特開 2024-32391 ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法及び剥離推定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024032391

(43)【公開日】2024-03-12

(54)【発明の名称】ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法及び剥離推定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/09 20060101AFI20240305BHJP

【ＦＩ】

G01N29/09

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022136014

(22)【出願日】2022-08-29

(71)【出願人】

【識別番号】000117102

【氏名又は名称】旭有機材株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147599

【弁理士】

【氏名又は名称】丹羽 匡孝

(74)【代理人】

【識別番号】100098589

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 善章

(72)【発明者】

【氏名】貴島 純次

【テーマコード（参考）】

2G047

【Ｆターム（参考）】

2G047AA08

2G047AB01

2G047AB05

2G047BA04

2G047BC01

2G047BC09

2G047CA01

2G047CA03

2G047GG20

2G047GG33

(57)【要約】

【課題】簡便且つ安価にＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定できる非破壊検査方法を提供する。
【解決手段】ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法では、打撃ハンマ１３と、打撃ハンマ１３に取り付けられた加速度センサ１７とを備える測定装置を用いて、打撃ハンマ１３によってＦＲＰ層を含んだ積層構造を有するＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面を叩打し、加速度センサ１７によって打撃ハンマ１３の加速度を経時的に測定し、測定された打撃ハンマ１３の加速度に基づいて、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離欠陥の有無を推定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

打撃ハンマと、該打撃ハンマに取り付けられた加速度センサとを備える測定装置を用いて、ＦＲＰ層を含んだ積層構造を有するＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定するＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法であって、
前記打撃ハンマによってＦＲＰ積層配管部材の表面を叩打して、前記加速度センサによって前記打撃ハンマの加速度を経時的に測定し、
測定された前記打撃ハンマの加速度に基づいて、前記ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定することを特徴とするＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法。

【請求項2】

測定された前記打撃ハンマの加速度から、前記打撃ハンマの質量と前記打撃ハンマの加速度との積である打撃力の経時変化波形と、前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面への衝突時と反対方向に該表面から反発する反発過程における機械インピーダンスＺＲと、前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面に衝突するときの衝突速度Ｖａと前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面から反発するときの反発速度Ｖｒとの比である指標Ｉと、のうちの少なくとも一つを求め、増加開始してから再び初期値以下になるまでの間の前記打撃力の経時変化波形のピークの数、求められた前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉの少なくとも一つに基づいて、前記ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定し、
前記衝突速度Ｖａが、測定された前記加速度を０から最大値に増加するまでの時間にわたって時間積分することにより算出され、
反発速度Ｖｒが、測定された前記加速度を最大値から再び０に減少するまでの時間にわたって時間積分することにより算出され、
前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面に衝突したときに発生する打撃力の最大値をＦ_ｍａｘとしたときに、前記打撃ハンマの質量と前記加速度センサによって測定された前記打撃ハンマの加速度とからＦ_ｍａｘが算出され、
前記機械インピーダンスＺＲが式ＺＲ＝Ｆ_ｍａｘ／Ｖｒによって求められると共に、前記指標Ｉが衝突速度Ｖａと反発速度Ｖｒとの比として求められる、請求項１に記載のＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法。

【請求項3】

式Ｉ＝Ｖａ／Ｖｒによって前記指標Ｉを算出し、
前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉについて、それぞれ、閾値を予め定め、
前記打撃ハンマによる前記打撃力の経時変化波形のピークの数が二つ以上であるとき、または、前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉのそれぞれの予め定められた閾値よりも、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲと前記指標Ｉとの少なくとも一方が下回ったときに、前記ＦＲＰ積層配管部材に剥離欠陥が存在すると推定する、請求項２に記載のＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法。

【請求項4】

前記打撃ハンマによる前記打撃力の経時変化波形のピークの数が二つ以上であり、かつ、前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉのそれぞれの予め定められた閾値よりも、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲと前記指標Ｉの両方が下回ったときに、前記ＦＲＰ積層配管部材に剥離欠陥が存在する確率がより高いと推定する、請求項３に記載のＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法。

【請求項5】

前記ＦＲＰ積層配管部材が、積層構造を有するＦＲＰ積層体を含んでおり、前記剥離欠陥が前記ＦＲＰ積層体内の層間剥離である、請求項１から請求項４の何れか一項に記載のＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法。

【請求項6】

前記ＦＲＰ積層配管部材が、母材層と、該母材層を被覆するＦＲＰライナ層とを含んでおり、前記剥離欠陥が前記母材層と前記ＦＲＰライナ層との剥離である、請求項１から請求項４の何れか一項に記載のＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法。

【請求項7】

ＦＲＰ層を含んだ積層構造を有するＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥を推定するＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置であって、
ＦＲＰ積層配管部材の表面を叩打するための打撃ハンマと、
該打撃ハンマに取り付けられた加速度センサと、
該加速度センサによって測定された前記打撃ハンマの加速度を経時的に記憶する測定値記憶部と、
前記測定値記憶部に記憶された前記加速度に基づいて、前記ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定する剥離推定部と、
を備えることを特徴とするＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置。

【請求項8】

前記剥離推定部は、前記測定値記憶部に記憶された前記加速度から、前記打撃ハンマの質量と前記打撃ハンマの加速度との積である打撃力の経時変化波形と、前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面への衝突時と反対方向に該表面から反発する反発過程における機械インピーダンスＺＲと、前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面に衝突するときの衝突速度Ｖａと前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面から反発するときの反発速度Ｖｒとの比である指標Ｉと、のうちの少なくとも一方とを求め、増加開始してから再び初期値以下になるまでの間の前記打撃力の経時変化波形のピークの数、求められた前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉの少なくとも一つに基づいて、前記ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定し、
前記衝突速度Ｖａが、前記測定値記憶部に記憶された前記加速度を０から最大値に増加するまでの時間にわたって時間積分することにより算出され、
前記反発速度Ｖｒが、前記測定値記憶部に記憶された前記加速度を最大値から再び０に減少するまでの時間にわたって時間積分することにより算出され、
前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面に衝突したときに発生する打撃力の最大値をＦ_ｍａｘとしたときに、前記打撃ハンマの質量と前記測定値記憶部に記憶された前記打撃ハンマの加速度とからＦ_ｍａｘが算出され、
前記機械インピーダンスＺＲが、式ＺＲ＝Ｆ_ｍａｘ／Ｖｒによって求められる、請求項７に記載のＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置。

【請求項9】

前記機械インピーダンスＺＲと前記指標Ｉについて、それぞれ、前記ＦＲＰ積層配管部材の管種及び呼び径の組み合わせごとに、予め定められた閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、
前記剥離推定部は、式Ｉ＝Ｖａ／Ｖｒによって前記指標Ｉを算出し、前記打撃ハンマによる前記打撃力の経時変化波形のピークの数が二つ以上であるとき、または、測定対象の前記ＦＲＰ積層配管部材の管種及び呼び径の組み合わせに対応する前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉのそれぞれの予め定められた閾値よりも、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲと前記指標Ｉとの少なくとも一方が下回ったときに、前記ＦＲＰ積層配管部材に剥離欠陥が存在すると推定する、請求項８に記載のＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置。

【請求項10】

前記剥離推定部は、前記打撃ハンマによる前記打撃力の経時変化波形のピークの数が二つ以上であり、かつ、測定対象の前記ＦＲＰ積層配管部材の管種及び呼び径の組み合わせに対応する前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉのそれぞれの予め定められた閾値よりも、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲと前記指標Ｉの両方が下回ったときに、前記ＦＲＰ積層配管部材に剥離欠陥が存在する確率がより高いと推定する、請求項９に記載のＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置。

