電位差測定端子基板および非破壊検査方法
【課題】 電位差法を利用した非破壊検査用の電位差測定端子基板およびそれを利用した欠陥の非破壊検査方法を提供する。
【解決手段】 絶縁性のフィルム状基板の表面に、所定の間隔で離隔して好ましくはマトリックス状に配置された複数の電位差測定用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記電位差測定用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置し、電位差測定用端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設け、さらに絶縁性材料で被覆し、被測定物側に接着剤層を設けてなる電位差測定端子基板とする。被測定物と電位差測定用端子との接合は導電性接着剤を利用して行う。これにより、電位差法を利用した非破壊検査の電位差測定端子の設定が被測定物に影響を与えることなく、迅速にかつ精度よく可能となる。
【解決手段】 絶縁性のフィルム状基板の表面に、所定の間隔で離隔して好ましくはマトリックス状に配置された複数の電位差測定用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記電位差測定用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置し、電位差測定用端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設け、さらに絶縁性材料で被覆し、被測定物側に接着剤層を設けてなる電位差測定端子基板とする。被測定物と電位差測定用端子との接合は導電性接着剤を利用して行う。これにより、電位差法を利用した非破壊検査の電位差測定端子の設定が被測定物に影響を与えることなく、迅速にかつ精度よく可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非破壊検査方法に係り、とくに材料の使用中に発生した亀裂等の欠陥を検知する欠陥の非破壊検査方法およびそれに用いる電位差測定端子基板に関する。なお、ここでいう欠陥は、亀裂等のきずおよび腐食等による板厚の全面又は局部的減少（減肉）を含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
石油プラントや電力プラント等では、装置および配管等（以下、装置等という）が強い腐食環境や侵食環境に晒される場合が多く、装置等を構成する材料には応力腐食（ＳＣＣ）、硫化物応力腐食（ＳＳＣＣ）、あるいは粒界腐食等が生じたり、あるいは侵食により、肉厚が減少することに加えて、内部あるいは表面に亀裂等のきずを生じる場合がある。これら材料に生じたきずや減肉（以下、これらを含めて、欠陥ともいう）は、装置等の破壊原因となることが多いため、装置等の安全確保という観点から早期に検知する必要がある。
【０００３】
欠陥の検知方法として、従来から超音波探傷法、Ｘ線透過法、渦流探傷法等の非破壊検査方法が提案されている。しかし、これらの検知方法には、測定個所の制限があり、さらに欠陥の形状、大きさの情報を精度高く得ることが難しいことや、あるいは複雑で高価な装置を必要とすることなどの問題があった。
欠陥の大きさ、形状に関する情報が比較的精度高く得られる非破壊検査方法として、電位差法がある。欠陥を含む被測定材に電流を流した際に、欠陥は寸法に応じた電気抵抗を有し、欠陥を挟む両側でこれに対応した電位差が生じる。電位差法は、被測定物に電流を流し、この欠陥を挟む位置での電位差を測定し、その結果から予め求めた校正曲線を利用して、被測定物に含まれる欠陥の形状、寸法に関する情報を得ようとするものである。なお、電位差法には、直流を利用した直流電位差法と交流を利用した交流電位差法がある。
【０００４】
しかし、測定面上に設定した各点間の電位差分布を測定するだけの従来の電位差法では、電流印加方向に垂直に存在する欠陥については、比較的精度高く、欠陥の存在や欠陥の変化等を測定できるが、電流印加方向に対し傾いた欠陥、あるいは平行な欠陥についての正確な情報を得ることはできないうえ、欠陥の形状寸法については何の情報も得ることはできなかった。
【０００５】
このような問題に対し、例えば、特許文献１には、直流電位差法による三次元亀裂の非破壊検査方法が提案されている。特許文献１に記載された技術は、被対象物表面の電位差分布を測定し、これら測定値と仮定した形状の亀裂から求められる仮想的な電位差分布との差を比較し、測定値と計算値との差が小さくなるように亀裂形状を変化させて亀裂の形状を推定するものであり、任意の縦横比の三次元亀裂の形状、寸法、傾きを定量評価できるとしている。なお、特許文献１に記載された技術によれば、超音波探傷法、Ｘ線透過法などの適用が困難な溶接部への適用が容易となるとしている。
【特許文献１】特許第3167449号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された技術は、従来からの電位差測定方法を利用して計測された測定値から、実際の亀裂の状態を定量的に推定する推定方法にその特徴があるが、計測される測定値は、依然として、亀裂の位置や、寸法、形状、傾きといった三次元形状を満足できる精度で測定できないという問題が残されていた。
このような従来技術の問題に鑑みて、本発明者らは、先に特願2004−284224号明細書で、きずの位置や、大きさ、形状、傾きといったきずの寸法形状（三次元形状）を簡便でかつ精度よく測定できる、電位差法を利用したきずの非破壊検査方法および非破壊検査装置を提案した。特願2004−284224号明細書で提案したきずの非破壊検査方法は、高温、腐食、放射線環境等の人が容易に近寄れない環境下での連続的かつ長時間のきずの発生・進展のモニタリングが可能である。しかし、例えば、石油プラントや電力プラント等の装置等では、非破壊検査に用いる電位差測定用端子をスタッド溶接により多数設置する必要があり、端子設置作業に多大の時間を要し、さらには、測定個所によって火気の使用を制限される場合もありスタッド溶接に代わる、簡便な設置方法が要望されていた。また、非破壊検査に当たっては、測定端子設置により装置材料が重大な材質変化を生じないことが必要であり、被測定物に重大な材質変化を生じさせることがない測定端子の設置方法が望まれていた。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、電位差法を利用した非破壊検査用の電位差測定端子を、簡便でかつ被測定物に重大な材質変化を生じさせることがなく設置できる、電位差測定端子基板を提案することを目的とする。また、本発明は、電位差法を利用した非破壊検査用の電位差測定端子を、簡便でかつ被測定物に重大な材質変化を生じさせることがなく設置し、かつ欠陥の位置や、大きさ、形状、傾きといった欠陥の寸法形状（三次元形状）を簡便でかつ精度よく測定できる、欠陥の非破壊検査方法を提案することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記した課題を達成するため、電位差測定端子の設置方法について鋭意考究し、電位差測定端子を被測定物表面に導電性接着剤で接着して設置すればよいことに想到した。接着剤による接合であれば、火気使用の心配もなく、また被測定物の材質が変化する懸念も全くない。さらに検討を加えた結果、電位差測定端子を簡便に設置するために、予め複数の電位差測定端子を配設した電位差測定端子基板の利用を思い付いた。この電位差測定端子基板は、予め基板上に複数の電位差測定端子が所定の間隔で離隔して配置され、かつ該電位差測定端子が被測定物表面に導電性接着剤で接着可能に設けられたものとすることがよいことを見出した。そして、この電位差測定端子基板を被測定物の所望の位置に接着剤等で貼付して、測定すれば、電位差測定端子の設置作業が極めて簡便となり、しかも確実になることを知見した。
