測された場合は、金属管510が、厚み測定が可能な程度の肉厚を有すると判断することができる。この場合、第1反射波RB1のピークと第1反射波RI1のピークとの検出時間差に音速を乗じることで、金属管510の肉厚を正確に取得することができる。 As described above, according to the layer thickness test using the layer thickness test apparatuses 100 and 100a, when at least the peaks of the first reflected waves RI1 and RB1 (for example, the peak pattern in FIG. 6) are observed in the waveform acquisition step, It can be determined that the metal tube 510 has a thickness that allows thickness measurement. In this case, the wall thickness of the metal tube 510 can be accurately obtained by multiplying the detection time difference between the peak of the first reflected wave RB1 and the peak of the first reflected wave RI1 by the speed of sound.
なお、図7のピークパターンが観測された場合は、金属管510の減肉程度が大きいと判断することができる。図8のピークパターンが観測された場合は、少なくともセメント含有層520の劣化程度が大きいと判断することができる。 In addition, when the peak pattern of FIG. 7 is observed, it can be determined that the thickness reduction of the metal tube 510 is large. When the peak pattern in FIG. 8 is observed, it can be determined that at least the degree of deterioration of the cement-containing layer 520 is large.
層厚試験装置100,100aを用いた層厚試験によると、金属管510の内周面にセメント含有層520がライニングされたライニング管500を測定対象とし、発信波Eは、複合管の内部に設けられた層厚試験装置100,100aのプローブ部110,110aの超音波探触子111,111aから発信されるため、ライニング管500が埋設されかつ中に水Wが満たされた状態で層厚試験を行うことができる。このため、開削作業を行うことなく層厚試験を行うことができる。 According to the layer thickness test using the layer thickness test apparatus 100, 100a, the measurement target is the lining pipe 500 in which the cement-containing layer 520 is lined on the inner peripheral surface of the metal pipe 510, and the transmitted wave E is generated inside the composite pipe. Since the transmission is transmitted from the ultrasonic probes 111 and 111a of the probe units 110 and 110a of the provided layer thickness test apparatuses 100 and 100a, the layer thickness is obtained in a state where the lining pipe 500 is embedded and the water W is filled therein. A test can be performed. For this reason, it is possible to perform a layer thickness test without performing a cutting operation.
層厚試験装置100,100aを用いた層厚試験によると、発信波Eが、セメント含有層520の内表面に対して垂直に発信される位置関係を保ちながら、ライニング管500の全内周を走査するように発信されることができる。したがって、金属管510の全周の肉厚を試験することができる。 According to the layer thickness test using the layer thickness test apparatus 100, 100a, the entire inner circumference of the lining pipe 500 is maintained while maintaining the positional relationship in which the transmitted wave E is transmitted perpendicularly to the inner surface of the cement-containing layer 520. It can be transmitted to scan. Therefore, the thickness of the entire circumference of the metal tube 510 can be tested.
層厚試験装置100,100aを用いた層厚試験によると、発信工程において発信される超音波(発信波E)の周波数が、1MHz以上9MHz以下であると、金属管510の肉厚を正確に取得しやすい。 According to the layer thickness test using the layer thickness test apparatus 100, 100a, when the frequency of the ultrasonic wave (transmitted wave E) transmitted in the transmitting step is 1 MHz or more and 9 MHz or less, the thickness of the metal tube 510 is accurately determined. Easy to get.
層厚試験装置100,100aを用いた層厚試験によると、発信工程において介在する水媒体の厚みDが、5mm以上60mm以下であるため、発信波Eが金属管510内部を透過しやすくなり、反射波RBが感度の高い状態で得られやすくなる。 According to the layer thickness test using the layer thickness test apparatus 100, 100a, since the thickness D of the aqueous medium interposed in the transmission step is 5 mm or more and 60 mm or less, the transmission wave E is easily transmitted through the metal tube 510, The reflected wave RB is easily obtained in a highly sensitive state.
層厚試験装置100,100aを用いた層厚試験によると、試験対象が、鋳鉄管を代表とする金属管510セメント含有層520がライニングされたライニング管500であるため、高い汎用性を実現することができる。 According to the layer thickness test using the layer thickness test apparatus 100, 100a, the test object is the lining pipe 500 lined with the metal pipe 510 cement-containing layer 520 typified by a cast iron pipe, so that high versatility is realized. be able to.