【請求項11】

前記ＦＲＰ積層配管部材が、積層構造を有するＦＲＰ積層体を含んでおり、前記剥離欠陥が前記ＦＲＰ積層体内の層間剥離である、請求項７から請求項１０の何れか一項に記載のＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置。

【請求項12】

前記ＦＲＰ積層配管部材が、母材層と、該母材層を被覆するＦＲＰライナ層とを含んでおり、前記剥離欠陥が、前記母材層と前記ＦＲＰライナ層との剥離である、請求項７から請求項１０の何れか一項に記載のＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、打撃ハンマによる打撃に基づいて、ＦＲＰ層を含んだ積層構造を有するＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定する、ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法及び剥離推定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＦＲＰは、Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ（繊維強化プラスチック）の略語であり、ガラス繊維やカーボン繊維などの強化繊維材料と、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂などの合成樹脂材料とを組み合わせて作製した素材であり、合成樹脂材料と比較して強度が高い。このため、例えば、配管部材、自動車や鉄道車両の内外装部材、農業資材、バスルームのような住宅設備など、様々な工業製品に用いられている。

【0003】

工業製品では、繊維に合成樹脂を染み込ませて作製した複数の層を積層させた積層構造を有したＦＲＰが用いられることが多い。このような積層構造を有したＦＲＰに生じやすい欠陥の一つとして、層間剥離が挙げられる。また、ＦＲＰ単体として使用されるだけではなく、例えば配管部材では、管の母材をＦＲＰライニング層で被覆した積層配管部材なども多く見られる。このような構造の配管部材では、母材層とＦＲＰライニング層との間の剥離も生じることがある。このように、積層構造を有したＦＲＰから作製した配管部材や母材層にＦＲＰライニング層を被覆した配管部材（以下では、ＰＦＲ積層配管部材と記載する、）では、ＦＲＰの使用に起因する上述のような剥離欠陥が生じることがあり、強度の劣化などにつながるため、ＦＲＰの使用に起因する剥離欠陥の検査方法が求められている。

【0004】

ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の発見のための非破壊検査方法としては、超音波探傷試験や放射線透過試験などが知られている。これらは、ＦＲＰ積層配管部材における剥離欠陥の存在、位置、概略の大きさを知るために用いられる。しかしながら、超音波探傷試験では、ＦＰＲ等の表面が平滑でない場合、検査機器と検査対象であるＦＲＰ積層配管部材との間に空間が生じないようにするためにジェルなどを塗布する必要があり、ジェル等の塗布やふき取りなどの手間がかかる。また、配管システム全体を検査対象とする場合など、検査対象によっては、検査時間が長くなるだけでなく、多くの検査費用が必要になる。さらに、放射線透過試験には、検査装置が高価であることに加えて、放射線の危険性もあり、長時間の検査が困難であるという問題もある。

【0005】

上述の問題を解決するために、特許文献１に記載されているように、ＦＲＰ構造物の欠陥を定量的、非属人的に把握することを可能とするＦＲＰ構造物の非破壊検査方法も提案されている。特許文献１に開示されているＦＲＰ構造物の非破壊検査方法では、欠陥のない箇所とある箇所が把握されているＦＲＰサンプルを用意し、欠陥のない箇所のＦＲＰサンプルの表面をインパルスハンマで加振したときの、打音の周波数スペクトルに欠陥がある箇所よりも大きな値が現れる周波数帯をＦ１とし、欠陥のある箇所のＦＲＰサンプルの欠陥箇所表面をインパルスハンマで加振したときの、打音の周波数スペクトルに欠陥がない箇所よりも大きな値が現れる周波数帯域をＦ２としたときに、検査対象となるＦＲＰ構造物の表面をインパルスハンマで加振したときの、Ｆ１における打音のデシベル合成値をｄＢ１とし、Ｆ２における打音のデシベル合成値をｄＢ２としたときのΔ＝ｄＢ２－ｄＢ１を指標としている。また、特許文献１では、上記非破壊検査方法と、ＦＲＰ表面をインパルスハンマで加振し、加振力の時間波形の幅を指標とするＦＲＰ構造物の非破壊検査方法とを併用することも開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６－２７５７４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述した特許文献１に開示されているＦＲＰ構造物の非破壊検査方法では、指標を得るために打音周波数スペクトルの二つの特徴的な周波数帯域、すなわち、欠陥がある箇所よりも大きな値が現れる周波数帯域Ｆ１と、欠陥がない箇所よりも大きな値が現れる周波数帯域Ｆ２とを決定する必要がある。しかしながら、特許文献１に開示の方法では、周波数帯域Ｆ１及びＦ２の決定基準が明確ではなく、また、打音周波数のスペクトル波形は単純な形状とは限らないので、インパルスハンマによる加振に応答する打音周波数のスペクトル波形によっては、これらを正確に特定することができないだけでなく、応答する打音周波数のスペクトルそのものを確認できず、剥離欠陥の診断を正確にできない場合があり得る。

【0008】

よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解決するために、簡便且つ安価にＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定できる非破壊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】

【0009】

上記目的に鑑み、本発明は、第１の態様として、打撃ハンマと、該打撃ハンマに取り付けられた加速度センサとを備える測定装置を用いて、ＦＲＰ層を含んだ積層構造を有するＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定するＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法であって、前記打撃ハンマによって積層配管部材の表面を叩打して、前記加速度センサによって前記打撃ハンマの加速度を経時的に測定し、測定された前記打撃ハンマの加速度に基づいて、前記ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定するＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法を提供する。

【0010】

上記ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法では、加速度センサが取り付けられた打撃ハンマでＦＲＰ積層配管部材の表面を叩打することによって、ＦＲＰ配管部材の剥離欠陥の有無を推定している。打撃ハンマによるＦＲＰ積層配管部材の表面への叩打は、打撃ハンマがＦＲＰ積層配管部材の表面に衝突してＦＲＰ積層配管部材が打撃ハンマからの力により変形していく貫入過程と、ＦＲＰ積層配管部材の変形が最大となって変形からの復元に伴うＦＲＰ積層配管部材からの反発力により打撃ハンマが打撃方向とは反対方向に押し出されてＦＲＰ積層配管部材の表面から離脱する反発過程とに大別される。本発明者は、打撃ハンマによる叩打後のＦＲＰ積層配管部材の変形からの復元の際、すなわち反発過程において、ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無が打撃ハンマの加速度に影響を与えることを見出した。この知見を利用して、上記ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法では、打撃ハンマの加速度に基づいて、ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定している。ここで、ＦＲＰ積層配管部材とは、複数のＦＲＰ層を積層した積層構造を有するＦＲＰ積層体から構成される配管部材と、母材層とこれを被覆する単層のＦＲＰライニング層とによって構成される複合配管部材と、母材層とこれを被覆するＦＲＰ積層体（すなわち積層構造を有したＦＲＰ）からなるＦＲＰライニング層とによって構成される複合配管部材とを含むものとする。また、ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥は、ＦＲＰ積層体における層間剥離と、母材層とＦＲＰライニング層との剥離とを含むものとする。

