(57)【要約】【課題】  広範囲の膜厚を精度よく測定することの可能な溶射膜の膜厚測定方法及び膜厚測定装置を提供すること。【解決手段】  管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体２，３にセンサ１１を当接させて渦流探傷法により溶射膜の膜厚を測定する。センサ１１は、被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具４０，４０’に設けられる。溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片毎に試験片に対するセンサ１１のリフトオフ距離を変化させて基準渦流信号を測定し、これら基準渦流信号のリフトオフ距離が０の時の信号成分に基づいて３次多項式による検量線を予め作成する。治具４０，４０’を被検査体２，３の外面に当接させて渦流信号を測定する。測定した渦流信号の治具４０，４０’が被検査体２，３の外面に当接した時の信号成分と検量線に基づいて溶射膜の膜厚を測定する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体にセンサを当接させて渦流探傷法により前記溶射膜の膜厚を測定する溶射膜の膜厚測定方法であって、
前記センサは、前記被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具に設けられ、
前記被検査体と同一材料、同一形状で前記溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片毎に前記試験片に対する前記センサのリフトオフ距離を変化させて基準渦流信号を測定し、これら基準渦流信号の前記リフトオフ距離が０の時の信号成分に基づいて３次多項式による検量線を予め作成しておき、
前記治具を前記被検査体の外面に当接させて渦流信号を測定し、
測定した渦流信号の前記治具が前記被検査体の外面に当接した時の信号成分と前記検量線に基づいて前記溶射膜の膜厚を測定する溶射膜の膜厚測定方法。
【請求項２】
前記基準渦流信号を測定すると共にその信号の基準信号軌跡を生成し、前記基準信号軌跡から前記リフトオフ距離が０の時の信号成分を抽出し、前記治具を空中から前記被検査体の外面に近接させて前記外面に当接するまでの渦流信号を測定すると共にその信号の信号軌跡を生成し、前記信号軌跡における前記治具が前記被検査体の外面に当接した時の信号成分を抽出する請求項１記載の溶射膜の膜厚測定方法。
【請求項３】
前記信号成分は、前記センサのインピーダンスにおけるリアクタンス成分（Ｙ成分）である請求項１又は２記載の溶射膜の膜厚測定方法。
【請求項４】
管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体にセンサを当接させて渦流探傷法により前記溶射膜の膜厚を測定する溶射膜の膜厚測定方法であって、
前記センサは、前記被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具に設けられ、
前記被検査体と同一材料、同一形状で前記溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片毎に前記試験片に対する前記センサのリフトオフ距離を変化させて基準渦流信号を測定すると共にその信号の基準信号軌跡を生成し、これら基準信号軌跡から第一信号成分毎に抽出した第二信号成分に基づいて複数の検量線を予め作成しておき、
前記治具を前記被検査体の外面に当接させて渦流信号を測定し、
測定した渦流信号の第一信号成分から対応する検量線を選択し、
前記測定した渦流信号の第二信号成分と選択した検量線に基づいて前記溶射膜の膜厚を測定する溶射膜の膜厚測定方法。
【請求項５】
前記治具を空中から前記被検査体の外面に近接させて前記外面に当接するまでの渦流信号を測定すると共にその信号の信号軌跡を生成し、前記信号軌跡における前記治具が前記被検査体の外面に当接した時の第一信号成分から対応する検量線を選択する請求項４記載の溶射膜の膜厚測定方法。
【請求項６】
前記第一信号成分は、前記センサのインピーダンスにおける抵抗成分（Ｘ成分）であり、前記第二信号成分は、前記センサのインピーダンスにおけるリアクタンス成分（Ｙ成分）である請求項４又は５記載の溶射膜の膜厚測定方法。
【請求項７】
管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体にセンサを当接させて渦流探傷法により前記溶射膜の膜厚を測定する溶射膜の膜厚測定方法であって、
前記センサは、前記被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具に設けられ、
前記被検査体と同一材料、同一形状で前記溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片毎に前記試験片に対する前記センサのリフトオフ距離を変化させて基準渦流信号を測定すると共にその信号の基準信号軌跡を生成し、これら基準信号軌跡から求めた軌跡の基準傾きに基づいて検量線を予め作成しておき、
前記治具を空中から前記被検査体の外面に近接させて前記外面に当接するまでの渦流信号を測定すると共にその信号の信号軌跡を生成し、
生成した信号軌跡の軌跡の傾きを求め、
求めた軌跡の傾きと前記検量線に基づいて前記溶射膜の膜厚を測定する溶射膜の膜厚測定方法。
【請求項８】
前記溶射膜上には、さらに非導電性の付着物が形成されている請求項４〜７のいずれかに記載の溶射膜の膜厚測定方法。
【請求項９】
前記治具は、前記センサを前記被検査体の外面に押圧する押圧部材を有する請求項１〜８のいずれかに記載の溶射膜の膜厚測定方法。
【請求項１０】