【０００９】
本発明は，上記した知見に基き、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
（１）絶縁性のフィルム状基板の表面に、所定の間隔で離隔して配置された複数の電位差測定用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記電位差測定用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置し、あるいはさらに温度測定用端子および／または歪ゲージを配置した非破壊検査用の電位差測定端子基板であって、前記電位差測定用端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに前記外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設けるとともに、該電位差測定端子基板を絶縁性材料で被覆してなることを特徴とする電位差測定端子基板。
【００１０】
（２）（１）において、前記フィルム状基板が、被測定物に接着可能なように接着剤層を有することを特徴とする電位差測定端子基板。
（３）（１）または（２）において、前記複数の電位差測定用端子が、所定の間隔で離隔されてマトリックス状に配置されてなることを特徴とする電位差測定端子基板。
（４）（１）ないし（３）のいずれかにおいて、前記複数の電位差測定用端子の外縁に、電源に接続され該電源から被測定物に電流を印加する一対または複数対の電流付加用電極を設けてなることを特徴とする電位差測定端子基板。
【００１１】
（５）被測定物表面に複数の電位差測定用端子を所定の間隔で離隔してマトリックス状に配置し、該複数の電位差測定用端子を挟んで設けられた一対の電極を介して該被測定物表面に電流を供給しながら、前記複数の電位差測定用端子間に生じる電位差を測定して欠陥を検出する欠陥の非破壊検査方法であって、前記複数の電位差測定用端子あるいはさらに一対の電極を導電性接着剤を用いて被測定物表面に導電性接着して配置し、前記複数の電位差測定用端子の各端子間に生じる電位差を間歇的または連続的に測定し、測定領域における電位差分布を求め、予め関連ずけられた電位差分布と欠陥の位置、寸法形状との関係を参照して、被測定物に含まれる欠陥の位置および寸法形状を検知することを特徴とする欠陥の非破壊検査方法。
【００１２】
（６）（５）において、前記複数の電位差測定用端子を、絶縁性のフィルム状基板上に所定の間隔でマトリックス状に離隔して配置された複数の電位差測定用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記電位差測定用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置し、あるいはさらに温度測定用端子および／または歪ゲージを配置し、前記電位差測定端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに前記外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設けるとともに、表面を絶縁性材料で被覆してなる電位差測定測定端子基板を被測定物の所定の位置に貼付することにより、配置することを特徴とする非破壊検査方法。
【００１３】
（７）（６）において、前記電位差測定測定端子基板が、前記複数の電位差測定用端子の外縁に、電源に接続され該電源から被測定物に電流を印加する一対または複数対の電流付加用電極を設けてなる電位差測定測定端子基板であることを特徴とする非破壊検査方法。
（８）（５）において、前記複数の電位差測定端子に代えて、電位差測定用外部配線を直接、被測定物表面の所定の位置に導電性接着剤を用いて導電性接着して配置することを特徴とする非破壊検査方法。
【００１４】
（９）（５）において、前記複数の電位差測定端子に加えてさらに、被測定物の欠陥が発生しない領域表面に参照電位差測定用の複数の参照用端子を所定の間隔で離隔して配置し、前記複数の電位差測定端子および該参照用端子を挟んで設けられた一対の電極を介して該被測定物表面に電流を供給しながら、被測定物に含まれる欠陥の位置および寸法形状を検知することを特徴とする非破壊検査方法。
【００１５】
（１０）（９）において、前記参照用端子を、絶縁性のフィルム状基板上に所定の間隔でマトリックス状に離隔して配置された複数の参照用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記参照用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置してなり、前記参照用端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに前記外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設けるとともに、表面を絶縁性材料で被覆してなる参照用端子基板を所定の位置に貼付することにより、配置することを特徴とする非破壊検査方法。
【００１６】
（１１）（９）または（１０）において、前記参照用端子を、前記被測定物と同種材料の参照板上に配設することを特徴とする非破壊検査方法。
（１２）（５）ないし（１１）のいずれかにおいて、前記電位差を、基準時からの電位差変化率または電位差変化量とし、前記電位差分布を、電位差変化率分布または電位差変化量分布とすることを特徴とする非破壊検査方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電位差測定用端子の設置が，簡便でしかも被測定物への悪影響が少なく、かつ作業環境の制限もなく可能となり、非破壊検査の作業能率向上に顕著に寄与するという，産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、電位差測定端子の保護が容易で、電位差測定端子の耐久性が向上するという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の電位差測定端子基板100は、電位差法を利用した非破壊検査に用いる。本発明の電位差測定端子基板100は、フィルム状基板101の表面に、複数の電位差測定用端子102と、複数の外部配線取付け用端子103と、さらに複数の導電性配線104と、を印刷配置した電位差測定端子基板である。本発明の電位差測定端子基板１の一例を模式的に図１に示す。
【００１９】
基板101は、フィルム状で絶縁性でかつ可撓性に富み、被測定物の表面形状に容易に追従可能である材料とすることが好ましい。また、耐熱性、耐寒性、さらには種々の腐食環境にも耐えられる耐酸性、耐アルカリ性等の特性を有する材料とすることがより好ましい。このような材料としては、例えば、好ましくは25〜100μm厚程度のフィルム状のポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂等が例示できる。ポリイミド樹脂であれば、200〜230℃までの耐熱性と、−40℃までの耐寒性を有し、また、耐酸性、耐アルカリ性に加えて、耐光性をも有しており、本発明の電位差測定端子基板用としては好ましい。なお、基板101は、上記した材料に代えて、耐水性、耐食性の樹脂フィルムとするか、あるいは上記した基板の被測定物側と反対側の表層に耐水性、耐食性の樹脂フィルムを被覆した少なくとも２層からなる基板としてもよい。これにより、耐水性、耐食性に優れた電位差測定端子基板とすることができる。
【００２０】
