JPH03188309A

JPH03188309A - 管状材の肉厚測定装置

Info

Publication number: JPH03188309A
Application number: JP32733189A
Authority: JP
Inventors: Norio Konya; 範雄紺屋
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1991-08-16
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPH0623649B2

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】［産業上の利用分野］本発明は、管状材の平均肉厚を熱間オンライン等で連続
的に自動測定するに好適な管状材の肉厚測定装置に関す
る。

［従来の技術］本出願人は、特公昭６３−２２５２５号公報に記載され
る如く、管状材を挟んで対置され、かつ該管状材の外径
寸法を超える長さ寸法をそれぞれ有する放射線源及び放
射線検出器を有してなり、該放射線源から放射されたビ
ームが該管状材の少なくとも全断面をよぎって該検出器
に入射され、この検出器において検出された放射線計数
量から該管状材の平均肉厚寸法を測定する、管状材の肉
厚測定装置を既に提案している。

そして、上記肉厚測定装置の使用時には、減衰特性を表
わすカーブ（管肉厚と放射線検出器の検出出力との関係
）が線形をなすものと仮定し、放射線検出器の検出出力
から直ちに管肉厚を求めることができるものとした。

［発明が解決しようとする課題〕然しながら、管状材において上述の減衰特性を表わすカ
ーブは、放射線の散乱や強度分布の不均一によりて、実
際には線形にならない、このため、前述の従来技術によ
る場合には、管肉厚を高精度に測定するには至らない。

本発明は、管状材の平均肉厚を熱間オンライン等にて連
続的に自動測定するに際し、測定精度を向上することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］請求項１に記載の本発明は、管状材を挟んで対置され、
かつ該管状材の外径寸法を超える長さ寸法をそれぞれ有
する放射線源及び放射線検出器を有してなり、該放射線
源から放射されたビームが該管状材の少なくとも全断面
をよぎって該検出器に入射され、この検出器において検
出された放射線計数量から該管状材の平均肉厚寸法を測
定する、管状材の肉厚測定装置において、（Ａ）サンプ
ル管校正によって、各サンプル管の外径毎に、理論透過
係数Ｃｗｔｏ”と実測透過係数ＣＮｔＤとの相関特性を
求め、（Ｂ）被測定管の外径について、上記（Ａ）の結
果を補間することにより、理論透過係数ＣＮｔＤ’と実
測透過係数ＣＮｔｔｌとの相関特性を求め、（Ｃ）被測
定管について、肉厚ｔと理論透過係数ＣＮｔＤ”との相
関特性を求め、（Ｄ）被測定管についての実測により、
実測透過係数ＣＮｔＤを求めた後、上記ＣＢ）の相関特
性に基づいて今回の被測定管についての理論透過係数Ｃ
ＮｔＤ”を求め、更に上記（Ｃ）の相関特性に基づいて
今回の被測定管についての肉ｇをを求めるようにしたも
のである。

請求項２に記載の本発明は、前記理論透過係数は下記（
１）式であり、前記実測透過係数は下記（２）式である
。

Ｑ但し、ｒｏ：冷間時の管半径ｔｏ：冷間時の管肉厚 μ。：冷間時の線吸収係数Ｎｔｏ：外径Ｄ、肉厚ｔの有効計数量ｎ０：単位ゼロ厚計数量［作用］本発明によれば、放射線の散乱や強度分布の不均一が、
理論透過係数をパラメータとする補正計算により補正さ
れる。従って、管状材の平均肉厚を熱間オンライン等に
て連続的に自動測定するに際し、測定精度を向上するこ
とができる。

［実施例］第１図は本発明の実施に用いられる肉厚測定装置の一例
を示す模式図、第２図は肉厚測定装置の測定原理を示す
模式図、第３図は放射線検出器による計数量の定義を説
明する模式図、第４図はサンプル管についての理論透過
係数と実測透過係数との相関特性を示す線図、第５図は
サンプル管の実測透過係数についての理論透過係数方向
の２次曲線補間を説明する線図、第６図はサンプル管の
外径と最小理論透過係数とを説明する線図、第７図は被
測定管についての理論透過係数と実測透過係数との相関
特性を示す線図、第８図はサンプル管について演算した
肉厚と理論透過係数との相関特性を示す線図、第９図は
被測定管について求めた肉厚と理論透過係数との相関特
性を示す線図である。

