JPH11258215A - 樹脂管バット融着部の超音波検査方法とその方法を用いた超音波検査装置 - Google Patents

樹脂管バット融着部の超音波検査方法とその方法を用いた超音波検査装置

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JPH11258215A
JPH11258215A JP10063221A JP6322198A JPH11258215A JP H11258215 A JPH11258215 A JP H11258215A JP 10063221 A JP10063221 A JP 10063221A JP 6322198 A JP6322198 A JP 6322198A JP H11258215 A JPH11258215 A JP H11258215A
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JP
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ultrasonic
probe
butt
reception
propagation time
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JP10063221A
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Hiroshi Higuchi
裕思 樋口
Hiroyuki Nishimura
寛之 西村
Akira Tanaka
皓 田中
Sanenobu Kitamura
實信 来田村
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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    • G01N29/07Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂管のバット融着において、融着界面領域
が健全な組織状態となっているかどうかを非破壊検査で
きる技術を提供すること。 【解決手段】 樹脂管のバット融着部(1a)を挟んで両側
に超音波送信プローブ(2) と超音波受信プローブ(3) と
を振り分け配置し、前記超音波送信プローブから送信さ
れた超音波が前記バット融着部を通過して前記音波受信
プローブに達するように前記超音波送信プローブと前記
音波受信プローブの位置決めを行うステップと、前記超
音波の伝播時間を測定するステップと、前記測定された
伝播時間と基準値とを比較することによる前記バット融
着部の健全性を評価するステップと、からなる樹脂管バ
ット融着部の超音波検査。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂管を加熱溶融
しながら突き合わせ圧着する、いわゆるバット融着の融
着界面を検査する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、ポリエチレン管などに代表される
樹脂管は、ガスの供給管などに採用されているが、その
接続には接続フランジを用いて従来の接続手法が用いら
れている。このようなフランジ接続は手間とコストがか
さむため、管端面を直接溶融突き合わせ接合するバット
融着が注目されている。このバット融着界面の状態は、
加熱された温度によって変化するので、接続作業後何ら
かの非破壊検査によってその界面状態を検査する必要が
ある。実験的にこのような非破壊検査のためには、X線
や超音波などを用いることが通例であるが、現在のとこ
ろ、あまりよい成果は報告されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、樹脂
管のバット融着において、融着界面領域が健全な組織状
態となっているかどうかを非破壊検査できる技術を提供
することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、樹脂管のバット融着部を挟んで両側に
超音波送信プローブと超音波受信プローブとを振り分け
配置するステップと、前記超音波送信プローブから送信
された超音波が前記バット融着部を通過して前記音波受
信プローブに達するように前記超音波送信プローブと前
記音波受信プローブの位置決めを行うステップと、前記
バット融着部を通過した超音波の伝播時間を測定するス
テップと、前記測定された伝播時間と基準値とを比較す
ることによる前記バット融着部の健全性を評価するステ
ップと、からなる樹脂管バット融着部の超音波検査方法
が提案される。
【0005】この方法は、バット融着部の不良はバット
融着時の加熱温度に関係し、この加熱温度はまたバット
融着部の性質、特に音速を変化させるという、本願発明
者の考察に基づいている。つまり、良好な融着界面を得
るために要求される推奨温度で融着された組織はその分
子構造が改善され音速を上昇させる傾向があるのに対
し、推奨温度より低い温度で融着された組織はその分子
構造が悪化し音速を低下させる傾向がある。この事実か
ら、本発明では、バット融着部を通過するように超音波
送信プローブと超音波受信プローブを配置して、超音波
の伝播時間を測定することで、バット融着部の健全性検
査を行っている。超音波の伝播距離を一定に保持したま
ま各バット融着部を検査し、その伝播時間が明示的に低
下したバット融着部は低い加熱温度でバット融着作業が
行われたとして、非健全であると評価される。このよう
に、超音波の伝播時間を測定するだけで、融着界面領域
が健全性が評価されるので、樹脂管の外周面から完全に
非破壊で検査することができ、単に超音波の伝播時間を
測定するだけなので、通常のコンパクトな超音波装置が
利用でき、検査コストも抑制できる。
【0006】本発明の好適な実施形態として、前記伝播
時間の測定を前記超音波送信プローブと超音波受信プロ
ーブとの相対位置関係を保持したまま管軸方向に変位さ
せながら行うならば、バット融着部の径方向の各ポイン
トの健全性評価が可能となる。また、前記伝播時間の測
定を前記超音波送信プローブと超音波受信プローブとの
相対位置関係を保持したまま管周方向に変位させながら
行わうならば、バット融着部の周方向の各ポイントの健
全性評価が可能となる。
【0007】本発明による方法を、例えばポリオレフィ
ン樹脂系、特にポリエチレン管のバット融着部の健全性
評価に用いる場合、バット融着時の加熱温度が約210
℃で良好な界面状態が得られると同時に音速も上昇し、
加熱温度が約170℃で望ましくない界面状態が得られ
ると同時に音速も低下する傾向にあるため、信頼性の高
い検査が可能となる。
【0008】超音波は、縦波、横波、板波、表面波など
のモードを持っているが、被検査物の種類、形状、寸法
により最適なものを採用することができる。例えば、縦
波モードの超音波は、減衰が少ないので、超音波減衰率
に大きな材料に対して有効である。縦波や横波では、超
音波送信プローブと超音波受信プローブを管の外周面に
設置する以上、内周面で一度反射させる必要があるが、
横波モードの超音波は、縦波のような反射時にモード変
換による横波の発生による妨害の恐れがないので、微弱
な信号を信頼性をもって検出し易いという利点がある。
管厚さが薄い場合、必然的に板波が発生するので、これ
を利用することも可能であるし、場合によっては、表面
波を利用しても良い。
【0009】上述したような超音波検査方法を実施する