基板101の表面には、電位差測定用端子102が複数、良電気伝導性材料を用いて印刷形成され、所定の間隔で離隔して配置される。良電気伝導性材料としてはCu、Ag等が例示できる。電位差測定用端子102の配置位置は、所定の間隔で離隔して配置されればよく、とくに限定されないが、マトリックス状に配置することが好ましい。なお、印刷方法は通常の基板印刷に用いる方法がいずれも適用できる。なお、電位差測定用端子102は、3〜4mmφ程度の大きさに印刷形成することが、電位差測定用端子の導電性接着性の観点から好ましい。なお、電位差測定用端子102は、マトリックス状に配置されていればよく、その個数、列数等は目的に応じて適宜決定できることは言うまでもない。
【００２１】
本発明では、電位差測定用端子102は、被測定物表面に導電性接着剤を用いて接着される。このため、電位差測定用端子102は導電性接着が可能なように、図２（Ｙ−Ｙ矢視）に示すように、端子の被測定物側には被覆等を施すことなく設置することが肝要となる。
また、基板101の表面には、複数の外部配線取付け用端子103が、電位差測定用端子102と同様に印刷配置される。外部配線取付け用端子103は、電位差測定用端子102と同様に基板上に良電気伝導性材料を印刷することにより形成される。良電気伝導性材料としてはCu、Ag等が例示できる。なお、外部配線取付け用端子103には、電位差測定手段の測定端が外部配線として取り付けされる。このため、例えば図２（Ｘ−Ｘ矢視）に示すように、外部配線取付け用端子103は外部配線が取り付け可能なように、被測定物側に対して反対側には被覆等を施すことなく配設される。なお、外部配線取付け用端子103と外部配線とははんだ接合又はコネクタ接合とすることが好ましい。
【００２２】
また、基板101の表面には、複数の電位差測定用端子102と複数の外部配線取付け用端子103とを一対一に対応して良電導性に接続する導電性配線104が複数、印刷配設される。導電性配線104は、基板上に良電気伝導性材料を印刷することにより形成される。良電気伝導性材料としてはCu、Ag等が例示できる。なお、基板上の導電性配線104の長さは、電気抵抗の観点からいずれの場合も全て同じ長さとなるようにすることが好ましい。なお、導電性配線104は、50〜100μm厚×2〜3mm幅程度に印刷形成することが好ましい。
【００２３】
基板100の表面上に、上記したように、電位差測定用端子102、外部配線取付け用端子103、導電性配線104を印刷形成したのち、導電性配線、外部配線取付け用端子の保護のため、ポリイミド、ポリエチレン等の絶縁性材料からなる被覆層105で基板を被覆する。被覆厚さは10〜50μm程度とすることが好ましい。なお、電位差測定用端子102は被測定物に導電性接着可能とするため、電位差測定用端子の被測定物側には被覆層105を形成しない。この状態を図２に断面図（Ｙ−Ｙ矢視）で示す。
【００２４】
また、電位差測定端子基板100の被測定物側には、被測定物表面に簡便に貼付可能なように、予め被覆層105の上層として接着剤層106を形成することが好ましい。接着剤層106を介して被測定物と電位差測定端子基板100とを接着させる。なお、接着剤層106は、導電性接着が可能なように電位差測定用端子102の被測定物側には、形成しないこととする。
なお、接着剤層106は、市販の接着剤を利用して形成することができる。接着剤は使用環境に応じて，市販品の中から選択して使用することが好ましい。
【００２５】
また、電位差測定端子を被測定物に導電性接着するための導電性接着剤としては、使用環境に応じて，市販品の中から選択して使用することが好ましい。
なお、参照用端子は、上記した電位差測定端子基板100と同様な構造の、基板表面に複数の参照用端子、複数の外部配線取付け用端子、および複数の導電性配線を印刷配置してなる構造の参照用端子基板を用いて、所定の位置に配設することが好ましい。参照用端子基板は上記した電位差測定端子基板100をそのまま使用して、欠陥の発生がない場所に貼付して配設することもできる。
【００２６】
また、上記した電位差測定測定端子基板には、複数の電位差測定用端子の外縁に、電源に接続され該電源から被測定物に電流を印加する一対または複数対の電流付加用電極を設けてもよい。またこれとは別に、電極（電流供給用端子）を基板上に印刷配置したものを利用し、被測定物の電位差測定領域、あるいはさらに参照用端子を配設する領域の外縁に導電性接着により配設してもよい。
【００２７】
また、上記した本発明の電位差測定端子基板には、必要に応じ、熱電対等の温度測定用端子を配置してもよい。これにより、電位差測定領域の温度が正確に測定でき、電位差の温度補正を精度よく行なえる。また、必要に応じて、基板上の所望の領域に，応力測定用あるいは亀裂検知用の歪ゲージを配置してもよい。これにより、電位差測定領域での応力，亀裂等の発生、変化等を同時に測定可能となる。
【００２８】
本発明で用いる非破壊検査方法は、図1に示すように、電源1と、電源1から被測定物Ｗに電流を印加するための一対の電極11、11と、複数の電位差測定用端子２と、電位差測定手段３と、演算手段４と、データ保存手段５と、あるいはさらに表示手段（図示せず）を有する非破壊検査装置を用い、電位差法を利用して行う。
電源1から、一対の電極11、11を介して被測定物表面に電流を供給する。供給する電流は、交流、直流いずれでも測定可能であるが、本発明では、直流とすることが好ましい。なお、供給する電流は、抵抗発熱による温度上昇を考慮して、とくに直流パルスとすることがより好ましい。供給する電流は、各電位差測定用端子間の電位差が測定可能であれば、その値はとくに限定されない。
【００２９】
本発明では、複数の電位差測定端子２を、被測定物Ｗ表面の所望の電位差測定領域に好ましくはマトリックス状に、導電性接着剤により導電性接着して配設する。なお、ここでいう、マトリックス状とは、格子状、ちどり格子状をも含むものとする。欠陥が存在する電位差測定用端子間はもちろん、それ以外の電位差測定用端子間においても、欠陥の存在により電場が乱れ、測定位置により電位差の変化が大きく相違する。欠陥が存在する領域ではもちろんであるが、存在する欠陥の下流側に位置する領域でもその変化が大きく観察される。このため、マトリックス状に電位差測定用端子間を配置して、多くの電位差測定用端子間の組合せについて電位差を測定することにより、欠陥の位置、大きさ、傾き等の三次元形状をより精度よく検知できる。
【００３０】
なお、複数の電位差測定端子に代えて、電位差測定用外部配線を直接、被測定物表面の所定の位置に導電性接着剤を用いて導電性接着して配置してもよい。
そして、この電位差測定領域の両端部近傍には、一対の電極11、11が導電性接着剤により導電性接着されて配設される。一対の電極11、11には、電流供給用電線が配線され、電源１から電流が供給可能とされる。
【００３１】
なお、被測定物の欠陥の発生しない領域表面に複数の参照用端子(図示せず)を有することが好ましい。この複数の参照用端子は、複数の電位差測定用端子２とともに、一対の電極11、11に挟まれるように配設されることが好ましい。参照用端子は、被測定物の温度変化等、欠陥発生以外の原因による抵抗変化（電位差の変化）を消去するために設けられる。なお、この複数の参照用端子は、被測定物と同一環境下に置かれた、被測定物と同種材料で欠陥のない参照板上に配設してもよい。その場合は、被測定物と同一の電流が流れるようにするため、参照板を絶縁することが必要となる。参照板上に参照用端子を配設して測定することにより、すでに欠陥が発生している被測定物についても、欠陥の位置、形状、傾き等の三次元形状を推定することが可能となる。
【００３２】
