JPH07260751A - 樹脂モルタル複合材料の欠陥検査方法及びその装置 - Google Patents
樹脂モルタル複合材料の欠陥検査方法及びその装置Info
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- JPH07260751A JPH07260751A JP6050329A JP5032994A JPH07260751A JP H07260751 A JPH07260751 A JP H07260751A JP 6050329 A JP6050329 A JP 6050329A JP 5032994 A JP5032994 A JP 5032994A JP H07260751 A JPH07260751 A JP H07260751A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】樹脂モルタル複合材料の内部欠陥を非破壊で検
査する欠陥検査方法及びその装置を提供する。 【構成】樹脂モルタルをガラス繊維強化プラスチックで
補強した樹脂モルタル複合材料１１の欠陥を検査するも
のであって、超音波送信器１２より周波数帯が３００〜
７００ｋHzの範囲内にある超音波を、複合材料１１の表
面より内部に向けて送信する。そして、その内部での反
射波を超音波受信器１３で受信することにより、欠陥検
出部１５においてその受信するまでの時間差を計測し、
その時間差が短くなる箇所を樹脂モルタル複合材料の欠
陥箇所として検出する。
査する欠陥検査方法及びその装置を提供する。 【構成】樹脂モルタルをガラス繊維強化プラスチックで
補強した樹脂モルタル複合材料１１の欠陥を検査するも
のであって、超音波送信器１２より周波数帯が３００〜
７００ｋHzの範囲内にある超音波を、複合材料１１の表
面より内部に向けて送信する。そして、その内部での反
射波を超音波受信器１３で受信することにより、欠陥検
出部１５においてその受信するまでの時間差を計測し、
その時間差が短くなる箇所を樹脂モルタル複合材料の欠
陥箇所として検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、樹脂モルタルをガラス
繊維強化プラスチックで補強した樹脂モルタル複合材料
の内部欠陥（空隙、層間接着不良、ラック等）を非破壊
で検査する方法及びその装置に関する。
繊維強化プラスチックで補強した樹脂モルタル複合材料
の内部欠陥（空隙、層間接着不良、ラック等）を非破壊
で検査する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄、セラミックや合成樹脂等の単一素材
では、組成粒が微細であり、また組成が均一であるの
で、超音波が内部を透過する時の反射による減衰は小さ
い。そのため、透過波の受信及び透過波による欠陥探傷
の判定も行い易いことから、従来より、単一素材の加工
製品である鋼管や合成樹脂管の内部欠陥を検査する方法
として、この超音波を利用した内部探傷検査方法が実用
化されている（特開昭６１−２３３３６１号公報参
照）。
では、組成粒が微細であり、また組成が均一であるの
で、超音波が内部を透過する時の反射による減衰は小さ
い。そのため、透過波の受信及び透過波による欠陥探傷
の判定も行い易いことから、従来より、単一素材の加工
製品である鋼管や合成樹脂管の内部欠陥を検査する方法
として、この超音波を利用した内部探傷検査方法が実用
化されている（特開昭６１−２３３３６１号公報参
照）。
【０００３】一方、樹脂モルタルをガラス繊維強化プラ
スチックで補強した樹脂モルタル複合材料等について
は、表面の変化を目視によって検査を行うとともに、人
手による打音（音色変化）によって検査を行っている。
スチックで補強した樹脂モルタル複合材料等について
は、表面の変化を目視によって検査を行うとともに、人
手による打音（音色変化）によって検査を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、複合材料
では未だに目視や打音によって内部欠陥の検査を行って
いるのは、次の理由による。すなわち、一般に複合材料
では、図３に示すように、複合材料の層界面７１での反
射による減衰が大きく、また組成粒７２が荒く組成が不
均一であるので、組成粒７２での反射による減衰も大き
いからである。つまり、複合材料は、高い周波数の音波
を透過しにくいため、従来の超音波による非破壊検査で
は、内部欠陥を見つけることができないからである。
では未だに目視や打音によって内部欠陥の検査を行って
いるのは、次の理由による。すなわち、一般に複合材料
では、図３に示すように、複合材料の層界面７１での反
射による減衰が大きく、また組成粒７２が荒く組成が不
均一であるので、組成粒７２での反射による減衰も大き
いからである。つまり、複合材料は、高い周波数の音波
を透過しにくいため、従来の超音波による非破壊検査で
は、内部欠陥を見つけることができないからである。
【０００５】ところで、２種類の複合材料（ＦＲＰと樹
脂モルタル）からなる樹脂モルタル複合材料を用いた管
は、優れた強度特性を有していることから、給排水管や
電力ケーブル用配管として地中に埋設して使用される。
そのため、配管にはかなりの圧力がかかるので、管壁内
に小さな欠陥があると、この欠陥部分が広がって管自体
の破損につながるといった問題があった。特に、施工後
の破損による補修工事には、多大の費用と労力とが必要
となることから、このような破損事故を起こさないため
にも、施工前の非破壊検査の実用化が強く望まれてい
た。
脂モルタル）からなる樹脂モルタル複合材料を用いた管
は、優れた強度特性を有していることから、給排水管や
電力ケーブル用配管として地中に埋設して使用される。
そのため、配管にはかなりの圧力がかかるので、管壁内
に小さな欠陥があると、この欠陥部分が広がって管自体