第１図、第２図において、１は鋼管、１０は肉厚測定装
置、１１は放射線源、１２は放射線検出器である。放射
線源１１は線量分布補正板１３を付帯的に備えており、
放射線源１１からの線量分布を管直径方向で均一化する
。放射線検出器１２はシンチレータ１４、及び光電子増
倍管１５からなり、増倍管１５の出力を不図示の増幅器
に転送する。又、放射線検出器１２はスロット１６とコ
リメータ１７を付帯的に備えている。

即ち、肉厚測定装置１０は、鋼管１を挟んで対置され、
かつ鋼管１の外径寸法を超える長さ寸法をそれぞれ有す
る放射線源１１及び放射線検出器１２を有してなり、該
放射線源１１から放射されたビームが該鋼管１の少なく
とも全断面をよぎワて該検出器１２に入射され、この検
出器１２において検出された放射線計数量から、下記（
Ａ）〜（Ｄ）により鋼管１の平均肉厚寸法を測定できる
ようになっている。

尚、下記（Ａ）〜（Ｄ）において用いられる符号につい
て説明すれば以下の如くである。

Ｄ　＝外径［ｍｍ１ｒ　：半径［ｍｍｌ　、ｒ　＝　Ｄ　／２ｔ　：肉厚［
ｍｍ］ ρ　：密度［ｇ／ｃｅ］尚、以上については、添字”０゛°がつく場合は冷間の
値、添字”０”がつかない場合は熱間の値とする。

μ、：質量吸収係数［ｃｍ”／ｇ］ μ　：　（線）吸収係数［１／ＩＩＩＩＩｌコＴ　：温
度［０Ｃ］ α　：熱膨張係数［１／℃］Ｗ　ニスロット幅［ｍｍ］Ｎｏｗ：ゼロ厚計数量［ｃｐｓ１Ｉ’ＪｔＤＷ：外径Ｄ、肉厚ｔの計数量［ｃｐｓ１ｎｏ
二単位ゼロ厚計数量［ｃｐｓ１ＯＶＯ２Ｎａｐ：有効ゼロ厚計数量［ｃｐｓ］Ｎ、、　＝　ｎｏ＊　ＤＮｔｏ：外径Ｄ、肉厚ｔの有効計数量［ｃｐｓ］Ｎｔｏ
　”　Ｎｔｏｗ　　ｎｏ・（Ｗ−ＤＪ尚、上述のＮ。ｗ
、ｒ’ｌｏｏは鋼管１が存在しない場合に検出器１２か
検出する放射、ｔ！（γ線）の総計数量てあり、Ｎ　ｔ
ｏｗ　、Ｎ　ｔｏは鋼管１が存在する場合に検出器１２
が検出する放射線（γ線）の総計数量である（第３図参
照）。

以下、前述の肉厚測定装置１０を用いた本発明による肉
厚測定手順について説明する。

（Ａ）サンプル管校正によって、各サンプル管の外径毎に、理
論透過係数ＣＭｔｏ’″と実測透過係数ＣｓｔＤとの相
関特性を求める。

（１）サンプル管の理論透過係数ｃ　ｓｔｏ”を下記（
１）式の数値積分にて演算する。

（２）サンプル管を校正して下記（２）式の実測透過係
数ＣＭｔｏを求める。

ｎ。

（３）各サンプル管のＣＮｔゎ、ＣＭｔＤにより各スロ
ット毎に再透過係数の相関特性を求める（第４図参照）
。

この特性の物理的意味は、外径、肉厚、吸収係数等によ
る散乱や線量分布不均一の影響など理論的解析が不可能
な要因を実験的に求めることにある。

そして、各サンプル管の実測透過係数について、下記■
〜■の如く、理論透過係数方向の補間（（３）式）と、
外径方向の補間（（５）式、（６）式）を行なう。

■各すンプル管の（ＣＭｔｏ　、　ＣＭｔｅｌ及び（Ｄ
、、　ｎｏ）について、下記（３）式の如く、連続する
３点毎に２次式の係数Ｃ８，Ｃ８、Ｃ２を求める（第５
図参照）。

