(57)【要約】【課題】客観的にＦＲＰの肉厚部の強度を診断することができるＦＲＰ強度診断装置及びその診断方法を提供すること。【解決手段】ＦＲＰの肉厚部７０の強度を診断するＦＲＰ強度診断装置１０は、検査対象の肉厚部７０に超音波の送信及び受信をする超音波アレイセンサ１１と、超音波アレイセンサ１１にフェーズドアレイ方式による超音波の送信及び受信を行う超音波探傷部３０と、超音波探傷部３０で得た超音波の受信の情報に基づいてＦＲＰの肉厚部７０の肉厚部の健全肉厚厚さと健全面積率と浸食深さを算出する健全肉厚及び劣化部分算出部４０と、ＦＲＰの肉厚部７０の健全面積率に関連付けられたＦＲＰの劣化の評価ランクを記憶した評価記憶部５０と、健全肉厚及び劣化部分算出部４０で得た健全肉厚厚さと浸食深さと評価ランクとに基づいて、検査対象の肉厚部７０の浸食の評価ランク付けを行う劣化評価部６０と、強度診断結果を表示する表示部８０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＲＰの肉厚部の強度を診断するＦＲＰ強度診断装置であって、
検査対象の肉厚部に超音波の送信及び受信をする超音波アレイセンサと、
前記超音波アレイセンサにフェーズドアレイ方式による超音波の送信及び受信を行う超音波探傷部と、
前記超音波探傷部で得た超音波の受信の情報に基づいてＦＲＰの肉厚部の健全肉厚厚さと健全面積率と浸食深さを算出する健全肉厚及び劣化部分算出部と、
前記ＦＲＰの肉厚部の浸食深さ及び健全面積率に関連付けられたＦＲＰの劣化の評価ランクを記憶した評価記憶部と、
前記健全肉厚及び劣化部分算出部で得た健全肉厚厚さと浸食深さと健全面積率と前記評価記憶部とに基づいて、前記検査対象の肉厚部の浸食の評価ランク付けを行う劣化評価部と、
前記劣化評価部の評価の結果を表示する表示部とを備える、ＦＲＰ強度診断装置。
【請求項２】
前記劣化評価部は、さらに、前記超音波探傷部で得た超音波の受信の情報に基づいて得た格子画像に前記検査対象の肉厚部の欠落が有るか無いかを判断し、
欠落が有ると判断した場合に、前記検査対象の肉厚部の浸食の評価ランク付けを行う、請求項１に記載のＦＲＰ強度診断装置。
【請求項３】
前記表示部は、さらに、前記超音波探傷部で得た超音波の受信の情報を画像として表示する、請求項１又は２に記載のＦＲＰ強度診断装置。
【請求項４】
前記評価記憶部は、予め、劣化したＦＲＰの状態と前記劣化したＦＲＰの曲げ強度との関係から算出した評価を記憶している、請求項１から３のいずれかに記載のＦＲＰ強度診断装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のＦＲＰ強度診断装置を用いたＦＲＰ強度診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＲＰ強度診断装置及びそれを用いたＦＲＰ強度診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ、以下、ＦＲＰという）を用いた容器やタンク等（以下、単にタンク等という）が用いられている。このようなタンク等は、外部からの紫外線と内部に貯蔵されている薬品等による塩素ガスとの複合で、タンク等の側壁や底壁の肉厚部が、剥離、肉厚の減少によって割れる問題を有する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
そこで、タンク等は、そのような問題が生じないように、ＦＲＰの劣化の度合いを定期的に検査する必要がある。劣化の度合いを検査する方法としては、検査員が肉厚部を打った際の音で判断する打音検査方法や、検査員の肉厚部の表面色や透けて見える透かし色等で判断する目視検査方法が採用されている。しかし、その検査方法は、検査員の音を聞き分けるスキルや色を見極めるスキル等に大きく影響される。
