KR20130119834A - 라이닝의 박리검사방법 및 박리검사장치 - Google Patents

Abstract

접착층이 판재에 잔여하여 불소수지 라이닝재만의 박리가 생긴 부분을 검출하는 것이 가능한 라이닝의 박리검사방법 및 박리검사장치를 제공한다.
사전에, 판재(20), 불소수지 라이닝재(31) 및 접착층(32)이 밀착한 건전부에 있어서 초음파를 판재(20)측에서부터 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 기준시간을 구한다. 판재(20)의 시험부(E)에 있어서 초음파를 판재(20)측에서부터 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 참조시간을 구한다. 이 시간들을 비교하는 것에 의해 불소수지 라이닝재(31)와 접착층(32)과의 경계면(F1)의 박리 유무를 검사한다.

Description

라이닝의 박리검사방법 및 박리검사장치{Method of inspecting a lining exfoliation and device therefor}

본 발명은, 라이닝의 박리검사방법 및 박리검사장치에 관한 것이다. 더 상세하게는, 라이닝을 갖는 판재에 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 상기 라이닝의 박리 유무를 검사하는 라이닝의 박리검사방법 및 박리검사장치에 관한다.

종래, 라이닝의 박리검사대상은, 관, 용기 등이 많고, 검사 시에는 관, 용기 등의 내부에 인간이 들어가, 내부에서 목시검사(눈으로 관찰함), 타음검사, 핀볼검사 등을 하는 것이 통상이었다. 그 때문에, 검사 시에는, 조업을 정지해야한다. 더욱이, 불소수지 라이닝 탱크는 미량의 오염마저 인정하지 않기 때문에, 내부검사 후에는 세정이 필요불가결이며, 검사에 매우 많은 시간을 필요로 하였다.

한편, 예를 들어 특허문헌 1에 기재한 바와 같이, 조업을 정지하지 않고 라이닝의 박리를 검사하는 방법이 제창되어 있다. 상기 문헌에 기재된 발명은, 배관 외부에서부터 초음파 펄스를 입사시켜, 배관 내부의 라이닝 내주면과 관 본체와의 각 반사 에코의 감쇠율을 산출하고, 박리의 유무를 조사하고 있다. 같은 종래 방법에서는, 라이닝재와, 접착층으로 이루어진 다층구조의 라이닝에는 언급하고 있지 않지만, 접착층과 라이닝재가 함께 판재에서 박리하는 경우에는, 상기 수법으로 박리를 측정할 수 있을지도 모른다.

그러나, 불소수지의 라이닝재만이 박리하여, 접착층이 판재 본체에 잔여할 수도 있다. 불소수지 라이닝재만의 박리에 의해, 판재는 보호받지 않은 상태가 될 수 있기 때문에, 이 상태도 검출할 필요가 있다. 하지만, 상기 종래방법에서는, 접착층만이 잔여하는 부분과 건전부와의 차이는 명확하지 않고, 불소수지 라이닝재만의 박리를 검출하는 것이 어려웠다.

특허문헌 1 일본 특개 2000-329751호 공보

이러한 종래의 사정을 비추어보아, 접착층이 판재에 잔여하여 불소수지 라이닝재만의 박리가 생긴 부분을 검출할 수 있는 라이닝의 박리검사방법 및 박리검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 라이닝의 박리검사방법의 특징은, 라이닝을 갖는 판재에 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 상기 라이닝의 박리 유무를 검사하는 방법에 있어서, 상기 라이닝이, 불소수지 라이닝재와 이 불소수지 라이닝재를 상기 판재에 첩착시키기 위한 접착층을 최소한 포함하고, 상기 접착층은, 상기 판재보다도 상기 불소수지 라이닝재의 음향 임피던스에 근사한 재료로부터 이루어지며, 사전에, 상기 판재, 상기 불소수지 라이닝재 및 상기 접착층이 밀착한 건전부에 있어서 상기 초음파를 상기 판재측에서부터 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 기준시간을 구하고, 상기 판재의 시험부에 있어서 상기 초음파를 상기 판재측에서부터 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파의 상기 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 참조시간을 구해, 이 시간들을 비교하는 것에 의해 상기 불소수지 라이닝재와 상기 접착층과의 경계면의 박리 유무를 검사하는 것에 있다.

상기 구성에 의하면, 상기 접착층은, 상기 판재보다도 상기 불소수지 라이닝재의 음향임피던스에 근사한 재료로부터 구성되어 있다. 이로 인해, 접착층과 불소수지 라이닝재와의 음향임피던스의 차가 작은 경우, 도 2(a)와 같이, 접착층과 불소수지 라이닝재와의 경계면에 도달한 초음파는 불소수지 라이닝재로 거의 투과하여, 해당 경계면에서부터의 반사파는 거의 검출되지 않는다. 한편, 같은 도(b)에 도시하는 바와 같이, 박리부가 존재하면, 해당 경계면에 도달한 초음파는 이 박리부에서 거의 반사하고, 불소수지 라이닝재로 투과하지 않는다. 따라서, 건전부에서의 수신신호로 해당 경계면에서부터의 반사파는 포함되지 않지만, 박리부에서의 수신신호에는 해당 경계면에서부터의 반사파가 포함된다. 따라서, 이 반사파 유무에 의해, 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파를 비교하면 상술한 시간의 어긋남이 생긴다.

