特許 6182236 積層体の剥離検査方法及び剥離検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6182236

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】積層体の剥離検査方法及び剥離検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/11 20060101AFI20170807BHJP

   G01N 29/48 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   G01N29/11

   G01N29/48

【請求項の数】15

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-86847(P2016-86847)

(22)【出願日】2016年4月25日

【審査請求日】2017年6月13日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000235532

【氏名又は名称】非破壊検査株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102048

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 光司

(74)【代理人】

【識別番号】100146503

【弁理士】

【氏名又は名称】高尾 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100171435

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 尚子

(73)【特許権者】

【識別番号】000176752

【氏名又は名称】三菱化工機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102048

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 光司

(74)【代理人】

【識別番号】100146503

【弁理士】

【氏名又は名称】高尾 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】城下 悟

(72)【発明者】

【氏名】田中 隆介

(72)【発明者】

【氏名】森 雅司

【審査官】 田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２７６０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６４３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５６２４２５０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開昭５８−１６０８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２３９７６９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の部材が積層した積層体の一側に配置したセンサから超音波を入射させると共に前記積層体内を伝搬した超音波を受信し、受信した超音波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法であって、
前記センサは、前記超音波を前記積層体に所定の屈折角で入射させる送信探触子と、前記複数の部材の界面での反射を繰り返して伝搬した伝搬波を受信する受信探触子と、前記送信探触子と前記受信探触子とを所定の間隔をおいて保持する探触子保持手段を備え、
前記送信探触子及び前記受信探触子を設定した探触子間隔で前記探触子保持手段により前記積層体の健全部に配置して、前記健全部を伝搬した前記伝搬波を受信し、受信した伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを基準検知長さとして求め、
前記送信探触子及び前記受信探触子を前記設定した探触子間隔と同一間隔で前記探触子保持手段により前記積層体の検査対象部を挟んで配置して、前記検査対象部を伝搬した前記伝搬波を受信し、受信した伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを計測し、
計測した検知長さと前記基準検知長さを比較することにより前記検査対象部における前記層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法。

【請求項2】

前記送信探触子及び前記受信探触子は、前記積層体上に設けられた他の部材を挟んで配置される請求項１記載の積層体の剥離検査方法。

【請求項3】

前記送信探触子及び前記受信探触子は、縦波斜角探触子である請求項１又は２記載の積層体の剥離検査方法。

【請求項4】

前記センサは、前記送信探触子及び前記受信探触子を前記積層体上を走査させる走査手段をさらに備える請求項１〜３のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。

【請求項5】

前記センサは、前記送信探触子及び前記受信探触子を第一の走査方向に沿って走査させる第一の走査手段と、前記第一の走査方向と交差する第二の走査方向に沿って走査する第二の走査手段をさらに備え、前記第一の走査手段及び前記第二の走査手段による走査によって前記層間剥離の位置を特定する請求項１〜３のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。

【請求項6】

前記検査対象部を伝搬した前記伝搬波に基づいて走査画像を生成する請求項４又は５記載の積層体の剥離検査方法。

【請求項7】

前記送信探触子及び前記受信探触子は、前記積層体の湾曲した表面に配置される請求項１〜６のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。

【請求項8】

少なくとも前記送信探触子は垂直探触子であり、前記垂直探触子を前記湾曲した表面の頂部に固定し、前記受信探触子を前記送信探触子に対し周方向に走査させる請求項７記載の積層体の剥離検査方法。

【請求項9】

前記積層体は、容器の鏡板部である請求項７又は８記載の積層体の剥離検査方法。

【請求項10】

前記積層体は、管状体である請求項７記載の積層体の剥離検査方法。

【請求項11】

前記複数の部材は、前記一側に位置する第一の部材と、この第一の部材に設けられる第二の部材と、これら部材を密着させる接着層とを少なくとも含む請求項１〜１０のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。