そこで、ＦＲＰの肉厚部の浸食深さを検査するＦＲＰ浸食検査装置が開発されている（非特許文献２参照）。このＦＲＰ浸食検査は、検査対象の肉厚部に超音波の送信及び受信をする超音波アレイセンサと、超音波アレイセンサにフェーズドアレイ方式による超音波の送信及び受信を行って得た測定データを画像で表示する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】労基署基安発０１１１第２号（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊａｉｓｈ．ｇｒ．ｊｐ／ａｎｚｅｎ／ｈｏｒ／ｈｏｍｂｕｎ／ｈｏｒ１−５３／ｈｏｒ１−５３−１−１−０．ｈｔｍ  にて閲覧可能）
【非特許文献２】第１１回保守検査シンポジウム講演論文集、ＦＲＰ用超音波探傷について、平成２４年１１月１５日発表
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非特許文献２に記載のＦＲＰ浸食検査装置では、タンク等の肉厚部の断面層のうち劣化している劣化層と健全層とを画像として表示するだけであり、検査員は、表示された劣化層の厚さを目視して、タンク等の検査判断を行う必要があるが、その検査方法でも、検査判断は検査員のスキル等に大きく影響される。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、客観的にＦＲＰの肉厚部の浸食深さを検査することができるＦＲＰ強度診断装置及びその検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るＦＲＰ強度診断装置は、ＦＲＰの肉厚部の強度を診断する以下の強度診断装置である。
［１］ＦＲＰ強度診断装置は、検査対象の肉厚部に超音波の送信及び受信をする超音波アレイセンサと、前記超音波アレイセンサにフェーズドアレイ方式による超音波の送信及び受信を行う超音波探傷部と、前記超音波探傷部で得た超音波の受信の情報に基づいてＦＲＰの肉厚部の健全肉厚厚さと健全面積率と浸食深さを算出する健全肉厚及び劣化部分算出部と、前記ＦＲＰの肉厚部の浸食深さ及び健全面積率に関連付けられたＦＲＰの劣化の評価ランクを記憶した評価記憶部と、前記健全肉厚及び劣化部分算出部で得た健全肉厚厚さと浸食深さと健全面積率と前記評価記憶部とに基づいて、前記検査対象の肉厚部の浸食の評価ランク付けを行う劣化評価部と、前記劣化評価部の評価の結果を表示する表示部とを備える。
【０００８】
［２］前記劣化評価部は、さらに、前記超音波探傷部で得た超音波の受信の情報に基づいて得た格子画像に前記検査対象の肉厚部の欠落が有るか無いかを判断し、欠落が有ると判断した場合に、前記検査対象の肉厚部の浸食の評価ランク付けを行う、［１］に記載のＦＲＰ強度診断装置。
［３］前記表示部は、さらに、前記超音波探傷部で得た超音波の受信の情報を画像として表示する、［１］又は［２］に記載のＦＲＰ強度診断装置。
［４］前記評価記憶部は、予め、劣化したＦＲＰの状態と前記劣化したＦＲＰの曲げ強度との関係から算出した評価を記憶している、［１］から［３］のいずれかに記載のＦＲＰ強度診断装置。
【０００９】
［５］［１］から［４］のいずれかに記載のＦＲＰ強度診断装置を用いたＦＲＰ強度診断方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、客観的に劣化したＦＲＰの強度を診断することができるＦＲＰ強度診断装置及びその診断方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るＦＲＰ強度診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したＦＲＰ強度診断装置のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示すように、本発明に係るＦＲＰ強度診断装置１０は、検査対象であるＦＲＰの肉厚部７０の外周面７２に接触し、超音波の送信及び受信をする超音波アレイセンサ１１と、ＦＲＰの肉厚部７０の健全肉厚厚さと浸食深さを検査する超音波探傷部３０を含むＦＲＰ強度診断本体２０と、を備える。超音波アレイセンサ１１とＦＲＰ強度診断本体２０とはケーブル１２によって接続されている。超音波アレイセンサ１１は、複数の振動子（素子）で構成されている。ＦＲＰ強度診断本体２０は、超音波探傷部３０と、健全肉厚及び劣化部分算出部４０と、評価記憶部５０と、劣化評価部６０と、表示部８０とを備える。
