JPH0212006A - 金属管のめっき層の厚みを測定する方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属管の内部または外部のめっき厚さの非破壊
試験、より詳細には、超音波を用いてこのようなめっき
厚を測定する方法と装置、およびこの方法の７−ｒめっ
きした合金管への応用に係る。

Ｍ、　　［ｗａｓａｋｉ、　Ｎ　、　３ｕｚｕｋｉ　、
　Ｙ、　Ｎ　ｔｓｌｌｆｔｌｏｔＯ。

ｌｙｉ、　Ｋｏｔａｎｉ　、　Ｎ、　Ｆｕｊｉｉ著「二
元周波数渦１１法を用いたジルコニウムライニングを施
したジルカロイ被覆管のライナー厚さの測定方法」、Ｎ
　ｕｃｌｅａｒ　　　Ｅ　　ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　　
ａｎｄ　　　［）ｅｓｉｇｎ　　９４（１９８６）−１
０，４４７〜４５２にジルカアロイ管内部の非合金化Ｚ
「ライニングの厚さをフーコー電流を用いて測定する方
法が記載されているが、この場合のライニングの厚さは
約４０μｓ〜１３０　ｐｉである。この方法は、プロー
ブを使用し、プローブを管内部に入れた状態で管を回転
させて７Ｎ４疋する。その他の非破壊式測定方法も試行
されているが、特に超音波測定法は［ジルカロイとＺｒ
の音響インビー・ダンス差が微小であるために使用不能
である」としている。

また、公開公報Ｊ　Ｐ−Ａ−５８１９９１３９号からの
ＤＥＲＷＥＮＴ抄録を見ると、ｌｒ金合金ら成る外部ク
ラッド層と非合金化７「から成る内部クラッド層とをグ
ラフアイ［・とメヂルセルロースから成る中間層で分離
することにより、内部Ｚｒクラッド層の厚さを超音波を
用いて測定可能にする方法が記載されている。

通常２８〜１１０履の外径を有するＺ「合金管の内部に
冶金学的方法で外装管取換え用のブランクを残して厚さ
０５〜２ｇｌ１１の非合金化Ｚ「めっきを施した管のめ
っき厚を測定することを特に目的として研究を重ねた結
果、出願人らは、管の内部の検査にフーコー電流を使用
するためには、被試験管内部への導入を行なった侵抽出
する作業が必要であるため、一連の検査が複雑になった
り感度が低くなる上、めっき厚が１ｍを超える場合には
検査が困難になるＪ３それがあるという知見を得た。

超己波を用いた内部めっきの非破壊測定方法については
最初に引用した文献では否定的な見方をしており、次に
引用した文献もそれを支持しでいるのであるが、出願人
らは管の外側から内部めっき層の厚さを非破壊的に測定
する方法を完成さμるにあたって、超音波による検査が
？’ｉｌ能ではないかという疑問をもった。

［発明の概要］ 本発明の第１目的は、金属管において厚さが少なくとも
０．４酬であり冶金学的に結合されている管の芯層との
音響インピーダンス差が少なくとも１％であるめっき層
の厚さの非破壊的測定を、トランスジューサまたはエミ
ッタ拳レシーバセンサを用いて液浸で超音波により行な
う方法を提供することであり、該方法は、 （ａ）主要共振周波数が４〜２０Ｍ　ＨＺである適宜に
減衰されたトランスジューサを選択する段階と、（ｂ）
このトランスジユーザの管に対する位置を、管に対する
距離および配向を各種調整のパラメータとして「信号対
ノイズ」比を大きくするように実験的に調整する段階と
、 （ｃ）めっき層と管の芯層との間の界面からの少なくと
も１つのダブルエコーまたは該界面からの三重エコーを
用いてめっき層の厚さを測定する段階とを含んで成る。

このように改良した方法は、外部めっき層の厚さの測定
にも内部ライニング層の厚さの測定にも等しく有効であ
る。めっき層を冶金学的に結合する場合、通常はこのめ
っき層を管の芯層に対して変形を伴う加熱下で、例えば
同時押出しや加熱圧着法等により被着する方法が取られ
るが、このような被着方法では少なくともめつき層と芯
層との密着性の点では１４足の行く結果が得られても、
深さの点で０．１−程度のわずかなばらつきが生じるこ
とが多い。問題が生じるのは特に下記の３つの点からで
ある。