【請求項12】

前記第一の部材は鋼材であり、前記第二の部材はライニング材である請求項１１記載の積層体の剥離検査方法。

【請求項13】

前記第一の部材はライニング材であり、前記第二の部材は鋼材である請求項１１記載の積層体の剥離検査方法。

【請求項14】

複数の部材が積層した積層体の一側に配置したセンサから超音波を入射させると共に前記積層体内を伝搬した超音波を受信し、受信した超音波を評価する信号処理装置を備え、受信した超音波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置であって、
前記センサは、前記超音波を前記積層体に所定の屈折角で入射させる送信探触子と、前記複数の部材の界面での反射を繰り返して伝搬した伝搬波を受信する受信探触子と、前記送信探触子と前記受信探触子とを所定の間隔をおいて保持する探触子保持手段を備え、
前記信号処理装置は、予め、前記送信探触子及び前記受信探触子を設定した探触子間隔で前記探触子保持手段により前記積層体の健全部に配置して、前記健全部を伝搬した前記伝搬波を受信し、受信した伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを基準検知長さとして求め、
前記送信探触子及び前記受信探触子を前記設定した探触子間隔と同一間隔で前記探触子保持手段により前記積層体の検査対象部を挟んで配置して、前記検査対象部を伝搬した前記伝搬波を受信し、受信した伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを計測し、
計測した検知長さと前記基準検知長さを比較することにより前記検査対象部における前記層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置。

【請求項15】

前記信号処理装置は、前記検査対象部を伝搬した前記伝搬波に基づいて走査画像を生成する請求項１４記載の積層体の剥離検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層体の剥離検査方法及び剥離検査装置に関する。さらに詳しくは、複数の部材が積層した積層体の一側に配置したセンサから超音波を入射させると共に前記積層体内を伝搬した超音波を受信し、受信した超音波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法及び剥離検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、積層体の剥離検査対象は、管、容器等が多く、検査時には管、容器等の内部に人間が入り、内部からの目視検査、打音検査、ピンホール検査等行うのが通常であった。そのため、検査時には、操業を停止しなければならず、検査に多大な時間を要していた。

【0003】

一方、上述の如き検査方法として例えば特許文献１に記載の如く、操業を停止せずにライニングの剥離を検査する方法が提唱されている。特許文献１の方法は、配管や容器の外部から超音波パルスを入射させ、健全部における多重反射の反射回数ごとの変動範囲と模擬剥離部における多重反射の反射回数ごとの変動範囲が重複しない領域を求め、求めた領域における最小の反射回数より大で且つ領域の高さが所定値以上となる反射波の反射回数を求め、積層体の検査部において多重反射波を受信し、予め求めた健全部の所定値以上となる反射波のエコー高さと比較することにより層間剥離の有無を検査している。

【0004】

ところが、上記方法では、検査部に補強板などの障害物がある場合には試験体の表面に探触子を配置することができず、検査の不可範囲が生じる。また、広い面積の試験範囲を検査する場合、探触子を試験範囲全面に走査する必要があり、検査時間が多くかかり、検査のための費用も高くなっていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５６２４２５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、検査部位に補強板などの障害物があっても、積層体の層間剥離を簡便且つ明瞭に検出可能で、広い検査範囲も短時間に検査可能な剥離検査方法及び剥離検査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】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係る剥離検査方法の特徴は、複数の部材が積層した積層体の一側に配置したセンサから超音波を入射させると共に前記積層体内を伝搬した超音波を受信し、受信した超音波を評価することにより層間剥離の有無を検査する方法において、前記センサは、前記超音波を前記積層体に所定の屈折角で入射させる送信探触子と、前記複数の部材の界面での反射を繰り返して伝搬した伝搬波を受信する受信探触子と、前記送信探触子と前記受信探触子とを所定の間隔をおいて保持する探触子保持手段を備え、前記送信探触子及び前記受信探触子を設定した探触子間隔で前記探触子保持手段により前記積層体の健全部に配置して、前記健全部を伝搬した前記伝搬波を受信し、受信した伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを基準検知長さとして求め、前記送信探触子及び前記受信探触子を前記設定した探触子間隔と同一間隔で前記探触子保持手段により前記積層体の検査対象部を挟んで配置して、前記検査対象部を伝搬した前記伝搬波を受信し、受信した伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを計測し、計測した検知長さと前記基準検知長さを比較することにより前記検査対象部における前記層間剥離の有無を検査することにある。

【0008】

上記構成によれば、センサは、超音波を積層体に所定の屈折角で入射させる送信探触子と複数の部材の界面での反射を繰り返して伝搬した伝搬波を受信する受信探触子を所定の間隔をおいて保持する探触子保持手段を備えるので、送信探触子と受信探触子との間（探触子間隔）が検査領域となり、広範囲を一度に検査対象とすることが可能となる。そして、送信探触子及び受信探触子を設定した探触子間隔と同一間隔で探触子保持手段により積層体の検査対象部を挟んで配置して、検査対象部を伝搬した伝搬波を受信し、受信した伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを計測し、計測した検知長さと健全部において予め求めた基準検知長さとを比較する。ここで、隣接する部材が互いに密着（密接）している健全部の境界面の音圧反射率は空気の音圧反射率より小さいので、超音波（伝搬波）は、当該界面での反射や透過等により減衰する。他方、検査対象部に剥離部が存在する場合、超音波（伝搬波）は、剥離部（空気）で透過することはなく、反射による減衰もほぼ生じない。そのため、探触子間を伝搬する伝搬波は、同一の探触子間隔であれば、健全部よりも剥離部の方が伝搬波の減衰の程度が少ないので、剥離部での受信波形は、健全部での受信波形よりも所定のエコー高さ以上となる範囲が長くなる。従って、予め求めた健全部における伝搬波のエコー高さが所定値以上となる基準検知長さと検査対象部において測定した検知長さとを比較することで検査対象部における層間剥離の有無を簡便且つ明瞭に検出することができる。