の破損につながるといった問題があった。特に、施工後
の破損による補修工事には、多大の費用と労力とが必要
となることから、このような破損事故を起こさないため
にも、施工前の非破壊検査の実用化が強く望まれてい
た。
【０００６】本発明は上記課題を解決すべく創案された
ものであり、その目的は、複合材料の内部欠陥を非破壊
で検査する樹脂モルタル複合材料の欠陥検査方法及びそ
の装置を提供することにある。
ものであり、その目的は、複合材料の内部欠陥を非破壊
で検査する樹脂モルタル複合材料の欠陥検査方法及びそ
の装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係わる樹脂モルタル複合材料の欠陥検査方
法は、周波数帯域が３００〜７００ＫHz（より好ましく
は４００〜６００ＫHz）の範囲内にある超音波を前記複
合材料の表面より内部に向けて送信し、その内部での反
射波を受信するまでの時間差を計測することにより、そ
の時間差が短くなる箇所を欠陥箇所として検出するもの
である。
め、本発明に係わる樹脂モルタル複合材料の欠陥検査方
法は、周波数帯域が３００〜７００ＫHz（より好ましく
は４００〜６００ＫHz）の範囲内にある超音波を前記複
合材料の表面より内部に向けて送信し、その内部での反
射波を受信するまでの時間差を計測することにより、そ
の時間差が短くなる箇所を欠陥箇所として検出するもの
である。
【０００８】また、本発明に係わる樹脂モルタル複合材
料の欠陥検査装置は、成形された樹脂モルタル複合材料
の表面近傍に配置され、周波数帯域が４００〜６００Ｋ
Hz（より好ましくは４００〜６００ＫHz）の範囲内にあ
る超音波を前記複合材料の表面より内部に向けて送信す
る超音波送信器と、前記複合材料の表面近傍に配置さ
れ、前記超音波送信器により送信されて前記複合材料内
部で反射された超音波を受信する超音波受信器と、前記
超音波送信器から送信された超音波の反射波が前記超音
波受信器により受信されるまでの時間を計測することに
より、その時間差が短くなる箇所を欠陥箇所として検出
する欠陥検出部とを備えた構成とする。
料の欠陥検査装置は、成形された樹脂モルタル複合材料
の表面近傍に配置され、周波数帯域が４００〜６００Ｋ
Hz（より好ましくは４００〜６００ＫHz）の範囲内にあ
る超音波を前記複合材料の表面より内部に向けて送信す
る超音波送信器と、前記複合材料の表面近傍に配置さ
れ、前記超音波送信器により送信されて前記複合材料内
部で反射された超音波を受信する超音波受信器と、前記
超音波送信器から送信された超音波の反射波が前記超音
波受信器により受信されるまでの時間を計測することに
より、その時間差が短くなる箇所を欠陥箇所として検出
する欠陥検出部とを備えた構成とする。
【０００９】
【作用】請求項１に記載の発明の作用について説明す
る。
る。
【００１０】周波数帯域が３００〜７００ＫHzの範囲内
にある超音波を、複合材料の表面より内部に向けて送信
する。そして、超音波を送信した時点から、その超音波
が内部で反射されて受信されるまでの時間差を計測する
ことにより、その時間差が短くなる箇所を欠陥箇所とし
て検出する。
にある超音波を、複合材料の表面より内部に向けて送信
する。そして、超音波を送信した時点から、その超音波
が内部で反射されて受信されるまでの時間差を計測する
ことにより、その時間差が短くなる箇所を欠陥箇所とし
て検出する。
【００１１】複合材料の層間における音波エネルギーの
損失は、後述する実験の結果、透過には問題がなく、む
しろ組成粒に対する音波の回折現象、すなわち組成粒の
大きさと音波の波長とが大きく関係している。そこで、
音波の波長を、複合材料の組成粒では、音波の回折現象
を応用して回り込み透過により反射を無くし（減衰をな
くし）、欠陥箇所（空隙、層間接着不良、ラック等）で
は、反射しやすい波長（周波数帯域）に設定することに
より、欠陥箇所の検出が可能となる。本発明では、この
ような周波数帯域として、３００〜７００ＫHzに設定し
ている。
損失は、後述する実験の結果、透過には問題がなく、む
しろ組成粒に対する音波の回折現象、すなわち組成粒の
大きさと音波の波長とが大きく関係している。そこで、
音波の波長を、複合材料の組成粒では、音波の回折現象
を応用して回り込み透過により反射を無くし（減衰をな
くし）、欠陥箇所（空隙、層間接着不良、ラック等）で
は、反射しやすい波長（周波数帯域）に設定することに
より、欠陥箇所の検出が可能となる。本発明では、この
ような周波数帯域として、３００〜７００ＫHzに設定し
ている。
【００１２】請求項２に記載の発明の作用について説明
する。
する。
【００１３】成形された樹脂モルタル複合材料の表面近
傍に、周波数帯域が３００〜７００ＫHzの範囲内にある
超音波を、複合材料の表面より内部に向けて送信する超
音波送信器を配置する。また、複合材料の表面近傍に、
前記超音波送信器により送信され、複合材料内部で反射
された超音波を受信する超音波受信器を配置する。そし
て、欠陥検出部では、超音波送信器から送信された超音
波の反射波が、超音波受信器により受信されるまでの時
間を計測することにより、その時間差が短くなる箇所を
欠陥箇所として検出する。
傍に、周波数帯域が３００〜７００ＫHzの範囲内にある
超音波を、複合材料の表面より内部に向けて送信する超
音波送信器を配置する。また、複合材料の表面近傍に、
前記超音波送信器により送信され、複合材料内部で反射
された超音波を受信する超音波受信器を配置する。そし
て、欠陥検出部では、超音波送信器から送信された超音
波の反射波が、超音波受信器により受信されるまでの時
間を計測することにより、その時間差が短くなる箇所を
欠陥箇所として検出する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
【００１５】本発明に係わる樹脂モルタル複合材料の欠
陥検査方法は、周波数帯域が４００〜６００ＫHzの範囲