層厚試験装置100,100aは、超音波を発信するためのプローブ部110,110aと、プローブ部110,110aのヘッド部とセメント含有層520の表面とを離間させる離間部130と、超音波伝播時間に対する反射波強度の波形を取得する波形取得部150と、波形において、反射波のピーク数が、3本以上であるか否かを判定する判定部160とを含むため、波形取得部150で少なくとも第1反射波RI1,RB1のピーク(たとえば図6のピークパターン)が観測された場合は、金属管510が、厚み測定が可能な程度の肉厚を有すると判断することができる。この場合、肉厚算出部170が、第1反射波RB1のピークと第1反射波RI1のピークとの検出時間差に音速を乗じることで、金属管510の肉厚を正確に取得することができる。 The layer thickness test apparatus 100, 100a includes probe portions 110, 110a for transmitting ultrasonic waves, a separation portion 130 for separating the head portions of the probe portions 110, 110a and the surface of the cement-containing layer 520, and ultrasonic propagation. The waveform acquisition unit 150 includes a waveform acquisition unit 150 that acquires a waveform of reflected wave intensity with respect to time, and a determination unit 160 that determines whether or not the number of reflected wave peaks in the waveform is three or more. If at least the peaks of the first reflected waves RI1 and RB1 (for example, the peak pattern of FIG. 6) are observed, it can be determined that the metal tube 510 has a thickness that allows thickness measurement. In this case, the thickness calculator 170 can accurately acquire the thickness of the metal tube 510 by multiplying the detection time difference between the peak of the first reflected wave RB1 and the peak of the first reflected wave RI1 by the speed of sound. .
層厚試験装置100は、プローブ部110が、ライニング管500の軸心を回転軸としてライニング管500内部で回転可能に設けられているため、金属管510の全周の肉厚を試験することができる。 The layer thickness test apparatus 100 can test the thickness of the entire circumference of the metal tube 510 because the probe unit 110 is provided so as to be rotatable inside the lining tube 500 about the axis of the lining tube 500. it can.
層厚試験装置100aは、プローブ部110aが、ライニング管500の軸心に、設けられ、かつ、セメント含有層520の内表面に対して垂直に入射するように屈折させるミラー140が、ライニング管500の軸心を回転軸として回転可能に設けられるため、金属管510の全周の肉厚を試験することができる。 In the layer thickness test apparatus 100a, the mirror 140 is provided with the probe portion 110a at the axial center of the lining tube 500 and refracts so as to be perpendicularly incident on the inner surface of the cement-containing layer 520. Therefore, the thickness of the entire circumference of the metal tube 510 can be tested.
本発明においては、金属管510が「金属層」に相当し、セメント含有層520が「多孔質層」に相当し、ライニング管500が「複層体」に相当し、水Wが「水媒体」に相当し、セメント含有層と金属管との境界面iが「金属層と多孔質層との境界面」に相当し、金属管の外表面bが「金属層の多孔質層とは反対側の面」に相当し、発信波Eが「発信される超音波」に相当し、第1反射波RI1が「第1界面反射波」に相当し、第1反射波RB1が「第1外面反射波」に相当し、反射波RBが「外面反射波」に相当し、内周表面sが「内周面」に相当し、層厚試験装置100が「層厚試験装置」に相当し、プローブ部110が「プローブ部」に相当し、離間部130が「離間部」に相当し、波形取得部150が「波形取得部」に相当し、判定部160が「判定部」に相当し、肉厚算出部170が「肉厚算出部」に相当し、車輪135が「移動機構」に相当し、超音波探触子111が「超音波探触子」に相当する。 In the present invention, the metal pipe 510 corresponds to the “metal layer”, the cement-containing layer 520 corresponds to the “porous layer”, the lining pipe 500 corresponds to the “multi-layer body”, and the water W is the “aqueous medium”. The boundary surface i between the cement-containing layer and the metal tube corresponds to “the boundary surface between the metal layer and the porous layer”, and the outer surface b of the metal tube is “opposite to the porous layer of the metal layer” The first reflected wave RB1 corresponds to the “first outer surface”, the first reflected wave RI1 corresponds to the “first interface reflected wave”, and the first reflected wave RB1 corresponds to the “first outer surface”. Corresponding to “reflected wave”, reflected wave RB corresponds to “outer surface reflected wave”, inner peripheral surface s corresponds to “inner peripheral surface”, layer thickness test apparatus 100 corresponds to “layer thickness test apparatus”, The probe unit 110 corresponds to a “probe unit”, the separation unit 130 corresponds to a “separation unit”, the waveform acquisition unit 150 corresponds to a “waveform acquisition unit”, The unit 160 corresponds to the “determination unit”, the wall thickness calculation unit 170 corresponds to the “wall thickness calculation unit”, the wheel 135 corresponds to the “movement mechanism”, and the ultrasonic probe 111 corresponds to the “ultrasonic probe”. Corresponds to "child".
