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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-01-14
(45)【発行日】2025-01-22
(54)【発明の名称】配管部材の減肉推定方法及び配管部材減肉推定装置
(51)【国際特許分類】
G01N 3/30 20060101AFI20250115BHJP
G01N 29/04 20060101ALI20250115BHJP
【ＦＩ】
G01N3/30
G01N29/04
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2021031781
(22)【出願日】2021-03-01
(65)【公開番号】P2022133000
(43)【公開日】2022-09-13
【審査請求日】2024-02-19
(73)【特許権者】
【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
【審査官】前田 敏行
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２１－０２１７０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１１８０７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－００２９４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１３１２９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１８５１８６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ３／３０
Ｇ０１Ｎ ２９／０４
(57)【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、合成樹脂製の配管部材の減肉を推定する配管部材の減肉推定方法であって、前記打撃ハンマによって合成樹脂製の配管部材の表面を叩打し、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から、前記打撃ハンマが前記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、及び、前記打撃ハンマが前記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配管部材の表面から反発するときの反発速度Ｖｒとから式Ｉ＝Ｖａ／Ｖｒによって算出される指標Ｉ、のうちの少なくとも一方を求め、求められた前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉの少なくとも一方に基づいて、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っているか否かを推定し、
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、
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、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っていると推定することを特徴とする配管部材の減肉推定方法。
【請求項2】
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、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っている確率がより高いと推定する、請求項１に記載の配管部材の減肉推定方法。
【請求項3】
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、合成樹脂製の配管部材の呼び径と材質ごとに、閾値が予め定められており、測定対象の前記配管部材の呼び径と材質と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と、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉとを比較して、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っているか否かを推定する、請求項１又は請求項２に記載の減肉推定方法。
【請求項4】
前記配管部材の肉厚は、第１の配管部材に第２の配管部材が挿入された接合部における前記第１の配管部材の肉厚と前記第２の配管部材の肉厚の和であり、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の少なくとも一方が下回ったときに、前記第１の配管部材と前記第２の配管部材との間に隙間が形成されていると推定する、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の減肉推定方法。
【請求項5】
温度と前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉとの相関を予め求め、予め求められた相関と測定時の温度とに基づいて、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉを温度補正し、温度補正された機械インピーダンスＺＲ´及び指標Ｉ´の少なくとも一方に基づいて、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っているか否かを推定する、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の配管部材の減肉推定方法。
【請求項6】
合成樹脂製の配管部材の減肉を推定する配管部材減肉推定装置であって、合成樹脂製の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、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っているか否かを推定する減肉推定部と、
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、前記配管部材の呼び径と材質ごとに、予め定められた閾値を記憶する閾値記憶部と、