前記被検査体は、ＬＮＧ気化器の伝熱管である請求項１〜９のいずれかに記載の溶射膜の膜厚測定方法。
【請求項１１】
前記被検査体は、ＬＮＧ気化器の下部ヘッダーである請求項１〜９のいずれかに記載の溶射膜の膜厚測定方法。
【請求項１２】
管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体にセンサを当接させて渦流探傷法により前記溶射膜の膜厚を測定する溶射膜の膜厚測定装置であって、
前記センサは、前記被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具に設けられ、
前記被検査体と同一材料、同一形状で前記溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片毎に前記試験片に対する前記センサのリフトオフ距離を変化させて基準渦流信号を測定し、これら基準渦流信号の前記リフトオフ距離が０の時の信号成分に基づいて３次多項式による検量線を予め作成しておき、
前記治具を前記被検査体の外面に当接させて渦流信号を測定し、
測定した渦流信号の前記治具が前記被検査体の外面に当接した時の信号成分と前記検量線に基づいて前記溶射膜の膜厚を測定する溶射膜の膜厚測定装置。
【請求項１３】
管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体にセンサを当接させて渦流探傷法により前記溶射膜の膜厚を測定する溶射膜の膜厚測定装置であって、
前記センサは、前記被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具に設けられ、
前記被検査体と同一材料、同一形状で前記溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片毎に前記試験片に対する前記センサのリフトオフ距離を変化させて基準渦流信号を測定すると共にその信号の基準信号軌跡を生成し、これら基準信号軌跡から第一信号成分毎に抽出した第二信号成分に基づいて複数の検量線を予め作成しておき、
前記治具を前記被検査体の外面に当接させて渦流信号を測定し、
測定した渦流信号の第一信号成分から対応する検量線を選択し、
前記測定した渦流信号の第二信号成分と選択した検量線に基づいて前記溶射膜の膜厚を測定する溶射膜の膜厚測定装置。
【請求項１４】
管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体にセンサを当接させて渦流探傷法により前記溶射膜の膜厚を測定する溶射膜の膜厚測定装置であって、
前記センサは、前記被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具に設けられ、
前記被検査体と同一材料、同一形状で前記溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片毎に前記試験片に対する前記センサのリフトオフ距離を変化させて基準渦流信号を測定すると共にその信号の基準信号軌跡を生成し、それら基準信号軌跡から求めた軌跡の基準傾きに基づいて検量線を予め作成しておき、
前記治具を空中から前記被検査体の外面に近接させて前記外面に当接するまでの渦流信号を測定すると共にその信号の信号軌跡を生成し、
前記信号軌跡から軌跡の傾きを求め、
求めた軌跡の傾きと前記検量線に基づいて前記溶射膜の膜厚を測定する溶射膜の膜厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶射膜の膜厚測定方法及び膜厚測定装置に関する。さらに詳しくは、管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体にセンサを当接させて渦流探傷法により前記溶射膜の膜厚を測定する溶射膜の膜厚測定方法及び膜厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述の如き溶射膜の膜厚測定方法として、例えば特許文献１に示す如きものが知られている。この方法は、被測定材の下地合金と被膜材合金との組み合わせにより決定される二次曲線に応じた目盛を設定した目盛板を渦電流の測定メーターに装着し、標準試料等により目盛設定を行って、測定メーターの目盛からアルミニウム合金膜厚を求めている。作業者が目盛を読み取るため、作業者によりバラツキが生じ精度が低下する場合があった。また、二次曲線に応じた目盛を設定しているため、本文献に明示されているように、３００μｍが測定上限であり、さらに測定範囲の拡大が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平４−５３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、広範囲の膜厚を精度よく測定することの可能な溶射膜の膜厚測定方法及び膜厚測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る溶射膜の膜厚測定方法の特徴は、管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体にセンサを当接させて渦流探傷法により前記溶射膜の膜厚を測定する方法において、前記センサは、前記被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具に設けられ、前記被検査体と同一材料、同一形状で前記溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片毎に前記試験片に対する前記センサのリフトオフ距離を変化させて基準渦流信号を測定し、これら基準渦流信号の前記リフトオフ距離が０の時の信号成分に基づいて３次多項式による検量線を予め作成しておき、前記治具を前記被検査体の外面に当接させて渦流信号を測定し、測定した渦流信号の前記治具が前記被検査体の外面に当接した時の信号成分と前記検量線に基づいて前記溶射膜の膜厚を測定することにある。