以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
JWWA A107,A113既定のモルタルライニングダクタイル鋳鉄管(モルタルライニング層の層厚は7mm程度)の健全管を用意し、その一部の金属を減肉させてサンプル管を作成した。実施例1から実施例7で用いたサンプル管の口径は呼び径250である。減肉加工はザグリ加工によって行い、φ20mmのザグリ穴の平底面を減肉部とした。減肉部の減肉程度は、金属肉厚が健全部の50%である。層厚試験は、サンプル管内に水を充填し、層厚試験装置100を挿入して行った。 A healthy pipe of JWWA A107, A113 predetermined mortar lining ductile cast iron pipe (the thickness of the mortar lining layer is about 7 mm) was prepared, and a part of the metal was thinned to prepare a sample pipe. The sample tube used in Examples 1 to 7 has a nominal diameter of 250. The thinning process was performed by counterboring, and the flat bottom surface of the counterbored hole with a diameter of 20 mm was defined as the thinned part. As for the thickness reduction of the thinned portion, the metal thickness is 50% of the healthy portion. The layer thickness test was performed by filling the sample tube with water and inserting the layer thickness test apparatus 100.
[実施例1]
本実施例では、発信周波数を1.0MHz、超音波探触子の特性を直進型、および水距離(図1および図3における距離D)を15mmとして、層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図10(a)に、減肉部について得られたオシログラムを図10(b)に示す。図10(a)および図10(b)において、横軸は伝播時間に基づく層厚の相対値、縦軸は信号の相対強度を示す。また、Sは、セメント含有層の内周表面で反射した反射波のピークを表し、Iは、セメント含有層と金属管との境界面で最初に反射した第1反射波を表し、B1およびFは、金属管の外表面で最初に反射した第1反射波を表す。B2は、第1反射波が境界面で反射することにより金属管の外表面で2番目に再び反射した第2反射波である。以降のオシログラムについても同様である。
[Example 1]
In this example, the layer thickness test was performed with a transmission frequency of 1.0 MHz, a characteristic of the ultrasonic probe of a straight traveling type, and a water distance (distance D in FIGS. 1 and 3) of 15 mm. The oscillogram obtained for the healthy part is shown in FIG. 10 (a), and the oscillogram obtained for the thinned part is shown in FIG. 10 (b). 10A and 10B, the horizontal axis represents the relative value of the layer thickness based on the propagation time, and the vertical axis represents the relative intensity of the signal. S represents the peak of the reflected wave reflected on the inner peripheral surface of the cement-containing layer, I represents the first reflected wave first reflected at the interface between the cement-containing layer and the metal tube, and B 1 and F represents the first reflected wave first reflected on the outer surface of the metal tube. B 2 is a second reflected wave reflected again on the second outside surface of the metal pipe by first reflected wave is reflected at the boundary surface. The same applies to the subsequent oscillograms.
[実施例2]
発信周波数を2.25MHzに変更したことを除いて、実施例1と同様に層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図11(a)に、減肉部について得られたオシログラムを図11(b)に示す。
[Example 2]
A layer thickness test was performed in the same manner as in Example 1 except that the transmission frequency was changed to 2.25 MHz. The oscillogram obtained for the healthy part is shown in FIG. 11 (a), and the oscillogram obtained for the thinned part is shown in FIG. 11 (b).
[実施例3]
発信周波数を3.5MHzに変更したことを除いて、実施例1と同様に層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図12(a)に、減肉部について得られたオシログラムを図12(b)に示す。
[Example 3]
A layer thickness test was performed in the same manner as in Example 1 except that the transmission frequency was changed to 3.5 MHz. The oscillogram obtained for the healthy part is shown in FIG. 12 (a), and the oscillogram obtained for the thinned part is shown in FIG. 12 (b).
[実施例4]
発信周波数を5.0MHzに変更したことを除いて、実施例1と同様に層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図13(a)に、減肉部について得られたオシログラムを図13(b)に示す。
[Example 4]
A layer thickness test was performed in the same manner as in Example 1 except that the transmission frequency was changed to 5.0 MHz. The oscillogram obtained for the healthy part is shown in FIG. 13 (a), and the oscillogram obtained for the thinned part is shown in FIG. 13 (b).
[実施例5]
発信周波数を7.5MHzに変更したことを除いて、実施例1と同様に層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図14(a)に、減肉部について得られたオシログラムを図14(b)に示す。
[Example 5]
A layer thickness test was performed in the same manner as in Example 1 except that the transmission frequency was changed to 7.5 MHz. The oscillogram obtained for the healthy part is shown in FIG. 14 (a), and the oscillogram obtained for the thinned part is shown in FIG. 14 (b).
[実施例6]
発信周波数を10MHzに変更したことを除いて、実施例1と同様に層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図15(a)に、減肉部について得られたオシログラムを図15(b)に示す。
[Example 6]
A layer thickness test was performed in the same manner as in Example 1 except that the transmission frequency was changed to 10 MHz. The oscillogram obtained for the healthy part is shown in FIG. 15 (a), and the oscillogram obtained for the thinned part is shown in FIG. 15 (b).