内にある超音波を、複合材料の表面より内部に向けて送
信する。そして、超音波を送信した時点から、その超音
波が内部で反射されて受信されるまでの時間差を計測す
ることにより、その時間差が短くなる箇所を欠陥箇所と
して検出するものである。ここで、超音波の波形はイン
パルス波形とする。
陥検査方法は、周波数帯域が４００〜６００ＫHzの範囲
内にある超音波を、複合材料の表面より内部に向けて送
信する。そして、超音波を送信した時点から、その超音
波が内部で反射されて受信されるまでの時間差を計測す
ることにより、その時間差が短くなる箇所を欠陥箇所と
して検出するものである。ここで、超音波の波形はイン
パルス波形とする。
【００１６】４００〜６００ＫHzの周波数帯域の超音波
は、複合材料の組成粒では、回折現象による回り込み透
過により反射せず（減衰せず）、欠陥箇所（空隙、層間
接着不良、ラック等）では回折現象による回り込みを生
じない波長である。
は、複合材料の組成粒では、回折現象による回り込み透
過により反射せず（減衰せず）、欠陥箇所（空隙、層間
接着不良、ラック等）では回折現象による回り込みを生
じない波長である。
【００１７】ここで、超音波の周波数帯域を４００〜６
００ＫHzに設定するに際し、本発明者らは、以下の実験
を行って、この範囲に設定することの有効性を確認し
た。
００ＫHzに設定するに際し、本発明者らは、以下の実験
を行って、この範囲に設定することの有効性を確認し
た。
【００１８】すなわち、本発明者らは、樹脂モルタル複
合材料の音響インピーダンスや減衰特性等の音響特性を
測定した。
合材料の音響インピーダンスや減衰特性等の音響特性を
測定した。
【００１９】まず、図４に示す構造の樹脂モルタル複合
材料管を、測定試料として用いた。すなわち、この樹脂
モルタル複合材料管は、外面（表面）及び内面（裏面）
がＦＲＰ１で形成されており、その間を不飽和ポリエス
テル樹脂と硅砂３号及び７号と炭酸カルシウムとからな
る樹脂モルタル２で充填した構造となっている。樹脂モ
ルタル２の各構成部材の構成比としては、本実施例では
重量比で、ポリエステル樹脂が１、硅砂３号が１０、硅
砂７号が５、炭酸カルシウムが１の割合となっている。
材料管を、測定試料として用いた。すなわち、この樹脂
モルタル複合材料管は、外面（表面）及び内面（裏面）
がＦＲＰ１で形成されており、その間を不飽和ポリエス
テル樹脂と硅砂３号及び７号と炭酸カルシウムとからな
る樹脂モルタル２で充填した構造となっている。樹脂モ
ルタル２の各構成部材の構成比としては、本実施例では
重量比で、ポリエステル樹脂が１、硅砂３号が１０、硅
砂７号が５、炭酸カルシウムが１の割合となっている。
【００２０】そして、ＦＲＰ１と樹脂モルタル２の音響
特性を個別に調べるため、次の測定を行った。
特性を個別に調べるため、次の測定を行った。
【００２１】測定試料として、直径１６０mmの円盤状の
ＦＲＰ１と樹脂モルタル２とをそれぞれ作製し、図５に
示すような測定系で透過法により音速、音響インピーダ
ンス及び透過損失を測定した。超音波送信器８１として
は、一辺が３０mmの正方形の圧電ゴム振動子を、また超
音波受信器としては、直径５mmのハイドロホンを用い
た。
ＦＲＰ１と樹脂モルタル２とをそれぞれ作製し、図５に
示すような測定系で透過法により音速、音響インピーダ
ンス及び透過損失を測定した。超音波送信器８１として
は、一辺が３０mmの正方形の圧電ゴム振動子を、また超
音波受信器としては、直径５mmのハイドロホンを用い
た。
【００２２】ＦＲＰ１と樹脂モルタル２の音速と音響イ
ンピーダンスとの測定結果を表１に示す。
ンピーダンスとの測定結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】この表１より、ＦＲＰ１と樹脂モルタル２
の音速は、共に水よりも速いことが分かる。また、これ
らの音響インピーダンスは、水の音響インピーダンスと
大きく違わないことから、ＦＲＰ１、樹脂モルタル２、
水の相互の境界において、音波のかなりの部分が透過す
ることがわかる。その反面、ＦＲＰ１及び樹脂モルタル
２と空気との音響インピーダンスは大きく異なることか
ら、ＦＲＰ１と空気、樹脂モルタル２と空気との境界に
おいて、音波のかなりの部分が反射（約９０パーセン
ト）することがわかる。
の音速は、共に水よりも速いことが分かる。また、これ
らの音響インピーダンスは、水の音響インピーダンスと
大きく違わないことから、ＦＲＰ１、樹脂モルタル２、
水の相互の境界において、音波のかなりの部分が透過す
ることがわかる。その反面、ＦＲＰ１及び樹脂モルタル
２と空気との音響インピーダンスは大きく異なることか
ら、ＦＲＰ１と空気、樹脂モルタル２と空気との境界に
おいて、音波のかなりの部分が反射（約９０パーセン
ト）することがわかる。
【００２５】また、透過損失の測定結果を図６に示す。
測定に用いたＦＲＰ１と樹脂モルタル２の厚さはそれぞ
れ８mm、１０mmである。図６に示すグラフより、空気の
透過損失については、１００ＫHz当たりですでに大きく
なっており、その後は徐々に大きくなる傾向にある。ま
た、ＦＲＰ１及び樹脂モルタル２の透過損失について
は、１００ＫHzから６００ＫHzの間では比較的小さく、
６００ＫHz付近より高い周波数帯域では、樹脂モルタル
２の透過損失が増加に転じて、空気の値に近づいてい
る。また、測定周波数の全帯域にわたって、ＦＲＰ１に
比べ樹脂モルタル２の方が透過損失が大きくなってい
る。
測定に用いたＦＲＰ１と樹脂モルタル２の厚さはそれぞ
れ８mm、１０mmである。図６に示すグラフより、空気の
透過損失については、１００ＫHz当たりですでに大きく
なっており、その後は徐々に大きくなる傾向にある。ま
た、ＦＲＰ１及び樹脂モルタル２の透過損失について
は、１００ＫHzから６００ＫHzの間では比較的小さく、
６００ＫHz付近より高い周波数帯域では、樹脂モルタル