０音響インピーダンスの差が例えば２％程度（ジルカア
ロイと非合金化Ｚｒの差に相当する）と小さい場合、ｚ
ｌと２２を２種類の材料のそれぞれの音響インピーダン
スとする時、反射波の撮幅対入射波の振幅の比は、入射
波を界面に対してによると約１％となる。そこでノイズ
または「グラス」からの界面エコーを獲ＩＲできるかど
うかがか問題になる。

Ｏ界面および円筒状の管の内面および外面は実質的に円
筒状であるため、入射波がこれらの表面に関して垂直に
拡散する時、トランスジューサに向かう反射波が無くな
ることがある。

Ｏ超音波トランスジューサの幾何学的軸と音響軸が異な
る場合があり、トランスジューサから出される高響界が
この軸を中心として回転する界ではない場合がある。

本発明の方法は、次の３種類の測定方法に基くものであ
る： （ａ）トランスジューサにより選択した測定。二次共振
が検出およびオシログラムの動作を阻害することがない
ように充分に減衰する必要があり、主要周波数は適当な
分解能を達成するように選択する。

（ｂ）管に対するトランスジューサの位置および配向を
変えてトランスジューサを実験的に調整する。実際には
、トランスジューサの幾何学的軸を管に対して直角に配
向し、管または界面からの距離をトランスジューサの既
知の特性を関数として固定しただけでは、良好な「信号
対ノイズ」比を獲得するため、すなわち背景エコーと中
間エコーが「グラス」から出る鮮明なオシログラムを獲
得するためには不十分であることが証明されている。

各種実験を行なった結果出願人らは、背景エコーと界面
エコーをもたらづオシログラムを獲得するためにはトラ
ンスジューサの選択に性急すると共にトランスジユーザ
の位置調整を完全に１゛個別化」した形で普通は反復的
に行なう必要があることを確認した。

（ｃｌ管に内部ライニングが施されている場合、界面か
らの第１工」−を実際には一連の測定に使用できないこ
とが分かった。グラスからのエコーの出かたが不規則か
つ不十分であるためである。

同じことが、界面からの第２エコーについても言える。

第２エコーは内部ライニング層における往復路によって
中断される厚さ全体における超音波往復路に対応する。

この内部ライニングを施した管の場合、各々が順序の異
なる管の厚さ全体での超音波往復路２つ分に相当する、
事実上（９）のレベルの２倍の界面エコーが存在するこ
とが判明した。このような界面エコーをここでは「ダブ
ル界面エコー」と称するが、これｔよ走行時間が同じで
あり同じ厚さの芯層とライニング層を通過するが反射・
透過りＬ１ノロジーの異なる２つの超音波路に相当する
２つのエコーを合計したものである。それぞれの走行時
間が先に挙げたダブル界面エコーより大きく、同時に生
じる２つの等価超音波路に相当するもう１つの「ダブル
界面エコー」も存在する。また、管の厚さ全体を通る超
音波の第３往復路からの［トリプル界面エコー」も存在
し、これが重要になる場合もある。

「ダブル界面エコー」に関して最も重要な点は、音響イ
ンピーダンスの差が例えば１〜１５％と小ざい場合に特
に言えることであるが、それぞれが界面からの反射を１
回しか含まない２つの等価超音波経路に相当するエコー
であることである。そのためダブル界面工」−によって
管の内部ライニング層または外部クラッド層の厚さを繰
返しモニタすることが可能になる。

めっき層と管の芯層との音響インピーダンスの差が小さ
い場合、使用する超音波トランスジューサがその周波数
に準じるエネルギースペクトルの高さの半分の個所でそ
の幅が該トランスジューサの主共振周波数と少なくとも
等しくなる非常に鮮明なエネルギーパルスを出すもので
あることが重要である。この時の主共振周波数は８〜１
６Ｍ　Ｈｚの範囲が好適であり、前記スペクトルの幅は
何れの場合でも前記主共振周波数の０．７倍から２倍に
するのが望ましい。

音響インピーダンスの差が小さいほど、また界面の直径
が小さいほど、超音波エネルギーの集中度を強め、この
エネルギーを界面に正しく位置決めすることがますます
重要になる。そうすると集束トランスジューサ、さらに
は「円筒形集束」トランスジューサ、すなわち円筒状の
自由表面を有し、音響ビームが水中でも被検査物体中で
も狭く細長い焦点域にテーバされるトランスジューサを
使用することが不可欠ではないにせよ少なくとも望まし
いことが多くなる。従ってこの細長い焦点域を被検出界
面の長手方向の母線上に配置することを目標としてトラ
ンスジューサの位置調整を行なうことにより、この界面
での斜めの反射による超音波エネルギーの損失を最小化
すると共に、ライニング層厚さの隣接する測定値の被覆
または近接度を向上することができる。

