JPH0796372A - 溶接型ひずみゲージの取付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 取付け後長期間ひずみゲージの信頼性を保持
する。 【構成】 鉄鋼材料よりなる被測定材１０の表面に耐蝕
性の金属被膜１１を形成し、この金属被膜１１上に溶接
により取付ける溶接型ひずみゲージの取付け板１２をス
ポット溶接で取付け、この溶接型ひずみゲージの取付け
部への水分の浸透を防止する防水処理を行い、金属被膜
１１の厚さをスポット溶接による金属被膜側のナゲット
１３の厚みｔより厚くなるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定材に取付け後長
期間の使用に耐える溶接型ひずみゲージの取付け方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼材料から構成される構造物のひずみ
測定を長期間にわたって行ったり、建設初期に、ひずみ
ゲージを取付け、建設後期にひずみ計測をすることが行
われている。たとえば、鉄筋コンクリート製原子炉格納
容器の場合、鉄筋およびライナープレート据え付け後、
ひずみゲージを取付けコンクリートを打設し、鉄筋コン
クリート製原子炉格納容器完成後に使用前検査として耐
圧試験を行うが、その際取付けたひずみゲージによるひ
ずみ計測が行われる。この場合、取付けてから計測する
までに３年近くの期間がある。このような長時間の使用
や待機に耐え、信頼度の高いひずみゲージとして溶接型
ひずみゲージが用いられている。このひずみゲージは金
属パイプの中にひずみゲージが密閉され、このパイプを
取付け板上に溶接したもので、この取付け板と被測定材
とをスポット溶接で接合して使用するものである。この
金属パイプおよび取付け板には耐蝕性金属が用いられて
おり、溶接ひずみゲージ自身は、長期間信頼性を保持で
きるように構成されている。

【０００３】従来の被測定材への溶接型ひずみゲージ取
付け方法を図６、図７を用いて説明する。図６（ａ）は
被測定材のゲージ取付け面の表面処理を示す。表面処理
は被測定材のゲージ取付け面に付着しているミルスケー
ル、サビ、塵、油脂等の除去、サンドペーパによる表面
の平滑化処理等である。図６（ｂ）はゲージの位置決め
と溶接による取付けを示す図である。ゲージの取付け
は、被測定材のひずみ測定位置に対してゲージの位置決
めをし、スポット溶接によりゲージの取付けを行う。図
７（ｃ）は配線処理を示す図である。配線処理は、ゲー
ジ用ケーブルの配線をし、引き回しして固定する処理で
ある。図７（ｄ）は防水処理を示す図である。防水処理
は表面処理施工面の発錆防止およびひずみゲージとケー
ブルへの水分の浸透を防止するために行い、防水処理材
を対象面に塗布する。鉄筋コンクリート製原子炉格納容
器の場合、以上の処理を完了後、コンクリート打設が行
われ、養生期間後引き続き工事を行い、完了した後耐圧
試験のとき、ひずみ計測が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】被測定材のゲージ取付
け面は、表面処理した後、溶接型ひずみゲージの取付け
板とスポット溶接され、防水処理材によりひずみゲージ
の取付け板と被測定材のゲージ取付け面との接着境界面
に水分が浸透しないように処理されている。ゲージ取付
け面の鋼材の防錆はこの防水処理材にのみ依存している
が、長期間における防水処理材の品質安定性、信頼性は
十分ではなく、さらにひずみゲージ取付け後のコンクリ
ート打設等の工事において、防水処理材に損傷が生じる
こともあった。防水処理材にピンホールがあったり、劣
化や損傷により亀裂が生じると毛細管現象により接着境
界面に水分が浸透し鋼材のゲージ取付け面に錆が発生す
る。図８は被測定材１０のゲージ取付け面とひずみゲー
ジの取付け板１２とのスポット溶接による接合状態を示
す。接合は溶融した金属部分であるナゲット１３により
なされており、このナゲット１３周辺に腐食が生じると
ゲージ取付け面よりひずみゲージの取付け板１２へのひ
ずみの伝達に支障をきたす。つまり、被測定材１０から
ナゲット１３を介してひずみゲージに伝達されるひずみ
が腐食の進行に伴い正しく伝わらなくなる。溶接型ひず
みゲージのスポット溶接部に構成されるナゲット１３の
一方の金属への溶融深さｔは約０．１ｍｍ以下であり、
腐食が進行すればナゲット１３は極めて短期間に消滅
し、ひずみの伝達が行われなくなり、ひずみ測定が不可
能となる。