【0009】

前記送信探触子及び前記受信探触子は、前記積層体上に設けられた他の部材を挟んで配置されることが望ましい。これにより、他の部材の直下の剥離の有無も容易に検査することができる。

【0010】

前記送信探触子及び前記受信探触子は、縦波斜角探触子であるとよい。縦波斜角探触子を使用した場合、縦波のみならず横波も同時に検査対象部に存在することとなるので、検査対象部を様々なモードの超音波が伝搬することとなり、信号の差異がより鮮明となる。

【0011】

前記センサは、前記送信探触子及び前記受信探触子を前記積層体上を走査させる走査手段をさらに備えることが望ましい。これにより、さらに広範囲の検査対象部をより迅速に検査することができる。なお、走査する方向は、例えば図６に示す如き送信探触子と受信探触子の対向方向（超音波の伝搬方向）に交差（直交）する方向Ｖａの他、例えば図１０に示す如き探触子の対向方向（超音波の伝搬方向）に一致する方向Ｖｂのいずれでもよい。

【0012】

前記センサは、前記送信探触子及び前記受信探触子を第一の走査方向に沿って走査させる第一の走査手段と、前記第一の走査方向と交差する第二の走査方向に沿って走査する第二の走査手段を有し、前記第一の走査手段及び前記第二の走査手段による走査によって前記層間剥離の位置を特定するとよい。一方向のみならず、異なる２方向への走査を可能とすることで、例えば図１６に示す如く、重複する走査領域において、送信探触子と受信探触子の間の検査対象部に存在する層間剥離の位置を算出することができる。

【0013】

さらに上記いずれかの構成において、前記検査対象部を伝搬した前記伝搬波に基づいて走査画像を生成するとよい。これにより、信号の差異の識別（層間剥離の有無）がより容易となる。

【0014】

前記送信探触子及び前記受信探触子は、前記積層体の湾曲した表面に配置されるようにしてもよい。係る場合、少なくとも前記送信探触子は垂直探触子であり、前記送信探触子は前記積層体の湾曲した表面に配置されるとよい。そして、前記送信探触子を前記湾曲した表面の頂部に固定し、前記受信探触子を前記送信探触子に対し周方向に走査させるとよい。これにより、簡素な構造で効率よく湾曲面の検査対象部の検査が可能となる。上記いずれかの構成において、前記積層体は、容器の鏡板部であってよい。また、前記積層体は、管状体であってもよい。

【0015】

前記複数の部材は、前記一側に位置する第一の部材と、この第一の部材に設けられる第二の部材と、これら部材を密着させる接着層とを少なくとも含むものでもよい。係る場合、前記第一の部材は鋼材であり、前記第二の部材はライニング材であってもよく、前記第一の部材はライニング材であり、前記第二の部材は鋼材であってもよい。

【0016】

上記目的を達成するため、本発明に係る積層体の剥離検査装置の特徴は、複数の部材が積層した積層体の一側に配置したセンサから超音波を入射させると共に前記積層体内を伝搬した超音波を受信し、受信した超音波を評価する信号処理装置を備え、受信した超音波を評価することにより層間剥離の有無を検査する構成において、前記センサは、前記超音波を前記積層体に所定の屈折角で入射させる送信探触子と、前記複数の部材の界面での反射を繰り返して伝搬した伝搬波を受信する受信探触子と、前記送信探触子と前記受信探触子とを所定の間隔をおいて保持する探触子保持手段を備え、前記信号処理装置は、予め、前記送信探触子及び前記受信探触子を設定した探触子間隔で前記探触子保持手段により前記積層体の健全部に配置して、前記健全部を伝搬した前記伝搬波を受信し、受信した伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを基準検知長さとして求め、前記送信探触子及び前記受信探触子を前記設定した探触子間隔と同一間隔で前記探触子保持手段により前記積層体の検査対象部を挟んで配置して、前記検査対象部を伝搬した前記伝搬波を受信し、受信した伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを計測し、計測した検知長さと前記基準検知長さを比較することにより前記検査対象部における前記層間剥離の有無を検査することにある。