그리고, 건전부에서의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 참조시간과, 시험부에서의 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 참조시간을 비교한다. 발명자들의 실험에 의하면, 도 2(b)에 도시하는 것처럼 불소수지 라이닝재와 접착층과의 경계면의 박리가 존재하는 경우, 도 6에 도시하는 바와 같이, 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 시간에 어긋남이 생기는 것이 판명됐다. 즉, 이 시간의 어긋남에 착안하는 것으로, 불소수지 라이닝재와 접착층과의 경계면의 박리 검출이 가능하게 된다. 또한, 이 시간의 어긋남은, 초음파의 주파수에 의존하지 않아, 원리적으로 주파수는 특별히 한정되는 것은 아니다.

또, 사전에, 상기 건전부에 있어서 수신한 다중반사파의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 최고값을 기준최고값으로써 구하고, 상기 시험부에 있어서 수신한 다중반사파의 상기 소정횟수의 반사를 반복한 반사파의 최고값을 구해, 이 최고값들을 비교하는 것에 의해 상기 판재와 상기 접착층과의 경계면의 박리 유무를 검사하면 좋다.

상기 구성에 의하면, 건전부에서의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 최고값과, 시험부에서의 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 최고값을 비교한다. 발명자들의 시험에 의하면, 도 2(c)에 도시하는 것처럼 판재와 접착층과의 경계면에 박리가 존재하는 경우, 도 6에 도시하는 바와 같이, 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 최고값이 크게 상이한 것이 판명됐다. 즉, 최고값에 착안하는 것으로, 판재와 접착층과의 경계면의 박리 검출이 가능하게 된다. 이로 인해, 각 경계면의 박리를 각각 검출할 수 있다.

또, 상기 접착층은, 상기 불소수지 라이닝재의 음향임피던스보다 작은 재료로부터 이루어지며, 사전에, 상기 건전부에 있어서 수신한 다중반사파의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 기준위상을 구하고, 상기 시험부에 있어서 수신한 다중반사파의 상기 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 참조위상을 구해, 이 위상들을 비교하는 것에 의해 상기 불소수지 라이닝재와 상기 접착층과의 경계면의 박리 유무를 검사하도록 해도 상관없다.

상기 구성에 의하면, 상기 접착층은, 상기 불소수지 라이닝재의 음향임피던스보다 작은 재료로부터 구성되어 있다. 관계되는 경우, 도 13(a)처럼, 접착층과 불소수지 라이닝재와의 경계면에 도달한 초음파의 일부는, 음향임피던스의 차에 의해 해당 경계면에서 반사한다. 한편, 같은 도(b)에 도시하는 것처럼, 박리부가 존재하면, 해당 경계면에 도달한 초음파는 이 박리부에서 주로 반사하고, 불소수지 라이닝재로 투과하지 않는다. 여기서, 접착층의 음향임피던스는 불소수지 라이닝재의 음향임피던스보다 작으며, 박리부를 구성하는 공기의 음향임피던스는 더욱 작다. 따라서, 박리부의 존재에 의해 위상반전이 생긴다.

그리고, 건전부에서의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 기준위상과, 시험부에서의 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 참조위상을 비교한다. 발명자들의 실험에 의하면, 불소수지 라이닝재와 접착층과의 경계면의 박리가 존재하는 경우, 기준위상에 대해 참조위상이 반전하는 것이 판명됐다. 즉, 이 위상반전에 착안하는 것으로, 불소수지 라이닝재와 접착층과의 경계면의 박리 검출이 가능하게 된다.

상기 어느 기재의 구성에 있어서, 상기 접착층이 상기 판재에 상기 불소수지 라이닝재를 접착시키는 접착제와 유리 크로스에 의해 구성되어 있어도 상관없다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 라이닝의 박리검사장치의 특징은, 라이닝을 갖는 판재에 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하는 탐촉자와, 수신한 다중반사파를 평가하는 신호처리장치를 갖추고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 상기 라이닝의 박리 유무를 검사하는 구성에 있어서, 상기 라이닝이, 불소수지 라이닝재와 이 불소수지 라이닝재를 판재에 첩착시키기 위한 접착층을 최소한 포함하며, 상기 접착층은, 상기 판재보다도 상기 불소수지 라이닝재의 음향임피던스에 근사한 재료로부터 이루어지며, 상기 신호처리장치는, 사전에, 상기 판재, 상기 불소수지 라이닝재 및 상기 접착층이 밀착한 건전부에 있어서 상기 판재측에서부터 입사된 초음파의 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 기준시간을 구하며, 상기 판재의 시험부에 있어서 상기 판재측에서 입사된 초음파의 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파의 상기 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 참조시간을 구해, 이 시간들을 비교하는 것에 의해 상기 불소수지 라이닝재와 상기 접착층과의 경계면의 박리 유무를 검사하는 것에 있다.

상기 기재한 시간을 비교하는 경우, 상기 신호처리장치는, 상기 기준시간과 상기 참조시간과의 차이 값이 소정 치 이상인 경우에 경고하는 경고수단을 갖추면 더욱 좋다.

상기 신호처리장치는, 상기 탐촉자를 주사하여 수신한 다중반사파에 의해 주사영상을 생성하도록 해도 상관없다. 주사영상으로써는, 예를 들어, B스캔영상이나 C스캔영상을 들 수 있다. 또, 상기 탐촉자에는, 단일진동자형 탐촉자를 사용해도 좋고, 이중진동자형 탐촉자를 사용할 수도 있다.