[実施例7]
発信周波数を2.25MHzに変更し、かつ超音波探触子の特性を焦点型としたことを除いて、実施例1と同様に層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図16(a)に、減肉部について得られたオシログラムを図16(b)に示す。
[Example 7]
A layer thickness test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the transmission frequency was changed to 2.25 MHz and the characteristics of the ultrasonic probe were of the focus type. The oscillogram obtained for the healthy part is shown in FIG. 16 (a), and the oscillogram obtained for the thinned part is shown in FIG. 16 (b).
[参考例1]
モルタルライニングダクタイル鋳鉄管のテストピース(呼び径250のサンプル管の半割管)を用意し、水距離(図1および図3における距離Dに相当)を10mm以上200mm以下の範囲で変化させてオシログラムを取得し、測定感度を評価した。なお、使用した機器は、オリンパス社製超音波探傷器エポック4、探触子の特性は焦点型、発信周波数2.25MHz、振動子径12.7mm、集束ポイント50.8mmである。測定感度の評価は、水距離を10mmに設定した場合に検出された底面エコーをディスプレイ上80%に調整した感度を基準とした。水距離に対するエコー高さの変化を図17に示す。
[Reference Example 1]
Prepare a test piece of mortar-lined ductile cast iron pipe (half pipe of sample pipe with nominal diameter of 250), and change the water distance (corresponding to distance D in FIGS. 1 and 3) in the range of 10 mm to 200 mm and oscillogram And the measurement sensitivity was evaluated. The equipment used is an ultrasonic flaw detector epoch 4 manufactured by Olympus, and the probe has a focus type, a transmission frequency of 2.25 MHz, a vibrator diameter of 12.7 mm, and a focusing point of 50.8 mm. The evaluation of the measurement sensitivity was based on the sensitivity obtained by adjusting the bottom echo detected when the water distance was set to 10 mm to 80% on the display. FIG. 17 shows the change in echo height with respect to the water distance.
水距離10mmから60mmまでを10mm刻みで、水距離60mmから200mmまでを20mm刻みで測定を行った結果は、いずれも感度良好であった。図17に示すように、特に、水距離10mm以上100mm以下の範囲では、底面エコーが高くなり、感度が良いことが分かった。一方、100mm超200mm以下の範囲では、徐々に底面エコーが低くなり、感度が低下する傾向が見られた。しかしながら、特に感度が良好である水距離50mmの場合と、最も感度が低い水距離200mmの場合とを比べた場合、感度差は6dBであり、測定に大きな影響を与えるものではなかった。 The results of measuring the water distance from 10 mm to 60 mm in 10 mm increments and the water distance from 60 mm to 200 mm in 20 mm increments were all good in sensitivity. As shown in FIG. 17, it was found that the bottom echo becomes high and the sensitivity is particularly good in the range where the water distance is 10 mm or more and 100 mm or less. On the other hand, in the range of more than 100 mm and not more than 200 mm, the bottom echo gradually decreased and the sensitivity tended to decrease. However, when the water distance of 50 mm where the sensitivity is particularly good is compared with the case of the water distance of 200 mm where the sensitivity is the lowest, the sensitivity difference is 6 dB, which does not greatly affect the measurement.
[実施例8]
JWWA A107,A113既定のモルタルライニングダクタイル鋳鉄管(呼び径250)の健全管を用意し、その一部の金属を減肉させて、減肉度合いの異なる複数のサンプル管を作成した。減肉加工はザグリ加工によって行い、φ20mmのザグリ穴の平底面を減肉部とした。サンプル管の減肉部における金属肉厚の減肉程度は、それぞれ、健全部の30%、50%、60%、および75%である。健全部および減肉部につて層厚試験を行った。層厚試験は、サンプル管内に水を充填し、層厚試験装置100を用い、発信周波数2.25MHz、焦点型探触子使用、水距離45mmの条件下で行った。
[Example 8]
A healthy pipe of a mortar-lined ductile cast iron pipe (nominal diameter 250) of JWWA A107, A113 was prepared, and a part of the metal was thinned to prepare a plurality of sample pipes having different thinning degrees. The thinning process was performed by counterboring, and the flat bottom surface of the counterbored hole with a diameter of 20 mm was defined as the thinned part. The thickness reduction of the metal thickness in the thinned portion of the sample tube is 30%, 50%, 60%, and 75% of the healthy portion, respectively. A layer thickness test was performed on the healthy part and the thinned part. The layer thickness test was performed by filling the sample tube with water and using the layer thickness test apparatus 100 under the conditions of a transmission frequency of 2.25 MHz, using a focal probe, and a water distance of 45 mm.