【0017】

前記信号処理装置は、前記検査対象部を伝搬した前記伝搬波に基づいて走査画像を生成するようにしても構わない。走査画像としては、例えば、Ｂスコープ画像やＣスコープ画像が挙げられる。

【発明の効果】

【0018】

上記本発明に係る積層体の剥離検査方法及び剥離検査装置の特徴によれば、検査部位に補強板などの障害物があっても、積層体の層間剥離を簡便且つ明瞭に検出可能で、広い検査範囲も短時間に検査することが可能となった。

【0019】

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】

【0020】

【図1】本発明に係る剥離検査装置の概略図である。

【図2】超音波の挙動を説明するための図である。

【図3】健全部（剥離部無し）における繰り返し反射を伴う伝搬距離と相対エコー高さの関係を模式的に示すグラフである。

【図4】剥離部を有する部分における図３相当図である。

【図5】従来の垂直法における検査（走査）を説明する図である。

【図6】本発明に係る剥離検査（走査）を説明する図である。

【図7】ポリエチレンライニング試験体における測定結果を示す図であり、（ａ）は剥離幅０ｍｍ（健全部）、（ｂ）は剥離幅２０ｍｍ、（ｃ）は剥離幅５０ｍｍ、（ｄ）は剥離幅１００ｍｍを示す。

【図8】当て板ありのポリエチレンライニング試験体における図７相当図である。

【図9】縦波斜角探触子により入射された超音波の伝搬を模式的に示す図である。

【図10】センサ位置と測定結果の一例を示す図であり、（ａ）はセンサ位置及び走査方向を示す図、（ｂ）はＢスコープ画像例、（ｃ）は各センサ位置におけるＡスコープ画像例を示す。

【図11】Ｔ継手に対する探触子配置の例を示す図である。

【図12】補強板部に対する探触子配置の例を示す図である。

【図13】容器の鏡板における探触子配置の一例を示す図である。

【図14】図１４の他の例を示す図である。

【図15】管状体における剥離検査方法を示す図であり、（ａ）は軸方向測定、（ｂ）は周方向測定、（ｃ）（ｄ）は斜め方向測定を示す。

【図16】２方向走査による剥離部の位置の特定を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

次に、図１〜６を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
図１に示すように、本発明に係る剥離検査装置１は、大略、後述する積層体１０の一側１１（表面）上を走査するセンサ２と、センサ２を制御すると共に受信した超音波を処理し評価する信号処理装置３とを備える。この信号処理装置３は、例えば、パーソナルコンピューターにより構成される。

【0022】

センサ２は、超音波を積層体１０に所定の屈折角で入射させる送信探触子２ａと、積層体１０内の各部材の界面での反射を繰り返して伝搬した伝搬波を受信する受信探触子２ｂと、送信探触子２ａ及び受信探触子２ｂを所定の間隔をおいて保持する探触子保持手段２ｃからなる。また、センサ２には、走査位置を検出するエンコーダ等の位置検出器を含む走査手段４が取り付けられると共に信号処理装置３に接続されている。本発明においては、送信探触子２ａ及び受信探触子２ｂで挟まれた領域（探触子間隔Ｌ）を検査対象部Ｅとすることができる。

【0023】

送信探触子２ａ及び受信探触子２ｂには、例えば縦波斜角探触子が用いられる。また、探触子保持手段２ｃは、例えば図１に示す如き棒状体や板状体等によるものの他、エンコーダ等を介した同期制御等により実質的に探触子間隔Ｌを保持する態様のものも含む。走査手段４は、送信探触子２ａ及び受信探触子２ｂの探触子間隔Ｌを保持して同一方向（走査方向）に移動可能であればよい。

【0024】

信号処理装置３は、パルサー５を制御して送信探触子２ａから超音波パルスを発生させる。送信された超音波パルスは、積層体１０の各部材２０，３０，４０内を通過（若しくは透過）及び各界面で反射し、受信探触子２ｂにて受信される。受信した超音波（伝搬波）は、レシーバー６及び／又はプリアンプ６ａにより増幅され、フィルター７によりノイズが除去された状態でＡ／Ｄ変換器８によりデジタル信号に変換される。そして、信号処理装置３にて信号処理がなされ、表示器９に表示される。