상기 본 발명에 관한 라이닝의 박리검사방법 및 박리검사장치의 특징에 의하면, 접착층이 판재에 잔여하여 불소수지 라이닝재만의 박리가 생긴 부분을 검출할 수 있게 되었다.

본 발명의 다른 목적, 구성 및 효과에 대해서는, 이하 발명의 실시형태의 항에서 분명하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 박리검사장치의 개략도,
도 2는 판재 및 라이닝에 대한 초음파의 거동을 설명하기 위한 도이며, (a)는 건전부, (b)는 제1 경계면에서의 박리, (c)는 제2 경계면에서의 박리를 도시하는 도,
도 3은 각 시험체의 밴드패스필터를 거쳐 얻어진 RF파형의 일례를 도시하는 그래프((a)는 B1 부근, (b)는 B10 부근, (c)는 B20 부근의 결과를 도시한다.),
도 4(a)~(c)는, 도 3(a)~(c)에 각각 대응하는 검파파형을 도시하는 그래프,
도 5는 감쇠계수의 차이를 설명하는 그래프이며, (a)는 각 시험체의 감쇠경향을 도시하는 그래프, (b)는 건전시험체에 대한 제1, 제2 박리시험체의 감도차를 도시하는 그래프, (c)는 각 시험체의 감쇠계수를 도시하는 그래프,
도 6은 반사파의 최고시간 및 최고값의 비교를 설명하는 그래프,
도 7은 건전시험체, 제1 박리시험체 및 제2 박리시험체를 각각 비교한 그래프이며, (a)는 최고시간차, (b)는 에코높이를 비교한 그래프,
도 8은 다른 라이닝 구조의 일례를 도시하는 도,
도 9는 도 8에서 도시하는 라이닝 구조의 각 시험체의 도 3 상당도,
도 10은 도 8에서 도시하는 라이닝 구조의 각 시험체의 도 4 상당도,
도 11은 도 8에서 도시하는 라이닝 구조의 각 시험체의 도 5 상당도,
도 12는 도 8에서 도시하는 라이닝 구조의 각 시험체의 도 7 상당도,
도 13은 본 발명의 다른 실시형태에 관계된 도 2 상당도이다.

다음으로, 첨부도면을 적절히 참조하면서, 본 발명의 제1 실시형태에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

[검사장치구성]

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 관계된 박리검사장치(1)는, 대략, 한쪽에 라이닝(30)을 갖는 판재(20)측(표면(21))에서부터 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하는 탐촉자(2)와, 수신한 다중반사파를 처리하고 평가하는 신호처리장치(3)를 갖춘다. 이 신호처리장치(3)는, 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터에 의해 구성된다. 또, 탐촉자(2)에는, 주사위치를 검출하는 인코더 등의 위치검출기(2a)가 설치됨과 동시에, 신호처리장치(3)에 접속된다.

신호처리장치(3)는, 펄서(4a)를 제어하여 탐촉자(2)에서 초음파 펄스를 발생시킨다. 송신된 초음파 펄스는, 판재(20) 내 및 라이닝(30) 내를 통과(혹은 투과) 및 각 경계면(F1, F2)에서 반사하고, 탐촉자(3)로 수신된다. 수신한 다중반사파는, 리시버(4b) 및 프리앰프(5)에 의해 증폭되어, 필터(6)에 의해 노이즈가 제거된 상태에서 A/D컨버터(7)에 의해 디지털 신호로 교환된다. 그리고, 신호처리장치(3)로 신호처리가 이루어져, 모니터(8)에 표시된다. 모니터(8)에는, 예를 들어, 도 3, 4, 6에 도시하는 것처럼, 가로축을 전파거리를 대표하는 시간축으로 하고, 세로축에 같은 반사파의 강도로 하는 그래프가 표시된다.

또, 신호처리장치(3)는, 위치검출기(2a)가 검출한 탐축자(2)의 주사위치데이터와 함께 수신신호를 처리하고, B스캔영상이나 C스캔영상 등의 주사영상을 생성하여, 모니터(8)에 표시시킨다. 또한 신호처리장치(3)는, 박리의 존재를 경고하는 경고수단(3a)을 더 갖춘다. 본 실시형태에 있어서, 경고수단(3a)은, 참조시간이 기준시간에 대해 소정시간 이상인 경우, 또는, 참조최고값이 기준최고값에 대해 소정값 이상인 경우에 경고를 실행한다. 이 경고는, 예를 들어, 경고음이나 모니터(8)로의 표시 등에 의해 실행된다.

[판재구성]

도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 검사대상은, 물약 등을 보존하는 탱크(10)의 벽부를 구성하는 판재(20) 및 그 내측의 라이닝(30)이다. 라이닝(30)은, 판재(20)를 내용물에서부터의 침식을 방지하기 위한 불소수지 라이닝재(31)와, 이 불소수지 라이닝재(31)를 판재(20)에 접착시키는 접착층(32)을 갖추고 있다.

본 실시형태에 있어서, 판재(20)는, 예를 들어 두께 5㎜의 스테인리스강판(SUS판) 등으로부터 구성되어 있다. 또, 불소수지 라이닝재(31)로써는, 예를 들어 두께 3.5㎜의 불소수지 라이닝(PTFE)이 사용된다.