【0011】

上記ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法では、測定された前記打撃ハンマの加速度から、前記打撃ハンマの質量と前記打撃ハンマの加速度との積である打撃力の経時変化波形と、前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面への衝突時と反対方向に該表面から反発する反発過程における機械インピーダンスＺＲと、前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面に衝突するときの衝突速度Ｖａと前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面から反発するときの反発速度Ｖｒとの比である指標Ｉと、のうちの少なくとも一つを求め、増加開始してから再び初期値以下になるまでの間の前記打撃力の経時変化波形のピークの数、求められた前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉの少なくとも一つに基づいて、前記ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定し、前記衝突速度Ｖａが、測定された前記加速度を０から最大値に増加するまでの時間にわたって時間積分することにより算出され、反発速度Ｖｒが、測定された前記加速度を最大値から再び０に減少するまでの時間にわたって時間積分することにより算出され、前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面に衝突したときに発生する打撃力の最大値をＦ_ｍａｘとしたときに、前記打撃ハンマの質量と前記加速度センサによって測定された前記打撃ハンマの加速度とからＦ_ｍａｘが算出され、前記機械インピーダンスＺＲが式ＺＲ＝Ｆ_ｍａｘ／Ｖｒによって求められると共に、前記指標Ｉが衝突速度Ｖａと反発速度Ｖｒとの比として求められることが好ましい。

【0012】

打撃ハンマによる打撃力は、打撃ハンマの質量と打撃ハンマの加速度との積として算出される。本発明者は、ＦＲＰ積層配管部材に剥離欠陥が存在すると、打撃ハンマによる打撃力の経時変化波形において増加開始から再び初期値以下になるまでの間に複数のピークを生じ、ピークの数がＦＲＰ積層配管部材における剥離欠陥の有無の推定材料となり得ることを見出した。また、衝突速度Ｖａは貫入過程において打撃ハンマの加速度を０から最大値に増加するまで積分することによって算出され、反発速度Ｖｒは反発過程において打撃ハンマの加速度を最大値から０に減少するまで積分することによって算出され、打撃ハンマがＦＲＰ積層配管部材の表面に衝突したときに発生する打撃力の最大値Ｆ_ｍａｘは、打撃ハンマの質力ｍと最大加速度ａ_ｍａｘとの積として算出される。式ＺＲ＝Ｆ_ｍａｘ／Ｖｒによって求められる値を反発過程における機械インピーダンスＺＲとし、衝突速度Ｖａと反発速度Ｖｒとの比を指標Ｉとすると、機械インピーダンスＺＲと指標Ｉには、いずれも反発速度Ｖｒが含まれ、ＦＲＰ積層配管部材に剥離欠陥があれば、機械インピーダンスＺＲと指標Ｉに反映されるはずである。この予測から、本発明者は、反発過程の機械インピーダンスＺＲと指標ＩとがＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無の推定材料になり得ることをさらに見出した。これらの知見から、本発明者は、打撃力の経時変化波形のピークの数、反発過程の機械インピーダンスＺＲと指標Ｉの少なくとも一つに基づいて、ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定できることを見出し、上記ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法において、加速度センサが取り付けられた打撃ハンマでＦＲＰ積層配管部材の表面を叩打することによって、ＦＲＰ配管部材の剥離欠陥の有無を推定している。

【0013】

一つの実施形態として、式Ｉ＝Ｖａ／Ｖｒによって前記指標Ｉを算出し、前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉについて、それぞれ、閾値を予め定め、前記打撃ハンマによる前記打撃力の経時変化波形のピークの数が二つ以上であるとき、または、前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉのそれぞれの予め定められた閾値よりも、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲと前記指標Ｉとの少なくとも一方が下回ったときに、前記ＦＲＰ積層配管部材に剥離欠陥が存在すると推定するようにしてもよい。

【0014】

この場合、前記打撃ハンマによる前記打撃力の経時変化波形のピークの数が二つ以上であり、かつ、前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉのそれぞれの予め定められた閾値よりも、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲと前記指標Ｉの両方が下回ったときに、前記ＦＲＰ積層配管部材に剥離欠陥が存在する確率がより高いと推定するようにすることができる。

【0015】

上記ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法には、前記ＦＲＰ積層配管部材が、積層構造を有するＦＲＰ積層体を含んでおり、前記剥離欠陥が前記ＦＲＰ積層体内の層間剥離である場合も含まれ、前記ＦＲＰ積層配管部材が、母材層と、該母材層を被覆するＦＲＰライナ層とを含んでおり、前記剥離欠陥が前記母材層と前記ＦＲＰライナ層との剥離である場合も含まれる。

【0016】

また、本発明は、第２の態様として、ＦＲＰ層を含んだ積層構造を有するＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥を推定するＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置であって、ＦＲＰ積層配管部材の表面を叩打するための打撃ハンマと、該打撃ハンマに取り付けられた加速度センサと、 該加速度センサによって測定された前記打撃ハンマの加速度を経時的に記憶する測定値記憶部と、前記測定値記憶部に記憶された前記加速度に基づいて、前記ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定する剥離推定部とを備えるＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置を提供する。

【0017】

上記ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置でも、上記ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法と同様に、ＦＲＰ積層配管部材の表面を叩打したときの打撃ハンマの加速度に基づいて、ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定することができる。

【0018】

上記ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置では、前記剥離推定部は、前記測定値記憶部に記憶された前記加速度から、前記打撃ハンマの質量と前記打撃ハンマの加速度との積である打撃力の経時変化波形と、前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面への衝突時と反対方向に該表面から反発する反発過程における機械インピーダンスＺＲと、前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面に衝突するときの衝突速度Ｖａと前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面から反発するときの反発速度Ｖｒとの比である指標Ｉと、のうちの少なくとも一つを求め、増加開始してから再び初期値以下になるまでの間の前記打撃力の経時変化波形のピークの数、求められた前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉの少なくとも一つに基づいて、前記ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定し、前記衝突速度Ｖａが、前記測定値記憶部に記憶された前記加速度を０から最大値に増加するまでの時間にわたって時間積分することにより算出され、前記反発速度Ｖｒが、前記測定値記憶部に記憶された前記加速度を最大値から再び０に減少するまでの時間にわたって時間積分することにより算出され、前記打撃ハンマが前記ＦＲＰ積層配管部材の表面に衝突したときに発生する打撃力の最大値をＦ_ｍａｘとしたときに、前記打撃ハンマの質量と前記測定値記憶部に記憶された前記打撃ハンマの加速度とからＦ_ｍａｘが算出され、前記機械インピーダンスＺＲが、式ＺＲ＝Ｆ_ｍａｘ／Ｖｒによって求められることが好ましい。

【0019】

一つの実施形態として、上記ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置は、前記機械インピーダンスＺＲと前記指標Ｉについて、それぞれ、前記ＦＲＰ積層配管部材の管種及び呼び径の組み合わせごとに、予め定められた閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、前記剥離推定部は、式Ｉ＝Ｖａ／Ｖｒによって前記指標Ｉを算出し、前記打撃ハンマによる前記打撃力の経時変化波形のピークの数が二つ以上であり、かつ、測定対象の前記ＦＲＰ積層配管部材の管種及び呼び径の組み合わせに対応する前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉのそれぞれの予め定められた閾値よりも、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲと前記指標Ｉとの少なくとも一方が下回ったときに、前記ＦＲＰ積層配管部材に剥離欠陥が存在すると推定することができる。

【0020】

この場合、前記剥離推定部は、前記打撃ハンマによる前記打撃力の経時変化波形のピークの数が二つ以上であり、かつ、測定対象の前記ＦＲＰ積層配管部材の管種及び呼び径の組み合わせに対応する前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉのそれぞれの予め定められた閾値よりも、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲと前記指標Ｉの両方が下回ったときに、前記ＦＲＰ積層配管部材に剥離欠陥が存在する確率がより高いと推定するようにしてもよい。