【０００６】
上記構成によれば、センサを被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具に設けるので、センサを被検査体の外面に安定して当接させることができ、センサと被検査体との相対的な傾きが低減され、測定精度が向上する。また、湾曲面により、測定箇所でのセンサと被検査体との相対的な傾きによるバラツキを抑制できる。加えて、被検査体と同一材料、同一形状の試験片を用いて検量線を作成するので、被検査体の曲率形状や材料の相違による影響を排除でき、さらに測定精度が向上する。しかも、３次多項式により作成した検量線に基づいて膜厚を求めるので、比較的肉厚の溶射膜の膜厚までも同一検量線で高精度に測定することが可能となる。さらに、複数の試験片毎に試験片に対するセンサのリフトオフ距離が０となる信号成分により検量線を作成し、測定時は治具を被検査体の外面に当接させた時の渦流信号の信号成分を測定する。このように、リフトオフ距離が０の場合の渦流信号の出力値を用いるので、上述の治具形状と相まって安定した渦流信号が得られ、溶射膜の膜厚を精度よく測定することができる。
【０００７】
前記基準渦流信号を測定すると共にその信号の基準信号軌跡を生成し、前記基準信号軌跡から前記リフトオフ距離が０の時の信号成分を抽出し、前記治具を空中から前記被検査体の外面に近接させて前記外面に当接するまでの渦流信号を測定すると共にその信号の信号軌跡を生成し、前記信号軌跡における前記治具が前記被検査体の外面に当接した時の信号成分を抽出するようにしてもよい。軌跡から抽出する場合、その軌跡の終端がリフトオフ距離が０の信号成分となる。この場合においても、上記と同様に溶射膜の膜厚を精度よく測定することができる。
【０００８】
前記信号成分は、前記センサのインピーダンスにおけるリアクタンス成分（Ｙ成分）であるとよい。発明者らの実験によれば、図５に示すように、Ｘ成分（抵抗成分）よりもＹ成分（リアクタンス成分）が膜厚変動に対し感度がよく、渦流出力と膜厚との相関も高いことが見出された。しかも、Ｙ成分の方がより厚い膜厚を測定できることが判明した。すなわち、インピーダンスにおけるリアクタンス成分を用いることで、さらに精度よく広範囲の膜厚測定が可能となる。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る溶射膜の膜厚測定方法の他の特徴は、管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体にセンサを当接させて渦流探傷法により前記溶射膜の膜厚を測定する方法において、前記センサは、前記被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具に設けられ、前記被検査体と同一材料、同一形状で前記溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片毎に前記試験片に対する前記センサのリフトオフ距離を変化させて基準渦流信号を測定すると共にその信号の基準信号軌跡を生成し、これら基準信号軌跡から第一信号成分毎に抽出した第二信号成分に基づいて複数の検量線を予め作成しておき、前記治具を前記被検査体の外面に当接させて渦流信号を測定し、測定した渦流信号の第一信号成分から対応する検量線を選択し、前記測定した渦流信号の第二信号成分と選択した検量線に基づいて前記溶射膜の膜厚を測定することにある。
【００１０】
ここで、リフトオフ距離を変化させることで得られる渦流信号の信号軌跡は、例えば図７に示すように、溶射膜の膜厚により一意に定まる。そして、そのインピーダンス平面上の任意の点は、ある膜厚における信号軌跡上に存在するといえる。従って、上記構成の如く、センサのインピーダンスの各信号成分を決定することで溶射膜厚の測定が可能となる。しかも、リフトオフ距離が０でなくてもよく、溶射膜上に他の付着物が形成されていても、その上から溶射膜厚の測定が可能である。
【００１１】
また、前記治具を空中から前記被検査体の外面に近接させて前記外面に当接するまでの渦流信号を測定すると共にその信号の信号軌跡を生成し、前記信号軌跡における前記治具が前記被検査体の外面に当接した時の第一信号成分から対応する検量線を選択するようにしてもよい。この場合においても、上記と同様に溶射膜の膜厚を精度よく測定することができる。
【００１２】
前記第一信号成分は、前記センサのインピーダンスにおける抵抗成分（Ｘ成分）であり、前記第二信号成分は、前記センサのインピーダンスにおけるリアクタンス成分（Ｙ成分）であるとよい。Ｘ成分（抵抗成分）よりもＹ成分（リアクタンス成分）が膜厚変動に対し感度がよく、渦流出力と膜厚との相関も高いことが見出された。しかも、Ｙ成分の方がより厚い膜厚を測定できることが判明した。すなわち、インピーダンスにおけるリアクタンス成分を用いることで、さらに精度よく広範囲の膜厚測定が可能となる。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る溶射膜の膜厚測定方法のさらに他の特徴は、管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体にセンサを当接させて渦流探傷法により前記溶射膜の膜厚を測定する方法において、前記センサは、前記被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具に設けられ、前記被検査体と同一材料、同一形状で前記溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片毎に前記試験片に対する前記センサのリフトオフ距離を変化させて基準渦流信号を測定すると共にその信号の基準信号軌跡を生成し、これら基準信号軌跡から求めた軌跡の基準傾きに基づいて検量線を予め作成しておき、前記治具を空中から前記被検査体の外面に近接させて前記外面に当接するまでの渦流信号を測定すると共にその信号の信号軌跡を生成し、前記信号軌跡から軌跡の傾きを求め、求めた軌跡の傾きと前記検量線に基づいて前記溶射膜の膜厚を測定することにある。