또, 본 실시형태의 접착층(32)은, 예를 들어, 에폭시 수지계 접착제(33) 등의 불소수지 라이닝재(31)(이하, 간단히 '라이닝재(31)'라고 칭한다.)를 판재(20)에 접착시키는 접착제에 의해 구성된다. 그 두께는, 예를 들어 0.1㎜이하이며, 판재(20)나 라이닝재(31)에 비해 충분히 얇다. 여기서, 가령, 접착층(32)의 음속을 1800m/s, 초음파의 주파수를 5MHz로 하면, 파장은 0.36㎜가 되며, 접착층(32)의 두께보다도 크다. 그 때문에, 접착층(32)의 상면(32a)에서부터의 반사파와 하면(32b)에서부터의 반사파는 분리할 수 없고, 종래의 수직법에서는 각 면(32a, 32b)의 신호를 식별할 수 없다. 본 발명은, 이러한 초음파의 파장보다 짧고(얇고) 두툼한 접착층(32)의 상하면(32a, 32b)의 박리검출에 유리하다.

[다중반사파의 거동]

여기서, 초음파의 거동과 반사파형과의 관계에 대해 설명한다.

도 2(a)는, 판재(20), 라이닝재(31) 및 접착층(32)이 서로 밀착하여 박리가 존재하지 않는 건전부에서의 반사 거동을 도시한다. 탐촉자(2)에서 판재(20) 내부로 그 표면(21)(탱크 외면(11))에서부터 입사한 초음파는, 그 일부가 판재(20)의 표면(22)과 접착층(32)의 상면(32a)과의 경계면이 되는 제2 경계면(F2)에서 부호(P2)에 도시하는 것처럼 반사한다.

한편, 제2 경계면(F2)을 투과한 초음파는, 접착층(32) 내를 전파하고, 접착층(32)의 하면(32b)과 라이닝재(31)의 상면(35)과의 경계면이 되는 제1 경계면(F1)에 도달한다. 그러나, 불소수지 라이닝재(31)와 접착층(32)과는 음향임피던스가 근사하며(불소수지 라이닝재(31)와 접착층(32)과의 음향임피던스의 차가 작다), 제1 경계면(F1)에서의 반사는 거의 생기지 않는다. 그 때문에, 부호(P1)에서 도시하는 반사파는 거의 수신되지 않는다. 따라서, 건전부에서의 다중반사에 의한 수신파형은, 주로 제2 경계면(F2)에서부터의 반사파(P2)에 의해 형성된다.

도 2(b)는, 제1 경계면(F1)으로 박리가 생기는 경우의 반사 거동을 도시한다. 박리부(D1)는 제2 경계면(F2)의 반사에 관계가 없으므로, 건전부와 마찬가지로, 제2 경계면(F2)에서 부호(P2)에서 도시하는 것처럼 반사한다. 한편, 박리부(D1)에 있어서는, 접착층(32)과 공기(A)와의 계면이 형성된다. 그 때문에, 건전부와는 달리, 제2 경계면(F2)을 투과한 초음파는, 그 대부분이 접착층(32)과 공기(A)와의 계면에서 부호(P1')에 도시하는 것처럼 반사한다. 따라서, 박리부(D1)가 존재하는 경우의 다중반사에 의한 수신파형은, 박리부(D1)에서부터의 반사파(P1') 및 제2 경계면(F2)에서부터의 반사파(P2)가 다 더해진 파형이 된다.

도 2(c)는, 제2 경계면(F2)으로 박리가 생긴 경우의 반사 거동을 도시한다. 박리부(D2)에 있어서는, 판재(20)와 공기(A)와의 계면이 형성된다. 그 때문에, 제2 경계면(F2)에 도달한 초음파는, 그 대부분이 판재(20)와 공기(A)와의 계면에서 부호(P2')에 도시하는 것처럼 반사하고, 제1 경계면(F1)에서의 반사파는 생기지 않는다. 따라서, 박리부(D2)가 존재하는 경우의 다중반사에 의한 수신파형은, 거의 박리부(D2)에서부터의 반사파(P2')에 의해 형성된다.

[수신파형의 상이]

여기서, 건전부, 박리부(D1) 및 박리부(D2)의 수신파형의 상이에 대해, 도 3~5를 참조하면서 설명한다.

도 3에 건전시험체, 제1, 제2 박리시험체로 수신한 신호에 밴드패스필터(중심주파수 5MHz)를 세워 생성한 RF파형의 일례를 도시한다. 또, 도 4는, 도 3에 대응하는 검파파형을 도시한다. 여기서, 건전시험체는, 판재(20), 라이닝재(31) 및 접착층(32)이 서로 밀착한 건전부를 본떴다. 제1 박리시험체는, 판재(20) 및 접착층(32)을 접착시켜 제1 경계면(F1)의 박리부(D1)를 본떴다. 제2 박리시험체는, 판재(20)로만 구성하여 제2 경계면(F2)의 박리부(D2)를 본떴다.

도 3(a) 및 도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 반사가 1회인 경우, 각 수신파형이 거의 서로 겹치기 때문에, 파형의 식별은 어렵다. 한편, 도 3(b)(c) 및 도 4(a)(c)에 도시하는 바와 같이, 반사횟수가 증가함에 따라, 각 파형의 에코 높이에 어긋남이 생기는 동시에 파형의 겹침도 해소되어, 파형의 식별이 가능하다. 이 점에서부터, 관측 당초에 있어서는, 박리검출이 어렵지만, 다중반사파를 이용하는 것으로, 박리검출이 가능해지는 것을 짐작할 수 있다.