【0025】

また、信号処理装置３は、走査手段４の位置検出器が検出したセンサ２の走査位置データと共に受信信号を処理し、Ｂスコープ画像やＣスコープ画像等の走査画像を生成して、表示器９に表示させる。さらに、信号処理装置３は、剥離の存在を警告する警告手段３ａを備えることも可能である。

【0026】

検査対象となる積層体１０は、図１，２に示すように、例えば第一の部材２０としての板材と、この板材２０に接着剤よりなる接着層４０を介して板材２０に接着された第二の部材３０としてのライニング材とからなる。この積層体１０は、例えば、管やタンク等である。積層体１０の各部材としては、例えば板材２０としてステンレス鋼板（ＳＵＳ板）、ライニング材３０としてフッ素樹脂ライニング（ＰＴＦＥ）、接着層４０としてエポキシ樹脂系接着剤がそれぞれ挙げられるが、これら材料に限定されるものではない。また、板材２０の表面側１１には塗装膜５０が形成されているが、塗装膜５０の有無によらず本発明を適用できる。

【0027】

次に、積層体１０に入射した超音波の挙動（伝搬）について説明する。
図２に示すように、送信探触子２ａと受信探触子２ｂとの探触子間隔Ｌにおいて、板材２０、ライニング材３０及び接着層４０が互いに密着し剥離が存在しない健全部分では、屈折角θで入射した超音波の多くは界面Ｆ１で反射し板材２０を伝搬していく。しかし、一部はライニング材３０へ入射し、ライニング材３０を伝搬する。また、板材２０と接着層４０により構成される界面Ｆ１の音圧反射率は１より小さいため、界面Ｆ１での反射によって減衰する。

【0028】

一方、板材２０と接着層４０との間に剥離部Ｄが存在する場合、板材２０内を反射して伝搬した超音波は、剥離部Ｄ内の空気との界面Ｆ２で反射する。ここで、剥離部Ｄの空気の音圧反射率はほぼ１であり、反射を繰り返してもほぼ減衰しない。

【0029】

ここで、図３，４に、垂直入射における各種材質の音圧反射率の変化を模式的に示す。縦軸は相対エコー高さ（ｄＢ）、横軸は繰り返し反射を伴う伝搬距離（図中横軸及び以下の記載において、単に「伝搬距離」と称する。）である。材質によって音圧反射率は異なるが、いずれも空気の音圧反射率１よりも小さく、反射回数の増加に伴い伝搬距離が長くなるに従ってその差は大きくなる。剥離部Ｄがない場合（健全部）、隣接する部材との界面Ｆ１での反射や透過によって減衰する。一方、剥離部Ｄが存在する場合、健全部における界面Ｆ１での反射が剥離部Ｄの空気との界面Ｆ２での反射に置き換えられるため、剥離部Ｄにおいて反射による減衰はほぼ生じない。また、剥離部Ｄでは透過が生じないため、透過による減衰の影響を受けない。よって、図３，４に示すように、剥離部よりも健全部の方が、反射回数の増加に伴い伝搬距離が長くなるに従ってエコー高さの差は大きくなる。しかも、剥離部Ｄでは空気の反射となるので、剥離部Ｄではエコー高さは低下しない。そのため、剥離部Ｄが存在する場合、エコーの出現範囲は健全部より長くなると考えられる。さらに、超音波の屈折角θが小さい程、伝搬経路における界面Ｆ１での反射回数は増加するので、剥離部Ｄの空気との界面Ｆ２での反射回数も増加することとなり、健全部と剥離部との信号の差異がより明瞭となる。

【0030】

このように、超音波の伝搬距離となる探触子間隔Ｌを一定とし、健全部と剥離部を有する部分とで各伝搬波の信号を比較すると、所定のエコー高さ（信号強度）以上で出現する長さ（範囲）は、減衰がより多い健全部の方が短く（小さく）なる。従って、健全部における伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを基準検知長さとして求めておき、検査対象部Ｅにおける伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを基準検知長さと比較することで剥離部Ｄの検出が可能となる。なお、検知長さとは、受信した伝搬波のエコー高さが最初に所定値以上となった伝搬位置（時刻）から最後に所定値以上となった伝搬位置（時刻）までの距離や時間として表される。