図18に、層厚試験(水浸法)によって測定された金属肉厚と、実際の金属肉厚との関係を示す。図18に示すように、減肉について測定誤差は0.1mmレベルであり、本発明の層厚試験の正確さが示された。 FIG. 18 shows the relationship between the metal thickness measured by the layer thickness test (water immersion method) and the actual metal thickness. As shown in FIG. 18, the measurement error was about 0.1 mm for thinning, indicating the accuracy of the layer thickness test of the present invention.
[実施例9]
敷設後27年が経過したモルタルダクタイル鋳鉄管(呼び径150)を入手し、発信周波数2.25MHz、焦点型探触子使用、水距離45mmの条件下で層厚試験を行った。
図19に、層厚試験によって得られたオシログラムを示す。図19が示すように、健全管について層厚試験した場合(実施例1から実施例8)と同様、良好なオシログラムが得られた。
[Example 9]
A mortar ductile cast iron pipe (nominal diameter 150), which has passed 27 years after laying, was obtained, and a layer thickness test was conducted under the conditions of a transmission frequency of 2.25 MHz, using a focal probe, and a water distance of 45 mm.
FIG. 19 shows an oscillogram obtained by the layer thickness test. As shown in FIG. 19, a good oscillogram was obtained in the same manner as when the layer thickness test was performed on the healthy pipe (Example 1 to Example 8).
[実施例10]
敷設後27年が経過したモルタルダクタイル鋳鉄管(呼び径150)1mを入手し、さらに、2.0mmと3.0mmとの人工減肉を施し、サンプル管を作成した。層厚試験は、サンプル管内に水を充填し、層厚試験装置100を挿入し、実施例5における条件下で行った。本実施例においては、筒状ケーシング122内に収容されたモータの回転速度を60rpmとして、超音波探触子111を、サンプル管内周表面の周方向に沿って回転させた。
[Example 10]
A mortar ductile cast iron pipe (nominal diameter 150) 1 m, which has passed 27 years after laying, was obtained, and further subjected to artificial thinning of 2.0 mm and 3.0 mm to prepare a sample pipe. The layer thickness test was performed under the conditions in Example 5 by filling the sample tube with water and inserting the layer thickness test apparatus 100. In the present example, the ultrasonic probe 111 was rotated along the circumferential direction of the inner peripheral surface of the sample tube with the rotational speed of the motor accommodated in the cylindrical casing 122 being 60 rpm.
本実施例によるサンプル管の減肉評価の結果を図20に示す。図20中、横軸は周方向における回転距離(mm)、縦軸は減肉量(mm)を示す。周方向における回転距離は、サンプル管の外周面の周方向距離を示す。図20が示すように、回転距離55mm地点で1.4mmの自然減肉が観測され、回転距離80mmの地点で2.0mmの人工減肉が観測され、回転距離200mmの地点で3.0mmの人工減肉が観測された。 The result of the thinning evaluation of the sample tube according to this example is shown in FIG. In FIG. 20, the horizontal axis represents the rotational distance (mm) in the circumferential direction, and the vertical axis represents the amount of thinning (mm). The rotational distance in the circumferential direction indicates the circumferential distance of the outer peripheral surface of the sample tube. As shown in FIG. 20, 1.4 mm natural thinning is observed at a rotational distance of 55 mm, 2.0 mm artificial thinning is observed at a rotational distance of 80 mm, and 3.0 mm at a rotational distance of 200 mm. Artificial thinning was observed.
[実施例11]
元の肉厚が7.7mmであったモルタルライニングダクタイル鋳鉄管(呼び径250)を、発信周波数2.25MHz、焦点型探触子使用、水距離45mmの条件下で層厚試験に供した。図21に、得られたオシログラムを示す。図21が示すように、検出されたピークは2本であったため、層厚試験に供された管の鋳鉄部分は、顕著に減肉していることが分かった。実際に、層厚試験に供された管の鋳鉄部分の肉厚を直接測定したところ1.9mmであり、従って減肉率(肉厚基準)は75%であった。
[Example 11]
A mortar-lined ductile cast iron pipe (nominal diameter 250) having an original wall thickness of 7.7 mm was subjected to a layer thickness test under the conditions of a transmission frequency of 2.25 MHz, a focus type probe, and a water distance of 45 mm. FIG. 21 shows the obtained oscillogram. As FIG. 21 shows, since the detected peak was two, it turned out that the cast iron part of the pipe | tube used for the layer thickness test has remarkably thinned. Actually, when the thickness of the cast iron portion of the pipe subjected to the layer thickness test was directly measured, it was 1.9 mm, and the thickness reduction rate (thickness standard) was 75%.