더욱이, 발명자들은, 상기 각 시험체에 있어서 감쇠경향을 측정했다. 도 5(a)(c)에 도시하는 바와 같이, 감쇠경향(감쇠계수)은, 제2 박리시험체, 제1 박리시험체, 건전시험체의 순으로 큰 것을 알 수 있었다. 또, 같은 도(b)에 도시하는 바와 같이, 건전시험체의 감쇠 경향을 기준으로 하면, 제1 박리시험체보다 제2 박리시험체 쪽이 보다 감도차가 크고, 감쇠경향이 큰 것을 알 수 있었다.

상기 현상의 메커니즘은, 이하와 같이 추측된다.

건전시험체의 반사파(P2)는, 제2 경계면(F2)에서의 반사 및 접착층(32)으로의 투과에 의해 감쇠한다. 한편, 제2 박리시험체의 반사파(P2')는, 박리부(D2)의 공기(A)에서의 반사이기 때문에, 건전시험체에 비해 반사에 의한 감쇠는 작다. 또, 제2 박리시험체에서는 접착층(32)으로의 투과가 생기지 않기 때문에, 접착층(32)에 의한 감쇠의 영향을 받지 않는다. 따라서, 제2 박리시험체(박리부(D2))의 감쇠는, 건전시험체에 비해 작아진다. 따라서, 복수회 반사한 반사파의 최고값을 비교하는 것으로 박리부(D2)의 검출이 가능해진다.

한편, 제1 박리시험체의 파형은, 박리부(D1)에서부터의 반사파(P1') 및 제2 경계면(F2)에서부터의 반사파(P2)의 쌍방이 다 더해진다. 제1 박리시험체의 반사파(P1')는, 박리부(D1)의 공기(A)에 의한 반사이기 때문에, 반사에 의한 감쇠영향은 적고, 도 5에 도시하는 것처럼, 제1 박리시험체의 감쇠는 건전시험체보다 작다. 그 때문에, 복수회의 반사를 반복하면, 반사파(P2)가 보다 크게 감쇠하고, 반사파(P1')가 상대적으로 커진다. 이로 인해, 반사파(P1')가 파형의 형성에 영향을 주어, 건전시험체의 파형에 대해, 시간이 어긋난 것 같은 파형이 된다. 이 시간의 어긋남은, 접착층(32)의 두께이다. 한편, 건전시험체의 파형은, 제2 경계면(F2)에서부터의 반사파(P2)에서 형성되고, 반사파(P1)에 대응하는 제1 경계면(F1)에서부터의 반사파(P1)는 포함되지 않는다. 따라서, 복수회 반사한 반사파의 소정 시간을 비교하는 것으로 박리부(D1)의 검출이 가능해진다.

이렇게, 발명자들의 예의연구 결과, 각 경계면(F1, F2)에서부터의 반사파의 감쇠경향(감쇠계수)의 상이를 고려하여, 소정 횟수의 반사를 반복한 다중반사파에 착안하는 것으로, 건전부에 대한 파형의 식별성(시인성)을 향상시켜, 각 경계면(F1, F2)의 박리를 검출할 수 있는 것을 판명했다.

[최고시간 및 에코 높이]

다음으로, 제1, 제2 경계면(F1, F2)의 박리 검출에 대해, 도 6을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 기준시간 및 참조시간으로써, 반사파의 최고시간을 예로 이하 설명한다.

제1 경계면(F1)의 박리부(D1)의 경우, 그 신호파형(S1)의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 최고시간(T1)은, 건전부의 신호파형(S0)의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 최고시간(T0)보다도 늦게 출현하고, 시간어긋남(△T)이 생긴다. 이것은, 건전부의 감쇠가 박리부(D1)보다도 크기 때문에, 복수회의 반사를 반복하면, 박리부(D1)에서부터의 반사파가 상대적으로 커져, 건전부의 파형에 대해 시간이 어긋난 파형이 되기 때문이다. 한편, 제2 경계면(F2)의 박리부(D2)의 경우, 그 신호파형(S2)의 최고시간(T2)은 건전부의 최고시간(T0)과 거의 같은 시간이 된다. 이것은, 어느 반사파도 제2 경계면(F2)에서의 반사이기 때문이다.

또, 제1 경계면(F1)의 박리부(D1)의 경우, 그 신호파형(S1)의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 최고값으로써의 에코 높이(H1)는, 건전부의 신호파형(S0)의 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 에코 높이(H0)와 비교해 약간 크지만, 그다지 큰 차는 없다. 한편, 제2 경계면(F2)의 박리부(D2)의 경우, 그 신호파형(S2)의 에코 높이(H2)는, 건전부의 신호파형(S0)의 에코 높이(H0)와 비교하여, 분명하게 돌출하여 크다. 이것은, 제2 경계면(F2)의 박리부(D2)의 경우, 건전부와 비하여 보다 반사율이 큰 공기(A)에서 거의 반사하여 투과하지 않기 때문에, 감쇠가 적기 때문이다.

[평가방법]

이렇게, 이하의 라이닝의 박리검사방법에 의해, 제1, 제2 경계면(F1, F2)의 박리 유무를 검사하는 것이 가능하게 된다.