２の透過損失が増加に転じて、空気の値に近づいてい
る。また、測定周波数の全帯域にわたって、ＦＲＰ１に
比べ樹脂モルタル２の方が透過損失が大きくなってい
る。
【００２６】この測定結果から、ＦＲＰ１や樹脂モルタ
ル２は透過し、空気を透過しない音波の周波数帯域は、
１００ＫHzから６００ＫHzであることがわかる。また、
樹脂モルタル複合材料管の肉厚の大部分が樹脂モルタル
２で占められていることを考慮すると、樹脂モルタル複
合材料管の音波の透過損失は、樹脂モルタルの影響が支
配的であると考えられる。
ル２は透過し、空気を透過しない音波の周波数帯域は、
１００ＫHzから６００ＫHzであることがわかる。また、
樹脂モルタル複合材料管の肉厚の大部分が樹脂モルタル
２で占められていることを考慮すると、樹脂モルタル複
合材料管の音波の透過損失は、樹脂モルタルの影響が支
配的であると考えられる。
【００２７】一般に測定分解能の向上には測定周波数の
高周波数化が要求され、通常の非破壊検査には１ＭHzか
ら１０ＭHzの周波数を用いることが多い。しかし、樹脂
モルタル複合材料管の検査では、十分なＳ／Ｎを得よう
とするならば、それよりも低い周波数を用いることが必
要となる。
高周波数化が要求され、通常の非破壊検査には１ＭHzか
ら１０ＭHzの周波数を用いることが多い。しかし、樹脂
モルタル複合材料管の検査では、十分なＳ／Ｎを得よう
とするならば、それよりも低い周波数を用いることが必
要となる。
【００２８】次に、透過法による内部欠陥の測定例（透
過周波数と内部欠陥との関係）について述べる。
過周波数と内部欠陥との関係）について述べる。
【００２９】樹脂モルタル複合材料管の内部欠陥は、Ｆ
ＲＰ１と樹脂モルタル２との境界部分での剥離の形で現
れる場合が多い。そこで、検知すべき内部欠陥のモデル
として、管の一部を切り出し（モルタル部分の肉厚が４
０mmで、全体の肉厚が４４mmのもの）、その切り出した
ブロックのＦＲＰ１と樹脂モルタル２との境界付近に、
直径８mmのドリル穴３を３箇所にあけた試料を作製した
〔図７（ａ）（ｂ）参照〕。そして、この試料を用い、
２００ＫHz、４００ＫHz、６００ＫHzの周波数の音波を
各試料に当ててその透過波を受信することにより、透過
波と内部欠陥との関係を調べた。その結果を図１０に示
す。
ＲＰ１と樹脂モルタル２との境界部分での剥離の形で現
れる場合が多い。そこで、検知すべき内部欠陥のモデル
として、管の一部を切り出し（モルタル部分の肉厚が４
０mmで、全体の肉厚が４４mmのもの）、その切り出した
ブロックのＦＲＰ１と樹脂モルタル２との境界付近に、
直径８mmのドリル穴３を３箇所にあけた試料を作製した
〔図７（ａ）（ｂ）参照〕。そして、この試料を用い、
２００ＫHz、４００ＫHz、６００ＫHzの周波数の音波を
各試料に当ててその透過波を受信することにより、透過
波と内部欠陥との関係を調べた。その結果を図１０に示
す。
【００３０】この結果から分かるように、４００ＫHz以
上の音波を用いれば、８mmの欠陥を検出するのに十分な
分解能が得られる。すなわち、４００ＫHz以上の周波数
の音波では、欠陥部分での回り込み現象が少ないため、
回り込みによって透過してくる音波が少ないので、欠陥
部分での減衰量が大きくなる。そのため、図８に示すよ
うに、欠陥部分ではっきりとした山形となる波形が得ら
れることになる。これに対し、２００ＫHzの周波数の音
波では、欠陥部分での回り込み現象により、回り込んで
きた音波も受信されることから、欠陥部分での減衰量が
それほど大きな量となっては現れない。そのため、図８
に示すように、欠陥部分での減衰量は小さいため、２０
０ＫHzの周波数の音波では、十分な欠陥の検出が行えな
いことがわかる。
上の音波を用いれば、８mmの欠陥を検出するのに十分な
分解能が得られる。すなわち、４００ＫHz以上の周波数
の音波では、欠陥部分での回り込み現象が少ないため、
回り込みによって透過してくる音波が少ないので、欠陥
部分での減衰量が大きくなる。そのため、図８に示すよ
うに、欠陥部分ではっきりとした山形となる波形が得ら
れることになる。これに対し、２００ＫHzの周波数の音
波では、欠陥部分での回り込み現象により、回り込んで
きた音波も受信されることから、欠陥部分での減衰量が
それほど大きな量となっては現れない。そのため、図８
に示すように、欠陥部分での減衰量は小さいため、２０
０ＫHzの周波数の音波では、十分な欠陥の検出が行えな
いことがわかる。
【００３１】この結果、欠陥部分を回り込んだ音波によ
る影響を防止するためには、使用する音波の周波数帯域
として、４００ＫHzから６００ＫHzが好適であることが
わかる。また、樹脂モルタル複合材料管に発生する欠陥
の大きさが通常は８mm程度であること、及び周波数が上
がると受信信号が小さくなることをも考慮すると、上記
した４００ＫHzから６００ＫHzの周波数範囲で測定を行
うのが好適である。
る影響を防止するためには、使用する音波の周波数帯域
として、４００ＫHzから６００ＫHzが好適であることが
わかる。また、樹脂モルタル複合材料管に発生する欠陥
の大きさが通常は８mm程度であること、及び周波数が上
がると受信信号が小さくなることをも考慮すると、上記
した４００ＫHzから６００ＫHzの周波数範囲で測定を行
うのが好適である。
【００３２】次に、実際の製造過程で成形した製品につ
いて、上記と同様の測定を行った。この製品は、図９に
示すように、内径１５０mm、肉厚１２mm（内モルタル部
分１０mm）の樹脂モルタル複合材料管であって、その円
周方向に３２分割し、それぞれの分割片について、長手
方向に１５０mmにわたって透過損失を測定した。測定周
波数は４００ＫHzとした。このときの測定結果の一例を
図１０に示す。
いて、上記と同様の測定を行った。この製品は、図９に
示すように、内径１５０mm、肉厚１２mm（内モルタル部
分１０mm）の樹脂モルタル複合材料管であって、その円