【0021】

上記ＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置における剥離欠陥の推定には、前記ＦＲＰ積層配管部材が、積層構造を有するＦＲＰ積層体を含んでおり、前記剥離欠陥が前記ＦＲＰ積層体内の層間剥離である場合も含まれ、前記ＦＲＰ積層配管部材が、母材層と、該母材層を被覆するＦＲＰライナ層とを含んでおり、前記剥離欠陥が前記母材層と前記ＦＲＰライナ層との剥離である場合も含まれる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、打撃ハンマでＦＲＰ積層配管部材の表面を叩打して、打撃ハンマの加速度を測定するだけで、測定された打撃ハンマの加速度に基づいて、ＦＲＰ積層配管部材の剥離欠陥の有無を推定することができる。したがって、簡便且つ安価な非破壊検査によって剥離欠陥の有無を推定できる。また、推定基準が明確であるので、推定できないケースがなく、自動化も容易である。さらに、診断対象となるＦＲＰ積層配管部材のみに非破壊検査を行って剥離欠陥の有無を診断することができるので、正確な診断のためのコストを低減させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明によるＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置の全体構成図である。

【図2】図１に示されているＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置の機能ブロック図である。

【図3】図１に示されているＦＲＰ積層配管部材の剥離推定装置の打撃ハンマによってＦＲＰ積層配管部材を叩打したときの加速度波形図である。

【図4】健全品のＦＲＰ積層直管に対して打撃ハンマで打撃を加えた実験で得られた打撃力の経時変化波形を示すグラフである。

【図5】図４の実験で使用されたものと同じ管種（材料構成及び構造）の剥離欠陥品のＦＲＰ積層直管に対して打撃ハンマで打撃を加えた実験で得られた打撃力の経時変化波形を示すグラフである。

【図6】第１の管種の第１の呼び径のＦＲＰ積層直管について、剥離欠陥品と健全品の機械インピーダンスＺＲを比較して示したグラフである。

【図7】第１の管種の第１の呼び径のＦＲＰ積層直管について、剥離欠陥品と健全品の剥離指標ＩＮＤＥＸを比較して示したグラフである。

【図8】第１の管種の第２の呼び径のＦＲＰ積層直管について、剥離欠陥品と健全品の機械インピーダンスＺＲを比較して示したグラフである。

【図9】第１の管種の第２の呼び径のＦＲＰ積層直管について、剥離欠陥品と健全品の剥離指標ＩＮＤＥＸを比較して示したグラフである。

【図10】第１の管種の第３の呼び径のＦＲＰ積層直管について、剥離欠陥品と健全品の機械インピーダンスＺＲを比較して示したグラフである。

【図11】第１の管種の第３の呼び径のＦＲＰ積層直管について、剥離欠陥品と健全品の剥離指標ＩＮＤＥＸを比較して示したグラフである。

【図12】第２の管種の第２の呼び径のＦＲＰ積層直管について、剥離欠陥品と健全品の機械インピーダンスＺＲを比較して示したグラフである。

【図13】第２の管種の第２の呼び径のＦＲＰ積層直管について、剥離欠陥品と健全品の剥離指標ＩＮＤＥＸを比較して示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照して、本発明によるＦＲＰ積層配管部材の剥離推定方法及び剥離推定装置の実施の形態を説明する。

【0025】

最初に、図１及び図２を参照して、本発明によるＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定方法を実施することができるＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定装置１１の全体構成を説明する。なお、ＦＲＰとは、Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓの略語であり、繊維強化プラスチックを意味する。ＦＲＰとして、例えばガラスマット、ロービングクロス、ガラスクロスなどにポリエステル樹脂を含侵させたものを使用することができる。ＦＲＰの製造方法は、一般的に、ガラス繊維やカーボン繊維などの繊維に合成樹脂を含侵させる方法と、細断した繊維と合成樹脂とを均一に混ぜ込んで成形する方法とがあり、本発明によるＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定方法及び剥離推定装置１１の診断対象となるＦＲＰ積層配管部材Ｐに使用されるＦＲＰは何れの方法で製造されたものも含み、診断対象となるＦＲＰ積層配管部材Ｐに使用されるＦＲＰの製造方法は特に限定されるものではない。

【0026】

ＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定装置（以下、単に「剥離推定装置」と記載する。）１１は、ＦＲＰ層を含んだ積層構造を有するパイプ、継手、エルボ、クロス、ソケット、ユニオン、バルブ、タンクなどのＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面に打撃を与えて、内部に剥離欠陥が存在するか否かを推定する。剥離推定装置１１は、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面を叩打して衝撃を与えるための打撃ハンマ１３と、打撃ハンマ１３の加速度の測定値の解析を行う測定解析装置１５とを備える。ここで、本明細書中において、ＦＲＰ積層配管部材Ｐには、複数種類のＦＲＰを積層した積層構造を有するＦＲＰ積層体から構成される配管部材と、母材層とこれを被覆する単層のＦＲＰライニング層とによって構成される複合配管部材と、母材層とこれを被覆するＦＲＰ積層体（すなわち積層構造を有したＦＲＰ）からなるＦＲＰライニング層とによって構成される複合配管部材とを含むものとする。また、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離欠陥は、ＦＲＰ積層体における層間剥離と、母材層とＦＲＰライニング層との剥離とを含むものとする。母材層は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩素化ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ－Ｃ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの合成樹脂や、鋼、鋳鉄、非鉄金属などとすることができる。

【0027】

打撃ハンマ１３は、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面を叩打するための打撃部１３ａと、作業者が把持するために打撃部１３ａに接続された把持部１３ｂと、打撃部１３ａの打撃面とは反対側の面に取り付けられた加速度センサ１７とを含んでおり、作業者が把持部１３ｂを把持して打撃部１３ａによりＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面を叩打して、叩打の際の打撃部１３ａの加速度を測定できるようになっている。また、加速度センサ１７は、把持部１３ｂ内を通って外部まで延びるケーブル１９を介して測定解析装置１５に接続されており、加速度センサ１７によって測定された測定信号（すなわち、打撃部１３ａの加速度）を測定解析装置１５に伝達可能となっている。

【0028】

打撃部１３ａは、ある程度の質量ｍを有しており、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面を叩打できるものであれば、適宜の形状を採用することができる。また、加速度センサ１７としては、圧電素子タイプ、半導体ゲージタイプ、抵抗線ひずみタイプなど適宜のタイプの加速度センサを用いることができる。

【0029】

測定解析装置１５は、図２に詳細に示されているように、加速度センサ１７からケーブル１９を介して伝達された測定信号（打撃部１３ａの加速度）を記憶する測定値記憶部１５ａと、後述する機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸとについてそれぞれ予め定められた閾値を記憶する閾値記憶部１５ｂと、機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの温度補正を行うためのデータを記憶する補正データ記憶部１５ｃと、加速度センサ１７による打撃ハンマ１３の加速度の測定値に基づいてＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離欠陥の有無を推定する剥離推定部１５ｄと、剥離推定部１５ｄによって推定された結果を表示するための表示部１５ｅと、測定環境の温度を測定するための温度測定部１５ｆとを含んでいる。