を備え、
前記減肉推定部は、前記測定値記憶部に記憶された前記加速度から、前記打撃ハンマが前記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、及び、前記打撃ハンマが前記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配管部材の表面から反発するときの反発速度Ｖｒとから式Ｉ＝Ｖａ／Ｖｒによって算出される指標Ｉ、のうちの少なくとも一方を求め、測定対象の前記配管部材の呼び径と材質と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、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っていると推定し、
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を特徴とする配管部材減肉推定装置。
【請求項7】
前記減肉推定部は、測定対象の前記配管部材の呼び径と材質と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、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っている確率がより高いと推定する、請求項６に記載の配管部材減肉推定装置。
【請求項8】
前記配管部材の肉厚は、第１の配管部材に第２の配管部材が挿入された接合部における前記第１の配管部材の肉厚と前記第２の配管部材の肉厚の和であり、前記減肉推定部は、前記測定対象の前記配管部材の呼び径と材質と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の一方又は両方が下回ったときに、前記第１の配管部材と前記第２の配管部材との間に隙間が形成されていると推定する、請求項６又は請求項７に記載の配管部材減肉推定装置。
【請求項9】
温度測定部と、呼び径及び材質ごとに、温度と前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉとの相関データを記憶する補正データ記憶部をさらに備え、前記減肉推定部は、前記補正データ記憶部に記憶される相関データと前記配管部材の呼び径及び材質と測定時の温度とに基づいて、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉを温度補正し、温度補正された機械インピーダンスＺＲ´及び指標Ｉ´に基づいて、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っているか否かを推定する、請求項６から請求項８の何れか一項に記載の配管部材減肉推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、合成樹脂製の配管部材の減肉を推定する配管部材の減肉推定方法及び配管部材減肉推定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
配管システムの配管部材の非破壊検査方法として、従来、目的に応じた様々な方法が知られており、例えば、目視調査（目視検査・目視法）や打診調査（打診検査・打診法）などが行われている。目視調査は、配管部材の表面状態や欠陥、例えば亀裂、剥離、接続不良等を目視によって調べる方法である。配管部材の表面に現れた変色等の変化は、使用中の異常を示唆する可能性もあり、配管部材の表面に起こる現象も感度よく検出することができる。しかしながら、目視調査は配管部材の表面上の変化を観察するのみで、非破壊では、配管部材の内部の接続不良や減肉（肉厚の減少）のような欠陥まで観察することはできない。また、打診調査は、作業者がハンマによって調査対象に打撃を加え、その時の打音や振動の具合などによって劣化や減肉などの欠陥の有無を判断する方法である。しかしながら、判定を行うために経験が作業者に必要であり、作業者の感覚に依存するため、定量化が難しく、客観性に欠けるという問題がある。
【0003】
上述のような問題を解決するために、配管部材の減肉（肉厚の減少）や配管部材同士の接続不良のような欠陥を検査する非破壊検査方法として、超音波厚さ測定、放射線透過試験などが従来から実施されている。これらは、配管部材の内部にある欠陥の存在・位置・概略の大きさを知ろうとするものである。また、打撃調査においても、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載されているように、ハンマによる打撃の結果を測定し、客観的データとして定量化できるようにした検査装置、診断装置、診断方法などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平７－２８０７７９号公報
【文献】特開２００２－２５７７００号公報
【文献】特開２０００－１３１２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述した超音波厚さ測定、放射線透過試験は、配管部材の減肉箇所、施工不良箇所などが予め分かっている場合には問題がない。しかしながら、診断箇所を特定するために配管システム全体を検査するような場合には、超音波厚さ測定におい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となる。さらに、放射線透過試験については、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。
【0006】
また、打撃調査において、非破壊検査装置を開示する特許文献１には、建造物の外壁しか被検査体として明記されておらず、特許文献２は、木材劣化診断装置及び木材劣化診断方法に関するものである。また、特許文献３に開示されている配管検査装置は、金属管を用いた配管の浸食状況を検査するものである。このように、特許文献１から特許文献３の何れにも、合成樹脂製配管の減肉や施工不良の検査については開示されていない。
【0007】
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、簡便且つ安価に合成樹脂製の配管部材の減肉及び施工状態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】
【0008】