先にも触れたように、通常は水である１ｍ液の内部を伝
播された侵材料内部を伝播される超音波の位置決めは、
界面および管の内外面で反射されるエネルギーの位置が
最大限でもパラメータ毎の連続試験によって調整すれば
良いように行なうことが必要である。通常は適当な支持
体、すなわちトランスジー１−サの位置を被試験管また
は一連の被試験管に関１ノで固定保持し得る支持体を用
いてトランスジューサを管の軸に対（、・て実質的に直
角に配向した後、管との距離を調整し、背景工ｊ、−ま
たは情内面からのエコーかがはっきり判別できるところ
までトランスジューサを横方向に移動させる。これら３
つのパラメータの１つ以上を、背景エコーの検出が［Ｉ
■能になるようにあるいはそれを向上するように最終的
に調整し終わった後、さらに２つのトランスジユーザ調
整手段を作動させると、これらの手段がイれぞれトラン
スジューサのそれ自身の軸を中心とする回転すなわちト
ランスジューサの自転と、トランスジユーザの軸を通る
管の軸平面またはトランスジューサ軸と平行な平面に従
うトランスジユーザの傾斜を制御する。

次に微調整を行ない、２つのパラメータを結合してトラ
ンスジュー・すの音響軸および管とその界面に対する最
も効果的エネルギー域、例えばその焦点域の最良の配向
に図式的に対応させる。以上４つの調整（距離、横方向
位置、自軸に対する位置、傾斜角度）の少なくとも一部
について、少なくとも第２背景エコーに関する限り背景
エコーと少なくとも１つの［ダブル界面エコーＪを含む
１つまたはそれ以上の界面エコーの両方が獲得されるま
で調整を行なって、上記のような「微調整」を繰返す必
要がある場合もある。

管の内部ライニング層の厚さを測定する場合、この厚さ
が下記のものの何れかに相当するとしてめっき厚を測定
することができる。

０第１ダブル界面エコーまたは第２超音波経路からのダ
ブル界面エコーと第２背景玉」−との間隔。この場合は
連続して生じしかも全く別個の２つの１：コーの間隔で
あり、電子的に処理するのに非常に便利である。

Ｏあるいは精度向上のために、第３経路の第１ダブル界
面エコーである第２ダブル界面エコーと第２経路からの
ダブル界面エコーとの間隔の半分を用いても良い。

この他、第２背景エコーと第２ダブル界面エコーとの間
のずれを用いるなどの方法が可能であるが、多重寄生反
射のエコーにより妨害される可能性もある。

外部クラッド層の厚さ各測定する場合にも、少なくとも
１つのダブル界面エコーを考慮に入れることを条件とし
て多くの方法があるが、その中の１つと１．・て第１背
日１コーと第１ダブル界面エコーとの間隔に暴いてクラ
ッド層の厚さを測定する方法が挙げられる。

管または一連の管を連続的に検査する場合、被試験管の
検査部分に対重−る超音波トランスジ、１．−サの位置
をａ密に一定に維持すると共に、管を連続して検査する
場合でも浸ＩＩＩの中に間隔をあけて、あるいは＠部と
端部を隣接させて浸漬しておくのが望ましい。これらの
目的を達成するために、入口ロック室および出口ロック
室と、前記ロック室の２つの開口部の開閉を制御する接
近検出器を備え、トランスジューサと管の被試験部分の
浸漬を維持するように偶成された局部浸漬槽の中に管を
通過させることにより、超音波モニタへ接続される２つ
の管の間の持ち時間を無くすのが望ましい。また、超音
波試験の実施中、トランスジューサ支持体は前記支持体
に搭載されている普通は回転式または活動式である適当
な接触１段を介して管に対して再現可能に当接されてＪ
３す、前記支持体を多管に当接する位置まで下降させる
動作、Ｊ５よび試験を終えた管が除去された時に該支持
体をその位置から離す動作は、管の両端が通過中である
ことを認′ｊＡする検出器によって行なわれる。このよ
うな構成によると、同一バッチの管であるか責なるバッ
チの管であるかを問わず、任意寸法の一連の管に関して
、それらの管の個々の良さがそれぞれかなり相違してい
ても、めっき厚の超音波試験の品質を一定に維持し、し
かも超音波試験時間を短縮できるため、オペ１ノータの
介入を相当に少なくすることができる。