ための超音波検査装置として、本発明では、前記超音波
送信プローブと超音波受信プローブとを位置調整可能に
保持するホルダーを備えていることが提案される。超音
波の伝播時間を測定するためには、超音波送信プローブ
から発射された超音波の中心ビームに超音波受信プロー
ブを合わせ、その位置を保持することが必須要件なの
で、このようなホルダーを備えることにより、検査作業
が容易となる。特に被検査物の形状によって、超音波の
入射角度、その結果受信角度を調整する必要があるの
で、前記超音波送信プローブの超音波送信角度と前記超
音波受信プローブの超音波受信角度を調整可能に構成す
ることも、本発明の目的に適ったことである。本発明に
よるその他の特徴及び利点は、以下図面を用いた実施例
の説明により明らかになるだろう。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明によるポリエチレ
ン管バット融着部の超音波検査を模式的に示している。
送信プローブ2と受信プローブ3は、一方のポリエチレ
ン管1の後端と他方のポリエチレン管2の前端を突き合
わせて加熱溶融しながら圧着することで形成されたバッ
ト融着部1aを挟んで両側に配置されている。送信プロ
ーブ2と受信プローブ3はホルダー4によって保持され
ており、互いの位置関係が維持されている。
【0011】ホルダー4は、送信プローブ2を着脱自在
に固定する第1ホルダー部41と、受信プローブ3を着
脱自在に固定する第2ホルダー部42と、第1ホルダー
部41と第2ホルダー部42を互いの間隔が自在に調整
可能なように連結している支持ロッド43とを備えてい
る。この実施の形態では、詳しく図示されてはいない
が、支持ロッド43と第2ホルダー部42とは、送りネ
ジと移動コマのように構成されており、第2ホルダー部
42は支持ロッド43の軸方向に微細移動可能である。
この構成により、受信プローブ2は、送信プローブ3か
ら送り出された超音波を最適な位置で、つまり最大音圧
が得られる位置で受信することができる。
【0012】ここでは、両プローブ2、3は縦波斜角タ
イプが用いられており、送信プローブ2から出た超音波
がポリエチレン管1の内周面で反射する際のモード変換
による縦波のエネルギー損失を抑えるため、送信プロー
ブ2の送信角αと受信プローブ3の受信角βは30度以
下が望ましい。このため、両プローブ2、3は互いにか
なり接近させた位置関係となる。このような大きな送信
角αを用いることは、バット融着部1a領域を超音波が
通過する距離が長くなることになり、バット融着部1a
の組織状態の影響度が大きくなるので、この検査にとっ
て利点となる。
【0013】送信プローブ2と受信プローブ3はそれぞ
れ、この超音波検査装置の本体部5に接続されている
が、この本体部5に内蔵されている超音波電子系の機能
ブロック図が図2に示されている。この超音波電子系
は、制御部50を中核とし、送信プローブ2に高周波パ
ルスを与えることにより超音波を励起させる駆動部5
1、受信プローブ3で受信された超音波信号を増幅して
次の処理系に送る受信部52を備えている。さらに、送
信プローブ2によって超音波が送り出されたタイミング
と受信プローブ3によってその超音波が受け取られたタ
イミングから、ポリエチレン管1内での図1で示された
超音波伝播経路における伝播時間を測定する伝播時間測
定部53、及びその測定された伝播時間と基準値格納部
54に格納されている基準値を比較してバット融着部1
aの健全性を評価する評価部55も制御部50による制
御指令のもとに動作するように備えられている。
【0014】基準値格納部54に格納される基準値とし
ては、前もって、図1のようにセットされた送信プロー
ブ2と受信プローブ3をその超音波の伝播路程にバッド
融着部1aが入らないようにポリエチレン管1上に配置
して算出された伝播時間が用いられる。もちろん、その
ような基準値が判っている場合はキー入力前述したよう
に、適切な温度で加熱され融着されたバッド融着部1a
の音速は他の部分に比べ速くなり、不適切な温度でもっ
て融着された融着部1aの音速は遅くなる傾向があるの
で、図1にように配置した送信プローブ2から受信プロ
ーブ3に伝播する超音波の伝播時間を測定し、前記基準
値と比較することにより、バット融着部1aの健全性チ
ェックが可能となる。検査員は、手動又は、ここでは示
されていない自動走査機構を用いて、送信プローブ2と
受信プローブ3をポリエチレン管1の軸方向及び周方向
に、つまりジグザグに走査させることにより、バッド融
着部1aのほぼ全域を検査することができる。走査中に
おいて伝播時間が長くなった箇所、つまり不健全部が見
つかると、ランプの点滅やブザー56によって警告が発
せられる。
【0015】上述した実施の形態では、ポリエチレン管
1中の縦波の伝播時間を測定する方法を採用したが、も
ちろん横波や板波を採用することも可能である。横波を
採用する場合、送信プローブ2はポリエチレン管1に横
波が入射するように、受信プローブ3はその反射波を受
信できるように構成されている。通常超音波プローブは
送受信可能に設計されており、この送信プローブ2と受
信プローブ3も同一のものである。ただし、ポリエチレ
ン管1内周面での反射時のモード変換による縦波の発生
を避けるため、送信プローブ2の送信角αと受信プロー
ブ3の受信角βは40度以上にすることが好ましい。
【0016】板波は、管厚が薄い場合45度以上の横波
を入射すると板波を発生するので、このことを利用し
て、70度程度の入射角をもつ送信プローブ2と受信プ
ローブ3を用いて、横波と板波の両方での伝播時間測定
が可能な装置として、選択的に利用してもよい。
【0017】図3は、本発明によるポリエチレン管バッ
ト融着部の超音波検査の別な形態を模式的に示してお
り、そこでは送信プローブ2の送信角αと受信プローブ
3の受信角βは、可変式となっており、バット融着部1
aの寸法形状に合わせて最適な送信角と、結果的に受信
角が設定される。送信角を変更すると、超音波の伝播経
路が変わるので、受信プローブ3で受信された超音波の
波形を観察しながら、その音圧がピークとなるように第
2ホルダー部42と受信プローブ3の受信角とを調整す
る。この方法のさらなる展開として、送信プローブ2と
して縦波の斜角プローブを用い、受信プローブ3とし
て、送信プローブ2から出されてポリエチレン管1の内
周面でモード変換した縦波を受信プローブ3で受け取る
ような構成も考えられる。
【0018】いずれにしても、本発明の重要な点は、バ
ット融着部1aの健全性が音速と関連するという考察に
基づき、バット融着部1aを通過する超音波の伝播速度
を測定することにより、バット融着部1aの健全性を検
査する技術を考え出したことである。超音波の周波数は
材料の減衰率を考慮して0.5MHzから5MHz程度
の間から選択されるが、ポリエチレン管1は比較的大き
な減衰を示すので、0.5MH〜2MHzが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるポリエチレン管バット融着部の超
音波検査装置の模式図
【図2】超音波検査装置の電子系の機能ブロック図
【図3】可変角プローブを用いたポリエチレン管バット
融着部の超音波検査装置の模式図
【符号の説明】
1 ポリエチレン管 1a バット融着部 2 送信プローブ 3 受信プローブ 4 ホルダー 5 超音波検査装置の本体部 53 伝播時間測定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 来田村 實信 京都府京都市左京区下鴨高木町41