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、合成樹脂製の配管部材の減肉を推定する配管部材の減肉推定方法であって、前記打撃ハンマによって合成樹脂製の配管部材の表面を叩打し、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から、前記打撃ハンマが前記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、及び、前記打撃ハンマが前記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、のうちの少なくとも一方を求め、求められた前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉの少なくとも一方に基づいて、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っているか否かを推定し、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、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、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っていると推定する配管部材の減肉推定方法を提供する。
【0009】
上記配管部材の減肉推定方法では、加速度センサが取り付けられた打撃ハンマを用いて、合成樹脂製の配管部材の表面を打撃ハンマで叩打することによって、配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っているか否かを推定している。打撃ハンマによる配管部材の表面への叩打は、打撃ハンマが配管部材の表面に衝突して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、配管部材の変形が最大となって変形からの復元に伴う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、配管部材の肉厚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、上記配管部材の減肉推定方法では、打撃ハンマの加速度に基づいて、配管部材の肉厚の減少、すなわち減肉（詳細には減肉量又は減肉率）を推定している。ここで、配管部材の肉厚とは、配管部材の周壁の厚さを意味し、一方の配管部材に他方の配管部材が挿入された二つの配管部材の接合部では、二つの配管部材が重なって一体化している領域の一方の配管部材の周壁の厚さと他方の配管部材の周壁の厚さの和を意味し、接合部において二つの配管部材の間に隙間が形成されているときなど接合不良が生じている場合には、打撃を与えられた側のみの配管部材の周壁の厚さを意味する。したがって、上記配管部材の減肉推定方法によって、摩耗や浸蝕による配管部材の減肉に加えて、一方の配管部材に他方の配管部材に挿入されている接合部において二つの配管部材の間に隙間が生じており一体化されていない接続不良などを発見することが可能である。また、減肉量とは、未使用品の肉厚と比較したときの肉厚の減少量を意味し、減肉率とは、未使用品の肉厚に対する減肉量の比率を意味する。
【0011】
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、反発加速度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Ｆｍａｘは、打撃ハンマの質力ｍと最大加速度ａｍａｘとの積として算出される。式ＺＲ＝Ｆｍａｘ／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、配管部材の肉厚の減少は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、予め定められた肉厚の値を下回った配管部材の減肉品や接続の不良は、反発過程の機械インピーダンスＺＲと指標Ｉとに基づいて推定できることを見出した。この知見を利用して、上記配管部材の減肉推定方法では、反発過程の機械インピーダンスＺＲと指標Ｉの少なくとも一方に基づいて、配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っているか否かを推定している。
【0013】
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、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っている確率がより高いと推定するようにしてもよい。
【0014】
また、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、合成樹脂製の配管部材の呼び径と材質ごとに、閾値が予め定められており、測定対象の前記配管部材の呼び径と材質と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と、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉとを比較して、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っているか否かを推定することが好ましい。配管部材の呼び径と材質ごとに機械インピーダンスＺＲ及び指標Ｉの閾値を定めれば、配管部材の肉厚の減少すなわち減肉の推定の精度をより高めることができる。
【0015】
前記配管部材の肉厚は、第１の配管部材に第２の配管部材が挿入された接合部における前記第１の配管部材の肉厚と前記第２の配管部材の肉厚の和であり、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の少なくとも一方が下回ったときに、前記第１の配管部材と前記第２の配管部材との間に隙間が形成されていると推定するようにすることもできる。
【0016】