ＣＮｔｏ　＝　Ｇｏ　＋　ＣＩ−ＣＨｔＢ”　＋　ＣＤ
・（ＣＮｔＤ＊）”　　”・（３）上記（３）式は理論
透過係数方向の２次曲線補間である。

■補間の制限としてサンプル管の各外径について最小理
論透過係数ＣＤｍＩｎ”を下記（４）式の数値積分にて
演算する。

■サンプル管の各外径について、自外径のＣＮｔＤ”を
他外径の（３）式に与えて他外径でのＣＮｔＤを求める
。

この際、−ＣＤ＋＋＋ｉｎ　　（他外径）≦ＣＰｌｔｏ
”（自外径）≦Ｄｏ（他外径）を満たすＣＮｔＤ”のみ
とする（第６図参照）。

■各すンプル管のＣＮｔＤ”について、下記（５）式の
如く外径方向の２次曲線補間を行なうための係数００、
Ｃ１、Ｃ２を求める。

ＣＮｔｏ＝　Ｇｏ　＋　Ｃｔ’Ｄｏ　＋　（：２Ｊｏ２
”・（５）この場合■の制約条件により、２つの外径に
ついてのみデータがある時は、ＣＭｔｏ＝　Ｃｏ　＋　ＣＩ・Ｄｏ　　　　　　　　　
　　・・・（６）として直線補間とする。

（Ｂ）被測定管の外径について、上記（Ａ）の結果を補間する
ことにより、理論透過係数ＣＮｔＤ”と実測透過係数Ｃ
ＮｔＤとの相関特性を求める。

Ｄ　＝　　Ｄ、（１＋αＴ）によって計算される、被測
定管の熱間外径りがこれまでと異なる時は、（Ｎｔｏ”
　＜Ｄを満たずＣＭＬＤ”について、前記（５）式、（
６）式にＤを与えて、Ｄについての透過係数特性を下記
（７）式にて求める（第７図参照）。

（：Ｎｔｏ＝　Ｃｏ　＋　（：＋４Ｎｔｏ”＋Ｃｔ（Ｃ
ＮｔＤ＊）”　　　　−（７）（Ｃ）被測定管について、肉厚ｔと理論透過係数ＣＮｔＤ”と
の相関特性を求める。

被測定管の熱間における理論透過係数ＣＮｔＤ′は下記
（８）式の如くに表わせる。

μ。：熱間における実効線吸収係数［１／＋ｍ］ρ　Ｏ尚、各サンプル管について上記（８）式を数値積分によ
って解いた結果を第８図に示す。

原理的には、上記（８）式を逆算することにて、理論透
過係数から肉厚ｔ０を求めても良いが、上記（８）式の
逆算は不可能である。そこで、以下の如く関数近似する
。

即ち、今回の被測定管の基準肉厚なｔｏとする　時　、
　ｔｏ＋６．０−童　　　ｔ　。　＋　５．０１■　、
　七　〇　＋４．０ｍｍ　　、　　ｔ　ｏ　＋３．Ｏｎ
＋ｎ　　、　　ｔ　０　＋２．Ｉ）１ｍ　　、　　ｔ　
ｏ　＋１．０１１１１１ｔ　ｏ％ｔｏ　　１．０−■、
ｔ　ｏ−２，ｈ＋ａについて（但し、０〜ｒ０の範囲内
）、上記（８）式より理論透過係数を求める。そして、
連続する３点毎に２次曲線近似して係数Ｃ０、Ｃ１，Ｃ
Ｄを求める（第９図参照）。

Ｃ５ｔｏ”　＝　ｃｏ＋　Ｃａｔ　＋　Ｃａｔ”　　　
　　　　　・・・（９）（ＤＪ被測定管についての実測により、実測透過係数ＣＮｔｏ
を求めた後、上記（Ｂ）の相関特性に基づいて今回の被
測定管についての理論透過係数ＣＮ’ｔＤを求める。即
ち、下記■〜■の如くである。