【0030】

打撃ハンマ１３によってＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面を叩打すると、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面は、打撃ハンマ１３の打撃によって弾性変形又はこれに加えて僅かな塑性変形を生じ、同時に打撃ハンマ１３はＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面から変形による反力を受ける。この結果、打撃ハンマ１３は、時刻ｔ＝Ｔ１に打撃ハンマ１３の打撃部１３ａと衝突した後、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面からの反力によって、打撃部１３ａがＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面に衝突した瞬間の衝突初速度（以下、単に「衝突速度」とも記載する。）Ｖａから加速度ａ（ｔ）で減速されて時刻ｔ＝Ｔ２に速度０になり、さらに、衝突時の速度方向とは反対方向へ加速度ａ（ｔ）で加速され、時刻ｔ＝Ｔ３にＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面から打撃部１３ａが離れ、その瞬間に加速度ａ（ｔ）が０になると共に反発速度が最大反発速度（以下、単に「反発速度」とも記載する。）Ｖｒとなる。ここで、ｔは時間を意味し、加速度ａ（ｔ）は時刻ｔにおける打撃ハンマ１３の加速度を意味している。したがって、時刻ｔ＝Ｔ１から時刻ｔ＝Ｔ２まで加速度ａ（ｔ）を積分することによって衝突速度Ｖａが算出され、時刻ｔ＝Ｔ２から時刻ｔ＝Ｔ３まで加速度ａ（ｔ）を積分することによって反発速度Ｖｒが算出される。また、打撃ハンマ１３による打撃によって配管部材Ｐの表面に発生した打撃力Ｆ（ｔ）は、打撃ハンマ１３の質量をｍとすると、式Ｆ（ｔ）＝ｍ・ａ（ｔ）によって求められる。

【0031】

ＦＲＰ積層配管部材Ｐの変形はほとんどが弾性変形であると仮定すると、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面からの反発力は、打撃ハンマ１３の速度Ｖが０になったときに最大になり、打撃ハンマ１３の速度Ｖが０になったときに加速度ａ（ｔ）が最大になる。したがって、時刻ｔにおける加速度ａ（ｔ）は、図３に示されているように、打撃ハンマ１３の打撃部１３ａがＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面に衝突するときの時刻ｔ＝Ｔ１と、打撃ハンマ１３の打撃部１３ａがＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面から離れるときの時刻ｔ＝Ｔ３とに、０となり、打撃ハンマ１３の速度Ｖが０となる時刻ｔ＝Ｔ２に最大値ａ_ｍａｘになる。また、打撃力Ｆは、時刻ｔ＝Ｔ２に最大値Ｆ_ｍａｘになり、Ｆ_ｍａｘは式Ｆ_ｍａｘ＝ｍ・ａ_ｍａｘによって求められる。以下の説明では、時刻ｔ＝Ｔ１から時刻ｔ＝Ｔ２までを貫入過程、時刻ｔ＝Ｔ２から時刻ｔ＝Ｔ３までを反発過程と記載する。

【0032】

ＦＲＰ積層配管部材Ｐ内に剥離欠陥が存在すると、ＦＲＰ積層配管部材Ｐに打撃を与えたときの反発力も低下し、加速度の最大値ａ_ｍａｘすなわち打撃力の最大値Ｆ_ｍａｘ、並びに、最大反発速度Ｖｒに影響があると考えられる。このことから、本発明者は、打撃ハンマ１３による叩打後のＦＲＰ積層配管部材Ｐの変形からの復元の際、すなわち反発過程において、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離欠陥の有無が打撃ハンマ１３の加速度に影響を与え、最大打撃力Ｆ_ｍａｘを最大反発速度Ｖｒで除した値である反発過程の機械インピーダンスＺＲ＝Ｆ_ｍａｘ／Ｖｒと、衝突速度Ｖａと反発速度Ｖｒとの比である剥離指標ＩＮＤＥＸ＝Ｖａ／Ｖｒとに基づいて、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離欠陥の有無を推定できることを見出した。剥離指標ＩＮＤＥＸはＶｒ／Ｖａとしてもよいことは言うまでもない。

【0033】

なお、反発過程の機械インピーダンスＺＲは衝突速度Ｖａに依存するＦ_ｍａｘを衝突速度Ｖａに依存するＶｒで除して得られるので、打撃速度に影響されない値となっており、剥離指標ＩＮＤＥＸも衝突速度Ｖａと反発速度Ｖｒとの比であるので、打撃速度に影響されない値となっている。したがって、打撃の強さには影響されない。また、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離欠陥の有無の影響は、反発過程において現れるので、貫入過程の機械インピーダンスＺＡ＝Ｆ_ｍａｘ／Ｖａではなく、反発過程の機械インピーダンスＺＲ＝Ｆ_ｍａｘ／Ｖｒを剥離欠陥の有無の推定の指標として採用している。

【0034】

さらに、本発明者は、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの反発過程の機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸとは、温度に依存することを見出した。この知見を利用して、後述する閾値を定めるための測定時の温度を基準にして、剥離欠陥の有無の推定のための測定時の温度を温度測定部１５ｆによって測定し、測定された温度に基づいて、加速度の測定値から求めた反発過程の機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸを温度補正することによって、より正確にＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離欠陥の有無を推定することができるようになる。

【0035】

加えて、本発明者は、打撃ハンマ１３の質量と打撃ハンマ１３の加速度との積を打撃ハンマ１３によりＦＲＰ積層配管部材Ｐに付与する打撃力としたときに、ＦＲＰ積層配管部材Ｐに剥離欠陥が存在する場合と剥離欠陥が存在しない場合との比較から、ＦＲＰ積層配管部材Ｐに剥離欠陥が存在すると、加速度センサ１７によって測定した打撃ハンマ１３の加速度から求めた打撃力の経時変化波形のピークが二つ以上観測され、打撃力の経時変化波形のピークの数に基づいて剥離欠陥の有無を推定できることを見出した。ここで、打撃力の経時変化波形のピークの数は、打撃ハンマ１３によるＦＲＰ積層配管部材Ｐへ打撃を与えて打撃力が増加を開始してから打撃力が再び初期値（打撃前の値）に戻るまでの経時変化波形のピークの数として算出されるものとする（打撃力が０又はそれ以下になって以降のピークの数は含まない）。

【0036】

本発明者による上記知見を利用して、剥離推定部１５ｄは、加速度センサ１７によって測定された打撃ハンマ１３の加速度に基づいて、詳細には、加速度センサ１７による打撃ハンマ１３の加速度の測定値から求めた打撃ハンマ１３による打撃力の経時変化波形のピークの数、加速度センサ１７による打撃ハンマ１３の加速度の測定値から求めた反発過程の機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸの少なくとも一つに基づいて、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離欠陥の有無を推定する。以下に、図示されている剥離推定装置１１を用いて、加速度センサ１７による打撃ハンマ１３の加速度の測定値に基づいて、ＦＲＰ配管部材Ｐの剥離欠陥の有無を推定する手順を詳細に説明する。

【0037】

最初に、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの管種及び呼び径の組み合わせごとに、剥離欠陥のない健全品と剥離欠陥のある剥離欠陥品とに複数のＦＲＰ積層配管部材Ｐを分け、それぞれについて、打撃ハンマ１３による叩打を行って得た加速度ａ（ｔ）の測定値から、反発過程の機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸを算出して、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの管種及び呼び径の組み合わせごとに、機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸについて健全品と剥離欠陥品とを区別するための閾値を予め定め、閾値記憶部１５ｂに記憶しておく。閾値を定めるための打撃ハンマ１３の加速度ａ（ｔ）の測定は、特定の温度条件下で行うことが好ましい。なお、管種が特定されると、ＦＲＰ積層配管部材で使用されるＦＲＰや母材の材質（種類）、形状、積層構造などが特定される。また、配管部材の呼び径は規格に従って定められていることが一般的であることから、呼び径が特定されると、規格に基づいて外径及び厚さ（すなわち内径）が特定される。したがって、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの管種及び呼び径ごとに、機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸについての健全品と剥離欠陥品との閾値を定めるとは、ＦＲＰ積層配管部材ＰのＦＲＰや母材の材質（種類）、形状、積層構造、外径及び厚さ（すなわち内径）ごとに、機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸについての健全品と剥離欠陥品との閾値を定めることと等価である。