【００１４】
ここで、リフトオフ距離を変化させることで得られる渦流信号の信号軌跡は、例えば図７に示すように、溶射膜の膜厚により一意に定まる。よって、信号軌跡の傾きは膜厚に対して一意に決まる。従って、上記構成の如く、信号軌跡の傾きを用いることで溶射膜厚の測定が可能となる。しかも、リフトオフ距離が０でなくてもよく、溶射膜上に他の付着物が形成されていても、その上から溶射膜厚の測定が可能である。
【００１５】
前記被検査体は、前記溶射膜上にさらに非導電性の付着物を有していても構わない。上記いずれかに記載の方法においては、溶射膜の上に他物が存在していた場合であっても溶射膜の膜厚の測定が可能である。
【００１６】
前記治具は、前記センサを前記被検査体の外面に押圧する押圧部材を有するとよい。これにより、センサを被検査体に当接させる際に一定に押圧することができ、センサと被検査体との相対的な傾きがさらに低減でき、さらに測定精度を向上する。また、センサと被検査体との距離（リフトオフ）による影響を抑制でき、さらに精度が向上する。
【００１７】
前記被検査体としては、例えば、ＬＮＧ気化器の伝熱管や下部ヘッダーである。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明に係る溶射膜の膜厚測定装置の特徴は、管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体にセンサを当接させて渦流探傷法により前記溶射膜の膜厚を測定する構成において、前記センサは、前記被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具に設けられ、前記被検査体と同一材料、同一形状で前記溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片毎に前記試験片に対する前記センサのリフトオフ距離を変化させて基準渦流信号を測定し、これら基準渦流信号の前記リフトオフ距離が０の時の信号成分に基づいて３次多項式による検量線を予め作成しておき、前記治具を前記被検査体の外面に当接させて渦流信号を測定し、測定した渦流信号の前記治具が前記被検査体の外面に当接した時の信号成分と前記検量線に基づいて前記溶射膜の膜厚を測定することにある。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明に係る溶射膜の膜厚測定装置の他の特徴は、管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体にセンサを当接させて渦流探傷法により前記溶射膜の膜厚を測定する構成において、前記センサは、前記被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具に設けられ、前記被検査体と同一材料、同一形状で前記溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片毎に前記試験片に対する前記センサのリフトオフ距離を変化させて基準渦流信号を測定すると共にその信号の基準信号軌跡を生成し、これら基準信号軌跡から第一信号成分毎に抽出した第二信号成分に基づいて複数の検量線を予め作成しておき、前記治具を前記被検査体の外面に当接させて渦流信号を測定し、測定した渦流信号の第一信号成分から対応する検量線を選択し、前記測定した渦流信号の第二信号成分と選択した検量線に基づいて前記溶射膜の膜厚を測定することにある。
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明に係る溶射膜の膜厚測定装置のさらに他の特徴は、管状のアルミニウム合金材上にアルミニウム合金の溶射膜が形成された被検査体にセンサを当接させて渦流探傷法により前記溶射膜の膜厚を測定する構成において、前記センサは、前記被検査体の外面に合致する湾曲面を有する治具に設けられ、前記被検査体と同一材料、同一形状で前記溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片毎に前記試験片に対する前記センサのリフトオフ距離を変化させて基準渦流信号を測定すると共にその信号の基準信号軌跡を生成し、これら基準信号軌跡から求めた軌跡の基準傾きに基づいて検量線を予め作成しておき、前記治具を空中から前記被検査体の外面に近接させて前記外面に当接するまでの渦流信号を測定すると共にその信号の信号軌跡を生成し、前記信号軌跡から軌跡の傾きを求め、求めた軌跡の傾きと前記検量線に基づいて前記溶射膜の膜厚を測定することにある。
【発明の効果】
【００２１】
上記本発明に係る溶射膜の膜厚測定方法及び膜厚測定装置の特徴によれば、広範囲の膜厚を精度よく測定することが可能となった。
【００２２】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＬＮＧ気化器の概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】検査対象となる伝熱管及び下部ヘッダーの概略図である。
【図３】伝熱管及び下部ヘッダーの層構造の概略断面図である。
【図４】本発明に係る膜厚測定装置のブロック図である。