사전에, 판재(20), 라이닝재(31) 및 접착층(32)이 밀착한 건전부에 있어서 판재(20)의 표면(21)에서부터 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 최고시간 및 에코 높이를 기준시간으로써의 기준최고시간(T0) 및 기준최고값(H0)으로써 구해둔다. 다음으로, 판재(20)의 소정 시험부(E)에 있어서, 판재(20)의 표면(21)을 따라 적당히 간격을 두고 탐촉자(2)를 주사하는 동시에 초음파를 입사시켜 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파에 있어서 앞의 소정 횟수와 동일한 횟수의 반사를 반복한 반사파의 참조시간으로써의 최고시간(T) 및 에코 높이(H)를 구한다. 그리고, 이들 최고시간 및 에코 높이를 비교하는 것에 의해, 라이닝재(31)와 접착층(32)과의 제1 경계면(F1)의 박리 및 판재(20)와 접착층(32)과의 제1 경계면(F1)의 박리 유무를 각각 평가한다.

또, 사전에, 신호처리장치(3)에 기준최고시간에 대해 소정의 역치(시간)를 설정해두고, 참조최고시간이 소정 게이트를 넘은 경우에 경고수단(3a)에 의해 경고하도록 해도 좋다. 마찬가지로, 기준최고값에 대해 소정의 역치(진폭)를 설정해두어, 참조최고값이 소정치를 넘은 경우에 경고수단(3a)에 의해 경고하도록 해도 좋다. 또, 위치검출기(2a)의 탐촉자(2)의 주사위치데이터와 함께 다중반사파를 처리하고, 예를 들어 도 6에 도시하는 것처럼 그래프와 함께, 또는, 독립적으로 B스캔영상이나 C스캔영상 등의 주사영상을 생성해도 좋다. 이 영상들에 박리 유무를 표시시켜도 좋다.

여기서, 최고시간(T) 및 에코 높이(H)의 비교를 위해서, 상술한 소정 횟수는, 감쇠계수를 참고하고, 건전부에서의 파형에 대해 최고시간(T) 및 에코 높이(H)의 비교가 가능해지는 횟수로 설정한다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 건전부의 감쇠의 경향과, 박리부(D)가 존재하는 경우의 감쇠의 경향은 다르다.

따라서, 예를 들어, 신호처리장치(3)에 있어서, 도 6에 도시하는 것처럼 테스트피스 등의 건전부의 반사파의 에코 높이가 100% 진폭표시의 20% 정도의 강도로 표시되도록 횟수로 하면 좋다. 이로 인해, 시험부(E)의 제1, 제2 경계면(F1, F2)의 박리부에서부터의 각 반사 에코가 건전부에 대해 식별가능하게 된다. 도 3~5에 도시하는 바와 같이, 횟수가 적은 경우, 수신신호에 명료한 차이가 나타나지 않고, 횟수가 많은 경우, 감쇠가 커지고 신호가 작아지며 비교가 어려워진다. 또한, 본 실시형태에서는, 20회 정도로 설정하고 있다. 물론, 적당히 감도 조절해도 좋다.

발명자들은, 본 발명에 관계된 박리검사방법 및 박리검사장치의 유용성을 검증하기 위해 실험을 행하였다. 상술한 각 시험체를 이용하여, 중심주파수 5MHz의 단일진동자탐촉자(2)에 의해 다중반사파를 복수회 수신했다. 도 7에 그 결과를 비교한 그래프를 도시한다.

도 7(a)은, 건전부의 최고시간이 가장 빠른 것을 기준으로 한 각 시험체의 최고시간을 도시하는 그래프이다. 같은 도로부터 명백한 것처럼, 건전시험체와 제2 박리시험체는, 최고시간차에 차이는 거의 없다. 한편, 제1 박리시험체에서는, 최고시간차에 명료한 차이가 나타났다. 이렇게, 건전부의 최고시간과 시험부의 최고시간을 비교하는 것으로, 제1 경계면(F1)의 박리 유무를 검출할 수 있는 점을 알 수 있었다.

도 7(b)은, 각 시험체의 에코 높이를 비교한 그래프이다. 같은 도로부터 명백한 것처럼, 건전시험체와 제1 박리시험체와는, 에코 높이에 그다지 차이는 없다. 한편, 제2 박리시험체에서는, 최고값에 명료한 차이가 나타났다. 이렇게, 건전부의 최고값과 시험부의 최고값을 비교하는 것으로, 제2 경계면(F2)의 박리 유무를 검출할 수 있는 점을 알 수 있었다.

[실험예 2]

게다가, 발명자들은, 도 8에 도시하는 것처럼, 라이닝재(31')로써 불소수지 라이닝(PFA)을 사용하고, 접착층(32')을 접착제(33)와 유리크로스(34)에 의해 구성한 시험체에 대해서도, 상기 실험예 1과 마찬가지로 실험을 행하였다. 도 12(a)(b)에 도시하는 바와 같이, 상기 실험예 1과 같은 결과가 되며, 검출 가능한 점을 판명했다. 또한, 도 9~11에 이 라이닝(30')에 관계된 시험체의 RF파형, 검파파형의 일례 및 감쇠관계를 도시한다. 이 라이닝(30')에 있어서도, 상기와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

마지막으로, 본 발명의 또 다른 실시형태의 가능성에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 실험형태에 있어서, 같은 부재에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

상기 제1 실시형태에 있어서, 비교대상으로써 최고시간(T)을 사용했다. 그러나, 제2 실시형태에서는, 최고시간(T)과 함께 반사파의 위상을 사용한다. 구체적으로는, 사전에, 건전부에 있어서 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 위상을 기준위상으로서 구해둔다. 그리고, 시험부에 있어서 같은 횟수의 반사를 반복한 반사파의 위상을 참조위상으로서 구해, 이 위상들을 비교한다. 또, 제2 실시형태에서는, 접착층(32)은, 불소수지 라이닝재(31)의 음향임피던스보다 작은 재료로 구성된다.