参照用端子は、電位差測定端子２と同様な方法で、被測定物の欠陥発生のない領域、あるいは被測定物と同一環境下に置かれ、被測定物と同種材料の欠陥のない参照板上に、好ましくはマトリックス状に複数配設することが好ましい。なお、参照用端子を配設する場合には、電位差測定領域と参照用端子を配設する領域とは離れている場合が多いため、電位差測定領域と参照用端子を配設する領域とが電気的に直列に接続されるように電極11、11を配置することが好ましい。
【００３３】
マトリックス状に配設された複数の電位差測定端子２、あるいはさらに複数の参照用端子には、電位差測定用外部配線を介して電位差測定手段３の測定端が接続される。
本発明では、一対の電極11、11に加えてさらに、該一対の電極11、11により供給される電流の方向と異なる方向に電流を印加できる他の一対または複数対の電極を被測定物Ｗの表面に設けることができる。異なる方向としては、とくに限定する必要はないが、前記電流の方向と45°、あるいは90°異なる方向とすることが好ましい。電流供給方向を複数方向とすることにより、欠陥の検知精度が格段に向上する。なお、複数対の電極を設ける場合には、電源は複数台とするか、あるいは一台の電源として切替手段を付設し、電流を供給する電極を切り替えて電流を供給してもよい。
【００３４】
本発明では、電位差測定用端子２あるいはさらに電極11、11の被測定物Ｗへの配設は、上記した本発明の電位差測定端子基板100を利用して、被測定物Ｗの所定の位置に導電性接着剤を用いて導電接着することが簡便でかつ精度よく行え、好ましい。なお、電位差測定端子基板100の各電位差測定用端子102あるいはさらに電極11以外の領域は、被測定物Ｗに使用環境に応じた通常の接着剤、好ましくは基板表面に形成された接着剤層を介して、貼付する。
【００３５】
また、参照用端子の配設も、上記した本発明の電位差測定端子基板100または同様な構造の参照用端子基板を利用して、被測定物Ｗの欠陥発生のない領域または参照板上に導電性接着剤を用いて導電接着することにより行うことが好ましい。
被測定物の表面に設置した電極間に電流を供給しながら、電位差測定手段３により、好ましくはマトリックス状に配置された各電位差測定用端子間の電位差を測定する。電位差測定手段３は、測定する一対の端子間に接続され、それら端子間の電位差を測定する。該端子間の電位差測定が終了したのち、ついで接続する端子を切り替えて、異なる一対の端子間の電位差を測定する。電位差測定手段３の測定端の切替は、切替スイッチ等の切替手段（図示せず）により手動あるいは予めプログラムされた順序に従って自動的に切り替えることが好ましい。本発明では、欠陥の検知精度向上の観点からは、設定した各電位差測定端子間のあらゆる組合せにおける電位差を測定することが好ましい。なお、電位差の測定に際しては、被測定物の温度変化等、欠陥以外の原因による電位差変化を消去するために複数の参照用端子を設け、参照用端子間の電位差も同時に測定することが好ましい。
【００３６】
また、本発明では、電位差測定に際し、供給する電流の方向を一方向のみとして電位差を測定してもよいが、一方向の電流を供給して電位差測定を行ったのち、さらに供給する電流の方向を、該一方向とは異なる方向、例えば、該一方向に対し45°、90°、あるいはそれらの中間の角度といった所定の角度を有する方向に電流を供給して、各電位差測定用端子間の電位差を測定することが好ましい。
【００３７】
供給する電流の方向を変化することにより、被測定物に存在する欠陥による電場の乱れ方が異なり、電流の方向が一方向のみとする場合にくらべ、複数方向の電流について電位差を測定することにより、欠陥の検知精度が向上する。
本発明では、設定した各電位差測定用端子間に生じる電位差あるいはさらに参照用端子間に生じる電位差を同時に、基準時以降任意の時間に間歇的に、または連続的に測定し、各端子間の電位差の変化率を算出する。電位差の変化率としては、例えば、次式
変化率＝｛（Ａi／Ｂi）×（Ｂ0／Ａ0）−１｝×1000
（ここで、Ａi：ｉ刻（測定時）の測定端子間の電位差、Ｂi：ｉ刻（測定時）の参照用端子間の電位差、Ａ0：０刻（基準：測定開始）時の測定端子間の電位差、Ｂ0：０刻（基準：測定開始）時の参照用端子間の電位差）
を用いることが好ましい。なお、電位差の変化率に代えて、電位差変化量を用いてもよい。
【００３８】
得られた電位差の変化率または変化量から、欠陥の発生の有無、欠陥の位置、寸法形状、傾きを把握して、さらには欠陥の進展状況を把握する。
なお、本発明では、予め、測定端子間の電位差の変化率または変化量と、位置、寸法形状、傾きが既知の欠陥との関係をシュミレーションにより求めておき、データ保存手段に保存しておく。測定した電位差の変化率または変化量から、この関係を参照して、被測定物に含まれる欠陥の位置、寸法、形状、傾き等を決定する。これらの演算は、いずれも演算手段４で行うものとする。
【００３９】
シュミレーションの方法としては、例えば、表面に４個以上の測定端子をマトリックス状に設定し、その領域内に大きさ、形状、傾き、深さ等が既知の欠陥を導入した被測定片について、例えば１°ずつ電流方向をずらして電流を流しながら、各測定端子間の電位差を測定し、欠陥の位置、寸法形状と電位差との関係を求めておく方法がある。また、例えば、有限要素法を用いて、欠陥の位置、寸法形状と電位差との関係を予めマスターカーブとして作成しておいてもよい。なお、本発明は、この方法に限定されるものではない。
【００４０】
なお、得られた測定結果から、各測定用端子間の電位差分布、あるいは電位差の変化率分布または変化量分布として表示することにより、欠陥の存在状態およびその変化をより明瞭にすることができる。なお、本発明では、各測定用端子間の初期肉厚を入力すれば、測定時の被測定物の肉厚の絶対値を算出、表示することが可能となる。
さらに、本発明では、基準時からの電位差変化率がマイナス（−）側となる端子間の電位差変化率と経過時間との関係から欠陥の進展方向を推測することができる。欠陥が深さ方向に進展する場合は、電位差変化率が時間の経過ととも（−）側に大きく変化しつづける。一方、欠陥がその長さ方向に進展する場合には、電位差変化率の時間経過による（−）側への変化は少なくなる。
【実施例】
【００４１】
被測定物として、溶接線を有する鋼管（肉厚：10mm）を選び、応力腐食環境（温度：常温）下で、欠陥の有無、欠陥の位置、大きさ、傾き、深さ等の形態の変化を経時的に追求した。被測定物の表面に、図２に示す電位差測定端子基板100を用いて、電位差測定用端子を配設した。電位差測定端子基板100は、各電位差測定用端子間の間隔が20mmのものを用い、表面に設けられた接着剤層106を介して被測定物に貼付した。なお、電位差測定用端子102と被測定物とは導電性接着剤で導電性接着した。
【００４２】
電位差測定端子基板100は、ポリイミド樹脂フィルム製基板101上に、12個の電位差測定用端子102をマトリックス状に印刷形成して、配置したものである。電位差測定用端子102はCu製とした。なお、電位差測定用端子102は、それぞれ印刷形成されたCu製の導電性配線104により同じく印刷形成したCu製外部配線取付け端子103に接続されている。
なお、これら複数の電位差測定用端子が形成する領域に電流を供給するために、電位差測定用端子領域の端部周辺に一対の電極11、11を設置した。
【００４３】
比較として、同一の被測定物の同様の個所に、電位差測定用端子をスタッド溶接により配設した場合も調査した。被測定物における電位差測定用端子の配設位置は、上記の電位差測定端子基板を用いた場合と同様とした。
なお、被測定物と同種の鋼板を参照板を用意し、端子間の距離を電位差測定用端子間の距離と同じとして、該参照板状にマトリック状に参照用端子を配設した。この参照用端子の配設は、電位差測定端子基板と同様の参照用端子基板を利用した。参照用端子と参照板とは、電位差測定用端子と同様に導電性接着剤を用いて導電性接着した。