さらに、温度と前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉとの相関を予め求め、予め求められた相関と測定時の温度とに基づいて、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉを温度補正し、温度補正された機械インピーダンスＺＲ´及び指標Ｉ´の少なくとも一方に基づいて、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っているか否かを推定することが好ましい。測定時の温度の影響を考慮することで、配管部材の肉厚の減少すなわち減肉の推定の精度をより高めることができる。
【0017】
また、本発明は、第２の態様として、合成樹脂製の配管部材の減肉を推定する配管部材減肉推定装置であって、合成樹脂製の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、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っているか否かを推定する減肉推定部と、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、前記配管部材の呼び径と材質ごとに、予め定められた閾値を記憶する閾値記憶部とを備え、前記減肉推定部は、前記測定値記憶部に記憶された前記加速度から、前記打撃ハンマが前記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、及び、前記打撃ハンマが前記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配管部材の表面から反発するときの反発速度Ｖｒとから式Ｉ＝Ｖａ／Ｖｒによって算出される指標Ｉ、のうちの少なくとも一方を求め、測定対象の前記配管部材の呼び径と材質と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、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っていると推定し、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配管部材減肉推定装置を提供する。
【0018】
上記配管部材減肉推定装置でも、上記配管部材の減肉推定方法と同様に、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、配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っているか否かを推定することができる。
【0021】
前記減肉推定部は、測定対象の前記配管部材の呼び径と材質と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、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っている確率がより高いと推定するようにしてもよい。
【0022】
前記配管部材の肉厚は、第１の配管部材に第２の配管部材が挿入された接合部における前記第１の配管部材の肉厚と前記第２の配管部材の肉厚の和であり、前記減肉推定部は、前記測定対象の前記配管部材の呼び径と材質と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の一方又は両方が下回ったときに、前記第１の配管部材と前記第２の配管部材との間に隙間が形成されていると推定するようにすることもできる。
【0023】
また、上記配管部材減肉推定装置は、温度測定部と、呼び径及び材質ごとに、温度と前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉとの相関データを記憶する補正データ記憶部をさらに備え、前記減肉推定部は、前記補正データ記憶部に記憶される相関データと前記配管部材の呼び径及び材質と測定時の温度とに基づいて、測定により求められた前記機械インピーダンスＺＲ及び前記指標Ｉを温度補正し、温度補正された機械インピーダンスＺＲ´及び指標Ｉ´に基づいて、前記配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っているか否かを推定することが好ましい。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、打撃ハンマで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、配管部材の肉厚が予め定められた値を下回っている否か、すなわち配管部材の肉厚の減少量（減肉量）又は減少量（減肉率）が予め定められた値を上回っているか否か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減肉及び施工状態を推定できる。また、減肉していると推定された配管部材のみに非破壊検査又は破壊検査を行って減肉の有無や接続不良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】
【0025】
【図1】本発明による配管部材減肉推定装置の全体構成図である。
【図4】同じ材質（管種）の直管について、健全品と減肉品とを区別する機械インピーダンスＺＲの閾値となる線分を重ねて示した、健全品と減肉品とについての外径と機械インピーダンスＺＲとの関係を示す相関図である。
【図5】同じ材質（管種）の直管について、健全品と減肉品とを区別する減肉指標ＩＮＤＥＸの閾値となる線分を重ねて示した、健全品と減肉品とについての外径と減肉指標ＩＮＤＥＸとの関係を示す相関図である。
【図6】同じ材質（管種）で同じ外径の直管について、内周面側を減肉させたときの減肉率と機械インピーダンスＺＲとの関係を示す相関図である。
【図7】同じ材質（管種）で同じ外径の直管について、内周面側を減肉させたときの減肉率と減肉指標ＩＮＤＥＸとの関係を示す相関図である。
【図8】同じ材質（管種）で呼び径を変えたときの温度と機械インピーダンスＺＲとの関係を示す相関図である。
【図9】同じ材質（管種）で呼び径を変えたときの温度と減肉指標ＩＮＤＥＸとの関係を示す相関図である。
【図10】同じ呼び径で材質（管種）を変えたときの温度と機械インピーダンスＺＲとの関係を示す相関図である。
【図11】同じ呼び径で材質（管種）を変えたときの温度と減肉指標ＩＮＤＥＸとの関係を示す相関図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、図面を参照して、本発明による配管部材の減肉推定方法及び配管部材減肉推定装置の実施の形態を説明する。
【0027】
【0028】