【0031】

次に、積層体１０を例に剥離検査方法の手順について説明する。
まず、送信探触子２ａ及び受信探触子２ｂを設定した探触子間隔Ｌで探触子保持手段２ｃにより板材２０、ライニング材３０及び接着層４０が密着した積層体１０の健全部に配置して、板材２０の表面から超音波を屈折角θで入射すると共に探触子間隔Ｌを伝搬した伝搬波を受信する。そして、例えば図７（ａ）に示すように、受信した伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを基準検知長さＮとして求め、信号処理装置３に記憶する。なお、探触子間隔Ｌは、予め任意に設定した距離（長さ）である。また、エコー高さの所定値も、予め任意に基準値として設定される。図７の例では、信号のエコー高さが表示器９上に出現する１００％振幅表示の２０％以上の強度を基準とする。

【0032】

ここで、基準検知長さＮの決定では、上述の如く、積層体１０の健全部上にセンサ２を載置した。しかし、これに限らず、積層体１０とは別体の健全試験体や、健全試験体に相当する他の装置や他の部材を用いることもできる。このように、「健全部」は「部」であるから、これらには「検査対象となる積層体１０の任意の箇所」及び「積層体１０とは別体の試験体（片）及びこれに相当する他の装置や部材」の双方が含まれる。

【0033】

次に、送信探触子２ａ及び受信探触子２ｂを先と同じ探触子間隔Ｌで探触子保持手段２ｃにより積層体１０の検査対象部Ｅを挟んで配置して、検査対象部Ｅを伝搬した伝搬波を受信し、例えば図７（ａ）に示すように、受信した伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さｎを計測する。なお、この場合の所定値は先の健全部での測定時に設定した所定値（基準値）と同じ値である。そして、計測した検知長さｎと先に求めた基準検知長さＮを比較し、検知長さｎが基準検知長さＮよりも長い場合に、送信探触子２ａ及び受信探触子２ｂの間（検査対象部Ｅ）に層間剥離Ｄが存在すると判定する。

【0034】

ここで、送信探触子２ａ及び受信探触子２ｂを設定した探触子間隔Ｌで探触子保持手段２ｃにより保持して検査するので、送信探触子２ａと受信探触子２ｂとの間に障害物があっても、その障害物直下の剥離の有無の検査が可能である。しかも、従来の垂直法では、検査対象部全面を検査するために方形走査（図５）が必要であるが、本発明は、探触子保持手段２ｃにより探触子間隔Ｌを保持して走査させるので、図６に示すように、１方向走査ですみ、検査時間も大幅に短縮でき、検査効率がよい。

【0035】

なお、層間剥離Ｄが存在すると判定した場合に警告手段３ａにより警告するようにしてもよい。もちろん、走査手段４の位置検出器の走査位置データと共に伝搬波を処理し、例えばグラフと共に、又は、独立にＢスコープ画像やＣスコープ画像等の走査画像を生成、表示してもよい。これら画像に剥離の有無を表示させてもよい。

【0036】

ここで、発明者らは、本発明に係る検査方法及び装置の有用性を検証するために実験を行った。その結果を図７，８に示す。各図は、Ｂスコープ画像及びＡスコープ画像を一体に表示させてある。図７，８の試験体には、板状の鋼材とポリエチレンとを積層させたライニング試験体を用いた。その境界面には、剥離幅（長さ）の異なる模擬剥離部をそれぞれ形成した。また、探触子には、５ＭＨｚの振動子で鋼中で縦波１０度の屈折角を有することとなる斜角探触子を使用し、図７の例では探触子間隔を１００ｍｍ、図８の例では探触子間隔を３００ｍｍとした。

【0037】

図７（ａ）に示す健全部（剥離部０ｍｍ）の場合、受信波形のエコー高さが表示感度の２０％（基準値、図中符号Ｂ）を超える範囲（基準検知長さＮ）は、２５８ｍｍとなった。他方、同図（ｂ）に示す剥離幅２０ｍｍでの同範囲（検知長さｎ１）は３１１ｍｍ、同図（ｃ）に示す剥離幅５０ｍｍでの同範囲（検知長さｎ２）は３３１ｍｍ、同図（ｄ）に示す剥離幅１００ｍｍでの同範囲（検知長さｎ３）は４１７ｍｍとなった。このように、全ての剥離試験体で基準値を超える範囲（検知長さｎ１〜ｎ３）が健全試験体の基準値を超える範囲（基準検知長さＮ）よりも長くなり、剥離幅が長くなるに従い出現範囲も長くなった。