【００１３】
超音波探傷部３０は、超音波の発信及び受信を行う装置であり、送信回路３１と、受信回路３２と、Ａ／Ｄ変換回路３３と、遅延回路３４とを備える。送信回路３１は、超音波アレイセンサ１１に入力信号を送信する。受信回路３２は、超音波アレイセンサ１１からの出力信号を受信する。Ａ／Ｄ変換回路３３は、超音波の出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。遅延回路３４は、超音波アレイセンサ１１を構成する振動子から超音波信号の発信時間を制御する。具体的には、遅延回路３４は、超音波アレイセンサ１１を構成する振動子（素子）に電圧を印加するタイミング（遅延時間）を制御する。
【００１４】
健全肉厚及び劣化部分算出部４０は、遅延回路３４に出力した遅延時間と、受信回路３２からＡ／Ｄ変換回路３３を介しての受信情報とに基づいて、検査対象に劣化部分があるか否かを算出し、劣化部分がない場合にはその旨の評価を行い、劣化部分がある場合には、検査対象の肉厚部７０のうち、外周面７２側にある健全層７４と、内周面７３側にある劣化層７６とを認識し、それぞれの厚さ、劣化層の健全面積率を算出する。健全肉厚及び劣化部分算出部４０が健全層７４と劣化層７６とを認識する方法は、公知の方法を利用することができ、例えば、非特許文献２に記載の装置で得た画像に基づいて認識する方法であってもよい。
劣化層の健全面積率を算出する方法は超音波探傷部３０で得た画像の格子画像の欠陥の程度から算出される。
【００１５】
評価記憶部５０は、表１に示すような、肉厚部７０の劣化状態に対する評価ランクを記憶している記憶装置である。評価ランクは、予め実験などにより求めた、劣化状態に対する、ＦＲＰの曲げ試験による機械強度の関係である。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
劣化評価部６０は、健全面積率と格子画像の欠陥の程度とに基づいて評価ランクを行う。具体的には、劣化評価部６０は健全面積率を健全肉厚及び劣化部分算出部４０が算出した健全層７４の厚さと劣化層７６の厚さとに基づいて算出する。また、劣化評価部６０は、超音波の出力信号に基づいて取得した測定対象の断面の状態を示す格子画像の欠陥の程度を算出する。そして、劣化評価部６０は、算出した健全面積率と格子画像の欠陥とが、評価記憶部５０に記憶されている健全面積率と画像の状態の項目のうち、該当する項目の評価ランクを選定する。
【００１８】
表示部８０は、劣化評価部６０によって選定された評価ランクや、健全肉厚及び劣化部分算出部４０が評価した検査対象に劣化部分がない旨の評価を表示する。また、表示部８０は、検査対象の肉厚部７０や、外周面７２側にある健全層７４と、内周面７３側にある劣化層７６とを示す画像を表示する。
【００１９】
超音波アレイセンサ１１は、複数の振動子（素子）と、検査対象部位である肉厚部７０の外周面７２に摺動接触する接触面とを有する。フェーズドアレイ法では、各振動子への電気信号を送るときに遅延回路３４により印加電圧発信時間を制御し、各振動子から発生する超音波の位相の重ね合わせ位置を制御することにより、送信角度を可変するセクタスキャンを行うようにしている。ここで、超音波ビーム形態の制御は遅延時間を設定することで行う。一般に、検査対象部位が単一材料であるため、ビームの集束点と各振動子間の超音波伝播時間は（直線的幾何学経路）／（材料音速）として算出し、各振動子までの伝播時間の差を用いて、アレイセンサの遅延時間を決定することができる。また、このときの遅延時間を活用して受信波を合成することにより、検査結果を２次元的に表示することができる。
【００２０】