【００４４】
一対の電極11、11間に、直流パルス（パルス高さ：110Ａ、パルス時間：1.7s）を印加し、電流差測定手段として、直流電位差計を使用して、各電位差測定用端子間の電位差を測定した。各電位差測定用端子に接続する各外部配線取付け用端子またはスタッド溶接で配設された各電位差測定用端子には、測定用外部配線が取り付けられ、切替スイッチにより切替可能に設定されることはいうまでもない。参照用端子を印加電流のプラス（＋）側に設置し、欠陥以外の要因による電位差の変化を消去するために、参照用端子間の電位差も同時に測定した。
【００４５】
測定された、各ペアー間の電位差を、測定開始時を基準にして、次式
変化率＝{（Ａｉ／Ｂｉ）×（Ｂ0／Ａ0）−１}×1000
（ここで、Ａｉ：当該ペアー（測定端子間）の測定電位差、Ｂｉ：測定時の参照端子間電位差、Ａ0：当該ペアー（測定端子間）の測定開始時の電位差、Ｂ0：測定開始時の参照端子間電位差）
で定義される電位差の変化率を算出した。
【００４６】
この結果、導電性接着で電位差測定用端子を配設した場合も、スタッド溶接で配設した比較例と同様に、電位差変化率が変化し、欠陥発生・進展が精度よく検出できることが確認した。なお、電位差測定端子基板を用いて測定端子を配設した場合は、スタッド溶接を用いて配設した場合に比べて、１/10の作業時間で設定できた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明で使用する非破壊検査装置の概略構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の電位差測定端子基板の構成の一例を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 電源
11、12、13 電極
２、2a、2b、……2p 電位差測定用端子
３ 電位差測定手段
４ 演算手段
５ データ保存手段
100 電位差測定端子基板
101 基板
102 電位差測定用端子
103 外部配線取付け用端子
104 導電性配線
105 被覆層
106 接着剤層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非破壊検査方法に係り、とくに材料の使用中に発生した亀裂等の欠陥を検知する欠陥の非破壊検査方法およびそれに用いる電位差測定端子基板に関する。なお、ここでいう欠陥は、亀裂等のきずおよび腐食等による板厚の全面又は局部的減少（減肉）を含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
石油プラントや電力プラント等では、装置および配管等（以下、装置等という）が強い腐食環境や侵食環境に晒される場合が多く、装置等を構成する材料には応力腐食（ＳＣＣ）、硫化物応力腐食（ＳＳＣＣ）、あるいは粒界腐食等が生じたり、あるいは侵食により、肉厚が減少することに加えて、内部あるいは表面に亀裂等のきずを生じる場合がある。これら材料に生じたきずや減肉（以下、これらを含めて、欠陥ともいう）は、装置等の破壊原因となることが多いため、装置等の安全確保という観点から早期に検知する必要がある。
【０００３】
欠陥の検知方法として、従来から超音波探傷法、Ｘ線透過法、渦流探傷法等の非破壊検査方法が提案されている。しかし、これらの検知方法には、測定個所の制限があり、さらに欠陥の形状、大きさの情報を精度高く得ることが難しいことや、あるいは複雑で高価な装置を必要とすることなどの問題があった。
欠陥の大きさ、形状に関する情報が比較的精度高く得られる非破壊検査方法として、電位差法がある。欠陥を含む被測定材に電流を流した際に、欠陥は寸法に応じた電気抵抗を有し、欠陥を挟む両側でこれに対応した電位差が生じる。電位差法は、被測定物に電流を流し、この欠陥を挟む位置での電位差を測定し、その結果から予め求めた校正曲線を利用して、被測定物に含まれる欠陥の形状、寸法に関する情報を得ようとするものである。なお、電位差法には、直流を利用した直流電位差法と交流を利用した交流電位差法がある。
【０００４】
しかし、測定面上に設定した各点間の電位差分布を測定するだけの従来の電位差法では、電流印加方向に垂直に存在する欠陥については、比較的精度高く、欠陥の存在や欠陥の変化等を測定できるが、電流印加方向に対し傾いた欠陥、あるいは平行な欠陥についての正確な情報を得ることはできないうえ、欠陥の形状寸法については何の情報も得ることはできなかった。
【０００５】
このような問題に対し、例えば、特許文献１には、直流電位差法による三次元亀裂の非破壊検査方法が提案されている。特許文献１に記載された技術は、被対象物表面の電位差分布を測定し、これら測定値と仮定した形状の亀裂から求められる仮想的な電位差分布との差を比較し、測定値と計算値との差が小さくなるように亀裂形状を変化させて亀裂の形状を推定するものであり、任意の縦横比の三次元亀裂の形状、寸法、傾きを定量評価できるとしている。なお、特許文献１に記載された技術によれば、超音波探傷法、Ｘ線透過法などの適用が困難な溶接部への適用が容易となるとしている。
【特許文献１】特許第3167449号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された技術は、従来からの電位差測定方法を利用して計測された測定値から、実際の亀裂の状態を定量的に推定する推定方法にその特徴があるが、計測される測定値は、依然として、亀裂の位置や、寸法、形状、傾きといった三次元形状を満足できる精度で測定できないという問題が残されていた。
このような従来技術の問題に鑑みて、本発明者らは、先に特願2004−284224号明細書で、きずの位置や、大きさ、形状、傾きといったきずの寸法形状（三次元形状）を簡便でかつ精度よく測定できる、電位差法を利用したきずの非破壊検査方法および非破壊検査装置を提案した。特願2004−284224号明細書で提案したきずの非破壊検査方法は、高温、腐食、放射線環境等の人が容易に近寄れない環境下での連続的かつ長時間のきずの発生・進展のモニタリングが可能である。しかし、例えば、石油プラントや電力プラント等の装置等では、非破壊検査に用いる電位差測定用端子をスタッド溶接により多数設置する必要があり、端子設置作業に多大の時間を要し、さらには、測定個所によって火気の使用を制限される場合もありスタッド溶接に代わる、簡便な設置方法が要望されていた。また、非破壊検査に当たっては、測定端子設置により装置材料が重大な材質変化を生じないことが必要であり、被測定物に重大な材質変化を生じさせることがない測定端子の設置方法が望まれていた。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、電位差法を利用した非破壊検査用の電位差測定端子を、簡便でかつ被測定物に重大な材質変化を生じさせることがなく設置できる、電位差測定端子基板を提案することを目的とする。また、本発明は、電位差法を利用した非破壊検査用の電位差測定端子を、簡便でかつ被測定物に重大な材質変化を生じさせることがなく設置し、かつ欠陥の位置や、大きさ、形状、傾きといった欠陥の寸法形状（三次元形状）を簡便でかつ精度よく測定できる、欠陥の非破壊検査方法を提案することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記した課題を達成するため、電位差測定端子の設置方法について鋭意考究し、電位差測定端子を被測定物表面に導電性接着剤で接着して設置すればよいことに想到した。接着剤による接合であれば、火気使用の心配もなく、また被測定物の材質が変化する懸念も全くない。さらに検討を加えた結果、電位差測定端子を簡便に設置するために、予め複数の電位差測定端子を配設した電位差測定端子基板の利用を思い付いた。この電位差測定端子基板は、予め基板上に複数の電位差測定端子が所定の間隔で離隔して配置され、かつ該電位差測定端子が被測定物表面に導電性接着剤で接着可能に設けられたものとすることがよいことを見出した。そして、この電位差測定端子基板を被測定物の所望の位置に接着剤等で貼付して、測定すれば、電位差測定端子の設置作業が極めて簡便となり、しかも確実になることを知見した。