【図５】Ｘ成分とＹ成分の膜厚値と渦流出力との相関を示すグラフである。
【図６】リフトオフ距離と信号軌跡との関係を説明する図である。
【図７】溶射膜厚と信号軌跡との関係を説明する図である。
【図８】本発明の第一実施形態における検量線の作成を説明する図である。
【図９】本発明の第一実施形態における膜厚の算出を説明する図である。
【図１０】治具の概略図である。
【図１１】伝熱管に相当する試験片による検量線を示すグラフである。
【図１２】下部ヘッダーに相当する試験片による検量線を示すグラフである。
【図１３】本発明の第二実施形態における図８相当図である。
【図１４】本発明の第二実施形態における図９相当図である。
【図１５】本発明の第三実施形態における図８相当図である。
【図１６】本発明の第三実施形態における図９相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、図１〜１２を参照しながら、本発明の第一実施形態について詳しく説明する。
[ＬＮＧ気化器]
本発明に係る溶射膜の膜厚測定方法は、例えば、図１，２に示す如き、例えば、海水を熱源としてＬＮＧを気化するオープンラック式のＬＮＧ気化器１における伝熱管２及び下部ヘッダー３を検査対象（被検査体）とする。同図に示すように、ＬＮＧ気化器１は、ＬＮＧが供給される下部ヘッダー３と、下部ヘッダー３から鉛直方向に複数設けられた伝熱管２とを備える。伝熱管２の上部外周面にはフィン２ａが設けられ、上端は上部ヘッダー４に接続されている。トラフ５には配管６を介して海水Ｗが供給されており、トラフ５から溢れた海水Ｗが伝熱管２外面を伝って下部ヘッダー３まで流下する。この海水Ｗとの熱交換によってＬＮＧが気化されＮＧとなり、上部ヘッダー４を介して回収される。
【００２５】
[伝熱管]
ここで、伝熱管２は、図３に示すように、母材２１としてアルミニウム合金が用いられ、その母材２１の表面にアルミニウム溶射により溶射膜２２が形成されている。なお、本実施形態において、母材２１にはアルミニウム合金材としてＡ６０６３が用いられ、アルミニウム溶射に用いられるアルミニウム合金としては、例えばＡ７０７２が用いられる。
【００２６】
[下部ヘッダー]
また、下部ヘッダー３も、伝熱管２と同様の層構造を呈し、アルミニウム合金材よりなる母材３１の表面にアルミニウム溶射による溶射膜３２が形成されている。なお、本実施形態において、母材３１にはアルミニウム合金材としてＡ５０８３が用いられ、アルミニウム溶射に用いられるアルミニウム合金としては、例えばＡ７０７２が用いられる。
【００２７】
ところで、このアルミニウム溶射による溶射膜２２，３２は、母材２１，３１のアルミニウム合金材の犠牲陽極として機能し、母材２１，３１の腐食、損傷を抑制する（犠牲防食作用）。また、伝熱管２及び下部ヘッダー３の溶射膜２２，３２は、トラフ５から流下する大量の海水Ｗによって摩耗（損傷）する。一方、溶射は、ＬＮＧ気化器１が設置された後に施工される。作業者によって膜厚にバラツキが大きく、溶射前のブラスト処理により外観上溶射の有無の識別が困難で施工漏れ等の恐れも生じる。また、膜厚が大きい場合、溶射膜２２，３２の接着強度が低下し剥離する恐れもある。従って、この溶射膜２２，３２の広範囲の膜厚管理が重要であり、膜厚が所定の管理値範囲内であるかを判定（測定）する必要がある。
【００２８】
[膜厚測定装置]
本発明に係る膜厚測定装置１０は、図２に示すように、大略、センサ１１が取り付けられた治具４０と、検出した信号を処理し出力する渦流探傷装置５０と、出力された信号の解析等を行う信号処理装置６０と、測定結果等を表示する表示器７０を備える。伝熱管２や下部ヘッダー３に治具４０を介してセンサ１１を近づけ、伝熱管２や下部ヘッダー３を励磁し、渦電流を発生させる。そして、渦電流により生成される磁束の変化に伴うセンサ１１のインピーダンス変化を測定し、溶射膜２２，３２の膜厚を測定する。
【００２９】
図４に示すように、渦流探傷装置５０は、大略、発振器５１、ブリッジ５２、移相器５３、自動平衡器５４、増幅器５５、同期検波器５６を備える。本実施形態において、例えばセンサ１１としては試験コイル１２と比較コイル１３よりなる自己誘導自己比較型のプローブが用いられる。ブリッジ５２は、これらコイル１２，１３と図示しない可変抵抗器により構成されるブリッジ回路である。
【００３０】
発振器５１からの交流出力は、試験コイル１２に加えられて伝熱管２や下部ヘッダー３を励磁し、渦電流に伴う磁束を検出する。自動平衡器５４はブリッジ５４出力を零とするものである。試験コイル１２及び比較コイル１３間の不平衡出力が増幅器５５で増幅され、同期検波器５６に送られて、移相器５３の出力とあいまって検波される。そして、渦流信号をフィルタ５７やＡ／Ｄ変換器５８を介して信号処理装置６０に取り込み、測定結果等を表示器７０に表示する。信号処理装置６０としては、例えば渦流探傷装置５０に接続されたパーソナルコンピューター（ＰＣ）で構成される。
【００３１】
[信号成分]
ここで、センサ１１での渦流信号として、リフトオフ（コイルと被検査体との相対的な距離）に起因するＸ成分（抵抗成分）と、電気的な物性（電気伝導度）に起因するＹ成分（リアクタンス成分）とが得られる。これらＸ成分及びＹ成分について各成分の相関係数を評価した結果の一例を図５に示す。同図に示すように、Ｘ成分では約６００μｍで値が飽和しており、それ以上の厚さについて評価することが困難である。一方、Ｙ成分では約８００μｍでも直線的に変化している。また、相関係数Ｒ2については、Ｘ成分は０．８１６６であり、Ｙ成分は０．９９０８であり、Ｙ成分がよりよい相関を示すことが判明した。従って、アルミ溶射膜の膜厚測定において、Ｘ成分よりＹ成分の渦流出力値を用いて膜厚測定することがより広範囲を正確に測定できることが分かる。本実施形態では、信号成分として、Ｙ成分の渦流出力値を用いる。なお、発明者らの実験によれば、試験周波数が１０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚにおいて、上記と同様の結果が得られた。