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂管のバット融着部を挟んで両側に超
    音波送信プローブと超音波受信プローブとを振り分け配
    置するステップと、 前記超音波送信プローブから送信された超音波が前記バ
    ット融着部を通過して前記音波受信プローブに達するよ
    うに前記超音波送信プローブと前記音波受信プローブの
    位置決めを行うステップと、 前記バット融着部を通過した超音波の伝播時間を測定す
    るステップと、 前記測定された伝播時間と基準値とを比較することによ
    る前記バット融着部の健全性を評価するステップと、か
    らなる樹脂管バット融着部の超音波検査方法。
  2. 【請求項2】 前記伝播時間の測定が前記超音波送信プ
    ローブと超音波受信プローブとの相対位置関係を保持し
    たまま管軸方向に変位させながら行われる請求項1に記
    載の樹脂管バット融着部の超音波検査方法。
  3. 【請求項3】 前記伝播時間の測定が前記超音波送信プ
    ローブと超音波受信プローブとの相対位置関係を保持し
    たまま管周方向に変位させながら行われる請求項1又は
    2に記載の樹脂管バット融着部の超音波検査方法。
  4. 【請求項4】 前記超音波送信プローブと超音波受信プ
    ローブとを位置調整可能に保持するホルダーを備えてい
    る、請求項1〜3のいずれか1項に記載の超音波検査方
    法を用いた超音波検査装置。
  5. 【請求項5】 前記超音波送信プローブの超音波送信角
    度と前記超音波受信プローブの超音波受信角度が調整可
    能である請求項4による超音波検査装置。
JP10063221A 1998-03-13 1998-03-13 樹脂管バット融着部の超音波検査方法とその方法を用いた超音波検査装置 Pending JPH11258215A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002040004A (ja) * 2000-07-27 2002-02-06 Hitachi Metals Ltd 樹脂管融着部の融着不良検出方法

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JP2002040004A (ja) * 2000-07-27 2002-02-06 Hitachi Metals Ltd 樹脂管融着部の融着不良検出方法

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