【０００９】
本発明は，上記した知見に基き、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
（１）絶縁性のフィルム状基板の表面に、所定の間隔で離隔して配置された複数の電位差測定用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記電位差測定用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置し、あるいはさらに温度測定用端子および／または歪ゲージを配置した非破壊検査用の電位差測定端子基板であって、前記電位差測定用端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに前記外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設けるとともに、該電位差測定端子基板を絶縁性材料で被覆してなることを特徴とする電位差測定端子基板。
【００１０】
（２）（１）において、前記フィルム状基板が、被測定物に接着可能なように接着剤層を有することを特徴とする電位差測定端子基板。
（３）（１）または（２）において、前記複数の電位差測定用端子が、所定の間隔で離隔されてマトリックス状に配置されてなることを特徴とする電位差測定端子基板。
（４）（１）ないし（３）のいずれかにおいて、前記複数の電位差測定用端子の外縁に、電源に接続され該電源から被測定物に電流を印加する一対または複数対の電流付加用電極を設けてなることを特徴とする電位差測定端子基板。
【００１１】
（５）被測定物表面に複数の電位差測定用端子を所定の間隔で離隔してマトリックス状に配置し、該複数の電位差測定用端子を挟んで設けられた一対の電極を介して該被測定物表面に電流を供給しながら、前記複数の電位差測定用端子間に生じる電位差を測定して欠陥を検出する欠陥の非破壊検査方法であって、前記複数の電位差測定用端子あるいはさらに一対の電極を導電性接着剤を用いて被測定物表面に導電性接着して配置し、前記複数の電位差測定用端子の各端子間に生じる電位差を間歇的または連続的に測定し、測定領域における電位差分布を求め、予め関連ずけられた電位差分布と欠陥の位置、寸法形状との関係を参照して、被測定物に含まれる欠陥の位置および寸法形状を検知することを特徴とする欠陥の非破壊検査方法。
【００１２】
（６）（５）において、前記複数の電位差測定用端子を、絶縁性のフィルム状基板上に所定の間隔でマトリックス状に離隔して配置された複数の電位差測定用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記電位差測定用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置し、あるいはさらに温度測定用端子および／または歪ゲージを配置し、前記電位差測定端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに前記外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設けるとともに、表面を絶縁性材料で被覆してなる電位差測定測定端子基板を被測定物の所定の位置に貼付することにより、配置することを特徴とする非破壊検査方法。
【００１３】
（７）（６）において、前記電位差測定測定端子基板が、前記複数の電位差測定用端子の外縁に、電源に接続され該電源から被測定物に電流を印加する一対または複数対の電流付加用電極を設けてなる電位差測定測定端子基板であることを特徴とする非破壊検査方法。
（８）（５）において、前記複数の電位差測定端子に代えて、電位差測定用外部配線を直接、被測定物表面の所定の位置に導電性接着剤を用いて導電性接着して配置することを特徴とする非破壊検査方法。
【００１４】
（９）（５）において、前記複数の電位差測定端子に加えてさらに、被測定物の欠陥が発生しない領域表面に参照電位差測定用の複数の参照用端子を所定の間隔で離隔して配置し、前記複数の電位差測定端子および該参照用端子を挟んで設けられた一対の電極を介して該被測定物表面に電流を供給しながら、被測定物に含まれる欠陥の位置および寸法形状を検知することを特徴とする非破壊検査方法。
【００１５】
（１０）（９）において、前記参照用端子を、絶縁性のフィルム状基板上に所定の間隔でマトリックス状に離隔して配置された複数の参照用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記参照用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置してなり、前記参照用端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに前記外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設けるとともに、表面を絶縁性材料で被覆してなる参照用端子基板を所定の位置に貼付することにより、配置することを特徴とする非破壊検査方法。
【００１６】
（１１）（９）または（１０）において、前記参照用端子を、前記被測定物と同種材料の参照板上に配設することを特徴とする非破壊検査方法。
（１２）（５）ないし（１１）のいずれかにおいて、前記電位差を、基準時からの電位差変化率または電位差変化量とし、前記電位差分布を、電位差変化率分布または電位差変化量分布とすることを特徴とする非破壊検査方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電位差測定用端子の設置が，簡便でしかも被測定物への悪影響が少なく、かつ作業環境の制限もなく可能となり、非破壊検査の作業能率向上に顕著に寄与するという，産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、電位差測定端子の保護が容易で、電位差測定端子の耐久性が向上するという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の電位差測定端子基板100は、電位差法を利用した非破壊検査に用いる。本発明の電位差測定端子基板100は、フィルム状基板101の表面に、複数の電位差測定用端子102と、複数の外部配線取付け用端子103と、さらに複数の導電性配線104と、を印刷配置した電位差測定端子基板である。本発明の電位差測定端子基板１の一例を模式的に図１に示す。
【００１９】
基板101は、フィルム状で絶縁性でかつ可撓性に富み、被測定物の表面形状に容易に追従可能である材料とすることが好ましい。また、耐熱性、耐寒性、さらには種々の腐食環境にも耐えられる耐酸性、耐アルカリ性等の特性を有する材料とすることがより好ましい。このような材料としては、例えば、好ましくは25〜100μm厚程度のフィルム状のポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂等が例示できる。ポリイミド樹脂であれば、200〜230℃までの耐熱性と、−40℃までの耐寒性を有し、また、耐酸性、耐アルカリ性に加えて、耐光性をも有しており、本発明の電位差測定端子基板用としては好ましい。なお、基板101は、上記した材料に代えて、耐水性、耐食性の樹脂フィルムとするか、あるいは上記した基板の被測定物側と反対側の表層に耐水性、耐食性の樹脂フィルムを被覆した少なくとも２層からなる基板としてもよい。これにより、耐水性、耐食性に優れた電位差測定端子基板とすることができる。