【００３２】
[信号処理装置]
信号処理装置６０は、図４に示すように、大略、渦流信号の信号軌跡Ｔを生成する軌跡生成部６１と、信号軌跡Ｔから信号成分Ｓを抽出する信号成分抽出部６２と、抽出された信号成分Ｓに基づいて検量線Ｃを作成する検量線作成部６３と、作成された検量線Ｃから膜厚ｔを算出する膜厚算出部６４を有する。被検査体や試験片の情報（母材、膜厚、材質等）、生成された信号軌跡Ｔ、作成された検量線Ｃ、測定データ、解析結果等の各種データは、記憶部６５に記憶される。
【００３３】
軌跡生成部６１は、試験片での基準渦流信号の基準信号軌跡Ｔや被検査体２，３での渦流信号の信号軌跡Ｔ’を生成し、記録する。これら信号軌跡Ｔ，Ｔ’は、ＸＹ平面（インピーダンス平面）においてセンサ１１のリフトオフ距離Ｄに応じて変化する。図６に示すように、センサ１１を空中（リフトオフ距離大）から試験片や被検査体２，３の対象物１００に近接させるに従い、リフトオフ距離Ｄは減少し且つ渦流信号のＹ成分も減少する。そして、センサ１１が対象物１００と当接する（リフトオフ距離Ｄ＝０）と、Ｙ成分は最小となり信号軌跡Ｔの終端（右端）となる。また、信号軌跡Ｔ，Ｔ’は、溶射膜１０２の膜厚ｔが小さい程Ｙ成分が小さくなる。図７に示すように、溶射膜１０２ａ〜ｃの膜厚ｔａ〜ｃが小さくなる（ｔａ＞ｔｂ＞ｔｃ）に従い、それに応じて軌跡のＹ成分も小さくなる（Ｔａ＞Ｔｂ＞Ｔｃ）。このように、信号軌跡Ｔ，Ｔ’は膜厚ｔに応じて一意に定まるものであり、リフトオフ距離Ｄ＝０の信号成分を用いて膜厚の測定が可能となる。よって、予め既知の膜厚ｔのＹ成分に対する検量線を作成しておくことで、被検査体２，３のＹ成分を測定するだけで精度よく膜厚を測定することができる。
【００３４】
信号成分抽出部６２は、軌跡生成部６１で生成された信号軌跡Ｔ，Ｔ’から信号成分Ｓを抽出する。本実施形態では、図８に示すように、軌跡Ｔの終端（右端）に位置するリフトオフ距離Ｄが０の時のＹ成分（Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ）を信号軌跡Ｔから抽出する。そして、検量線作成部６３は、信号成分抽出部６２で抽出された信号成分Ｓから検量線Ｃを作成する。本実施形態では、図７，８に示すように、既知の膜厚（ｔａ，ｔｂ，ｔｃ、図７）と抽出したＹ成分（Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ）とに基づき３次多項式による検量線Ｃを作成する。
【００３５】
膜厚算出部６４は、被検査体２，３における渦流信号の信号成分の出力値を検量線Ｃに代入し膜厚ｔを算出する。本実施形態では、図９に示すように、信号成分抽出部６２が信号軌跡Ｔ’の終端（右端）に位置するセンサ１１が被検査体に接触（当接）した時（リフトオフ距離Ｄが０）のＹ成分（Ｓ’）が検量線Ｃに代入され膜厚ｔが算出される。
【００３６】
[治具]
図１０に示すように、治具４０は、伝熱管２の外面の曲率に沿う湾曲面４１を有する当接部４２を有し、センサ１１の端部を貫通させる貫通孔４３が設けられている。当接部４２は把持部４５と螺合し、把持部４５の内部にはセンサ１１を収容する筒状体４４が収納されている。把持部４５の外面には例えばゴム製のカバー４５ａに覆われ、外気温度等によるインピーダンスの変化を抑制している。筒状体４４の一端には、押圧部材としてばね４６が取り付けられ、ばね４６の一端は把持部４５と螺合する端部４７の内部で掛止されている。これにより、作業者が把持部４５を把持し当接部４２を被検査体に押し当てた際に、センサ１１は湾曲面４１によって被検査体の表面に略垂直に配置され、且つばね４６により押圧される。従って、センサ１１の被検査体に対する傾きを抑制し、より高精度に膜厚を測定することができる。また、下部ヘッダー３には、下部ヘッダー３の外面の曲率に沿う湾曲面４１’を有する当接部４２’を有する治具４０’が用いられる。なお、センサ１１は、治具４０内部を貫通するケーブル４９を介して渦流探傷装置５０に接続されている。
【００３７】
[検量線]
伝熱管２及び下部ヘッダー３と同一材料、同一形状で溶射膜２２，３２の膜厚を異ならせた複数の試験片（カットモデル）を用いて、測定前に予め検量線を作成する。検量線の作成に際しても、上記治具４０，４０’を用いる。
【００３８】
ここで、発明者らは、溶射膜の膜厚を異ならせた複数の試験片を用いて渦流探傷を行い、渦流出力値としてＹ成分の値を抽出すると共に、溶射膜厚をマイクロメーター等により実測した。その結果に基づく検量線の比較を図１１，１２に、実測値を表１，２にそれぞれ示す。なお、図１１及び表１が伝熱管２と同等の試験片によるもの、図１２及び表２が下部ヘッダー３と同等の試験片によるものである。
【００３９】
【表１】
2015072264.tif 000003
【００４０】
【表２】
2015072264.tif 000004
【００４１】
図１１，１２及び表１，２に示すように、比較例１としての線形（直線近似）の検量線では一部で膜厚実測値に近似する値が得られるものの、多くの膜厚範囲において実測値から大きく外れ誤差が大きくなることが分かる。また、比較例２としての２次多項式（２次曲線近似）の検量線では、線形（直線近似）の検量線に比べ精度は向上するものの、実施例の３次多項式と比較すると、膜厚範囲の中間部分での誤差が大きくなる。なお、比較例の相関係数は、伝熱管２の場合で比較例１は０．９３４、比較例２は０．９８４５であり、下部ヘッダー３の場合で比較例１は０．９７、比較例２は０．９７８３であった。また、比較例の誤差（標準偏差）は、伝熱管２の場合で比較例１は１１８、比較例２は５７であり、下部ヘッダー３の場合で比較例１は４７、比較例２は４０であった。
