JPH042943A - 金属壁の減肉検出方法 - Google Patents
金属壁の減肉検出方法Info
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- JPH042943A JPH042943A JP10465690A JP10465690A JPH042943A JP H042943 A JPH042943 A JP H042943A JP 10465690 A JP10465690 A JP 10465690A JP 10465690 A JP10465690 A JP 10465690A JP H042943 A JPH042943 A JP H042943A
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Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は、金属壁の減肉検出方法に係り、特に、腐食や
エロージョン・コロ−ジョン等による管壁や容器壁の肉
厚減少量を振動特性の変化を利用して検出する技術に関
するものである。
エロージョン・コロ−ジョン等による管壁や容器壁の肉
厚減少量を振動特性の変化を利用して検出する技術に関
するものである。
「従来の技術とその課題」
従来、管壁また（Ｊ容器壁の肉厚減少量は、例えば超音
波厚み計を使用することによって計測することが可能と
なる。
波厚み計を使用することによって計測することが可能と
なる。
しかし、管または容器内部に腐食流体を収容あるいは挿
通させている場合等において、管また（Ｊ容器内面に、
腐食生成物や錆が付着しているような状況、あるいは、
表面に微細な割れや欠陥が形成される粒界腐食または割
れが発生している状況等であると、超音波厚み計によっ
ては、壁組織における正常部分と異常部分との差異が現
れにくく、正確な計測が困難となる。
通させている場合等において、管また（Ｊ容器内面に、
腐食生成物や錆が付着しているような状況、あるいは、
表面に微細な割れや欠陥が形成される粒界腐食または割
れが発生している状況等であると、超音波厚み計によっ
ては、壁組織における正常部分と異常部分との差異が現
れにくく、正確な計測が困難となる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、管または
容器の腐食状態、減肉状態を、管または容器の内部に計
測具を挿入することなく簡易な方法で検出することを目
的としている。
容器の腐食状態、減肉状態を、管または容器の内部に計
測具を挿入することなく簡易な方法で検出することを目
的としている。
「課題を解決するための手段」
かかる課題を解決する手段として、被検査金属壁に機械
的衝撃を付与して振動を生じさせる工程と、該振動時の
固有振動数及び減衰特性を検出する工程と、該検出デー
タを初期状態の金属壁における基準値と比較して固有振
動数及び減衰係数の変化程度により全面腐食、粒界腐食
または割れ及び減肉状態を検出する工程とを有する金属
壁の減肉検出方法としている。
的衝撃を付与して振動を生じさせる工程と、該振動時の
固有振動数及び減衰特性を検出する工程と、該検出デー
タを初期状態の金属壁における基準値と比較して固有振
動数及び減衰係数の変化程度により全面腐食、粒界腐食
または割れ及び減肉状態を検出する工程とを有する金属
壁の減肉検出方法としている。
「作用ゴ
このような手段によると、被検査金属壁に機械的衝撃に
よる固有の振動が生じ、かつ、次第に減少する。
よる固有の振動が生じ、かつ、次第に減少する。
固有振動数について、初期状態の金属壁にお１ノろ基準
値と、検出された固有振動数との比較を行ない、振動数
比が大きくなっている場合には、減肉現象の発生があり
、かつ、減肉程度が大きいことが判定される。
値と、検出された固有振動数との比較を行ない、振動数
比が大きくなっている場合には、減肉現象の発生があり
、かつ、減肉程度が大きいことが判定される。
振幅の減衰比について、初期状態の金属壁における基準
値と、検出された振幅の減衰状態との比較を行ない、減
衰比が大きいものの固有振動数比の変化が小さい場合に
は、微細な粒界腐食または割れの発生があると判定され
、減衰比と固有振動数比とがそれぞれ大きい場合には、
減肉現象の発生に加えて、振動を吸収及び減衰させる腐
食生成物の付着があり、かっ、腐食生成物の付着量が犬
きいと判定される。
値と、検出された振幅の減衰状態との比較を行ない、減
衰比が大きいものの固有振動数比の変化が小さい場合に
は、微細な粒界腐食または割れの発生があると判定され
、減衰比と固有振動数比とがそれぞれ大きい場合には、
減肉現象の発生に加えて、振動を吸収及び減衰させる腐
食生成物の付着があり、かっ、腐食生成物の付着量が犬
きいと判定される。