【０００５】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、鋼材よりなる被測定材のひずみゲージ取付け面
およびその周囲に耐蝕性金属被膜を形成し、この金属被
膜上にスポット溶接で溶接型ひずみゲージを取付けるこ
とにより、長期間にわたる安定した信頼性の高い溶接型
ひずみゲージ取付け方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、鉄鋼材料よりなる被測定材の表面に耐蝕性の金属被
膜を所定の厚さで形成し、該金属被膜上に溶接により取
付ける溶接型ひずみゲージをスポット溶接で取付け、該
溶接型ひずみゲージの取付け部への水分の浸透を防止す
る防水処理を行い、前記所定の厚さをスポット溶接によ
る金属被膜側の溶融金属の厚みより厚くなるようにした
ものである。

【０００７】また、前記金属被膜をニッケル・クロム系
合金、ステンレス系合金、コバルト基合金のいずれかを
溶射して生成するようにしたものである。

【０００８】

【作用】被測定材のひずみゲージ取付け面とその周囲に
耐蝕性の金属被膜を生成する。その金属被膜の厚みはス
ポット溶接の溶融金属の底が母材である被測定材の表面
に達しない寸法とし、金属被膜内で溶接接合がなされ、
接合面の耐蝕性を維持するようにする。この金属被膜が
ひずみゲージ取付け面とその周囲を覆い、その面の発錆
を防止する。また、金属被膜と溶接型ひずみゲージの取
付け板とはともに耐蝕性の金属であるので、スポット溶
接により形成される溶融金属部も耐蝕性があり、発錆を
防止する。このように防錆措置がされているので、防水
処理材が損傷を受けたり、劣化して水分が浸透しても、
ひずみゲージが取りつく母材の被測定面の発錆やスポッ
ト溶接の溶融金属とその周辺の発錆は防止される。被測
定材に発生したひずみは金属被膜、スポット溶接による
溶融金属、溶接型ひずみゲージの取付け板を介してひず
みゲージに伝達されるが、その経路における錆の発生が
防止されるので、ひずみの計測は長期間にわたり正常に
行われる。

【０００９】ニッケル・クロム系合金、ステンレス系合
金、コバルト基合金はいずれも、鉄を主体とした合金で
耐蝕性を有し、溶接型ひずみゲージの取付け板との溶接
性および鉄鋼材料よりなる被測定材との接着性がよい。
また、溶射により形成された金属被膜は、固有抵抗が高
く、熱伝導度が小さく、半溶融状態の範囲、すなわち軟
化溶融状態の温度範囲が広く、鍛接性がよいこと、凝
固、収縮や熱膨張係数が小さいことが望ましいが、ニッ
ケル・クロム系合金、ステンレス系合金、コバルト基合
金のいずれによる溶射金属被膜もこれらを満足してい
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１、図２は鉄筋コンクリート製原子炉格納容器
のライナープレートへの溶接型ひずみゲージ取付け手順
を示す図である。ライナープレート１は、鉄鋼材料より
なり、円筒部材２に水平材３が取付けられ、両部材２、
３をブラケット４で結合して構成されている。溶接型ひ
ずみゲージは、図１（ａ）において表面処理施工面、お
よびその上に一部表示されている金属溶射施工面に取付
けられる。溶接型ひずみゲージの取付けに当たり、まず
（ａ）に示した溶接型ひずみゲージ取付け面となる表面
処理施工面に対し、グラインダー又はサンドブラストに
より、鋼材のミルスケール、錆、油脂等を除去し、溶射
による金属被膜形成の下地を準備する。表面処理終了
後、その上に金属溶射を行う。金属溶射は、ニッケル・
クロム系合金、ステンレス系合金、コバルト基合金のい
ずれかを線状にしてフレームスプレイ溶射により、表面
処理施工済の被測定材表面に金属被膜を形成する。金属
被膜の厚さは、スポット溶接によるナゲットの深さが
０．１ｍｍ以下なので、ナゲットの底が母材である鋼材
の表面に到達しない寸法であればよく、概略０．２ｍｍ
程度の施工でよい。