【００４２】
他方、実施例の３次多項式（３次曲線近似）の検量線では、その相関係数は、伝熱管２の場合で０．９８８１、下部ヘッダー３の場合で０．９９１５となり、比較例１，２よりも高い。また、誤差（標準偏差）は、伝熱管２の場合で５０、下部ヘッダー３の場合で２５となり、比較例１，２よりも低い。このように、３次多項式の検量線を用いることで、より誤差を低減し且つ広範囲の膜厚を精度よく測定することができる。
【００４３】
[測定手順]
まず、予め、検査対象となる伝熱管２と同一形状、同一材料よりなり溶射膜の異なる試験片を複数用意し、図１１に示す如き３次多項式による検量線を作成する。本実施形態では、各試験片において上述の治具４０によりセンサ１１の試験片に対するセンサのリフトオフ距離Ｄを変化させながらセンサ１１を各試験片に押し当てて基準渦流信号を測定すると共に、軌跡生成部６１がその信号の基準信号軌跡を生成し、記録する。次に、信号成分抽出部６２が、生成した各基準信号軌跡からリフトオフ距離Ｄ＝０のＹ成分の値を抽出する。そして、検量線作成部６３が、図１１，１２に示す如き、横軸に渦流出力値として抽出したＹ成分の値を、縦軸に実測等した既知の膜厚値をプロットし、３次多項式により検量線を作成する。伝熱管２及び下部ヘッダー３は管状体であるため、その出力値は湾曲形状の影響を受ける。従って、予め検量線の作成に際し被検査体と同一形状同一材料の試験片を用いることでこれらの誤差要因を排除でき、精度が向上する。
【００４４】
次に、バランス調整用の試験片にセンサ１１を近づけて、リフトオフノイズがＸ成分のみとなるように位相調整を行う。そして、伝熱管２の外面に治具４０の湾曲面４１を沿わせてセンサ１１を伝熱管２に押圧し、渦流探傷を行う。上述と同様に、軌跡生成部６１が渦流信号の信号軌跡を生成、記録し、信号成分抽出部６２が生成した信号軌跡から治具４０（センサ１１）が伝熱管２の外面に当接した時のＹ成分の渦流出力値を測定する。そして、膜厚算出部６４がその出力値に基づいて検量線から膜厚を求める。下部ヘッダー３については、治具を取り換えて同様に測定する。
【００４５】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、上記実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
上記第一実施形態において、基準信号軌跡Ｔからリフトオフ距離が０の場合におけるＹ成分を信号成分として抽出し検量線Ｃを作成した。しかし、伝熱管２や下部ヘッダー３の溶射膜２２，２３上に、図３の一点鎖線で示す如く、例えばガラス繊維強化プラスチックのＦＲＰ被膜等の非導電性塗膜等の付着物２３，３３（異物）が存在すると、リフトオフ距離が０とならず、そのリフトオフ距離によりＸ成分に影響が生じる。そのため、上記第一実施形態の如くリフトオフ距離Ｄ＝０の信号成分を用いると、測定精度が低下する恐れがある。
【００４６】
そこで、第二実施形態では、検量線Ｃをセンサ１１のインピーダンスにおける所定の抵抗成分（Ｘ成分）毎に複数作成する。本実施形態では、図１３に示すように、例えば、信号成分抽出部６２が基準信号軌跡（Ｔ１〜３）からＸ成分ｘｋにおけるＹ成分（Ｓｋ１〜３）を抽出し、検量線作成部６３が抽出したＹ成分から検量線Ｃｋを作成する。これを任意の抵抗成分の範囲Ｒで所定のＸ成分（ｘ１〜ｘｎ）毎に繰り返し行う。このように、リフトオフ距離によるＸ成分への影響を考慮して、予め複数の検量線を作成しておく。この例では、第一信号成分をセンサ１１のインピーダンスにおける所定の抵抗成分（Ｘ成分）とし、第二信号成分をセンサ１１のインピーダンスにおける所定のリアクタンス成分（Ｙ成分）としている。なお、本実施形態における検量線の作成は、３次多項式により作成してもよく、２次や４次以上の多項式等の他の手法でもよく、特にその手法は限定されるものではない。
【００４７】
そして、測定に際しては、治具４０が被検査体２，３の外面に当接した時のＸ成分を生成した信号軌跡Ｔ’から抽出して、抽出したＸ成分に基づいて作成した複数の検量線の中から対応する検量線を選択する。そして、治具４０が被検査体２，３の外面に当接した時のＹ成分の値と決定した検量線により膜厚を測定する。本実施形態では、図１４に示すように、信号成分抽出部６２が信号軌跡Ｔ’の終端（右端）からＸ成分（Ｓ’ｘ）及びＹ成分（Ｓ’ｙ）を抽出する。また、膜厚算出部６４は、抽出したＸ成分Ｓ’ｘが該当する検量線を決定する。例えば、抽出したＸ成分Ｓ’ｘが先のＸ成分ｘｋに該当すれば、複数の検量線の中から図１３の検量線Ｃｋが選択される。そして、膜厚算出部６４が信号軌跡Ｔ’から抽出したＹ成分Ｓ’ｙを選択した検量線Ｃｋに代入して膜厚ｔを算出する。これにより、溶射膜２２，３２上に例えばＦＲＰ被膜２３，３３が形成されていても、その上から溶射膜厚を精度よく測定することができる。また、他の理由により検査時にセンサ１１と被検査体２，３との間でリフトオフ距離Ｄ＝０の状態を確保することが困難な場合であっても、測定精度の低下を防止できる。しかも、複数の検量線を予め作成しておくので、測定精度も向上する。そして、測定時に記憶部６５を参照して検量線を決定すればよいので、リアルタイムでの膜厚測定も可能となる。
【００４８】
次に、本発明の第三実施形態について説明する。本実施形態も上記第二実施形態と同様に付着物２３，３３の上から溶射膜厚を測定する手法である。