【００２０】
基板101の表面には、電位差測定用端子102が複数、良電気伝導性材料を用いて印刷形成され、所定の間隔で離隔して配置される。良電気伝導性材料としてはCu、Ag等が例示できる。電位差測定用端子102の配置位置は、所定の間隔で離隔して配置されればよく、とくに限定されないが、マトリックス状に配置することが好ましい。なお、印刷方法は通常の基板印刷に用いる方法がいずれも適用できる。なお、電位差測定用端子102は、3〜4mmφ程度の大きさに印刷形成することが、電位差測定用端子の導電性接着性の観点から好ましい。なお、電位差測定用端子102は、マトリックス状に配置されていればよく、その個数、列数等は目的に応じて適宜決定できることは言うまでもない。
【００２１】
本発明では、電位差測定用端子102は、被測定物表面に導電性接着剤を用いて接着される。このため、電位差測定用端子102は導電性接着が可能なように、図２（Ｙ−Ｙ矢視）に示すように、端子の被測定物側には被覆等を施すことなく設置することが肝要となる。
また、基板101の表面には、複数の外部配線取付け用端子103が、電位差測定用端子102と同様に印刷配置される。外部配線取付け用端子103は、電位差測定用端子102と同様に基板上に良電気伝導性材料を印刷することにより形成される。良電気伝導性材料としてはCu、Ag等が例示できる。なお、外部配線取付け用端子103には、電位差測定手段の測定端が外部配線として取り付けされる。このため、例えば図２（Ｘ−Ｘ矢視）に示すように、外部配線取付け用端子103は外部配線が取り付け可能なように、被測定物側に対して反対側には被覆等を施すことなく配設される。なお、外部配線取付け用端子103と外部配線とははんだ接合又はコネクタ接合とすることが好ましい。
【００２２】
また、基板101の表面には、複数の電位差測定用端子102と複数の外部配線取付け用端子103とを一対一に対応して良電導性に接続する導電性配線104が複数、印刷配設される。導電性配線104は、基板上に良電気伝導性材料を印刷することにより形成される。良電気伝導性材料としてはCu、Ag等が例示できる。なお、基板上の導電性配線104の長さは、電気抵抗の観点からいずれの場合も全て同じ長さとなるようにすることが好ましい。なお、導電性配線104は、50〜100μm厚×2〜3mm幅程度に印刷形成することが好ましい。
【００２３】
基板100の表面上に、上記したように、電位差測定用端子102、外部配線取付け用端子103、導電性配線104を印刷形成したのち、導電性配線、外部配線取付け用端子の保護のため、ポリイミド、ポリエチレン等の絶縁性材料からなる被覆層105で基板を被覆する。被覆厚さは10〜50μm程度とすることが好ましい。なお、電位差測定用端子102は被測定物に導電性接着可能とするため、電位差測定用端子の被測定物側には被覆層105を形成しない。この状態を図２に断面図（Ｙ−Ｙ矢視）で示す。
【００２４】
また、電位差測定端子基板100の被測定物側には、被測定物表面に簡便に貼付可能なように、予め被覆層105の上層として接着剤層106を形成することが好ましい。接着剤層106を介して被測定物と電位差測定端子基板100とを接着させる。なお、接着剤層106は、導電性接着が可能なように電位差測定用端子102の被測定物側には、形成しないこととする。
なお、接着剤層106は、市販の接着剤を利用して形成することができる。接着剤は使用環境に応じて，市販品の中から選択して使用することが好ましい。
【００２５】
また、電位差測定端子を被測定物に導電性接着するための導電性接着剤としては、使用環境に応じて，市販品の中から選択して使用することが好ましい。
なお、参照用端子は、上記した電位差測定端子基板100と同様な構造の、基板表面に複数の参照用端子、複数の外部配線取付け用端子、および複数の導電性配線を印刷配置してなる構造の参照用端子基板を用いて、所定の位置に配設することが好ましい。参照用端子基板は上記した電位差測定端子基板100をそのまま使用して、欠陥の発生がない場所に貼付して配設することもできる。
【００２６】
また、上記した電位差測定測定端子基板には、複数の電位差測定用端子の外縁に、電源に接続され該電源から被測定物に電流を印加する一対または複数対の電流付加用電極を設けてもよい。またこれとは別に、電極（電流供給用端子）を基板上に印刷配置したものを利用し、被測定物の電位差測定領域、あるいはさらに参照用端子を配設する領域の外縁に導電性接着により配設してもよい。
【００２７】
また、上記した本発明の電位差測定端子基板には、必要に応じ、熱電対等の温度測定用端子を配置してもよい。これにより、電位差測定領域の温度が正確に測定でき、電位差の温度補正を精度よく行なえる。また、必要に応じて、基板上の所望の領域に，応力測定用あるいは亀裂検知用の歪ゲージを配置してもよい。これにより、電位差測定領域での応力，亀裂等の発生、変化等を同時に測定可能となる。
【００２８】
本発明で用いる非破壊検査方法は、図1に示すように、電源1と、電源1から被測定物Ｗに電流を印加するための一対の電極11、11と、複数の電位差測定用端子２と、電位差測定手段３と、演算手段４と、データ保存手段５と、あるいはさらに表示手段（図示せず）を有する非破壊検査装置を用い、電位差法を利用して行う。
電源1から、一対の電極11、11を介して被測定物表面に電流を供給する。供給する電流は、交流、直流いずれでも測定可能であるが、本発明では、直流とすることが好ましい。なお、供給する電流は、抵抗発熱による温度上昇を考慮して、とくに直流パルスとすることがより好ましい。供給する電流は、各電位差測定用端子間の電位差が測定可能であれば、その値はとくに限定されない。
【００２９】
本発明では、複数の電位差測定端子２を、被測定物Ｗ表面の所望の電位差測定領域に好ましくはマトリックス状に、導電性接着剤により導電性接着して配設する。なお、ここでいう、マトリックス状とは、格子状、ちどり格子状をも含むものとする。欠陥が存在する電位差測定用端子間はもちろん、それ以外の電位差測定用端子間においても、欠陥の存在により電場が乱れ、測定位置により電位差の変化が大きく相違する。欠陥が存在する領域ではもちろんであるが、存在する欠陥の下流側に位置する領域でもその変化が大きく観察される。このため、マトリックス状に電位差測定用端子間を配置して、多くの電位差測定用端子間の組合せについて電位差を測定することにより、欠陥の位置、大きさ、傾き等の三次元形状をより精度よく検知できる。
【００３０】
なお、複数の電位差測定端子に代えて、電位差測定用外部配線を直接、被測定物表面の所定の位置に導電性接着剤を用いて導電性接着して配置してもよい。
そして、この電位差測定領域の両端部近傍には、一対の電極11、11が導電性接着剤により導電性接着されて配設される。一対の電極11、11には、電流供給用電線が配線され、電源１から電流が供給可能とされる。
【００３１】
なお、被測定物の欠陥の発生しない領域表面に複数の参照用端子(図示せず)を有することが好ましい。この複数の参照用端子は、複数の電位差測定用端子２とともに、一対の電極11、11に挟まれるように配設されることが好ましい。参照用端子は、被測定物の温度変化等、欠陥発生以外の原因による抵抗変化（電位差の変化）を消去するために設けられる。なお、この複数の参照用端子は、被測定物と同一環境下に置かれた、被測定物と同種材料で欠陥のない参照板上に配設してもよい。その場合は、被測定物と同一の電流が流れるようにするため、参照板を絶縁することが必要となる。参照板上に参照用端子を配設して測定することにより、すでに欠陥が発生している被測定物についても、欠陥の位置、形状、傾き等の三次元形状を推定することが可能となる。