【0038】

また、図８は、さらに模擬剥離部の上部に当て板を設けた試験体の結果である。図８（ａ）に示す健全部（剥離部０ｍｍ）の場合、受信波形のエコー高さが表示感度の２０％（基準値、図中符号Ｂ）を超える範囲（基準検知長さＮ）は、７３０ｍｍとなった。他方、同図（ｂ）に示す剥離幅２０ｍｍでの同範囲（検知長さｎ１）は１２２２ｍｍ、同図（ｃ）に示す剥離幅５０ｍｍでの同範囲（検知長さｎ２）は１５５７ｍｍ、同図（ｄ）に示す剥離幅３００ｍｍでの同範囲（検知長さｎ３）は１６００ｍｍ以上となった。この例においても同様に、全ての剥離試験体で健全試験体よりも基準値を超える範囲（長さ）が長くなり、剥離幅が長くなるに従い出現範囲も長くなった。このように、出現範囲（検知長さｎ）が健全部のもの（基準検知長さＮ）よりも長い場合、剥離部が存在すると判定可能であることが裏付けられた。なお、発明者らは、探触子間隔１００ｍｍの他、２５，５０，２００，３００ｍｍでも同様の実験を行ったが、剥離を検出することができた。さらに、ポリエチレンに代えてフッ素樹脂やエポキシ樹脂のライニング試験体でも同様の実験を行ったが、剥離を検出することができた。

【0039】

最後に、本発明のさらに他の実施形態の可能性について説明する。
上記実施形態において、図７，８に示すように、Ａスコープ画像及びＢスコープ画像を使用した検査例を例示した。しかし、表示画像の表示形式は、これに限られるものではなく、例えばＡスコープ画像、Ｂスコープ画像それぞれ単独で表示してもよく、それぞれ切替可能にしても構わない。

【0040】

上記実施形態において、送信探触子２ａ及び受信探触子２ｂに縦波斜角探触子を用いた。図９に示すように、縦波斜角探触子を使用した場合、縦波Ｐａ（図中実線）のみならず横波Ｐｂ（図中破線）も同時に積層体１０中に存在する。縦波Ｐａの鋼試験体中での臨界角を超えない場合、鋼試験体中に縦波Ｐａと横波Ｐｂが存在し、表面及び底面で反射を繰り返すごとに縦波Ｐａ及び横波Ｐｂへモード変換して伝搬する。そのため、モード変換した波と、モード変換をしないで元の縦波及び横波伝搬する波が存在する。よって、積層体１０中を様々なモードの超音波が伝搬するので、健全部と剥離部との信号の差異が明瞭となる。

【0041】

また、上記実施例では縦波の屈折角θが１０度のものを例に説明したが、これに限られるものではなく、例えば５度や２度の探触子でも適用が可能である。図９に示す如く、屈折角θａの超音波（伝搬波）Ｐａと屈折角θａ’の超音波（伝搬波）Ｐａ’とを比較すると、屈折角が小さいθａの超音波Ｐａ方が第一部材２０と第二部材３０との界面Ｆ１での反射回数が多くなるので、剥離部Ｄの空気との界面Ｆ２での反射回数も増加する。従って、屈折角θが小さい程、健全部と剥離部Ｄとの信号の差異がより明瞭となる。ここで、探触子から送信される超音波は拡がりをもったビームであるので、垂直探触子から送信される超音波ビームに屈折角が０°を超える超音波は存在する。よって、そのような超音波が観測可能であれば、垂直探触子にも本発明を適用可能である。

【0042】

上記実施形態において、走査手段４によるセンサ２の走査方向は、図６に示す如く、超音波の伝搬方向（送信探触子２ａと受信探触子２ｂとが対向する方向）に直交する方向Ｖａとした。しかし、図１０に示すように、伝搬方向と同一の方向Ｖｂに走査しても構わない。

【0043】

ところで、本発明では、送信探触子２ａと受信探触子２ｂとの間を検査対象部Ｅとして設定することができるので、これら探触子の間で超音波が伝搬し得る態様であれば、積層体１０を含む検査対象物は、特に限定されるものではない。

【0044】

例えば図１１に示す溶接部６１のあるＴ継手６０に対して、探触子配置の組み合わせはＡとＢ、ＡとＣ、ＡとＤ、ＡとＥのいずれの組み合わせも本手法での適用が可能である。また、探触子２ａ，２ｂをライニング材３０側に配置して、ＡとＧあるいはＦとＧの組み合わせでの適用も可能である。さらに、溶接のある継ぎ手はＴ継手６０に限られず、図１２に示す如き補強板７１のある継手部７０にも適用が可能である。