配管部材減肉推定装置（以下、単に「減肉推定装置」と記載する。）１１は、パイプ、継手、エルボ、クロス、ソケット、ユニオン、バルブなどの合成樹脂製の配管部材Ｐの表面を打撃を与えて、その肉厚が所定値以上である健全品か所定値未満である減肉品かの判定に基づき減肉（すなわち減肉量又は減肉率）を推定する。減肉推定装置１１は、合成樹脂製の配管部材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。
【0029】
打撃ハンマ１３は、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。
【0030】
打撃部１３ａは、ある程度の質量ｍを有しており、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。
【0031】
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と減肉指標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と減肉指標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による測定値に基づいて配管部材Ｐの減肉すなわち減肉量又は減肉率を推定する減肉推定部１５ｄと、減肉推定部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。
【0032】
打撃ハンマ１３によって配管部材Ｐの表面を叩打すると、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、配管部材Ｐの表面からの反力によって、打撃部１３ａが配管部材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。
【0033】
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、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ａｍａｘになる。また、打撃力Ｆは、時刻ｔ＝Ｔ２に最大値Ｆｍａｘになり、Ｆｍａｘは式Ｆｍａｘ＝ｍ・ａｍａｘ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。
【0034】
一方、配管部材Ｐの肉厚が減少すると、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ａｍａｘすなわち打撃力の最大値Ｆｍａｘ、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、配管部材Ｐの肉厚の減少量又は減少率（すなわち減肉量又は減肉率）が打撃ハンマ１３の加速度に影響を与え、最大打撃力Ｆｍａｘ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＝Ｆｍａｘ／Ｖｒと、衝突速度Ｖａと反発速度Ｖｒとの比である減肉指標ＩＮＤＥＸ＝Ｖａ／Ｖｒとに基づいて、配管部材Ｐの減肉（肉厚の減少）、詳細には、配管部材Ｐの減肉量又は減肉率を推定できることを見出した。減肉指標ＩＮＤＥＸはＶｒ／Ｖａとしてもよいことは言うまでもない。
【0035】
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Ｆｍａｘ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Ｖａに影響されない値となっており、減肉指標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Ｖａ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、配管部材Ｐの肉厚の減少の影響は、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＝Ｆｍａｘ／Ｖａではなく、反発過程の機械インピーダンスＺＲ＝Ｆｍａｘ／Ｖｒを肉厚の減少（すなわち減肉）の推定の指標として採用している。
【0036】
さらに、本発明者は、合成樹脂製の配管部材Ｐの反発過程の機械インピーダンスＺＲと減肉指標ＩＮＤＥＸとは、温度に依存することを見出した。したがって、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、肉厚の減少（すなわち減肉）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及び減肉指標ＩＮＤＥＸを温度補正することによって、より正確に配管部材Ｐの肉厚の減少（すなわち減肉）を推定することができる。
【0037】
本発明者による上記知見に基づき、減肉推定部１５ｄは、加速度センサ１７による測定値から求めた反発過程の機械インピーダンスＺＲと減肉指標ＩＮＤＥＸに基づいて、配管部材Ｐの肉厚が予め定められた値を下回るか否かを推定する。以下に、図示されている配管部材減肉推定装置１１の減肉推定部１５ｄが、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、配管部材Ｐの肉厚の減少（すなわち減肉）を推定する方法を例示として詳細に説明する。
【0038】
最初に、配管部材Ｐの管種及び呼び径ごとに、予め定められた減肉量又は減肉率を基準にして、基準値以下の健全品と基準値を上回る減肉品とに複数の配管部材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と減肉指標ＩＮＤＥＸを算出して、機械インピーダンスＺＲと減肉指標ＩＮＤＥＸについての健全品と減肉品との閾値を予め定め、閾値記憶部１５ｂに記憶しておく。後述するように、配管部材Ｐの管種及び呼び径を特定したとき、減肉率と反発過程の機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標ＩＮＤＥＸとは負の勾配の一次関数によって近似されることが分かっている。したがって、例えば、管種及び呼び径を固定した条件下で、例えば内径を切削するなどして減肉率を変えた配管部材Ｐ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と減肉指標ＩＮＤＥＸを算出して、減肉率と反発過程の機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標ＩＮＤＥＸとの関係を近似する一次関数を求め、近似する一次関数に基づいて、健全品と減肉品とを区別する減肉率に対応する機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標ＩＮＤＥＸの閾値を定めて、閾値記憶部１５ｂに記憶しておいてもよい。