【0038】

また、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの管種及び呼び径ごとに、温度条件を変えながら打撃ハンマ１３による叩打を行って加速度ａ（ｔ）の測定を行い、加速度ａ（ｔ）の測定値から、反発過程の機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸを算出して、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの管種及び呼び径の組み合わせごとに、温度と機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸとの相関を予め求めておき、補正データ記憶部１５ｃに予め記憶しておくことが好ましい。ＦＲＰ積層配管部材Ｐの管種及び呼び径の組み合わせごとに、温度と機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸとの相関を近似する近似関数を求め、求められた近似関数を補正データ記憶部１５ｃに記憶しておいてもよい。また、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの管種及び呼び径の組み合わせごとに、閾値を定めるための測定時の温度条件を基準にして、それぞれの温度に対する温度補正係数を定め、温度補正係数を補正データ記憶部１５ｃに記憶しておいてもよい。

【0039】

次に、打撃ハンマ１３によって、診断の対象となるＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面を叩打し、加速度センサ１７によって測定された打撃ハンマ１３の加速度ａ（ｔ）を経時的に測定して、測定値記憶部１５ａに記憶する。後述する最大打撃力Ｆ_ｍａｘの上限及び下限を定めておき、最大打撃力がその間の範囲に属する場合の測定値のみを使用するようにすることが好ましい。加速度ａ（ｔ）の経時的な測定値から加速度の最大値ａ_ｍａｘとその値が観測された時刻Ｔ２が分かる。

【0040】

剥離推定部１５ｄでは、予め知られている打撃ハンマ１３の質量ｍと測定値記憶部１５ａに記憶された加速度ａ（ｔ）の経時的な測定値とから、式Ｆ＝ｍ・ａ（ｔ）によって、すなわち打撃ハンマ１３の測定された加速度ａ（ｔ）と打撃ハンマ１３の質量ｍとの積として、打撃ハンマ１３によってＦＲＰ積層配管部材Ｐに与えられる打撃力Ｆの経時変化波形が算出される。剥離推定部１５ｄは、さらに、算出された打撃力Ｆの経時変化波形に基づき、打撃ハンマ１３による打撃が開始されて打撃力Ｆが増加開始してから再び初期値に戻る（すなわち０又はそれ以下になる）までの間の打撃力Ｆの経時変化波形のピークの数を求め、これを第１の推定指標とし、打撃力の経時変化波形のピークが二つ以上である場合に、ＦＲＰ積層配管部材Ｐに剥離欠陥が存在する可能性があると推定する。

【0041】

また、剥離推定部１５ｄでは、測定値記憶部１５ａに記憶された加速度ａ（ｔ）の経時的な測定値から、加速度ａ（ｔ）を０から最大値に増加するまでの時間（すなわち時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで）にわたって時間積分することによって衝突速度Ｖａが算出されると共に、加速度ａ（ｔ）を最大値から再び０に減少するまでの時間（すなわち時刻Ｔ２から時刻Ｔ３まで）にわたって時間積分することによって反発速度Ｖｒが算出される。測定値記憶部１５ａに記憶された経時的な加速度ａ（ｔ）の測定値から最大加速度ａ_ｍａｘが分かるので、予め知られている打撃ハンマ１３の質量ｍと測定値記憶部１５ａに記憶された経時的な加速度ａ（ｔ）の測定値とから、式Ｆ_ｍａｘ＝ｍ・ａ_ｍａｘによって、打撃ハンマ１３の打撃部１３ａがＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面に衝突したときに発生する打撃力の最大値Ｆ_ｍａｘが算出される。このようにして算出された衝突速度Ｖａ、反発速度Ｖｒ及び打撃力の最大値Ｆ_ｍａｘから、剥離推定部１５ｄは、式ＺＲ＝Ｆ_ｍａｘ／Ｖｒ及び式ＩＮＤＥＸ＝Ｖａ／Ｖｒに基づいて、反発過程における機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸを求める。

【0042】

また、剥離推定部１５ｄは、温度測定部１５ｆによって剥離欠陥の有無の推定のための測定時の温度を測定し、反発過程における機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸを求めた後に、補正データ記憶部１５ｃに記憶されている温度補正データに基づいて、測定時の温度条件に応じて、上述のようにして求められた機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸを温度補正することが好ましい。温度補正は、上述したように、例えば、温度に対する機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの近似関数を補正データ記憶部１５ｃに記憶しておき、補正データ記憶部１５ｃに記憶された近似関数を用い行ってもよく、閾値を定めるための測定時の温度条件を基準にした各温度における機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸに対する補正係数を補正データ記憶部１５ｃに記憶しておき、補正データ記憶部１５ｃに記憶された補正係数を用いて行ってもよく、補正の方法は限定されるものではない。このように温度補正を行うことによって、より正確に剥離欠陥の有無を推定することが可能となる。

【0043】

剥離推定部１５ｄは、温度補正を行う場合には、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐの叩打による加速度の測定値から求められた機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸを上述した方法で温度補正した機械インピーダンスＺＲ´と剥離指標ＩＮＤＥＸ´の値を用いて、温度補正を行わない場合には、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐの叩打による加速度の測定値から求められた機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの値を用いて、それぞれ、閾値記憶部１５ｂに予め記憶された機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸのそれぞれの閾値の中において診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐの管種及び呼び径に対応する閾値と比較する。剥離推定部１５ｄは、さらに、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの値の少なくとも一方又はその温度補正後の機械インピーダンスＺＲ´と剥離指標ＩＮＤＥＸ´の値の少なくとも一方を第２の推定指標とし、それらが、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐの管種及び呼び径に対応する閾値記憶部１５ｂに予め記憶された機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの閾値を下回った場合には、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐに剥離欠陥が存在する可能性があると推定する。また、特に診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの値の両方又はその温度補正後の機械インピーダンスＺＲ´と剥離指標ＩＮＤＥＸ´の値の両方が、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐの管種及び呼び径に対応する閾値記憶部１５ｂに予め記憶された機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの閾値を下回った場合には、剥離推定部１５ｄは、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐに剥離欠陥が存在する可能性がより高いと推定する。

【0044】

剥離推定部１５ｄは、このように、打撃力の経時変化波形のピークの数、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸの値の少なくとも一つを推定指標として用いて、（１）打撃力の経時変化波形のピークの数が二つ以上である場合、または、（２）ＦＲＰ積層配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの値の少なくとも一方又はその温度補正後の機械インピーダンスＺＲ´と剥離指標ＩＮＤＥＸ´の値の少なくとも一方が、閾値記憶部１５ｂに予め記憶された機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの閾値を下回った場合に、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐに剥離欠陥が存在する、すなわち剥離欠陥品と推定し、推定結果を表示部１５ｅに表示する。一方、剥離推定部１５ｄは、打撃力の経時変化波形のピークの数が一つである場合、並びに、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの値の両方又はそれらの温度補正後の機械インピーダンスＺＲ´と剥離指標ＩＮＤＥＸ´の値の両方が、それぞれ、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの管種及び呼び径に対応する閾値記憶部１５ｂに予め記憶された機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの閾値以上である場合には、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐに剥離欠陥が存在しない、すなわち健全品と推定し、推定結果を表示部１５ｅに表示する。