本発明の第２の目的は、放射反射方式で使用される超音
波トランスジユーザを使用して、主共振周波数を好適に
は４〜２０Ｍ　Ｈ７、より好適には８〜１６Ｍ　Ｈｚと
して試験を行なう本発明の方法を実施するために必要な
超音波検査装置を提供することであり、この装置は少な
くとも下記の手段から成る： Ｏ被試験管に対するトランスジューサの位置の距離およ
び配向のパラメータを調整するための独立調整手段； ０同じ種類の管を連続して点検する場合にこの位置を追
跡するための手段： Ｃ少なくとも１つのダブル界面くめつき層／′管の芯層
）エコーを検出するように構成された電子手段。

好適実１！３報様によると、これらの制御手段が支持部
材の一部を形成しており、該支持部材は前記トランスジ
ュー１ｊの横方向位置を調整する少なくとも１つの手段
と前記トランスジューサの自転を制御する手段とを含ん
で成るトランスジューサ摺動支持体を含んでおり、前記
層動支持体自身も固定点に連結されているジヤツキの作
用を受りる支柱に関して位置調整可能な部材の一部で横
軸を中心として回転して調整できるように装着されてい
る１、追跡手段は前記アセンブリを当接する手段を含ｂ
、。

で成り、前記支柱によって支持される前記部材が被試験
管上を活動まに二は転動１−る手段、例えばボールまた
は回転ホイールを当接す７）。

管追跡手段はこの他１、笥通はトランスジューサ用の摺
動支持体と固定されている調整式部材と支持ジヤツキと
の間の中間位置において、支柱を！！！！動させる上部
部材を介して管の縦軸と平行な固定軸を中心として支持
部材を回転させるための機構を含むのが望ましい。支持
部材を有するジヤツキ支持体とこの回転機構を組合せる
ことによって、管に通常は５ａｖ／ｍであるたるみが生
じてもその向きに関係なく従動することが可能Ｉ７なる
。

局部浸漬槽を用いて管を通過させ、る場合、さらに２つ
の手段を用いることによって一連の管を自動的に連続試
験することが可能になり、オペレータの介入や被検査管
および１−ランスジ１−サを浸漬する際に生じる待ち時
間を無くずことができる。

これら２つの手段につい石は実施例において説明する。

本発明の第３の目的は２種類の金属または合金の名胃イ
＞’ｅニーダンスの差が少なくとも０，８％であり、一
般的にＩｋＪ、１〜４％の範囲であることを条件として
、上記の方法を超音波試験に応用して非合金化７１゛ま
たはその他のＺｒ合金でめっきしたジル′ｊニウム合金
から成る管の内部ライニング層または外部クラッド時を
１ミニタする方法を提供することである。

この方法によって、内側に非合金化Ｚｒをめっきしたジ
ルカロイ２また４から成る管の内部ライニング層の厚さ
を測定することが可能になる１、例えば非合金化Ｚｒか
ｒう成る内部ライニング層と、ジルカロイから成る。ｌ
ｉ！１層と、０．１２〜０．２４％の１”ｅと０．１３
〜（１３）％のＶとそれぞれ０，１５％未満の９ｎおよ
びＮｂから成るＺｒ合金で、均’ＳＩＤ！蝕と球状腐蝕
の両方に対して顕１１３な耐性を右する外部クラッド請
とを有する「三層」管の場合、それぞれの場合に合わせ
て位＠調節されたトランスジューサを用いてこれら２つ
のめつき層の厚さを連続的に測定することができる。

この方法は、他の金属または合金から成る内部めっきお
よび外部めっきを有する管にも適用することができる。

［実施例］ １）超　−法の　理（第１〜４図） 管２の表面に直角に入射する超音波１はこの表面で部分
的に反射されて初期エコー０１を生成する一方、芯層４
とめっきＢ５との間の界面３に対して直角方向に管内を
伝播された後、部分的に界面３で反射されると共に部分
的にクラッド！！１５まで透過される。界面３による最
初の反射からトランスジューサに向かう直接往復波６が
生まれ、オシログラムでは界面３からの第１エコー〇と
なって現われる（第２図）。第１エコー６は第１背景エ
コー７または管の内面８からの直接反射エコーの前方に
位置する。この界面エコー６と背景エコー７との距離が
めつき層５の厚さに対応するが、芯層の音響インピーダ
ンスとめつき層の音響インピーダンスが接近している場
合は連続試験に使用することができない。振幅が比較的
小さくなり、第１背景エコー７の前の区域が共振エコー
や奇生エコーによって妨害されることが多いためである
。