【0045】

さらに、図１３に示すように、例えば各種化学薬品等の液体を収容するコンテナタンク等の容器８０の半球状の鏡板８１の頂点に送信探触子２ａとして垂直探触子を設置し、もう１つの探触子２ｂのみを周方向に走査するだけでも検査可能である。係る場合、探触子２ｂは垂直探触子であっても斜角探触子であってもよい。なお、送信受信が逆となってもよい。また、図１４に示すように、鏡板８１上に送信探触子２ａ及び受信探触子２ｂを対向させて配置し、探触子間距離Ｌを保持したまま同一の周方向に走査してもよい。

【0046】

さらに、湾曲する表面を有する積層体１０としては、容器８０の鏡板８１に限られるものではなく、管状体９０も挙げられる。係る場合、図１５（ａ）に示す如く、管９０の管軸方向Ａに超音波を伝搬させて剥離部Ｄを検出してもよく、同図（ｂ）に示す如く、周方向に超音波を伝搬させて剥離部Ｄを検出してもよい。さらに、同図（ｃ）（ｄ）に示すように、管軸方向Ａに交差する方向（斜め方向）に超音波Ｐを伝搬させて剥離部Ｄを検出することも可能である。

【0047】

上記実施形態において、センサ２は、対をなす送信探触子２ａ及び受信探触子２ｂを有し、その間に存在する剥離の有無を検出するものである。そのため、１方向からの測定（走査）では探触子２ａ，２ｂ間のどの位置に剥離が特定することができない。そこで、剥離部Ｄの位置を求める場合、例えば図１６に示すように、第一送信探触子２ａ１と第一受信探触子２ｂ１を第一走査方向Ｖ１へ走査することで剥離指示範囲Ｓ１が特定されると共に、第二送信探触子２ａ２と第二受信探触子２ｂ２を第一走査方向Ｖ１と直交する第二走査方向Ｖ２へ走査することで剥離指示範囲Ｓ２が特定される。そして、示された剥離指示範囲Ｓ１，Ｓ２の重複範囲から剥離部Ｄの位置を特定することが可能となる。なお、異なる２方向（第一走査方向Ｖ１及び第二走査方向Ｖ２）への走査は、同図の如く走査方向毎にそれぞれセンサ２を用いて行う他、単一のセンサ２を用いて走査方向を変えて行ってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本発明は、例えば、複数の部材を積層させた積層体としての貯蔵容器や配管等における部材間に介在する薄層の各界面における剥離を検査する積層体の剥離検査方法及び剥離検査装置として利用することができる。例えば、ＣＦＲＰ材とアルミニウムとの接着、アルミニウムと銅との接着等の異材積層体における層間剥離の検出等にも適用可能である。

【符号の説明】

【0049】

１：剥離検査装置、２：センサ、２ａ：送信探触子、２ｂ：受信探触子、２ｃ：探触子保持手段、３：信号処理装置、３ａ：警告手段、４：走査手段、５：パルサー、６：レシーバー、６ａ：プリアンプ、７：フィルター、８：Ａ／Ｄ変換器、９：表示器、１０：積層体、１１：一側（表面）、２０：第一の部材（板材）、３０：第二の部材（ライニング材）、４０：接着層、５０：塗装膜、６０：Ｔ継手、６１：溶接部、７０：継手部、７１：補強板、７２：溶接部、８０：容器、８１：鏡板、９０：管状体、Ａ：管軸方向、Ｂ：基準値、Ｄ：剥離部、ｄ：剥離幅（長さ）、Ｅ：検査対象部、Ｆ１，Ｆ２：界面、Ｎ：基準検知長さ、ｎ：検知長さ、Ｐ：超音波（伝搬波）、Ｖ，Ｖ１，Ｖ２，Ｖａ，Ｖｂ：走査方向、Ｓ１，Ｓ２：剥離指示範囲、θ：屈折角

【要約】

【課題】 検査部位に補強板などの障害物があっても、積層体の層間剥離を簡便且つ明瞭に検出可能で、広い検査範囲も短時間に検査可能な剥離検査方法及び剥離検査装置を提供すること。
【解決手段】 超音波を積層体１０に所定の屈折角θで入射させる送信探触子２ａと、複数の部材の界面での反射を繰り返して伝搬した伝搬波を受信する受信探触子２ｂと、送信探触子２ａと受信探触子２ｂとを所定の間隔Ｌをおいて保持する探触子保持手段を備える。健全部を伝搬した伝搬波を受信し、受信した伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを基準検知長さとして求める。検査対象部Ｅを伝搬した伝搬波を受信し、受信した伝搬波のエコー高さが所定値以上で検知される検知長さを計測し、計測した検知長さと基準検知長さを比較することにより検査対象部Ｅにおける層間剥離Ｄの有無を検査する。
【選択図】 図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】