[実施例12]
敷設後50年が経過したモルタルダクタイル鋳鉄管(呼び径200)を、発信周波数2.25MHz、焦点型探触子使用、水距離45mmの条件下で層厚試験に供した。図22に、得られたオシログラムを示す。図22が示すように、検出されたピークは1本であったため、層厚試験に供された管のライニング層が、顕著に劣化していることが分かった。実際に、層厚試験に供された管のライニング部分について、モルタル空隙率、セメント重量比率、およびカルシウム濃度を直接測定した。
[Example 12]
A mortar ductile cast iron pipe (nominal diameter 200), which has passed 50 years after laying, was subjected to a layer thickness test under the conditions of a transmission frequency of 2.25 MHz, a focus type probe, and a water distance of 45 mm. FIG. 22 shows the obtained oscillogram. As FIG. 22 shows, since the detected peak was one, it turned out that the lining layer of the pipe | tube used for the layer thickness test has deteriorated notably. In fact, the mortar porosity, cement weight ratio, and calcium concentration were directly measured on the lining portion of the tube subjected to the layer thickness test.
(空隙率の測定方法)
X線CTシステムとして、松定プレシジョン社製 μB3500を使用し、300data/360°(1回転で300枚の透過画像を撮影)の測定条件で、ライニング層を3D化した。専用解析ソフトとして、VG Studio(Volume Graphics社製) CTX/欠陥抽出オプションを用い、空隙率を算出した。
(Measurement method of porosity)
As an X-ray CT system, μB3500 manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd. was used, and the lining layer was converted to 3D under measurement conditions of 300 data / 360 ° (taken 300 transmission images per rotation). The porosity was calculated using VG Studio (Volume Graphics) CTX / defect extraction option as dedicated analysis software.
(セメント重量比率の測定方法)
まず85℃で1hr乾燥機でモルタル層の検体を乾燥し、乾燥後の検体をハンマーで小片まで粉砕した。乾燥後計量したルツボに、検体約10gを計量投入し、15% HCl 50mlを添加して、大きな検体片をガラス棒で粉砕し、超音波処理(10min)した。2日間浸漬状態を維持し、その後、計量した50ml 遠沈管に検体を移した。3000rpm・5minの条件で遠心分離処理を行った。
(Measurement method of cement weight ratio)
First, the specimen in the mortar layer was dried at 85 ° C. for 1 hour with a drier, and the dried specimen was crushed into small pieces with a hammer. About 10 g of a sample was weighed into a crucible weighed after drying, 50 ml of 15% HCl was added, a large sample piece was crushed with a glass rod, and sonicated (10 min). The immersion state was maintained for 2 days, and then the specimen was transferred to a weighed 50 ml centrifuge tube. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 5 min.
固形物を純水で中性になるまで洗浄(遠心3000rpm・2min x 7〜10回)し、固形物を遠沈管ごと、ギアオーブン(50℃)で乾燥した。遠沈管ごと計量した後、砂割合を算出した。 The solid was washed with pure water until neutral (centrifugation 3000 rpm, 2 min x 7 to 10 times), and the solid was dried together with the centrifuge tube in a gear oven (50 ° C). After weighing the whole centrifuge tube, the sand ratio was calculated.
(カルシウム濃度の測定方法)
上記の遠心分離処理後の上澄みをサンプリングし、ICP分析(誘導結合プラズマ発光分光分析)に供した。ICP分析の測定条件は、以下の通りである。
・高周波出力1.2 kw ・スプレイチャンバー石英サイクロンチャンバー
・プラズマガス流量15 L/min ・アルゴン加湿器使用なし
・補助ガス流量1.5 L/min ・分析波長下記の通り
・キャリアガス流量0.9 L/min ・積分時間3秒
・トーチ石英トーチ・繰り返し回数5回
・ネブライザ同軸ガラスネブライザー・内部標準補正なし
・ICP発光分析( SIIナノテクノロジーSPS5100)2点計量定性分析
(Calculation method of calcium concentration)
The supernatant after the above centrifugation treatment was sampled and subjected to ICP analysis (inductively coupled plasma emission spectroscopy). The measurement conditions for ICP analysis are as follows.
・ High frequency output 1.2 kw ・ Spray chamber quartz cyclone chamber ・ Plasma gas flow rate 15 L / min ・ No argon humidifier used ・ Auxiliary gas flow rate 1.5 L / min ・ Analysis wavelength as shown below ・ Carrier gas flow rate 0.9 L / min ・ Integration time 3 seconds, torch quartz torch, 5 repetitions, nebulizer coaxial glass nebulizer, no internal standard correction, ICP emission analysis (SII nanotechnology SPS5100) 2-point qualitative analysis
測定の結果、モルタル空隙率が1.13%、セメント重量比が18重量%、カルシウム濃度が15,782ppmであった。 As a result of the measurement, the mortar porosity was 1.13%, the cement weight ratio was 18% by weight, and the calcium concentration was 15,782 ppm.