「実施例」
以下、図面を参照して、本発明に係る金属壁の減肉検出
方法の実施例を説明する。
方法の実施例を説明する。
第１図（Ｊ、本発明に係る金属壁の減肉検出方法をモデ
ル化して示すもので、図中符号１は被検査金属壁、２は
固定箇所、３は衝撃発生具、４は振動検出素子である。
ル化して示すもので、図中符号１は被検査金属壁、２は
固定箇所、３は衝撃発生具、４は振動検出素子である。
前記被検査金属壁１は、例えば管壁または容器壁等であ
るが、第１図では、片持梁を振動モデルとして示してい
る。
るが、第１図では、片持梁を振動モデルとして示してい
る。
前記固定箇所２は、被検査金属壁１の振動を考える場合
において、支点となる部分である。
において、支点となる部分である。
前記衝撃発生具３は、例えば電磁ハンマーのように、瞬
間的に大きさの一定な衝撃力をイ」与し得るものが適用
される。
間的に大きさの一定な衝撃力をイ」与し得るものが適用
される。
前記振動検出素子４は、例えば被検査金属壁ｊの振動表
面に貼付等によって取り付けられる電気抵抗歪素子、や
加速度センサであり、振幅及びその時間的変化（振動波
形）を検出する機能を有するものが適用され、検出デー
タがコンビコータ等に伝達されて、振動波形の記憶、振
動数及び振幅の演算、振動波形の分析等の処理がなされ
るものである。
面に貼付等によって取り付けられる電気抵抗歪素子、や
加速度センサであり、振幅及びその時間的変化（振動波
形）を検出する機能を有するものが適用され、検出デー
タがコンビコータ等に伝達されて、振動波形の記憶、振
動数及び振幅の演算、振動波形の分析等の処理がなされ
るものである。
［衝撃力の付与コ
第１図に矢印（イ）で示すように、衝撃発生具３で被検
査金属壁１の表面をたたいて、被検査金属壁１に衝撃力
を付与し、固定箇所２を中心とする矢印■−ｖ”方向の
振動を発生させる。
査金属壁１の表面をたたいて、被検査金属壁１に衝撃力
を付与し、固定箇所２を中心とする矢印■−ｖ”方向の
振動を発生させる。
［振動の検出］
この振動を振動検出素子４で検出して、振幅の大きさ、
振動数、振幅の時間的変化（減衰特性）等を計測する。
振動数、振幅の時間的変化（減衰特性）等を計測する。
「振動特性の変化程度の判定コ
第２図にＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄで示すように、被検査金属壁１
における振動特性の検出データを、予め求めておいた初
期状態の金属壁（あるいは基準となる金属壁）における
基準値と比較して、初期状態における座標Δが変化して
いるか否か、あるいは座標Ｂ−Ｃ−Ｄの方向に移動して
いるか否かを判別する。
における振動特性の検出データを、予め求めておいた初
期状態の金属壁（あるいは基準となる金属壁）における
基準値と比較して、初期状態における座標Δが変化して
いるか否か、あるいは座標Ｂ−Ｃ−Ｄの方向に移動して
いるか否かを判別する。
この場合、第３図（Ａ）ないしくＤ）に示す被検査金属
壁１の腐食程度によって、振動特性の変化がともなうた
めに、この特性変化に基づいて、被検査金属壁１の固有
振動数及び振動減衰状態の判別が行なわれる。
壁１の腐食程度によって、振動特性の変化がともなうた
めに、この特性変化に基づいて、被検査金属壁１の固有
振動数及び振動減衰状態の判別が行なわれる。
第３図（Ａ）は、初期状態、つまり、新品状態の被検査
金属壁■であり、振動検出素子４によって求めた固有振
動数比と減衰比とが、第２図の座標Ａと同一であれば腐
食の発生が無いと判定される。
金属壁■であり、振動検出素子４によって求めた固有振
動数比と減衰比とが、第２図の座標Ａと同一であれば腐
食の発生が無いと判定される。
第３図（Ｂ）は、減肉現象と腐食生成物５の付着現象と
が両方発生した場合を示し、第２図における座標Ｂが求
められると、減肉によって厚さが少なくなることに基づ
いて固有振動数が低下し、かつ、腐食生成物５が付着し
て振動エネルギーを吸収することにより振動減衰量が大
きくなって、減衰比が大きくなる現象が生じているもの
と判定される。
が両方発生した場合を示し、第２図における座標Ｂが求
められると、減肉によって厚さが少なくなることに基づ
いて固有振動数が低下し、かつ、腐食生成物５が付着し
て振動エネルギーを吸収することにより振動減衰量が大
きくなって、減衰比が大きくなる現象が生じているもの
と判定される。
第３図（Ｃ）は、被検査金属壁１の内表面に微細なりラ
ック状の欠陥が生じた状態、つまり、粒界腐食または割
れが発生した場合を示しており、第２図における座標Ｃ
が求められると、厚さが実質的に変化しないために固有
振動数の低下が少なく、かつ、粒界腐食または割れによ
ってこの部分で振動エネルギーを吸収することにより振
動減衰量が比較的大きくなるものと判定される。