閾値を定めるための測定は、特定の温度条件下で行うことが好ましい。なお、管種によって配管部材Ｐの材質が定まる。また、配管部材Ｐ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、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と減肉指標ＩＮＤＥＸについての健全品と減肉品との閾値を定めるとは、配管部材Ｐの材質、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と減肉指標ＩＮＤＥＸについての健全品と減肉品との閾値を定めることと等価である。
【0039】
また、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と減肉指標ＩＮＤＥＸを算出して、温度と機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標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。配管部材Ｐの管種及び呼び径が定められたとき、温度と機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標ＩＮＤＥＸとは一次関数で近似できることから、例えば、近似した一次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、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。
【0040】
次に、打撃ハンマ１３によって、診断の対象となる合成樹脂製の配管部材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Ｆｍａｘ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ａｍａｘとその値が観測された時刻Ｔ２が分かる。減肉推定部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。また、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ａｍａｘ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Ｆｍａｘ＝ｍ・ａｍａｘによって、打撃ハンマ１３の打撃部１３ａが配管部材Ｐの表面に衝突したときに発生する打撃力の最大値Ｆｍａｘ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Ｆｍａｘから、減肉推定部１５ｄは、式ＺＲ＝Ｆｍａｘ／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と減肉指標ＩＮＤＥＸを求める。
【0041】
反発過程における機械インピーダンスＺＲと減肉指標ＩＮＤＥＸを求めた後、減肉推定部１５ｄは、温度測定部１５ｆによって減肉の推定のための測定時の温度を測定し、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と減肉指標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と減肉指標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と減肉指標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、より正確に減肉を推定することが可能となる。
【0042】
減肉推定部１５ｄは、温度補正を行う場合には、診断対象の配管部材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と減肉指標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´と減肉指標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と減肉指標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と減肉指標ＩＮＤＥＸのそれぞれの閾値の中において診断対象の配管部材Ｐの管種及び呼び径に対応する閾値と比較する。診断対象の配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲと減肉指標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´と減肉指標ＩＮＤＥＸ´の値の少なくとも一方が、診断対象の配管部材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と減肉指標ＩＮＤＥＸの閾値を下回った場合には、減肉推定部１５ｄは、診断対象の配管部材Ｐの肉厚が予め定められた値を下回った、すなわち減肉量又は減肉率が予め定められた値を上回った減肉品であると推定し、推定結果を表示部１５ｅに表示する。一方、診断対象の配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲと減肉指標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´と減肉指標ＩＮＤＥＸ´の値の両方が、それぞれ、診断対象の配管部材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と減肉指標ＩＮＤＥＸの閾値以上である場合には、減肉推定部１５ｄは、診断対象の配管部材Ｐの肉厚が予め定められた値以上である、すなわち減肉量又は減肉率が予め定められた値以下の健全品と推定し、推定結果を表示部１５ｅに表示する。なお、診断対象の配管部材Ｐの機械インピーダンスＺＲと減肉指標ＩＮＤＥＸの値の両方及びその温度補正後の機械インピーダンスＺＲ´と減肉指標ＩＮＤＥＸ´の値の両方が、診断対象の配管部材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と減肉指標ＩＮＤＥＸの閾値を下回った場合には、減肉推定部１５ｄは、診断対象の配管部材Ｐの肉厚が予め定められた値を下回っている確率がより高い、すなわち減肉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。