[参考例2]
ダクタイル鋳鉄管のライニング層として、モルタルライニング層の代わりにエポキシ樹脂粉体塗装層(2mm程度)を被覆したことを除いて、実施例1と同様のサンプル管(呼び径250)を作成した。このサンプル管に対し、参考例1と同じ機器を用いて、水距離15mmとして、層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図23(a)に、減肉部について得られたオシログラムを図23(b)に示す。
[Reference Example 2]
As a lining layer of a ductile cast iron pipe, a sample pipe (nominal diameter 250) similar to that of Example 1 was prepared except that an epoxy resin powder coating layer (about 2 mm) was coated instead of the mortar lining layer. A layer thickness test was performed on the sample tube using the same equipment as in Reference Example 1 with a water distance of 15 mm. The oscillogram obtained for the healthy part is shown in FIG. 23 (a), and the oscillogram obtained for the thinned part is shown in FIG. 23 (b).
本発明の好ましい実施形態は上記の通りであるが、本発明はそれらのみに限定されるものではなく、本発明の趣旨と範囲とから逸脱することのない様々な実施形態が他になされる。さらに、本実施形態において述べられる作用および効果は一例であり、本発明を限定するものではない。 Preferred embodiments of the present invention are as described above, but the present invention is not limited to them, and various other embodiments are possible without departing from the spirit and scope of the present invention. Furthermore, the operations and effects described in this embodiment are merely examples, and do not limit the present invention.
500 ライニング管
510 金属管
520 セメント含有層
100 層厚試験装置
110 プローブ部
111 超音波探触子
130 離間部
135 車輪
140 ミラー
150 波形取得部
160 判定部
170 肉厚算出部
W 水
s 内周表面
i セメント含有層と金属管との境界面
b 金属管の外表面
E 発信波
RI1 第1界面反射波
RB1 第1外面反射波
RB2 第2外面反射波
500 Lining tube 510 Metal tube 520 Cement-containing layer 100 Layer thickness test device 110 Probe unit 111 Ultrasonic probe 130 Separating unit 135 Wheel 140 Mirror 150 Waveform acquisition unit 160 Determination unit 170 Thickness calculation unit W Water s Inner surface i Interface b between the cement-containing layer and the metal tube b Outer surface E of the metal tube Transmitted wave RI1 First interface reflected wave RB1 First outer reflected wave RB2 Second outer reflected wave
Claims (16)
前記金属複層体の内部に水を満たす工程と、
前記金属複層体の内部に、超音波を発信するためのプローブ部を備えた層厚試験装置を配置する工程と、
水媒体が介在する条件下、前記層厚試験装置の前記プローブ部から前記金属複層体の内面に向けて超音波を発信する発信工程と、
前記超音波の伝播時間に対する前記超音波の反射波を受信し、前記反射波の強度の波形を取得する、波形取得工程と、
前記波形から、少なくとも、前記金属管と前記多孔質層との境界面で最初に反射した第1界面反射波のピークと、前記金属管の前記多孔質層とは反対側の面で最初に反射した第1外面反射波のピークとを判定する判定工程と、
前記第1界面反射波のピークと前記第1外面反射波のピークとの検出時間差に基づいて、前記金属管の肉厚を算出する肉厚算出工程と
を含む、金属複層体の層厚試験法。 A layer thickness test method for an existing metal multilayer body in which a porous layer is lined on the inner surface of a metal tube,
Filling the interior of the metal multilayer with water;
Arranging a layer thickness test apparatus provided with a probe unit for transmitting ultrasonic waves inside the metal multilayer body;
A transmission step of transmitting an ultrasonic wave from the probe portion of the layer thickness test apparatus toward the inner surface of the metal multilayer body under a condition in which an aqueous medium is interposed;
Receiving a reflected wave of the ultrasonic wave with respect to the propagation time of the ultrasonic wave, and obtaining a waveform of the intensity of the reflected wave;
From the waveform, at least the peak of the first interface reflected wave first reflected at the interface between the metal tube and the porous layer, and the first reflection at the surface of the metal tube opposite to the porous layer. A determination step of determining the peak of the first reflected external wave,
A layer thickness test of the metal multilayer body including a thickness calculating step of calculating a thickness of the metal tube based on a detection time difference between the peak of the first interface reflected wave and the peak of the first outer surface reflected wave Law.