ック状の欠陥が生じた状態、つまり、粒界腐食または割
れが発生した場合を示しており、第２図における座標Ｃ
が求められると、厚さが実質的に変化しないために固有
振動数の低下が少なく、かつ、粒界腐食または割れによ
ってこの部分で振動エネルギーを吸収することにより振
動減衰量が比較的大きくなるものと判定される。
第３図（Ｄ）は、鎖線位置から実線位置まで減肉が発生
し、かっ、腐食生成物の倒着がほとんどない場合を示し
、第２図におｌフる座標りが求められると、被検査金属
壁１の厚さが減少することにより、固有振動数が低下し
てその比の差が大きくなるものと判定される。
し、かっ、腐食生成物の倒着がほとんどない場合を示し
、第２図におｌフる座標りが求められると、被検査金属
壁１の厚さが減少することにより、固有振動数が低下し
てその比の差が大きくなるものと判定される。
〈固有振動数の計算例〉
金属壁の厚さの変化と固有振動数との関係について求め
ると、第１図に示すモデル図Ｚこお（づる片持梁の固有
振動数ｆは、次式で表される。
ると、第１図に示すモデル図Ｚこお（づる片持梁の固有
振動数ｆは、次式で表される。
ｆ＝ｃ）、’／２πＱ’）ｘ （Ｅ Ｉ ｇ ／γＡ）
０．５（１）式 ただし λ−（１／２）ＸＫ ０：梁の長さ ２０ｃｍ Ａ：梁の断面積 高さＩｃｍＸ幅２ｃｍ＝ ２ｃｍ２
■・慣性モーメント−１，６６７Ｘ １．０ ’ｃｍ’
Ｅ：縦弾性係数 −２，Ｉ Ｘ １０６ｋｇ／ Ｃｍ
２γ：単位体積の重さ−７，８５Ｘ ＩＦ”ｋｇ／ Ｃ
ｍ”ｇ ＋ ９８１ｃｍ／秒２ として、これらの値を（１）式に代入して、固有振動数
を算出すると、 ｆ ＝１４１．７Ｔ−Ｔｚ が得られる。
０．５（１）式 ただし λ−（１／２）ＸＫ ０：梁の長さ ２０ｃｍ Ａ：梁の断面積 高さＩｃｍＸ幅２ｃｍ＝ ２ｃｍ２
■・慣性モーメント−１，６６７Ｘ １．０ ’ｃｍ’
Ｅ：縦弾性係数 −２，Ｉ Ｘ １０６ｋｇ／ Ｃｍ
２γ：単位体積の重さ−７，８５Ｘ ＩＦ”ｋｇ／ Ｃ
ｍ”ｇ ＋ ９８１ｃｍ／秒２ として、これらの値を（１）式に代入して、固有振動数
を算出すると、 ｆ ＝１４１．７Ｔ−Ｔｚ が得られる。
また、金属壁の厚さが半分の０．５ｃｍまで減少したと
仮定した場合の固有振動数は、７０．８Ｈｚとなり、固
有振動数も半分となる。
仮定した場合の固有振動数は、７０．８Ｈｚとなり、固
有振動数も半分となる。
一方、金属壁の断面が円形となる管などにおいては、前
述の固有振動数が ｆ−（π／２）ＸＫ（Ｅ Ｉ ｇ ／γＲ）０°５（ｉ
ｉ） て近似的に表される。（ただし、Ｋは振動の様相によっ
て変化する定数、Ｒは管壁中心までの半径である。） したがって、 ｆ ｃ＋４”’ となり、一般の金属管にお（づる固有振動数は、片持梁
の場合と比較して、壁の厚さの減少についてより敏感と
なる。
述の固有振動数が ｆ−（π／２）ＸＫ（Ｅ Ｉ ｇ ／γＲ）０°５（ｉ
ｉ） て近似的に表される。（ただし、Ｋは振動の様相によっ
て変化する定数、Ｒは管壁中心までの半径である。） したがって、 ｆ ｃ＋４”’ となり、一般の金属管にお（づる固有振動数は、片持梁
の場合と比較して、壁の厚さの減少についてより敏感と
なる。
〈減衰特性について〉
振動の減衰は、第４図に示すように、任意番目（ｉ番目
）の振幅をＡ１とし、１→−１番目の振幅をＡｉ→１と
すると、 ・・・・・（ｉｉｉ）式 で示される。このＳＤＣは、減衰能（Ｓ ｐｅｃｉｆｉ
ｃＤａｍｐｉｎｇＣａｐａｃｉｔｙ ）と言われる。通
常、ステンレス鋼（表面研磨したもの）では、１％前後
であることが確認された。
）の振幅をＡ１とし、１→−１番目の振幅をＡｉ→１と
すると、 ・・・・・（ｉｉｉ）式 で示される。このＳＤＣは、減衰能（Ｓ ｐｅｃｉｆｉ
ｃＤａｍｐｉｎｇＣａｐａｃｉｔｙ ）と言われる。通
常、ステンレス鋼（表面研磨したもの）では、１％前後
であることが確認された。
固有振動数を求めた前述の片持梁のモデルについて、ス
テンレス鋼に６５０℃×２４時間の熱処理ヲ与え、硫酸
銅溶液等で表面に数１０μｍの粒界浸食を与え、片持梁
の状態で試験をしたところ、第２図において座標Ｃで示
すように、固有振動数はほとんど変化しなかったが、Ｓ
ＤＣは約２０％近辺にまで変化する現象が生じ、粒界浸
食を敏感にとらえることができた。
テンレス鋼に６５０℃×２４時間の熱処理ヲ与え、硫酸
銅溶液等で表面に数１０μｍの粒界浸食を与え、片持梁
の状態で試験をしたところ、第２図において座標Ｃで示
すように、固有振動数はほとんど変化しなかったが、Ｓ
ＤＣは約２０％近辺にまで変化する現象が生じ、粒界浸
食を敏感にとらえることができた。
「発明の効果」
以」二の説明から明らかなように、本発明に係る金属壁
の減肉検出方法は、機械的衝撃の伺与による振動時の固
有振動数及び減衰特性を検出し、初期状態の金属壁にお
ける基準値と比較して、差の発生の有無を判別し、差の