図２を参照して、ＦＲＰ強度診断装置１０を用いたＦＲＰ強度診断方法を説明する。ＦＲＰ強度診断方法は、診断に必要な健全面積率と曲げ試験強度との相関関係を記録する強度診断の準備と、実際に診断を行う強度診断とに分けられる。
【００２１】
（強度診断の準備）
実験などによって、事前に、診断に必要な健全面積率と曲げ試験強度との相関関係を健全肉厚及び劣化部分算出部４０が算出し、算出された相関関係を評価記憶部５０が記録する。
先ず、健全な検査対象の肉厚部７０を超音波アレイセンサ１１で測定し、健全肉厚及び劣化部分算出部４０は、表示部８０に表示させる断面画像を得る。そして、健全肉厚及び劣化部分算出部４０が記憶している健全面積率算出プログラムと断面画像とに基づいて、健全な測定対象の健全面積率を算出する。他方、別途実験で得た、その健全な検査対象の肉厚部７０の曲げ強度が健全肉厚及び劣化部分算出部４０に入力される。
同様に、健全肉厚及び劣化部分算出部４０は、所定の程度、劣化した検査対象ごとに、その肉厚部７０の測定を行い、健全面積率と曲げ強度とを得る。
そして、健全肉厚及び劣化部分算出部４０は、これらの健全面積率と曲げ強度との間の相関関係を、公知の方法で算出（例えば、最小自乗法で、近似線の関数を算出）し、評価記憶部５０は、算出された健全面積率と曲げ強度との間の相関関係を記憶する。
【００２２】
（強度診断）
先ず、超音波アレイセンサ１１を検査対象であるＦＲＰの肉厚部７０の外周面７２に接触させ、フェーズドアレイ法による探傷を行う（ステップＳＴ０１）。
【００２３】
次に、健全肉厚及び劣化部分算出部４０が、測定対象であるＦＲＰの劣化による、格子画像の欠陥があるか否かを判断する（ステップＳＴ０３）。
健全肉厚及び劣化部分算出部４０が、測定対象の画像に欠陥がないと判断した場合、健全で問題なしとの評価である評価ランクＩと評価し（ステップＳＴ０５）、健全層７４の肉厚測定を行う。
表示部８０は、測定された健全層７４の肉厚測定の結果を表示する（ステップＳＴ０７）と共に、健全肉厚及び劣化部分算出部４０が、測定対象の画像に欠陥がないと判断したことを示す評価ランクＩを表示する。
【００２４】
健全肉厚及び劣化部分算出部４０が、測定対象であるＦＲＰの劣化による、格子画像の欠陥があると判断すると、劣化評価部６０において、格子画像の欠陥を、評価ランクを基に評価する（ステップＳＴ０９）。具体的には、劣化評価部６０は、表１に記載の評価ランクテーブルを参照し、健全面積率と格子画像の欠陥の程度とに基づいて評価ランクを行う。
また、劣化評価部６０は、健全面積率と評価記憶部５０に記憶されている健全面積率と曲げ強度との間の相関関係とに基づいて、健全面積率に対する曲げ強度の値を算出し、検査対象となっている肉厚部７０の曲げ強度を評価する。そして、劣化評価部６０は、総合的に、健全層７４の厚さと、健全面積率から求めた曲げ強度と、に基づいて、検査対象の総合的な評価を実施する。
【００２５】
表示部８０は、測定された健全層７４の肉厚測定の結果を表示すると共に、劣化評価部６０が選定した評価ランクや総合的な評価を表示する。
【００２６】
このように、ＦＲＰ強度診断装置１０は、ＦＲＰの肉厚部７０の劣化の程度を評価ランクで表示するので、客観的にＦＲＰの強度を診断することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ＦＲＰ強度診断装置
１１  超音波アレイセンサ
１２  ケーブル
２０  ＦＲＰ強度診断本体
３０  超音波探傷部
３１  送信回路
３２  受信回路
３３  変換回路
３４  遅延回路
４０  健全肉厚及び劣化部分算出部
５０  評価記憶部
６０  劣化評価部
７０  肉厚部
７２  外周面
７３  内周面
７４  健全層
７６  劣化層
８０  表示部
【図１】
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【図２】
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