【0043】
このように、配管部材減肉推定装置１１を用いれば、本発明による配管部材Ｐの減肉推定方法を実施することができ、診断対象の配管部材Ｐを叩打したときの打撃ハンマ１３の加速度を単に測定することによって、配管部材Ｐの肉厚の減少すなわち減肉を推定することができる。したがって、配管システム全体に検査を行っても、短い時間で且つ安価な費用で減肉した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、減肉品と推定された配管部材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。本発明による配管部材減肉推定装置１１や配管部材Ｐの減肉推定方法により減肉化品と推定された配管部材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、本発明による配管部材減肉推定装置１１や配管部材Ｐの減肉推定方法を用いれば、配管部材Ｐの肉厚が減少している可能性が高い箇所（すなわち減肉の可能性が高い箇所）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、本発明による配管部材減肉推定装置１１や配管部材Ｐの減肉推定方法により減肉品と推定された配管部材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】
【0044】
図４は、ＪＩＳ Ｋ６７４１：２０１６の規格に従った様々な呼び径の硬質塩化ビニル製の直管（旭有機材製、管種：ＶＰ）を試験体とし、それぞれの外径の健全品と減肉品からなる各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を求める実験を行い、その実験結果から得られた健全品と減肉品についての外径と機械インピーダンスＺＲの関係を示した相関図である。実験に当たっては、各試験体について、未使用品の内周面側を切削して人工的に減肉させて減肉量又は減肉率を予め測定し、減肉率が１５％以下のものを健全品、減肉率が１５％以上のものを減肉品と分類し、図４では、健全品から求められた結果が「○」で、減肉品から求められた結果が「×」で示されている。図４に示されている線分のように、健全品と減肉品とを分ける各外径に対する機械インピーダンスＺＲの閾値を定めることができ、診断対象の配管部材Ｐで測定された機械インピーダンスＺＲがそれぞれの閾値を下回るか否かによって、減肉率が１５％以下か否か、すなわち健全品か減肉品かを推定できることが分かる。なお、規格に従っている場合、呼び径が定められれば、外径、内径、厚さなどが特定される。
【0045】
図５は、ＪＩＳ Ｋ６７４１：２０１６の規格に従った様々な呼び径の硬質塩化ビニル製の直管（旭有機材製、管種：ＶＰ）を試験体とし、それぞれの外径の健全品と減肉品からなる各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、反発過程における減肉指標ＩＮＤＥＸを求める実験を行い、その実験結果から得られた健全品と減肉品についての外径と減肉指標ＩＮＤＥＸの関係を示した相関図である。実験に当たっては、各試験体について、未使用品の内周面側を切削して人工的に減肉させて減肉量又は減肉率を予め測定し、減肉率が１５％以下のものを健全品、減肉率が１５％以上のものを減肉品と分類し、図５では、図４と同様に、健全品から求められた結果が「○」で、減肉品から求められた結果が「×」で示されている。図５に示された線分のように、健全品と減肉品とを分ける各外径に対する減肉指標ＩＮＤＥＸの閾値を定めることができ、診断対象の配管部材Ｐで測定された減肉指標ＩＮＤＥＸがそれぞれの閾値を下回るか否かによって、減肉率が１５％以下か否か、すなわち健全品か減肉品かを推定できることが分かる。
【0046】
図６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（旭有機材製、管種：ＶＰ３００Ａ）を試験体とし、未使用品の内周面側を切削して減肉量を変えながら人工的に減肉させて減肉率を求めた上で、各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を求める実験を行い、その実験結果から得られた減肉率と機械インピーダンスＺＲの関係を示した相関図である。図６から、減肉率と機械インピーダンスＺＲとの間に相関があり、反発過程の機械インピーダンスＺＲは減肉率に関し負の勾配の一次関数で近似できること、すなわち減肉率が増加するに伴って機械インピーダンスＺＲがほぼ直線的に減少していき、診断対象の配管部材Ｐで測定された機械インピーダンスＺＲから配管部材Ｐの減肉率が推定できることが分かる。
【0047】
図７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（旭有機材製、管種：ＶＰ３００Ａ）を試験体とし、未使用品の内周面側を切削して減肉量を変えながら人工的に減肉させて減肉率を求めた上で、各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、減肉指標ＩＮＤＥＸを求める実験を行い、その実験結果から得られた減肉率と減肉指標ＩＮＤＥＸの関係を示した相関図である。図７から、減肉率と減肉指標ＩＮＤＥＸとの間に相関があり、減肉指標ＩＮＤＥＸは減肉率に関し負の勾配の一次関数で近似できること、すなわち減肉率が増加するに伴って減肉指標ＩＮＤＥＸがほぼ直線的に減少していき、診断対象の配管部材Ｐで測定された減肉指標ＩＮＤＥＸから配管部材Ｐの減肉率が推定できることが分かる。
【0048】
図４～図７に示されている結果から、材質（管種）及び呼び径（外径、内径又は厚さ）ごとに反発過程における機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標ＩＮＤＥＸについてそれぞれ閾値を予め定めておくことによって、材質（管種）及び呼び径（外径、内径又は厚さ）が特定されれば、診断対象の配管部材Ｐの減肉（詳細には減肉量又は減肉率）を推定することができることが分かる。
【0049】