発生が固有振動数に対してであるか、減衰係数の変化で
あるか、あるいはその両方であるかによって、全面腐食
、粒界腐食または割れ及び減肉状態を検出するものであ
るから、腐食やエロージョン・コロ−ジョン等による管
壁や容器壁の肉厚減少量を、金属壁の表面から簡易にか
つ正確に検出することができる。
の減肉検出方法は、機械的衝撃の伺与による振動時の固
有振動数及び減衰特性を検出し、初期状態の金属壁にお
ける基準値と比較して、差の発生の有無を判別し、差の
発生が固有振動数に対してであるか、減衰係数の変化で
あるか、あるいはその両方であるかによって、全面腐食
、粒界腐食または割れ及び減肉状態を検出するものであ
るから、腐食やエロージョン・コロ−ジョン等による管
壁や容器壁の肉厚減少量を、金属壁の表面から簡易にか
つ正確に検出することができる。
また、減肉と腐食生成物の付着現象との複合したものに
あっても、その判定を行なうことができる等の優れた効
果を奏する。
あっても、その判定を行なうことができる等の優れた効
果を奏する。
第１図は本発明に係る金属壁の減肉検出方法において適
用される衝撃力のイマ］与と振動検出状態とのモデル図
、第２図は本発明に係る金属壁の減肉検出方法において
比較される固有振動数比と減衰比との関係曲線図、第３
図（Ａ）ないしくＩ））は金属壁の腐食及び減肉モデル
図、第４図は金属壁に衝撃力をイ」与したときに生じる
振動波形図である。 １ ・・・ ・ ２ ・ ４ ・・・・ 被検査金属壁、 固定箇所、 衝撃発生具、 振動検出素子、 ・腐食生成物。 出願人 石川島播磨重工業株式会社 月 １Ｔ亙置
用される衝撃力のイマ］与と振動検出状態とのモデル図
、第２図は本発明に係る金属壁の減肉検出方法において
比較される固有振動数比と減衰比との関係曲線図、第３
図（Ａ）ないしくＩ））は金属壁の腐食及び減肉モデル
図、第４図は金属壁に衝撃力をイ」与したときに生じる
振動波形図である。 １ ・・・ ・ ２ ・ ４ ・・・・ 被検査金属壁、 固定箇所、 衝撃発生具、 振動検出素子、 ・腐食生成物。 出願人 石川島播磨重工業株式会社 月 １Ｔ亙置
Claims (1)
- 被検査金属壁に機械的衝撃を付与して振動を生じさせ
る工程と、該振動時の固有振動数及び減衰特性を検出す
る工程と、該検出データを初期状態の金属壁における基
準値と比較して固有振動数及び減衰係数の変化程度によ
り全面腐食、粒界腐食または割れ及び減肉状態を検出す
る工程とを有することを特徴とする金属壁の減肉検出方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10465690A JPH042943A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 金属壁の減肉検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10465690A JPH042943A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 金属壁の減肉検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042943A true JPH042943A (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=14386508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10465690A Pending JPH042943A (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 金属壁の減肉検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH042943A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998057122A1 (en) * | 1997-06-12 | 1998-12-17 | Thermoteknix Systems Ltd | Monitoring kiln linings |
-
1990
- 1990-04-20 JP JP10465690A patent/JPH042943A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998057122A1 (en) * | 1997-06-12 | 1998-12-17 | Thermoteknix Systems Ltd | Monitoring kiln linings |
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