界面３から引続き出るエコーの中で、第２背碩エコー１
０の前方にあるエコー９は、その高さが第１界面エコー
〇の実質的に２倍ある上に、妨害の少ない検出区域にあ
るために特にｍ要であることが分かった。それは次のよ
うに解釈される：界面で反射された音響エネルギーの一
部分が管の厚さ全体において再び反射されてエコー９１
を生み出すが、これは管の厚さ全体を通る経路２つ分か
らめつき層の厚さを通る往復路１つ分を引いたものに相
当する。

管２内の通り通は異なるが走行時間において等しい経路
が管２の内面８での反射と、管２の外表面内側における
反射と界面３での反射との２回の反射、すなわち芯層４
の厚さの中での往復路によって中断されるトランスジュ
ーサへの往復路９２とによって獲得される。時開的に等
しいこれら２つの経路は、第２背景エコー１０の前方に
出現するめつき層厚さでのエコー９が２つのエネルギー
往復路または同時エコー９１　、９２の和になるように
生成される。その侵の反射と透過により、モニタ用に使
用できる「ダブル界面エコー」がさらに獲得されるが、
特に第２図のダブル１コー１１はそれぞれ管２の厚さ全
体における往復路２つ分とめっき層５の厚さにおける往
復路１つ分から成る２つの等価ｍ音波経路に相当し、第
２背景エコー１０の後の「めっきの厚さ」の個所に位置
する。エコー１１の重要性はダブル界面エコー９と１１
の間のめっき層５の厚さの２倍を直接測定してこの厚さ
の推定値の精度を高めることができる点にある。

外部クラッド層１２（第３．４図）の超音波試験中にも
同様の現象が見られ、第１界面エフ−６と第１背景エコ
ー７を超えた所にそれぞれが管１２の厚さにおける往復
路と外部クラッドｍｉｓにおける往復路１つ分とから成
る２つの等価経路を時間１３１と１３２において加えた
ものである第１ダブル界面エコー１３が獲得される。そ
の債に獲得され小トリプルエコー１４はそれぞれが管１
２の厚さにおける往復路２つ分と管の芯層または内部被
覆層における往復路１つ分から成り界面における反射が
１回の３つの同時経路から得られるものであり、このエ
コー１４は第２背景エコー９の後方、「めっき厚」１つ
分の個所に位置する。

２）　　験を　なっためつき 試験を行なった管は、内部に非合金化Ｚ「をめっきした
ジルカロイ２から成る管の１バッチ分である。めっきは
６５０℃の同時押出しによって行ない、押出した複合ブ
ランクを冷開圧延により縮小した後アニールを行なった
。管の寸法は、外径６３．４ｉｓ、平均めっき厚１．５
４ＩＩｍを含む全厚さ１０．９＃ｌ。

平均長５ＴｒＬ＜個々の長さは１．５ｍから６ＴｒＬの
範囲）であった。

３）監視装置 ３．１）　　　　ｔ、た　　゛　トランスジュー選択し
た超音波トランスジューサは、主周波数Ｆｐ−１０ＭＨ
ｚの円筒状集束形トランスジューサ１８であり、トラン
スジューサの直径は１／２＃−１２，６ｍｍ＋であった
。適宜に減衰することによって、このトランスジューサ
は周波数スペクトル、すなわち振動周波数１０Ｍ　Ｈｚ
（第５図）を関数として送信された信号の振幅またはエ
ネルギーａ図の高さの半分の個所で幅１７になる。前記
周波数１０Ｍ　Ｈｚは該トランスジューサの主周波数Ｆ
ｐと同じ数値である。第６図は円筒状集束トランスジユ
ーザ１８とその音響パルス１９の形を概略的に示したも
のであり、このブロック１８の自由表面２０が凹形円筒
状を呈し、パルス１９は次第に細くなって自由曲２０の
直線母線と平行な狭りｔ／ａ長い焦点域２１に集束され
る。この場合の焦点距１２２は水中で４０．６ｓであり
、焦点域の幅と長さは約０．５Ｘ３＃Ｉである。

３．２）　　［又１ 検査装置Ｉ（第７図）は管２の供給送出を行なう試験台
またはフレーム２３を含んで成り、傾斜面に沿って載置
されていた管２は０−ラ対２４の列上で回転されてピッ
チ、ひいては送り速度の調整が行なわれる。試験される
１組の管２はこの場合では１分間に２５０回転の自転速
度で回転しながら１ＴｒＬ／分の送り速度で駆動される
。従って管の表面上の各点はピッチ４１ｍの螺旋を描く
ことになる。管の真直度の欠陥が小さく、たるみの社は
１７Ｆ！あたり　１．５Ｍ未満であるとする。こうして
推進される管が、その基部から水を充満した局部浸漬槽
２５を通過する。この浸漬槽２５は不図示の入ロロック
苗と出ロＯツク室を含んでおり、各ロック室が管の接近
を感知する誘導検出器の作用下で旋回することにより外
部開口を覆ったりこれを露出する外蓋またはカバーと、
やはり位置検出濫の作用下で前記外部開口のｌ１１１！
！Ｆ１に続いて、あるいはその前に内部開口の開閉を行
なう壁または密封式内部摺動隔壁とを含んで成る。