図８及び図９は、異なる呼び径の硬質塩化ビニル製の直管（旭有機材株式会社製、管種ＶＰ）を試験体とし、温度条件を変えながら、各温度条件下で、各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及び減肉指標ＩＮＤＥＸを求める実験を行い、その実験結果から得られた温度と機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標ＩＮＤＥＸとの関係を示した相関図である。図８が温度と反発過程における機械インピーダンスＺＲとの相関を示しており、図９が温度と減肉指標ＩＮＤＥＸとの相関を示している。実験では、試験体として、未使用の直管を使用している。図８及び図９では、呼び径２５ｍｍの直管から得られた結果が「○」で、呼び径１００ｍｍの直管から得られた結果が「×」で、呼び径１５０ｍｍの直管から得られた結果が「△」で、呼び径２００ｍｍの直管から得られた結果が「□」で示されている。図８から、管種すなわち材質が特定されていれば、各呼び径の直管について、反発過程における機械インピーダンスＺＲは、温度の上昇に対してほぼ直線的に減少し、温度に関し、負の勾配の一次関数で近似できることが分かる。同様に、図９から、管種すなわち材質が特定されていれば、各呼び径の直管について、減肉指標ＩＮＤＥＸは、温度の上昇に対してほぼ直線的に減少し、温度に関し、負の勾配の一次関数で近似できることが分かる。
【0050】
図１０及び図１１は、同じ呼び径で管種を変えた直管（旭有機材株式会社製、管種ＶＰ、ＨＩ、ＨＴ）を試験体とし、温度条件を変えながら、各温度条件下で、各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及び減肉指標ＩＮＤＥＸを求める実験を行い、その実験結果から得られた温度と機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標ＩＮＤＥＸとの関係を示した相関図である。管種ＶＰの材質は硬質ポリ塩化ビニルであり、ＨＩの材質は耐衝撃性硬質ポリ塩化ビニルであり、ＨＴの材質は耐熱性硬質ポリ塩化ビニルである。図１０が温度と反発過程における機械インピーダンスＺＲとの相関を示しており、図１１が温度と減肉指標ＩＮＤＥＸとの相関を示している。実験では、試験体として、未使用の直管を使用している。図１０及び図１１では、呼び径１００ｍｍの硬質ポリ塩化ビニル製の直管から得られた結果が「×」で、呼び径１００ｍｍの耐衝撃性硬質ポリ塩化ビニル製の直管から得られた結果が「△」で、呼び径１００ｍｍの耐熱性硬質ポリ塩化ビニル製の直管から得られた結果が「□」で示されている。図１０から、呼び径が特定されていれば、材質の直管について、反発過程における機械インピーダンスＺＲは、温度の上昇に対してほぼ直線的に減少し、温度に関し、負の勾配の一次関数で近似できることが分かる。同様に、図９から、管種すなわち材質が特定されていれば、各呼び径の直管について、減肉指標ＩＮＤＥＸは、温度の上昇に対してほぼ直線的に減少し、温度に関し、負の勾配の一次関数で近似できることが分かる。
【0051】
図８～図１１に示されている結果から、材質（管種）及び呼び径（外径、内径又は厚さ）が特定されれば、材質（管種）及び外径（外径、内径又は厚さ）ごとに反発過程における機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標ＩＮＤＥＸは、温度に関し、概略、一次関数に従って変化することが分かる。したがって、材質（管種）及び外径（外径、内径又は厚さ）ごとに、温度に関する反発過程における機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標ＩＮＤＥＸの変化を近似する一次関数を予め求めておいて、測定時の温度に基づいて、測定から得られた反発過程における機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標ＩＮＤＥＸを温度補正すれば、温度の影響を抑制することが可能になる。上記一次関数から、材質（管種）及び外径（外径、内径又は厚さ）ごとに、反発過程における機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標ＩＮＤＥＸの閾値を定めるための測定時の温度を基準にした各温度における機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標ＩＮＤＥＸの補正係数を予め求めておいて、測定時の温度に基づいて、補正係数を用いて、測定から得られた反発過程における機械インピーダンスＺＲ及び減肉指標ＩＮＤＥＸを温度補正するようにしても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。温度補正した機械インピーダンスＺＲ´及び減肉指標ＩＮＤＥＸ´に基づいて、上述の配管部材Ｐの減肉推定方法を行えば、温度の影響を抑えて、より正確に配管部材Ｐの肉厚の減少すなわち減肉を推定することができる。
【0052】
以上、図示されている実施形態を参照して、本発明による配管部材Ｐの減肉推定方法及び配管部材減肉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配管部材減肉推定装置１１では、測定解析装置１５に表示部１５ｅが備えられており、減肉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、減肉量又は減肉率が予め定められた値を上回ってい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、図示される配管部材減肉推定装置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】
【0053】
１１ 配管部材減肉推定装置
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
１５ｃ 補正データ記憶部
１５ｄ 減肉推定部
１５ｅ 表示部
１７ 加速度センサ
１９ ケーブル
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
１５ｃ 補正データ記憶部
１５ｄ 減肉推定部
１５ｅ 表示部
１７ 加速度センサ
１９ ケーブル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