周方向に３２分割し、それぞれの分割片について、長手
方向に１５０mmにわたって透過損失を測定した。測定周
波数は４００ＫHzとした。このときの測定結果の一例を
図１０に示す。
【００３３】この測定結果では、分割片３１（ａｄｄｒ
ｅｓ３１）において、長手方向の基端側から約５０mm前
後のところで透過損失の増大する部分８１が発生してい
る。そこで、この大きな透過損失が発生した部分につい
て試料を切断して欠陥の有無を調べた結果、このような
箇所にはＦＲＰと樹脂モルタルとの密着不良や樹脂モル
タル中のクラックが発見された。
ｅｓ３１）において、長手方向の基端側から約５０mm前
後のところで透過損失の増大する部分８１が発生してい
る。そこで、この大きな透過損失が発生した部分につい
て試料を切断して欠陥の有無を調べた結果、このような
箇所にはＦＲＰと樹脂モルタルとの密着不良や樹脂モル
タル中のクラックが発見された。
【００３４】なお、本発明者らは、破壊検査に先立って
Ｘ線撮影も行ったが、Ｘ線写真からはこれらの欠陥はほ
とんど確認できなかった。
Ｘ線撮影も行ったが、Ｘ線写真からはこれらの欠陥はほ
とんど確認できなかった。
【００３５】以上の測定結果より、上記した本願発明の
欠陥検査方法の有効性が確認された。
欠陥検査方法の有効性が確認された。
【００３６】図１は、上記した本願発明の欠陥検査方法
を適用した樹脂モルタル複合材料の欠陥検査装置の電気
的構成を示している。
を適用した樹脂モルタル複合材料の欠陥検査装置の電気
的構成を示している。
【００３７】すなわち、成形された樹脂モルタル複合材
料１１の表面近傍に、４００〜６００ｋHzの周波数帯域
を有する超音波を送信する超音波送信器１２が配置され
るとともに、この複合材料１１の表面近傍であってかつ
超音波送信器１２の近傍に、超音波送信器１２により送
信され、複合材料１１内部で反射された超音波を受信す
る超音波受信器１３が配置されている。そして、超音波
受信器１３の出力は、超音波送信器１２から送信された
超音波の反射波を超音波受信器１３によって受信するま
での時間を計測する時間計測部１４に導かれており、時
間計測部１４の出力は、その計測された時間差が短くな
る箇所を欠陥箇所として検出する欠陥検出部１５に導か
れた構成となっている。
料１１の表面近傍に、４００〜６００ｋHzの周波数帯域
を有する超音波を送信する超音波送信器１２が配置され
るとともに、この複合材料１１の表面近傍であってかつ
超音波送信器１２の近傍に、超音波送信器１２により送
信され、複合材料１１内部で反射された超音波を受信す
る超音波受信器１３が配置されている。そして、超音波
受信器１３の出力は、超音波送信器１２から送信された
超音波の反射波を超音波受信器１３によって受信するま
での時間を計測する時間計測部１４に導かれており、時
間計測部１４の出力は、その計測された時間差が短くな
る箇所を欠陥箇所として検出する欠陥検出部１５に導か
れた構成となっている。
【００３８】図２は、上記した本願発明の欠陥検査装置
を、樹脂モルタル複合材料管２０の製造装置に用いた場
合の構成を示している。
を、樹脂モルタル複合材料管２０の製造装置に用いた場
合の構成を示している。
【００３９】この製造装置は、軸芯回りに回転するよう
に、水平状態で回転機構２１に取り付けられた中空のマ
ンドレル２２を有している。このマンドレル２２は、先
端部が支持されていない自由端になるように、片持ち状
態になっており、そのマンドレル２２の先端部は、加熱
炉２３内に位置している。
に、水平状態で回転機構２１に取り付けられた中空のマ
ンドレル２２を有している。このマンドレル２２は、先
端部が支持されていない自由端になるように、片持ち状
態になっており、そのマンドレル２２の先端部は、加熱
炉２３内に位置している。
【００４０】マンドレル２２は、例えば内径１６５０mm
の樹脂モルタル複合材料管２０を製造するように、外径
が１６５０mmになっている。
の樹脂モルタル複合材料管２０を製造するように、外径
が１６５０mmになっている。
【００４１】マンドレル２２には、帯状体としてのスチ
ールベルト２４が螺旋状に巻回されている。このスチー
ルベルト２４は無端状になっており、マンドレル２２の
外周面を完全に覆うように螺旋状に巻回された状態で螺
旋送りされている。そして、加熱炉２３内において、マ
ンドレル２２の先端から順次送り出されている。マンド
レル２２の先端から送り出されたスチールベルト２４
は、帯状になるように巻回状態が解除されて、中空のマ
ンドレル２２内に挿入され、このマンドレル２２内を挿
通してマンドレル２２の基端部に戻されている。マンド
レル２２の基端部に戻されたスチールベルト２４は、再
度、マンドレル２２の外周面に螺旋状に巻回されてい
る。
ールベルト２４が螺旋状に巻回されている。このスチー
ルベルト２４は無端状になっており、マンドレル２２の
外周面を完全に覆うように螺旋状に巻回された状態で螺
旋送りされている。そして、加熱炉２３内において、マ
ンドレル２２の先端から順次送り出されている。マンド
レル２２の先端から送り出されたスチールベルト２４
は、帯状になるように巻回状態が解除されて、中空のマ
ンドレル２２内に挿入され、このマンドレル２２内を挿
通してマンドレル２２の基端部に戻されている。マンド
レル２２の基端部に戻されたスチールベルト２４は、再
度、マンドレル２２の外周面に螺旋状に巻回されてい
る。
【００４２】スチールベルト２４は、マンドレル２２の
外周面に一巻きされることによってマンドレル２２の先
端方向に１０cmずれるように、所定の螺旋角度でマンド
レル２２に巻回されている。また、スチールベルト２４
は、軸方向に６ｍ／時間で移動するように、マンドレル
２２が回転されている。
外周面に一巻きされることによってマンドレル２２の先
端方向に１０cmずれるように、所定の螺旋角度でマンド
レル２２に巻回されている。また、スチールベルト２４