【0045】

なお、上記（１）及び（２）の二つの要件を充足するときに、剥離推定部１５ｄは、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐに剥離欠陥が存在する確率がより高い、すなわち剥離欠陥品である確率がより高いと推定し、その旨を表示部１５ｅに表示するようにしてもよい。また、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの値の両方又はその温度補正後の機械インピーダンスＺＲ´と剥離指標ＩＮＤＥＸ´の値の両方が、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐの管種及び呼び径に対応する閾値記憶部１５ｂに予め記憶された機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの閾値を下回った場合には、剥離推定部１５ｄは、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐに剥離欠陥が存在する確率がより高い、すなわち剥離欠陥品である確率がより高いと推定し、その旨を表示部１５ｅに表示するようにしてもよい。

【0046】

このように、剥離推定装置１１を用いれば、本発明によるＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定方法を実施することができ、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐを叩打したときの打撃ハンマ１３の加速度を測定することによって、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離欠陥の有無を簡単に推定することができる。特に、（１）打撃力の経時変化波形のピークの数が二つ以上であり、かつ、（２）ＦＲＰ積層配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの値の一方若しくは両方、または、その温度補正後の機械インピーダンスＺＲ´と剥離指標ＩＮＤＥＸ´の値の一方若しくは両方が、閾値記憶部１５ｂに予め記憶された機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの閾値を下回った場合には、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐに剥離欠陥が存在する可能性がより高いと推定することができる。もちろん、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの値の両方、または、その温度補正後の機械インピーダンスＺＲ´と剥離指標ＩＮＤＥＸ´の値の両方が、閾値記憶部１５ｂに予め記憶された機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの閾値を下回った場合には、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐに剥離欠陥が存在する可能性がより高いと推定することもできる。

【0047】

したがって、剥離推定装置１１を用いれば、配管システム全体の検査を行う場合でも、短い時間で且つ安価な費用で剥離欠陥が存在する箇所を推定することが可能となる。また、より正確な診断を要望する場合には、剥離欠陥品と推定されたＦＲＰ積層配管部材Ｐに対して、改めて、非破壊検査方法として従来から実施されている超音波探傷試験、放射線透過試験などや、破壊検査を行ってもよい。本発明によるＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定装置１１やＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定方法により剥離欠陥が存在する剥離欠陥品と推定されたＦＲＰ積層配管部材Ｐのみに、従来から行われている非破壊検査を行えば、配管システム全体に従来の非破壊検査を行う場合よりも、検査時間を大幅に短縮できると共に、費用を大きく削減することが可能となる。また、本発明によるＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定装置１１やＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定方法を用いれば、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離欠陥が存在する可能性が高い箇所を絞ることができるので、放射線透過試験の適用もしやすくなる。さらに、本発明によるＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定装置１１やＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定方法により剥離欠陥品と推定されたＦＲＰ積層配管部材Ｐのみに、破壊検査を行えば、必要最小限の部品交換で済むので、運転停止時間を短縮することも可能となる。

【実施例0048】

図４及び図５は、ＪＩＳ Ｋ６７４１：２０１６の規格に従った呼び径３００ｍｍの硬質塩化ビニル製の直管の外周面にＦＲＰライナ層を被覆して補強した同じ管種のＦＲＰ積層配管部材（旭有機材製：ＡＶ－ＧＵ）を試験体とし、健全品と剥離欠陥品のそれぞれについて複数の試験体に対して打撃ハンマ１３による叩打を行ったときの打撃ハンマ１３の加速度ａ（ｔ）を測定する実験を行って、測定された打撃ハンマ１３の加速度ａ（ｔ）の実験結果から求めた、打撃ハンマ１３から試験体に付与された打撃力（すなわち打撃ハンマ１３の質量ｍと測定された加速度ａ（ｔ））の時間変化波形を示したものである。図４は健全品の試験体に関する結果を示すグラフ、図５は剥離欠陥品の試験体に関する試験結果を示すグラフである。

【0049】

図４から分かるように、健全品では、打撃力の時間変化波形に関し、増加開始して再び初期値に戻った後に試験体からの反発力を受けて揺らぎが観測され、複数のピークが観測されるものの、打撃力が増加開始してから再び初期値に戻るまでには一つのピークしか観測されていない。一方、図５から分かるように、剥離欠陥品では、打撃力の時間変化波形に関し、打撃力が増加開始してから再び初期値に戻るまで二つ以上のピークが観測されている。したがって、打撃ハンマ１３による叩打を行った際に測定された打撃ハンマ１３の加速度ａ（ｔ）から求めた打撃力の時間変化波形に関し、一つのピークしか観測されていなければ健全品と推定できる一方、二つ以上のピークが観測されれば、剥離欠陥品の可能性があると推定できることが分かる。

【0050】

図６及び図７は、ＪＩＳ Ｋ６７４１：２０１６の規格に従った呼び径２５ｍｍの硬質塩化ビニル製の直管の外周面にＦＲＰライナ層を被覆して補強した同じ管種のＦＲＰ積層配管部材（旭有機材製：ＡＶ－ＧＵ）を試験体とし、健全品と剥離欠陥品のそれぞれの複数の試験体に対して打撃ハンマ１３による叩打を行ったときに測定した打撃ハンマ１３の加速度ａ（ｔ）から、反発過程における機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸを求める実験を行い、求められた機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸを健全品と剥離欠陥品とで対比してプロットしたグラフである。図６は呼び径２５ｍｍの試験体に関する機械インピーダンスＺＲの試験結果を表すグラフ、図７は呼び径２５ｍｍの試験体に関する剥離指標ＩＮＤＥＸの試験結果を表すグラフである。また、図６では、健全品の試験体から求められた機械インピーダンスＺＲが「○」で、剥離欠陥品の試験体から求められた機械インピーダンスＺＲが「×」でプロットされている。同様に、図７では、健全品の試験体から求められた剥離指標ＩＤＥＸが「○」で、剥離欠陥品の試験体から求められ剥離指標ＩＮＤＥＸが「×」でプロットされている。

【0051】

図８及び図９は、ＪＩＳ Ｋ６７４１：２０１６の規格に従った呼び径１００ｍｍの硬質塩化ビニル製の直管の外周面にＦＲＰライナ層を被覆して補強した図６及び図７に関する実験と同じ管種のＦＲＰ積層配管部材（旭有機材製：ＡＶ－ＧＵ）を試験体とし、健全品と剥離欠陥品のそれぞれの複数の試験体に対して打撃ハンマ１３による叩打を行ったときに測定した打撃ハンマ１３の加速度ａ（ｔ）から、反発過程における機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸを求める実験を行い、求められた機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸを健全品と剥離欠陥品とで対比してプロットしたグラフである。図８は呼び径１００ｍｍの試験体に関する機械インピーダンスＺＲの試験結果を表すグラフ、図９は呼び径１００ｍｍの試験体に関する剥離指標ＩＮＤＥＸの試験結果を表すグラフである。また、図８では、健全品の試験体から求められた機械インピーダンスＺＲが「○」で、剥離欠陥品の試験体から求められた機械インピーダンスＺＲが「×」でプロットされている。同様に、図９では、健全品の試験体から求められた剥離指標ＩＤＥＸが「○」で、剥離欠陥品の試験体から求められ剥離指標ＩＮＤＥＸが「×」でプロットされている。