前記金属複層体の内部に水を満たす工程と、
前記金属複層体の内部に、超音波を発信するためのプローブ部を備えた層厚試験装置を配置する工程と、
水媒体が介在する条件下、前記層厚試験装置の前記プローブ部から前記金属複層体の内面に向けて超音波を発信する発信工程と、
前記超音波の伝播時間に対する前記超音波の反射波を受信し、前記反射波の強度の波形を取得する、波形取得工程と、
前記波形が、前記金属管中でのn重反射(nは、2以上の整数である)による多重ピークとして検出される場合に、前記波形から、前記金属管の前記多孔質層とは反対側の面で反射した外面反射波のピークを少なくとも2本判定する判定工程と、
判定された前記外面反射波のピークから任意に選択される少なくとも2本のピークの検出時間に基づいて、前記金属管の肉厚を算出する肉厚算出工程と
を含む、金属複層体の層厚試験法。 A layer thickness test method for an existing metal multilayer body in which a porous layer is lined on the inner surface of a metal tube,
Filling the interior of the metal multilayer with water;
Arranging a layer thickness test apparatus provided with a probe unit for transmitting ultrasonic waves inside the metal multilayer body;
A transmission step of transmitting an ultrasonic wave from the probe portion of the layer thickness test apparatus toward the inner surface of the metal multilayer body under a condition in which an aqueous medium is interposed;
Receiving a reflected wave of the ultrasonic wave with respect to the propagation time of the ultrasonic wave, and obtaining a waveform of the intensity of the reflected wave;
When the waveform is detected as multiple peaks due to n-fold reflection in the metal tube (n is an integer of 2 or more), the waveform is opposite to the porous layer of the metal tube. A determination step of determining at least two peaks of the external reflection wave reflected by the surface;
A thickness calculation step of calculating a thickness of the metal tube based on a detection time of at least two peaks arbitrarily selected from the determined peak of the external reflection wave. Thickness test method.
超音波を発信するためのプローブ部と、
前記プローブ部のヘッド部と前記多孔質層の表面とを離間させる離間部と、
前記超音波の伝播時間に対する前記超音波の反射波の強度の波形を取得する、波形取得部と、
前記波形から、少なくとも、前記金属管と前記多孔質層との境界面で最初に反射した第1界面反射波のピークと、前記金属管の前記多孔質層と反対側の面で最初に反射した第1外面反射波のピークとを判定する判定部と、
前記第1界面反射波のピークと前記第1外面反射波のピークとの検出時間差に基づいて前記金属管の肉厚を算出するための肉厚算出部と、
を含む、金属複層体の層厚試験装置。 A layer thickness test apparatus for a metal multilayer body used in the method according to claim 1 ,
A probe for transmitting ultrasonic waves;
A spacing portion that separates the head portion of the probe portion and the surface of the porous layer;
A waveform acquisition unit for acquiring a waveform of the intensity of the reflected wave of the ultrasonic wave with respect to a propagation time of the ultrasonic wave;
From the waveform, at least, the peak of the first first interface reflection wave reflected at the boundary surface between the porous layer and the metal tube, and initially reflected by the surface opposite to the porous layer of the metal tube A determination unit for determining a peak of the first external reflection wave;
A thickness calculator for calculating the thickness of the metal tube based on a detection time difference between the peak of the first interface reflected wave and the peak of the first outer reflected wave;
An apparatus for testing the thickness of a metal multilayer body, comprising:
超音波を発信するためのプローブ部と、
前記プローブ部のヘッド部と前記多孔質層の表面とを離間させる離間部と、
前記超音波の伝播時間に対する前記超音波の反射波の強度の波形を取得する、波形取得部と、
前記波形が、前記金属管中でのn重反射(nは、2以上の整数である)による多重ピークとして検出される場合に、前記波形から、前記金属管の前記多孔質層と反対側の面で反射した外面反射波のピークを少なくとも2本判定する判定部と、
判定された前記外面反射波のピークから任意に選択される少なくとも2本のピークの検出時間に基づいて前記金属管の肉厚を算出するための肉厚算出部と、
を含む、金属複層体の層厚試験装置。 A layer thickness test apparatus for a metal multilayer body used in the method according to claim 2 ,
A probe for transmitting ultrasonic waves;
A spacing portion that separates the head portion of the probe portion and the surface of the porous layer;
A waveform acquisition unit for acquiring a waveform of the intensity of the reflected wave of the ultrasonic wave with respect to a propagation time of the ultrasonic wave;
The waveform, n heavy reflection at the metal tube (n is 2 or more an integer) when due detected as multiple peak, from the waveform, opposite to the porous layer of the metal tube A determination unit for determining at least two peaks of the external reflection wave reflected by the surface;
A thickness calculator for calculating the thickness of the metal tube based on the detection time of at least two peaks arbitrarily selected from the determined peak of the external reflection wave;
An apparatus for testing the thickness of a metal multilayer body, comprising:
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