도 13(a)에 도시하는 건전부의 경우, 탐촉자(2)로부터 판재(20)의 표면(21)에서부터 입사한 초음파의 일부는, 앞의 실시형태와 마찬가지로 제2 경계면(F2)에서 부호(P2)에 도시하는 것처럼 반사한다. 또, 제2 경계면(F2)을 투과한 초음파는, 접착층(32)과 불소수지 라이닝재(31)와의 음향임피던스의 차이에 의해, 부호(P1'')에서 도시하는 것처럼 제1 경계면(F1)에서도 반사한다.

한편, 도 13(b)에 도시하는 박리부(D1)에 있어서는, 접착층(32)과 공기(A)와의 계면이 형성된다. 그 때문에, 건전부와는 달리, 제2 경계면(F2)을 투과한 초음파는, 그 대부분이 접착층(32)과 공기(A)와의 계면에서 부호(P1')에 도시하는 것처럼 반사한다.

여기서, 공기의 음향임피던스는 대단히 작고, 접착층(32)의 음향임피던스보다도 작다. 따라서, 접착층(32)의 음향임피던스가 불소수지 라이닝재(31)의 음향임피던스보다도 작은 경우, 건전부의 신호에 대해 위상이 반전하게 된다. 즉, 박리부(D1)의 유무에 의해 위상이 반전하는 것으로부터, 위상반전의 유무를 검출하는 것에 의해, 제1 경계면(F1)의 박리검출이 가능하게 된다. 이와 같이, 본 실시형태는, 제1 경계면(F1)에 있어서 박리 유무와 관계없이 반사 에코가 검출되는 경우에 유리하다.

상기 제1 실시형태에 있어서, 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 최고시간(T) 및 에코 높이(H)의 쌍방을 비교하는 것으로, 제1, 제2 경계면(F1, F2)의 박리를 각각 검출가능하게 했다. 그러나, 최고시간(T) 및 에코 높이(H)의 비교는, 각각 단독으로 비교하는 것도 가능하다. 더욱이, 상기 제2 실시형태에 도시하는 위상의 비교에 대해서도, 단독으로 또는, 최고시간(T) 및/또는 에코 높이(H)와 조합하여 실시하는 것도 가능하다.

또, 상기 제1 실시형태에 있어서, 기준시간 및 참조시간으로써 반사파의 최고시간을 사용했다. 그러나, 기준시간 및 참조시간은 최고시간에 한정되지 않고, 예를 들어, 반사파의 일어나는(내려가는) 시간이나, 소정의 진폭을 넘는(내려가는) 시간을 이용해도 상관없다. 즉, 기준시간 및 참조시간은, 건전부 및 시험체의 각 파형에 있어서 시간의 어긋남이 비교(식별) 가능하게 되는 시간이면 좋다.

상기 각 실시형태에 있어서, 실시예 1, 2에 도시하는 바와 같이, 불소수지 라이닝의 재료나 접착층의 구성은 상기 예에 한정되지 않는다. 또한, 접착제(33)의 재료도 에폭시 수지에 한정되는 것은 아니다. 단, 접착제(33)의 재료는, 불소수지 라이닝재(31)의 음향임피던스에 근사한 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 불소수지 라이닝재(31)와 접착층(32)과의 경계면(F1)에서부터의 반사파(P1)가 검출하기 어려운 정도에 근사하다면, 건전부와의 시간의 비교에 의해 박리 유무를 검출하는 것이 가능하게 되기 때문이다.

상기 각 실시형태에 있어서, 탐촉자(2)로써는, 송수신을 겸무하는 단일진동자형 탐촉자를 사용했다. 그러나, 송수신이 다른 유닛으로 되어 있는 이중진동자형 탐촉자를 사용해도 상관없다. 또, 실시예 1, 2에서는 탐촉자(2)로써 5MHz의 탐촉자를 사용했지만, 이 주파수에 한정되는 것은 아니다. 단, 주파수는 크면 감쇠가 커 신호가 작아지며, 주파수가 작으면 파형을 분리할 수 없기 때문에, 접착층(32)의 재질이나 두께 등을 고려하여 설정하면 좋다.

또, 상기 각 실시형태에 있어서, 탐촉자(2)를 직접 판재(20)의 표면(21)을 바싹 대어 초음파를 송수신했지만, 수침법에도 적용가능하다.

상기 각 실시형태에 있어서, 검사대상의 탱크(10)의 벽부를 구성하는 판재(20)로써 그물재를 사용했다. 그러나, 판재는 그물재에 한정되지 않고, 다른 금속, 유리, 수지 등, 초음파의 전달물질이면 좋다. 또, 판재는 용기의 다른, 관의 구성부분이어도 상관없다.