は、軸方向に６ｍ／時間で移動するように、マンドレル
２２が回転されている。
【００４３】マンドレル２２上に螺旋状に巻回されたス
チールベルト２４上には、帯状の離型フィルム２５が螺
旋状に巻回されてスチールベルト２４全体を覆って積層
される。このように、マンドレル２２上に螺旋状に巻回
されたスチールベルト２４と、このスチールベルト２４
全体を覆う離型フィルム２５とによってコア部２９が構
成されている。
チールベルト２４上には、帯状の離型フィルム２５が螺
旋状に巻回されてスチールベルト２４全体を覆って積層
される。このように、マンドレル２２上に螺旋状に巻回
されたスチールベルト２４と、このスチールベルト２４
全体を覆う離型フィルム２５とによってコア部２９が構
成されている。
【００４４】なお、図中の符号２６は、熱硬化性樹脂２
８を供給する供給器、符号２７は、樹脂モルタル２を供
給する供給器である。
８を供給する供給器、符号２７は、樹脂モルタル２を供
給する供給器である。
【００４５】上記構成において、樹脂モルタル複合材料
管２０は次のようにして製造される。
管２０は次のようにして製造される。
【００４６】すなわち、スチールベルト２４上に螺旋状
に巻回された離型フィルム２５の外周面上に、まず上流
側の供給器２６から熱硬化性樹脂２８が供給され、この
後、補強材としてのガラスペーパー３２ｂとガラススト
ランド３２ａとがこの順番で巻回される。すなわち、巻
回されたガラスペーパー３２ｂとガラスストランド３２
ａとに、熱硬化性樹脂２８が含浸した状態となって、内
周側のＦＲＰ層が形成される。
に巻回された離型フィルム２５の外周面上に、まず上流
側の供給器２６から熱硬化性樹脂２８が供給され、この
後、補強材としてのガラスペーパー３２ｂとガラススト
ランド３２ａとがこの順番で巻回される。すなわち、巻
回されたガラスペーパー３２ｂとガラスストランド３２
ａとに、熱硬化性樹脂２８が含浸した状態となって、内
周側のＦＲＰ層が形成される。
【００４７】この後、熱硬化性樹脂２８が含浸されたガ
ラスストランド３２ａの外周面上に、供給器２７から供
給される樹脂モルタル２が積層される。そして、ガラス
ストランド３２ａ上に形成された樹脂モルタル層２上
に、補強材としてのガラスストランド３３ａとガラスペ
ーパー３３ｂとがこの順番で巻回され、この後、下流側
の供給器２６から熱硬化性樹脂２８が供給されて、ガラ
スストランド３３ａとガラスペーパー３３ｂとに熱硬化
性樹脂２８が含浸されて、外周側のＦＲＰ層が形成され
る。
ラスストランド３２ａの外周面上に、供給器２７から供
給される樹脂モルタル２が積層される。そして、ガラス
ストランド３２ａ上に形成された樹脂モルタル層２上
に、補強材としてのガラスストランド３３ａとガラスペ
ーパー３３ｂとがこの順番で巻回され、この後、下流側
の供給器２６から熱硬化性樹脂２８が供給されて、ガラ
スストランド３３ａとガラスペーパー３３ｂとに熱硬化
性樹脂２８が含浸されて、外周側のＦＲＰ層が形成され
る。
【００４８】このようにして形成された樹脂モルタル複
合材料管２０を加熱炉２３内において加熱することによ
り、その出口側から硬化された樹脂モルタル複合材料管
２０が順次取り出されることになる。
合材料管２０を加熱炉２３内において加熱することによ
り、その出口側から硬化された樹脂モルタル複合材料管
２０が順次取り出されることになる。
【００４９】このような構成の樹脂モルタル複合材料管
２０の製造装置において、本実施例の欠陥検査装置であ
る超音波送信器１２及び超音波受信器１３は、加熱炉２
３の出口側に配置される。そして、連続成形される樹脂
モルタル複合材料管２０に超音波送信器１２から所定周
波数の超音波を送出し、その反射波を超音波受信器１３
で受信することにより、その受信レベルに基づいて内部
欠陥を検出するものである。なお、反射型の送受信器を
使用しているため、樹脂モルタル複合材料管２０の厚み
測定も可能となる。
２０の製造装置において、本実施例の欠陥検査装置であ
る超音波送信器１２及び超音波受信器１３は、加熱炉２
３の出口側に配置される。そして、連続成形される樹脂
モルタル複合材料管２０に超音波送信器１２から所定周
波数の超音波を送出し、その反射波を超音波受信器１３
で受信することにより、その受信レベルに基づいて内部
欠陥を検出するものである。なお、反射型の送受信器を
使用しているため、樹脂モルタル複合材料管２０の厚み
測定も可能となる。
【００５０】
【発明の効果】本発明に係わる樹脂モルタル複合材料の
欠陥検査方法は、周波数帯域が３００〜７００ＫHzの範
囲内にある超音波を前記複合材料の表面より内部に向け
て送信し、その内部での反射波を受信するまでの時間差
を計測することにより、その時間差が短くなる箇所を欠
陥箇所として検出するものである。また、本発明に係わ
る樹脂モルタル複合材料の欠陥検査装置は、成形された
樹脂モルタル複合材料の表面近傍に配置され、周波数帯
域が３００〜７００ＫHzの範囲内にある超音波を前記複
合材料の表面より内部に向けて送信する超音波送信器
と、前記複合材料の表面近傍に配置され、前記超音波送
信器により送信されて前記複合材料内部で反射された超
音波を受信する超音波受信器と、前記超音波送信器から
送信された超音波の反射波が前記超音波受信器により受
信されるまでの時間を計測することにより、その時間差
が短くなる箇所を欠陥箇所として検出する欠陥検出部と
を備えた構成としている。そして、周波数帯域が３００
〜７００ｋHzの超音波は、複合材料の組成粒では、回折
現象を応用して回り込み透過により反射を無くし、欠陥
箇所では反射しやすい波長であることから、反射波を検
出することにより、樹脂モルタル複合材料の欠陥箇所を
非破壊で検出することができるものである。
欠陥検査方法は、周波数帯域が３００〜７００ＫHzの範
囲内にある超音波を前記複合材料の表面より内部に向け
て送信し、その内部での反射波を受信するまでの時間差