上記第一、第二実施形態において、検量線Ｃの作成に際して渦流信号の信号成分（Ｙ成分）を用いたが、本実施形態では信号軌跡Ｔ，Ｔ’の軌跡の傾きＧ，Ｇ’を用いる。本実施形態では、図１５に示すように、例えば、複数の試験片毎に基準渦流信号を測定すると共に、軌跡生成部６１がその信号の基準信号軌跡（Ｔ４〜６）を生成する。そして、信号成分抽出部６２が各基準信号軌跡（Ｔ４〜６）において任意のＸ成分（ｘａ、ｘｂ）における各Ｙ成分（ｙａ４〜６、ｙｂ４〜６）を抽出し、（ｙｂ−ｙａ）／（ｘｂ−ｘａ）により軌跡の基準傾きＧ１〜３をそれぞれ求める。そして、検量線作成部６３が、求めた軌跡の基準傾きＧ１〜３に基づいて検量線Ｃｇを予め作成する。なお、本実施形態における検量線の作成においても、３次多項式により作成してもよく、２次や４次以上の多項式等の他の手法でもよく、特にその手法は限定されるものではない。
【００４９】
そして、測定に際しては、信号軌跡Ｔ’から軌跡の傾きＧ’を求める。本実施形態では、図１６に示すように、被検査体２，３の渦流信号を測定すると共に、軌跡生成部６１がその信号の信号軌跡Ｔ’を生成する。そして、信号成分抽出部６２が信号軌跡Ｔ’において先のＸ成分（ｘａ、ｘｂ）における各Ｙ成分（ｙ’ａ、ｙ’ｂ）を抽出し、（ｙ’ｂ−ｙ’ａ）／（ｘｂ−ｘａ）により軌跡の傾きＧ’を求める。そして、膜厚算出部６４が、求めた軌跡の傾きＧ’を検量線Ｃｇに代入して膜厚ｔを算出する。これにより、上記第二実施形態と同様に検査時にセンサ１１と被検査体２，３との間でリフトオフ距離Ｄ＝０の状態を確保することが困難な場合であっても、測定精度の低下を防止できる。
【００５０】
最後に、本発明の他の実施形態の可能性について言及する。
上記実施形態において、伝熱管２の母材２１にアルミニウム合金材としてＡ６０６３が用いられ、下部ヘッダー３の母材３１にＡ５０５８が用いられ、アルミニウム溶射に用いられるアルミニウム合金としてＡ７０７２が用いられた。しかし、これらアルミニウム合金材は一例に過ぎず、他の合金材料であっても同様に膜厚測定が可能である。
【００５１】
上記実施形態において、センサ１１には自己誘導自己比較方式のコイル１２，１３を用いたが、コイルの態様は自己誘導自己比較方式に限らず、種々の方式のコイルを適用しても構わない。
【００５２】
上記第一実施形態において、信号成分としてＹ成分を用いたが、Ｙ成分に代えてＸ成分を用いても構わない。但し、上述したように、測定精度の点で上記実施形態が優れている。また、上記第一実施形態では、軌跡生成部６１により測定した試験片の基準渦流信号の基準信号軌跡Ｔ及び被検査体２，３の渦流信号の信号軌跡Ｔ’を生成、記録した。しかし、本実施形態では、センサ１１が試験片や被検査体２，３に接触した状態での信号成分（すなわち、リフトオフ距離Ｄ＝０）の値を用いればよく、必ずしも信号軌跡Ｔ，Ｔ’を生成する必要はなく、軌跡生成部６１を省略することも可能である。また、例えば基準信号軌跡Ｔを生成してその軌跡Ｔの終端（右端）の信号成分により検量線を作成しておき、測定時に信号軌跡Ｔ’を生成することなくその時の信号成分の出力値（測定値）を検量線に代入するようにしても構わない。さらに、基準信号軌跡Ｔを生成することなく、試験片のリフトオフ距離Ｄ＝０の時の出力値（測定値）により検量線を作成しておき、測定時に信号軌跡Ｔ’を生成してその軌跡Ｔ’の終端（右端）の信号成分の値を抽出し検量線に代入するようにしても構わない。
【００５３】
上記第二実施形態においても、第一信号成分としてＸ成分、第二信号成分としてＹ成分を用いたが、その逆とすることも可能である。但し、上述したように、測定精度の点で上記実施形態が優れている。また、上記第二実施形態では、軌跡生成部６１により測定した被検査体２，３の渦流信号の信号軌跡Ｔ’を生成、記録した。しかし、本実施形態では、センサ１１が被検査体２，３に接触した状態での信号成分（すなわち、リフトオフ距離Ｄ＝０）の値を用いればよく、必ずしも信号軌跡Ｔ’を生成する必要はない。例えば測定時に信号軌跡Ｔ’を生成することなくその時の信号成分の出力値（測定値）を検量線に代入するようにしても構わない。
【００５４】
上記第二、第三実施形態において、図３に示すように、溶射膜２２，３２上に形成された非導電性の付着物として、ＦＲＰ被膜を例に説明したが、これに限られるものではなく、例えば他の各種合成樹脂よりなる非導電性被膜であってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１：ＬＮＧ気化器、２：伝熱管（被検査体）、２ａ：フィン、３：下部ヘッダー（被検査体）、４：上部ヘッダー、５：トラフ、６：配管、１０：膜厚測定装置、１１：センサ、１２：試験コイル、１３：比較コイル、２１：母材、２２：溶射膜、２３：非導電性被膜（付着物）、３１：母材、３２：溶射膜、３３：非導電性被膜（付着物）、４０，４０’：治具、４１，４１’：湾曲面、４２，４２’：当接部、４３：貫通孔、４４：筒状体、４５：把持部、４５ａ：カバー、４６：ばね（押圧部材）、４７：端部、４９：ケーブル、５０：渦流探傷装置、５１：発振器、５２：ブリッジ、５３：移相器、５４：自動平衡器、５５：増幅器、５６：同期検波器、５７：フィルタ、５８：Ａ／Ｄ変換器、６０：信号処理装置（パーソナルコンピューター）６１：軌跡生成部、６２：信号成分抽出部、６３：検量線作成部、６４：膜厚算出部、６５：記憶部、７０：表示器、１００：対象物、１０１：母材、１０２：溶射膜、Ｃ，Ｃｇ，Ｃｋ：検量線、Ｄ：リフトオフ距離、Ｇ１〜Ｇ３：軌跡の基準傾き、Ｇ’：軌跡の傾き、Ｓ：信号成分、Ｔ，Ｔ１〜Ｔ６，Ｔａ〜Ｔｃ：基準信号軌跡、Ｔ’：信号軌跡、ｔ，ｔａ〜ｔｃ：膜厚、Ｗ：海水
【図１】
2015072264.tif 000005
【図２】
2015072264.tif 000006
【図３】
2015072264.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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