管２が浸漬槽２５に入って中央監視位置に達すると、ト
ランスジューサ１Ｂの支持部材２６が浸漬式接近検出器
の作用下で自動的に下降し、その支持手段２７（第８図
）が管２と接触する。トランスジューサ１８はそれによ
って管２に対して前に取っていた位置または調整された
位置を再び正しく見つけ出すことができる。検査が終了
すると直ちに支持部材２６が１揚される。

エミッタ・レシーバトランスジューサ１８が接続されて
いる電子手段２８０は、高利得増幅器（少なくともＢ（
ｌ　ｄＢ）とピーク検出システムと距離に応じて利得修
正するための装置と共に周波数帯域の広い送信機および
受信機を含んで成る。また、結果を自動的に処理する手
段として、＾速アナログ・ディジタル変換手段２９０と
結果を処理表示する手段３００とを含んで成る。

３．３）−ス・ニー　　整　　と 支持部材２６（第８図）はトランスジユーザ１８が装着
されるフレーム３３の内部で摺動する支持体２８を含む
。トランスジューサの装着は縁部に切欠きを有し、ねじ
３０により第２切欠き部材３１と固定される回転式Ｙイ
スク２９を介して行なわれる。ディスク２９の回転によ
りトランスジューサを自転させてその位置を調整するこ
とができる。フレーム３３の正面を通るねじ３２が支持
体２８、ひいてはトランスジューサ１８の横方向位置を
調整する働きをする。

フレーム３３の背面がディスク３５を介してＴ字形直立
部材３４に固定される。ディスク３５は丁字面の上に載
置され、トランスジューサ１８の軸および前記丁字面に
対して直角を成すＸ軸を中心として回転するように構成
されている。前記Ｘ軸は支持体２８の横方向摺動の方向
と平行になる。ディスク３５の回転を固定づる手回およ
びＸ軸を中心として支持体２８．３２を回転させる手段
は図示していない。

丁字形部材３４は２本の実質に鉛直のロッドまたは支社
３６．３７に沿ってｍ動Ｊる。支柱先端部は懸吊推進手
段となる油圧ジャツヤ３９のステムが固定されるクロス
部材３８の中に収容されている。前記ジャツヤ３９は固
定点４０に取付けられる。、■字形部材３４は４１のよ
うな２つのねじによって支柱３６．３７上で固定するこ
とができるため、被試験管２の上でのトランスジューサ
１８の高さが調整される。

支柱３６．３７はその基端部に２つの横軸受部材２７を
支持しており、各軸受部材はその不側に■字形切欠き部
を備え、その中に管２の上に乗るように構成された２つ
の自由回転式テフロンローラ４２を備えている。これら
の軸受部材２７、ひいてはローラ４２は槽２５の外部の
ローラ２４と同じように配向可能であり、管２の移動を
容易にすると共にローラ４２による摩擦や摩耗を防止ま
たは低減することができる。

ジャツヤ３９からの圧力を受ける軸受部材２７．４２の
他に、追跡手段は縦軸４４を中心として自由に回転する
上板４３も含んでおり、この上板４３の接部を前記支柱
３６．３７が摺動自在に通過している。

従ってトランスジューサ１８の摺動支持体２８．３３は
、双頭矢印４５．４６１．”示されるように上板４３と
同じく合易に回転することができるため、多少的った管
ぐし連続位置決めを良好に行なうことができる。

４）　見ｎ丑」Ｌ積１ トランスジューサ１８の位！！！１ｇ整を上記の実験的
方法により完了した後、トランスジューサに周波数１Ｋ
Ｈ２で付勢して、螺旋状回転を１回行なう毎に２，４０
回の測定を行なえるようにした。ダブル界面エコー９と
第２背景工二］−ｔｏの位＠（第２図および第９図）を
記録して、これら２つのエコー９．１０の閂の時間を厚
さに変換した。