본 발명은, 조업 전 및 조업 중의 탱크 등의 저장용기나 배관 등에 대해, 그 내면측에 위치하는 라이닝의 박리를 검사하는 박리검사방법 및 박리검사장치로써 이용할 수 있다.

1 : 박리검사장치 2 : 탐촉자
2a : 위치검출기 3 : 신호처리장치
3a : 경고수단 4a : 펄서
4b : 리시버 5 : 프리앰프
6 : 필터 7 : A/D 컨버터
8 : 모니터 10 : 탱크
11 : 외면 12 :내면
20 : 판재 21 : 외면
22 : 뒷면 30, 30' : 라이닝
31, 31' : 불소수지 라이닝재 32, 32' : 접착층
32a : 상면 32b : 하면
33 : 접착제 34 : 유리크로스
35 : 상면 36 : 외면
D1, D2 : 박리부 F1 : 제1 경계면
F2 : 제2 경계면 H, H0~2 : 에코 높이(최고값)
P1~P4, P1'~P4', P1'' : 초음파
S0~2 : 신호파형 T, T0~2 : 최고시간

Claims (9)

1. 라이닝을 갖는 판재에 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 상기 라이닝의 박리 유무를 검사하는 라이닝의 박리검사방법에 있어서,
   상기 라이닝이, 불소수지 라이닝재와 이 불소수지 라이닝재를 상기 판재에 첩착시키기 위한 접착층을 적어도 포함하고,
   상기 접착층은, 상기 판재보다도 상기 불소수지 라이닝재의 음향임피던스에 근사하는 재료로부터 이루어지며,
   사전에, 상기 판재, 상기 불소수지 라이닝재 및 상기 접착층이 밀착한 건전부에 있어서 상기 초음파를 상기 판재측에서부터 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 이 다중반사파의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 기준시간을 구하고,
   상기 판재의 시험부에 있어서 상기 초음파를 상기 판재측에서부터 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파의 상기 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 참조시간을 구해,
   이 시간들을 비교하는 것에 의해 상기 불소수지 라이닝재와 상기 접착층과의 경계면의 박리 유무를 검출하는 것을 특징으로 하는 라이닝의 박리검사방법.
2. 제 1항에 있어서, 사전에, 상기 건전부에 있어서 수신한 다중반사파의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 최고값을 기준최고값으로써 구하고,
   상기 시험부에 있어서 수신한 다중반사파의 상기 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 최고값을 구해,
   이 최고값들을 비교하는 것에 의해 상기 판재와 상기 접착층과의 경계면의 박리 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 라이닝의 박리검사방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 접착층은, 상기 불소수지 라이닝재의 음향임피던스보다 작은 재료로부터 이루어지며,
   사전에, 상기 건전부에 있어서 수신한 다중반사파의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 기준위상을 구하고,
   상기 시험부에 있어서 수신한 다중반사파의 상기 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 참조위상을 구해,
   이 위상들을 비교하는 것에 의해 상기 불소수지 라이닝재와 상기 접착층과의 경계면의 박리 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 라이닝의 박리검사방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착층이 상기 판재에 상기 불소수지 라이닝재를 접착시키는 접착제와 유리크로스로부터 이루어지는 것을 특징으로 하는 라이닝의 박리검사방법.
5. 라이닝을 갖는 판재에 초음파를 입사하는 동시에 다중반사파를 수신하는 탐촉자와, 수신한 다중반사파를 평가하는 신호처리장치를 갖추고, 수신한 다중반사파를 평가하는 것에 의해 상기 라이닝의 박리 유무를 검사하는 라이닝의 박리검사장치에 있어서,
   상기 라이닝이, 불소수지 라이닝재와 이 불소수지 라이닝재를 판재에 첩착시키기 위한 접착층을 적어도 포함하고,
   상기 접착층은, 상기 판재보다도 상기 불소수지 라이닝재의 음향임피던스에 근사하는 재료로부터 이루어지며,
   상기 신호처리장치는, 사전에, 상기 판재, 상기 불소수지 라이닝재 및 상기 접착층이 밀착한 건전부에 있어서 상기 판재측에서부터 입사된 초음파의 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파의 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 기준시간을 구하고,
   상기 판재의 시험부에 있어서 상기 판재측에서부터 입사된 초음파의 다중반사파를 수신하고, 그 다중반사파의 상기 소정 횟수의 반사를 반복한 반사파의 참조시간을 구해,
   이 시간들을 비교하는 것에 의해 상기 불소수지 라이닝재와 상기 접착층과의 경계면의 박리 유무를 검사하는 것을 특징으로 하는 라이닝의 박리검사장치,
6. 제 5항에 있어서, 상기 신호처리장치는, 상기 기준시간과 상기 참조시간과의 차이 값이 소정값 이상인 경우에 경고하는 경고수단을 더 갖춘 것을 특징으로 하는 라이닝의 박리검사장치.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 신호처리장치는, 상기 탐촉자를 주사하여 수신한 다중반사파에 의해 주사영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 라이닝의 박리검사장치.
8. 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탐촉자는, 단일진동자형 탐촉자인 것을 특징으로 하는 라이닝의 박리검사장치.
9. 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탐촉자는, 이중진동자형 탐촉자인 것을 특징으로 하는 라이닝의 박리검사장치.

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