を計測することにより、その時間差が短くなる箇所を欠
陥箇所として検出するものである。また、本発明に係わ
る樹脂モルタル複合材料の欠陥検査装置は、成形された
樹脂モルタル複合材料の表面近傍に配置され、周波数帯
域が３００〜７００ＫHzの範囲内にある超音波を前記複
合材料の表面より内部に向けて送信する超音波送信器
と、前記複合材料の表面近傍に配置され、前記超音波送
信器により送信されて前記複合材料内部で反射された超
音波を受信する超音波受信器と、前記超音波送信器から
送信された超音波の反射波が前記超音波受信器により受
信されるまでの時間を計測することにより、その時間差
が短くなる箇所を欠陥箇所として検出する欠陥検出部と
を備えた構成としている。そして、周波数帯域が３００
〜７００ｋHzの超音波は、複合材料の組成粒では、回折
現象を応用して回り込み透過により反射を無くし、欠陥
箇所では反射しやすい波長であることから、反射波を検
出することにより、樹脂モルタル複合材料の欠陥箇所を
非破壊で検出することができるものである。
【図１】本願発明の欠陥検査方法を適用した樹脂モルタ
ル複合材料の欠陥検査装置の電気的構成を示すブロック
図である。
ル複合材料の欠陥検査装置の電気的構成を示すブロック
図である。
【図２】本願発明の欠陥検査装置を用いた樹脂モルタル
複合材料管の製造装置の正面より見た概略構成図であ
る。
複合材料管の製造装置の正面より見た概略構成図であ
る。
【図３】複合材料での超音波の透過状態を示す図であ
る。
る。
【図４】複合材料の構造を示す一部縦断面図である。
【図５】透過法により音速、音響インピーダンス及び透
過損失を測定する測定系を示すブロック図である。
過損失を測定する測定系を示すブロック図である。
【図６】透過損失の測定結果を示すグラフである。
【図７】実験に用いた樹脂モルタル複合材料管の構造を
示す図である。
示す図である。
【図８】各周波数における透過損失の測定結果を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図９】製造過程で形成された樹脂モルタル複合材料管
の形状を示す図である。
の形状を示す図である。
【図１０】図９で示す樹脂モルタル複合材料管から作成
された試料を用いて透過損失を測定した結果を示すグラ
フである。
された試料を用いて透過損失を測定した結果を示すグラ
フである。
【符号の説明】 １ ＦＲＰ ２ 樹脂モルタル １１ 樹脂モルタル複合材料 １２ 超音波送信器 １３ 超音波受信器 １４ 時間計測部 １５ 欠陥検出部 ２０ 樹脂モルタル複合材料管
Claims (2)
- 【請求項１】 樹脂モルタルをガラス繊維強化プラスチ
ックで補強した樹脂モルタル複合材料の欠陥を検査する
方法であって、周波数帯域が３００〜７００ＫHzの範囲
内にある超音波を前記複合材料の表面より内部に向けて
送信し、その内部での反射波を受信するまでの時間差を
計測することにより、その時間差が短くなる箇所を欠陥
箇所として検出することを特徴とする樹脂モルタル複合
材料の欠陥検査方法。 - 【請求項２】 樹脂モルタルをガラス繊維強化プラスチ
ックで補強した樹脂モルタル複合材料の欠陥を検査する
装置であって、 成形された樹脂モルタル複合材料の表面近傍に配置さ
れ、周波数帯域が３００〜７００ＫHzの範囲内にある超
音波を前記複合材料の表面より内部に向けて送信する超
音波送信器と、 前記複合材料の表面近傍に配置され、前記超音波送信器
により送信されて前記複合材料内部で反射された超音波
を受信する超音波受信器と、 前記超音波送信器から送信された超音波の反射波が前記
超音波受信器により受信されるまでの時間を計測するこ
とにより、その時間差が短くなる箇所を欠陥箇所として
検出する欠陥検出部とを備えたことを特徴とする樹脂モ
ルタル複合材料の欠陥検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05032994A JP3468573B2 (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 樹脂モルタル複合管の欠陥検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05032994A JP3468573B2 (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 樹脂モルタル複合管の欠陥検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260751A true JPH07260751A (ja) | 1995-10-13 |
| JP3468573B2 JP3468573B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=12855879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05032994A Expired - Fee Related JP3468573B2 (ja) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | 樹脂モルタル複合管の欠陥検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3468573B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009063373A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Kyushu Electric Power Co Inc | 音響インピーダンス測定装置及びその方法 |