【００１１】図１（ｂ）はひずみゲージ取付けの状態を
示す。ひずみゲージ取付けは、この金属被膜の上にひず
みゲージ取付け位置をけがき、その位置に溶接型ひずみ
ゲージを設定し、スポット溶接により溶接する。

【００１２】図２（ｃ）は配線処理を示す。配線処理は
各溶接型ひずみゲージごとにひずみゲージケーブルを配
線し、引き回しをし、被測定材または一部金属被膜上に
固定する。図２（ｄ）は防水処理を示す。防水処理は表
面処理した範囲に行う。金属被膜と溶接型ひずみゲージ
の取付け板との接合面への水分の浸透防止、金属被膜の
形成されていない表面処理面の発錆防止をするよう防水
処理材を塗布する。

【００１３】図３は被測定材に溶射して形成した耐蝕性
金属被膜の単層膜の断面図を示す。金属被膜は単層で十
分目的を達するが、さらに完全を期すため、多層として
もよい。図４はＡ、Ｂ２層とした場合の断面図である。
２層めにはニッケル、亜鉛、錫等の純金属を積層する。
この場合下層の合金との整合性を考慮する必要がある。

【００１４】図５は単層の金属被膜にスポット溶接を行
った場合に構成されるナゲットの模式図を示す。被測定
材１０上に形成された耐蝕性金属被膜１１に溶接型ひず
みゲージの取付け板１２を載せ、スポット溶接した状態
を示し、溶融金属がナゲット１３を形成する。このナゲ
ット１３の一方の金属への溶け込み深さｔは約０．１ｍ
ｍ以下である。このため、ナゲット１３の底が被測定材
である鋼材に達しないように、金属被膜の厚みを約０．
２ｍｍ程度とすれば良い。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は被測定材の表面に耐蝕性の金属被膜を形成し、この上
に溶接型ひずみゲージをスポット溶接により取付けるの
で、溶接接合部は耐蝕性を有し、取付け後長期間ひずみ
ゲージの信頼性を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の表面処理、金属溶射、ゲージ
取付け手順を示す図である。

【図２】本発明の実施例の配線処理、防水処理手順を示
す図である。

【図３】被測定材に単層の耐蝕性金属溶射被膜を形成し
た状態を示す図である。

【図４】被測定材に２層の耐蝕性金属溶射被膜を形成し
た状態を示す図である。

【図５】単層の金属被膜にスポット溶接をした場合のナ
ゲットの模式図である。

【図６】従来例の表面処理、ゲージ取付け手順を示す図
である。

【図７】従来例の配線処理、防水処理手順を示す図であ
る。

【図８】従来のスポット溶接をした場合のナゲットの模
式図である。

【符号の説明】

１ ライナープレート ２ 円筒部材 ３ 水平材 ４ ブラケット １０ 被測定材 １１ 金属被膜 １２ 取付け板 １３ ナゲット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 泰彦 神奈川県横浜市磯子区新中原１番地 石川 島播磨重工業株式会社横浜第一工場内 (72)発明者 小野 悟 東京都品川区南大井６丁目８番２号 株式 会社東京測器研究所内 (72)発明者 和唐 武彦 横浜市緑区川向町1310−１ 株式会社東京 測器研究所計測技術部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄鋼材料よりなる被測定材の表面に耐蝕
   性の金属被膜を所定の厚さで形成し、該金属被膜上に溶
   接により取付ける溶接型ひずみゲージをスポット溶接で
   取付け、該溶接型ひずみゲージの取付け部への水分の浸
   透を防止する防水処理を行い、前記所定の厚さをスポッ
   ト溶接による金属被膜側の溶融金属の厚みより厚くなる
   ようにしたことを特徴とする溶接型ひずみゲージの取付
   け方法。
2. 【請求項２】 前記金属被膜をニッケル・クロム系合
   金、ステンレス系合金、コバルト基合金のいずれかを溶
   射して生成することを特徴とする請求項１記載の溶接型
   ひずみゲージの取付け方法。