第９図はこの試験結果を実際のオシ［１グラムで示した
ものであるが、連続方式では使用するのが難１）い第１
界面エコー〇と共に、ダブル界面エコー　９．１１およ
びエコー９６１０間のｖＩ間４７が丞されており、時ｌ
１１４７が内部めっきの厚さを表し、第１ダブルエコー
９と第２ダブル界面Ｔコー１１との間の時間４８の２分
の１にあたる。

１回の旋回に対応するめつき厚の数値を統計学的に処理
して記録し許容誤差を超えるめっき厚を有する管の部分
の位置に標識して後で排除するようにした。こうして行
なっためっき厚測定ｍ度＆Ｊ±３ｕ１１であ−）た。

いくつかのばらつきの大きい測定値、すなわち１回の旋
回につぎ得られる２４０の測定値のうち、５〜１５の測
定値は考ｍＬ、なかった。このように測定値のばらつき
が生じるのは、界面の反射の変則性を示すものである。

［発明の利点１ ０音響インピーダンスの差が非常に小さくても、管の内
部めっき層および外部クラッド履の厚さを超音波により
高精度に測定できる。

０この試験方法は管の外部かＩう連続的に行なうもので
あるため、連続生産および自動化に有利である。

Ｏ本発明装置は同じ組成および同じジオメトリ−の同一
シリーズの管または同一バッチの管については再調整を
要さずに再現可能に設定することができる。

０本発明の超音波試験法によると、めっき厚が許容誤差
を超えている管部分を例えば押出し成形を開始するとこ
ろで切断することができるため、材料の節減および品質
保持が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は管の断面図であり、内部ライニング層を有する
管における超音波の通過経路を示している図であり、 第２図はオシログラムで見た第１図のＪｆｌａ波経路波
射路するエコーを示している図であり、第３図は外部ク
ラッド層を有する管における超音波の通過経路を示し、
第４図はオシログラムで見たそれに対応するエコーを示
している図であり、第５図は使用する超音波トランスジ
コーサの周波数スペクトルを示寸図であり、 第６図は同トランスジューサの音ＩＮを等角投影図で示
している図であり、 第７図は使用する試験台の一般的構成を示す略図であり
、 第８図は１−ランスジューサ支持部材を示す等角投影図
であり、 第９図は一連の管から取ったオンログラムである。 １・・・・・・超音波、２・・・・・・管、３．８・・
・・・・界面、４・・・・・・管の芯層、５・・・・・
・内部めっき層、１２・・・・・・管、１５・・・・・
・外部めっき層、１８・・・・・・トランスジューサ、 ９、１１．１３・・・・・・ダブル界面エコ〜Ｆ［Ｇ、
４ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属管上に設けられた、厚さが少なくとも０．４
   ｍｍであり管の芯層との音響インピーダンス差が少なく
   とも１％であるめつき層の厚さを、前記管の外側に設け
   たエミッタ・レシーバトランスジューサを用いて液浸で
   超音波により非破壊的に測定する方法であって、 （ａ）４〜２０ＭＨｚの主共振周波数を有する適宜に減
   衰したトランスジューサを選択する段階と、（ｂ）距離
   および配向を各種調整のパラメータとして、管に対する
   トランスジューサの位置を、「信号対ノイズ」比が大き
   くなるように実験的に調整する段階と、 （ｃ）めつき層と管の芯層との間の界面からの少なくと
   も１つのダブルエコーまたはこの界面からのトリプルエ
   コーを用いてめっき層の厚さを測定する段階とを含んで
   成る方法。
2. （２）選択したトランスジューサのエネルギースペクト
   ルが、該スペクトルの高さ半分の個所でその主共振周波
   数の０．５倍に少なくとも等しくなる幅を有する周波数
   に準じたものである請求項１に記載の方法。
3. （３）前記トランスジューサが８〜１６ＭＨｚの範囲の
   主共振周波数Ｆｐを有しており、該トランスジューサの
   エネルギースペクトルが、該スペクトルの高さ半分の個
   所において前記主共振周波数Ｆｐの０．７倍から２倍の
   幅になる周波数に準じている、請求項２に記載の方法。
4. （４）前記超音波トランスジューサとして円筒状集束形
   シリンダを使用し、該トランスジューサの焦点が前記管
   の長手方向に配向されるように前記トランスジューサを
   管に関して配置する、請求項２または３に記載の方法。
5. （５）被試験管に対するトランスジューサの位置調整を
   、 ａ１）適当な支持体２６を用いて、管の軸に対して略直
   角になるようにトランスジューサの配向を行なった後、
   管との距離を調整し、鮮明な背景エコーを獲得できるよ
   うに横方向に移動させる段階と、ｂ１）調整手段を作動
   させてトランスジューサを自転させ、管の軸に従つて該