| JP2010014624A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Honda Motor Co Ltd | 圧力タンク及び圧力タンクにおける内部欠陥検出方法 |
| WO2011043050A1 (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-14 | 川崎重工業株式会社 | 超音波探傷検査の判定支援装置、判定支援方法、判定支援プログラム、及び該判定支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 |
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| JP2016070852A (ja) * | 2014-10-01 | 2016-05-09 | 株式会社Ihi | 超音波探傷方法及び超音波探傷装置 |
| WO2016092270A1 (en) * | 2014-12-08 | 2016-06-16 | Ge Oil & Gas Uk Limited | Apparatus and method for manufacturing flexible pipe |
| CN114235971A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-25 | 大连海事大学 | 一种基于超声导波的编织复合材料板损伤形状识别方法 |
-
1994
- 1994-03-22 JP JP05032994A patent/JP3468573B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9297788B2 (en) | 2009-10-05 | 2016-03-29 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Determination assist system of ultrasonic testing, determination assist method of ultrasonic testing, determination assist program of ultrasonic testing, and computer-readable storage medium for storing determination assist program of ultrasonic testing |
| US8934703B2 (en) | 2009-10-05 | 2015-01-13 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Determination assist system of ultrasonic testing, determination assist method of ultrasonic testing, determination assist program of ultrasonic testing, and computer-readable storage medium for storing determination assist program of ultrasonic testing |
| WO2011043050A1 (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-14 | 川崎重工業株式会社 | 超音波探傷検査の判定支援装置、判定支援方法、判定支援プログラム、及び該判定支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 |
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| US10024822B2 (en) | 2012-12-17 | 2018-07-17 | Snecma | Method for characterising a part made of a composite material |
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| JP2016503881A (ja) * | 2012-12-17 | 2016-02-08 | スネクマ | 複合材料で作られた部品を特性評価する方法 |
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| CN107206714A (zh) * | 2014-12-08 | 2017-09-26 | 通用电气石油和天然气英国有限公司 | 用于制造柔性管的设备及方法 |
| US10293562B2 (en) | 2014-12-08 | 2019-05-21 | Ge Oil & Gas Uk Limited | Apparatus and method for manufacturing flexible pipe |
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| CN114235971A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-25 | 大连海事大学 | 一种基于超声导波的编织复合材料板损伤形状识别方法 |
| CN114235971B (zh) * | 2021-12-22 | 2024-02-20 | 大连海事大学 | 一种基于超声导波的编织复合材料板损伤形状识别方法 |
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|---|---|
| JP3468573B2 (ja) | 2003-11-17 |
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