■Ｎ　ｔＤｓ　ｎ　Ｏの実測値から前述（２）式にて、
ＣＭＬＤを求める。

０次に、前述（７）式の変形である下記（１０）式より
ｃ　ｓｔｏ”を求める。

Ｃ２ ■次に、前述（９）式の変形である下記（１１）式よリ
をを求める。

２Ｇ。

上記（Ａ）〜（Ｄ）によれば、放射線の散乱や強度分布
の不均一が、理論透過係数をパラメータとする補正計算
により補正される。従って、鋼管１の平均肉厚を熱間オ
ンライン等にて連続的に自動測定するに際し、測定精度
を向上することができる。

尚、本発明は鋼管に限らず、各種金属、プラスチック、
ガラス、セメント、その他の材質に応じてγ線、Ｘ線、
β線、紫外線、可視光線、赤外線等を用いることにより
、一般の管状材の肉厚測定に広く用いることができる。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、管状材の平均肉厚を熱間
オンライン等にて連続的に自動測定するに際し、測定精
度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いられる肉厚測定装置の一例
を示す模式図、第２図は肉厚測定装置の測定原理を示す
模式図、第３図は放射線検出器による計数量の定義を説
明する模式図、第４図はサンプル管についての理論透過
係数と実測透過係数との相関特性を示す線図、第５図は
サンプル管の実測透過係数についての理論透過係数方向
の２次曲線補間を説明する線図、第６図はサンプル管の
外径と最小理論透過係数とを説明する線図、第７図は被
測定管についての理論透過係数と実測透過係数との相関
特性を示す線図、第８図はサンプル管について演算した
肉厚と理論透過係数との相関特性を示す線図、第９図は
被測定管について求めた肉厚と理論透過係数との相関特
性を示す線図である。１・・・鋼管、１０・・・肉厚測定装置、１１・・・放射線源、１２・・・放射線検出器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）管状材を挟んで対置され、かつ該管状材の外径寸
法を超える長さ寸法をそれぞれ有する放射線源及び放射
線検出器を有してなり、該放射線源から放射されたビー
ムが該管状材の少なくとも全断面をよぎって該検出器に
入射され、この検出器において検出された放射線計数量
から該管状材の平均肉厚寸法を測定する、管状材の肉厚
測定装置において、（Ａ）サンプル管校正によって、各
サンプル管の外径毎に、理論透過係数Ｃ＿Ｎ＿ｔ＿Ｄ＾
＊と実測透過係数Ｃ＿Ｎ＿ｔ＿Ｄとの相関特性を求め、
（Ｂ）被測定管の外径について、上記（Ａ）の結果を補
間することにより、理論透過係数Ｃ＿Ｎ＿ｔ＿Ｄ＾＊と
実測透過係数Ｃ＿Ｎ＿ｔ＿Ｄとの相関特性を求め、（Ｃ
）被測定管について、肉厚ｔと理論透過係数Ｃ＿Ｎ＿ｔ
＿Ｄ＾＊との相関特性を求め、（Ｄ）被測定管について
の実測により、実測透過係数Ｃ＿Ｎ＿ｔ＿ｄを求めた後
、上記（Ｂ）の相関特性に基づいて今回の被測定管につ
いての理論透過係数Ｃ＿Ｎ＿ｔ＿Ｄ＾＊を求め、更に上
記（Ｃ）の相関特性に基づいて今回の被測定管について
の肉厚をを求めることを特徴とする管状材の肉厚測定装
置。
（２）前記理論透過係数は下記（１）式であり、前記実
測透過係数は下記（２）式である請求項１記載の管状材
の肉厚測定装置。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（１） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（２）但し、ｒ＿ｏ：冷間時の管半径ｔ＿ｏ：冷間時の管肉厚 μ＿ｏ：冷間時の線吸収係数Ｎ＿ｔ＿Ｄ：外径Ｄ、肉厚ｔの有効計数量ｎ＿ｏ：単位ゼロ厚計数量