   トランスジューサを傾斜させる段階と、 ｃ１）前記（ａ１）と（ｂ１）の４つの調整項目のうち
   少なくとも一部に作用して調整工程を反復することによ
   り、「信号対ノイズ」比を増大すると共に管壁を通る超
   音波の２つの第１経路において背景エコーと界面からの
   １つまたは複数のエコーの両方を獲得できるようにする
   段階とで実施する請求項１に記載の方法。
6. （６）界面からの前記ダブルエコーが超音波の２つの等
   価経路に対応し、その各々が界面での反射を１回しか含
   まない、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. （７）超音波の第２経路のダブル界面エコーと第２背景
   エコーとの間隔に対応するものとして管内部めつき層の
   厚さを測定する請求項６に記載の方法。
8. （８）第２経路からのダブル界面エコーと第３経路から
   の第１ダブル界面エコーとの間隔の半分に相当するもの
   として管の内部めっき層の厚さを測定する請求項６に記
   載の方法。
9. （９）第１背景エコーと超音波の第２経路からのダブル
   界面エコーとの間隔に相当するものとして管の外部めつ
   き層の厚さを測定する、請求項６に記載の方法。
10. （１０）入口ロック室および出口ロック室と、トランス
    ジューサおよび管の浸漬を維持するように前記ロック室
    の開閉を制御する接近検出器とを備えた局部浸漬槽を通
    過させて管を搬送し、前記浸漬槽において超音波手段に
    よる検査を行なう間、トランスジューサ支持体を再現可
    能に管に当接する時、前記支持体が適当な接触手段を介
    して前記管の上に支承され、前記支持体が各管の上に載
    置される位置まで下降する動作が管端部の通過を検出す
    る検出器により、管送出後の上揚動作と同様に制御され
    る、請求項１に記載の方法。
11. （１１）厚さが少なくとも０．４ｍｍであり管の芯層と
    の音響インピーダンス差が少なくとも１％であるめっき
    層を有する金属管を液浸して、送波反射方式で使用する
    超音波トランスジューサにより超音波試験を行なうため
    の装置であって、該装置が、被試験管に対するトランス
    ジューサの位置の距離および配向のパラメータを調整す
    る独立形調整手段と、 同種類の管を連続して試験する場合にこの位置を追跡す
    る追跡手段と、 めっき層と管の芯層との間の界面からの少なくとも１つ
    のダブルエコーを検出するように構成されている電子手
    段とを少なくとも含んで成る装置。
12. （１２）トランスジューサの横方向位置を調整するため
    の手段とトランスジューサの自転を制御するための手段
    とを含んで成る摺動支持体の上に超音波トランスジュー
    サが固定されており、この摺動支持体自体も、固定点に
    連結されたジャッキの作用を受ける支柱に対して位置調
    整可能な部材を中心として回転調整して固定されるよう
    に構成されており、前記支柱がボールまたは回転ローラ
    のような摺動または転動手段によりトランスジューサを
    被試験管の上に支持するための部材を備えている、請求
    項１１に記載の装置。
13. （１３）管が多少たるんでいる時にトランスジューサの
    追跡動作を維持するように、管の縦軸に平行な軸を中心
    として回転するように構成された上部部材を貫通して前
    記支柱が摺動する、請求項１２に記載の装置。
14. （１４）トランスジューサと検査中の管部分を浸漬する
    ための槽を備え、接近検出器が管端部の通過を検出して
    トランスジューサ支持体の各管への当接動作および管通
    過後の除去動作を制御する、請求項１２または１３に記
    載の装置。
15. （１５）前記浸漬槽が管用の入口ロック室と出口ロック
    室を含んでおり、各ロック室が外部可動カバーと内部可
    動二重壁を備えており、これらの外部可動カバーおよび
    内部二重壁の運動が、管端部の通過を検出する接近検出
    器により、連続して送られる管の浸漬を維持するように
    制御される、請求項１４に記載の装置。
16. （１６）管の外径が２８ｍｍから１１０ｍｍの範囲であ
    り問題のめっき層の厚さが前記管の厚さ全体の０．４倍
    から０．５倍の間であるジルコニウム合金から成る１つ
    または複数の管の非合金化ジルコニウムまたはその他の
    ジルコニウム合金から成る内部または外部めつき層の厚
    さの超音波試験への請求項１から１０のいずれか一項に
    記載の方法の応用。
17. （１７）ジルカアロイ２または４から成る１つまたは複
    数の管の非合金化Ｚｒから成る内部めっき層の厚さの試
    験に対する請求項１６に記載の応用。