【0052】

図１０及び図１１は、ＪＩＳ Ｋ６７４１：２０１６の規格に従った呼び径３００ｍｍの硬質塩化ビニル製の直管の外周面にＦＲＰライナ層を被覆して補強した図６及び図７に関する実験と同じ管種のＦＲＰ積層配管部材（旭有機材製：ＡＶ－ＧＵ）を試験体とし、健全品と剥離欠陥品のそれぞれの複数の試験体に対して打撃ハンマ１３による叩打を行ったときに測定した打撃ハンマ１３の加速度ａ（ｔ）から、反発過程における機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸを求める実験を行い、求められた機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸを健全品と剥離欠陥品とで対比してプロットしたグラフである。図１０は呼び径３００ｍｍの試験体に関する機械インピーダンスＺＲの試験結果を表すグラフ、図１１は呼び径３００ｍｍの試験体に関する剥離指標ＩＮＤＥＸの試験結果を表すグラフである。また、図６では、健全品の試験体から求められた機械インピーダンスＺＲが「○」で、剥離欠陥品の試験体から求められた機械インピーダンスＺＲが「×」でプロットされている。同様に、図７では、健全品の試験体から求められた剥離指標ＩＤＥＸが「○」で、剥離欠陥品の試験体から求められ剥離指標ＩＮＤＥＸが「×」でプロットされている。

【0053】

図６、図８及び図１０から、各呼び径について、健全品と剥離欠陥品とを区分する機械インピーダンスＺＲの閾値を定めることができ、呼び径に関わらず、診断対象のＦＲＰ積層配管部材で測定された打撃ハンマ１３の加速度ａ（ｔ）から求められた機械インピーダンスＺＲが閾値を下回ると剥離欠陥品、閾値以上になれば健全品となることが分かり、機械インピーダンスＺＲが閾値を下回るか否かによって、診断対象における剥離欠陥の有無を推定できることが確認された。また、図７、図９及び図１１から、各呼び径について、健全品と剥離欠陥品とを区分する剥離指標ＩＮＤＥＸの閾値を定めることができ、呼び径に関わらず、診断対象のＦＲＰ積層配管部材で測定された打撃ハンマ１３の加速度ａ（ｔ）から求められた剥離指標ＩＮＤＥＸが閾値を下回ると剥離欠陥品、閾値以上になれば健全品となることが分かり、剥離指標ＩＮＤＥＸが閾値を下回るか否かによって、剥離欠陥の有無を推定できることが確認された。当然に、機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの両方を推定指標として用い、機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの両方がそれぞれに対して予め定められた閾値を下回ると、診断対象において剥離欠陥が存在する可能性がより高いと推定できることも分かる。さらに、図４に示されている実験結果と図１０及び図１１に示されている実験結果とから、打撃力の経時変化波形のピークの数が二つ以上であり、かつ、機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの両方がそれぞれに対して予め定められた閾値を下回ると、診断対象において剥離欠陥が存在する可能性がさらに高いと推定できることも分かる。

【0054】

図１２及び図１３は、ＪＩＳ Ｋ６７４１：２０１６の規格に従った呼び径１００ｍｍの硬質塩化ビニル製の直管の外周面に、図８及び図９に関する実験と異なる材質で強度を落としたＦＲＰライナ層を被覆して補強したＦＲＰ積層配管部材（旭有機材製：ＡＶ－ＳＵ）を試験体とし、健全品と剥離欠陥品のそれぞれの複数の試験体に対して打撃ハンマ１３による叩打を行ったときに測定した打撃ハンマ１３の加速度ａ（ｔ）から、反発過程における機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸを求める実験を行い、求められた機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸを健全品と剥離欠陥品とで対比してプロットしたグラフである。図１２は呼び径１００ｍｍの試験体に関する機械インピーダンスＺＲの試験結果を表すグラフ、図１２は呼び径１００ｍｍの試験体に関する剥離指標ＩＮＤＥＸの試験結果を表すグラフである。また、図１２では、健全品の試験体から求められた機械インピーダンスＺＲが「○」で、剥離欠陥品の試験体から求められた機械インピーダンスＺＲが「×」でプロットされている。同様に、図１３では、健全品の試験体から求められた剥離指標ＩＤＥＸが「○」で、剥離欠陥品の試験体から求められ剥離指標ＩＮＤＥＸが「×」でプロットされている。

【0055】

図８及び図９と図１２及び図１３とから、異なる管種でも、健全品と剥離欠陥品とを区分する機械インピーダンスＺＲの閾値を定めることができ、管種に関わらず、診断対象のＦＲＰ積層配管部材で測定された打撃ハンマ１３の加速度ａ（ｔ）から求められた機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸの少なくとも一方が予め定められた閾値を下回ると剥離欠陥品、閾値以上になれば健全品となることが分かり、機械インピーダンスＺＲ及び剥離指標ＩＮＤＥＸの少なくとも一方が閾値を下回るか否かによって、管種に関わらず、診断対象における剥離欠陥の有無を推定できることが確認された。機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの両方を推定指標として用い、機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの両方がそれぞれに対して予め定められた閾値を下回ると、診断対象において剥離欠陥が存在する可能性がより高いと推定できることも同様である。

【0056】

このように、本発明によるＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定方法及び剥離推定装置１１によれば、打撃ハンマ１３によってＦＲＰ積層配管部材Ｐの表面に打撃を与えて、打撃ハンマ１３の加速度を測定し、測定された打撃ハンマ１３の加速度に基づいて求められた打撃力の経時変化波形のピークの数と、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの値の少なくとも一方とを推定指標として用いて、（１）打撃力の経時変化波形のピークの数が二つ以上である場合、または、（２）ＦＲＰ積層配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの値の少なくとも一方又はその温度補正後の機械インピーダンスＺＲ´と剥離指標ＩＮＤＥＸ´の値の少なくとも一方が、閾値記憶部１５ｂに予め記憶された機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの閾値を下回った場合に、診断対象のＦＲＰ積層配管部材Ｐに剥離欠陥が存在する剥離欠陥品と推定することができる。打撃力の経時変化波形のピークの数が一つである場合、並びに、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの値の両方又はそれらの温度補正後の機械インピーダンスＺＲ´と剥離指標ＩＮＤＥＸ´の値の両方が、それぞれ、ＦＲＰ積層配管部材Ｐの管種及び呼び径に対応する閾値記憶部１５ｂに予め記憶された機械インピーダンスＺＲと剥離指標ＩＮＤＥＸの閾値以上である場合には、診断対象の配管部材Ｐに剥離欠陥が存在しない健全品と推定することができる。したがって、簡便且つ安価な非破壊検査によって剥離欠陥の有無を推定できる。また、推定基準が明確であるので、推定できないケースがなく、自動化も容易である。さらに、診断対象となるＦＲＰ積層配管部材のみに非破壊検査を行って剥離欠陥の有無を診断することができるので、正確な診断のためのコストを低減させることが可能となる。

【0057】

以上、図示されている実施形態を参照して、本発明によるＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定方法及び剥離推定装置を説明したが、本発明は図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、図示されている実施形態のＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定装置１１では、測定解析装置１５に表示部１５ｅが備えられており、剥離欠陥の有無に関する推定結果が表示部１５ｅに表示されるようになっているが、測定解析装置１５が警報部を備え、剥離欠陥が存在すると推定されたときに警報部から警報音を発するようにすることも可能である。また、図示されるＦＲＰ積層配管部材Ｐの剥離推定装置１１では、打撃ハンマ１３と測定解析装置１５が別体として構成されているが、測定解析装置１５を打撃ハンマ１３と一体的に形成してもよい。

【符号の説明】

【0058】

１１ 剥離推定装置
１３ 打撃ハンマ
１３ａ 打撃部
１３ｂ 把持部
１５ 測定解析装置
１５ａ 測定値記憶部
１５ｂ 閾値記憶部
１５ｄ 剥離推定部
１５ｅ 表示部
１７ 加速度センサ

【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】