【００３２】
参照用端子は、電位差測定端子２と同様な方法で、被測定物の欠陥発生のない領域、あるいは被測定物と同一環境下に置かれ、被測定物と同種材料の欠陥のない参照板上に、好ましくはマトリックス状に複数配設することが好ましい。なお、参照用端子を配設する場合には、電位差測定領域と参照用端子を配設する領域とは離れている場合が多いため、電位差測定領域と参照用端子を配設する領域とが電気的に直列に接続されるように電極11、11を配置することが好ましい。
【００３３】
マトリックス状に配設された複数の電位差測定端子２、あるいはさらに複数の参照用端子には、電位差測定用外部配線を介して電位差測定手段３の測定端が接続される。
本発明では、一対の電極11、11に加えてさらに、該一対の電極11、11により供給される電流の方向と異なる方向に電流を印加できる他の一対または複数対の電極を被測定物Ｗの表面に設けることができる。異なる方向としては、とくに限定する必要はないが、前記電流の方向と45°、あるいは90°異なる方向とすることが好ましい。電流供給方向を複数方向とすることにより、欠陥の検知精度が格段に向上する。なお、複数対の電極を設ける場合には、電源は複数台とするか、あるいは一台の電源として切替手段を付設し、電流を供給する電極を切り替えて電流を供給してもよい。
【００３４】
本発明では、電位差測定用端子２あるいはさらに電極11、11の被測定物Ｗへの配設は、上記した本発明の電位差測定端子基板100を利用して、被測定物Ｗの所定の位置に導電性接着剤を用いて導電接着することが簡便でかつ精度よく行え、好ましい。なお、電位差測定端子基板100の各電位差測定用端子102あるいはさらに電極11以外の領域は、被測定物Ｗに使用環境に応じた通常の接着剤、好ましくは基板表面に形成された接着剤層を介して、貼付する。
【００３５】
また、参照用端子の配設も、上記した本発明の電位差測定端子基板100または同様な構造の参照用端子基板を利用して、被測定物Ｗの欠陥発生のない領域または参照板上に導電性接着剤を用いて導電接着することにより行うことが好ましい。
被測定物の表面に設置した電極間に電流を供給しながら、電位差測定手段３により、好ましくはマトリックス状に配置された各電位差測定用端子間の電位差を測定する。電位差測定手段３は、測定する一対の端子間に接続され、それら端子間の電位差を測定する。該端子間の電位差測定が終了したのち、ついで接続する端子を切り替えて、異なる一対の端子間の電位差を測定する。電位差測定手段３の測定端の切替は、切替スイッチ等の切替手段（図示せず）により手動あるいは予めプログラムされた順序に従って自動的に切り替えることが好ましい。本発明では、欠陥の検知精度向上の観点からは、設定した各電位差測定端子間のあらゆる組合せにおける電位差を測定することが好ましい。なお、電位差の測定に際しては、被測定物の温度変化等、欠陥以外の原因による電位差変化を消去するために複数の参照用端子を設け、参照用端子間の電位差も同時に測定することが好ましい。
【００３６】
また、本発明では、電位差測定に際し、供給する電流の方向を一方向のみとして電位差を測定してもよいが、一方向の電流を供給して電位差測定を行ったのち、さらに供給する電流の方向を、該一方向とは異なる方向、例えば、該一方向に対し45°、90°、あるいはそれらの中間の角度といった所定の角度を有する方向に電流を供給して、各電位差測定用端子間の電位差を測定することが好ましい。
【００３７】
供給する電流の方向を変化することにより、被測定物に存在する欠陥による電場の乱れ方が異なり、電流の方向が一方向のみとする場合にくらべ、複数方向の電流について電位差を測定することにより、欠陥の検知精度が向上する。
本発明では、設定した各電位差測定用端子間に生じる電位差あるいはさらに参照用端子間に生じる電位差を同時に、基準時以降任意の時間に間歇的に、または連続的に測定し、各端子間の電位差の変化率を算出する。電位差の変化率としては、例えば、次式
変化率＝｛（Ａi／Ｂi）×（Ｂ0／Ａ0）−１｝×1000
（ここで、Ａi：ｉ刻（測定時）の測定端子間の電位差、Ｂi：ｉ刻（測定時）の参照用端子間の電位差、Ａ0：０刻（基準：測定開始）時の測定端子間の電位差、Ｂ0：０刻（基準：測定開始）時の参照用端子間の電位差）
を用いることが好ましい。なお、電位差の変化率に代えて、電位差変化量を用いてもよい。
【００３８】
得られた電位差の変化率または変化量から、欠陥の発生の有無、欠陥の位置、寸法形状、傾きを把握して、さらには欠陥の進展状況を把握する。
なお、本発明では、予め、測定端子間の電位差の変化率または変化量と、位置、寸法形状、傾きが既知の欠陥との関係をシュミレーションにより求めておき、データ保存手段に保存しておく。測定した電位差の変化率または変化量から、この関係を参照して、被測定物に含まれる欠陥の位置、寸法、形状、傾き等を決定する。これらの演算は、いずれも演算手段４で行うものとする。
【００３９】
シュミレーションの方法としては、例えば、表面に４個以上の測定端子をマトリックス状に設定し、その領域内に大きさ、形状、傾き、深さ等が既知の欠陥を導入した被測定片について、例えば１°ずつ電流方向をずらして電流を流しながら、各測定端子間の電位差を測定し、欠陥の位置、寸法形状と電位差との関係を求めておく方法がある。また、例えば、有限要素法を用いて、欠陥の位置、寸法形状と電位差との関係を予めマスターカーブとして作成しておいてもよい。なお、本発明は、この方法に限定されるものではない。
【００４０】
なお、得られた測定結果から、各測定用端子間の電位差分布、あるいは電位差の変化率分布または変化量分布として表示することにより、欠陥の存在状態およびその変化をより明瞭にすることができる。なお、本発明では、各測定用端子間の初期肉厚を入力すれば、測定時の被測定物の肉厚の絶対値を算出、表示することが可能となる。
さらに、本発明では、基準時からの電位差変化率がマイナス（−）側となる端子間の電位差変化率と経過時間との関係から欠陥の進展方向を推測することができる。欠陥が深さ方向に進展する場合は、電位差変化率が時間の経過ととも（−）側に大きく変化しつづける。一方、欠陥がその長さ方向に進展する場合には、電位差変化率の時間経過による（−）側への変化は少なくなる。
【実施例】
【００４１】
被測定物として、溶接線を有する鋼管（肉厚：10mm）を選び、応力腐食環境（温度：常温）下で、欠陥の有無、欠陥の位置、大きさ、傾き、深さ等の形態の変化を経時的に追求した。被測定物の表面に、図２に示す電位差測定端子基板100を用いて、電位差測定用端子を配設した。電位差測定端子基板100は、各電位差測定用端子間の間隔が20mmのものを用い、表面に設けられた接着剤層106を介して被測定物に貼付した。なお、電位差測定用端子102と被測定物とは導電性接着剤で導電性接着した。
【００４２】
電位差測定端子基板100は、ポリイミド樹脂フィルム製基板101上に、12個の電位差測定用端子102をマトリックス状に印刷形成して、配置したものである。電位差測定用端子102はCu製とした。なお、電位差測定用端子102は、それぞれ印刷形成されたCu製の導電性配線104により同じく印刷形成したCu製外部配線取付け端子103に接続されている。
なお、これら複数の電位差測定用端子が形成する領域に電流を供給するために、電位差測定用端子領域の端部周辺に一対の電極11、11を設置した。
【００４３】
比較として、同一の被測定物の同様の個所に、電位差測定用端子をスタッド溶接により配設した場合も調査した。被測定物における電位差測定用端子の配設位置は、上記の電位差測定端子基板を用いた場合と同様とした。
なお、被測定物と同種の鋼板を参照板を用意し、端子間の距離を電位差測定用端子間の距離と同じとして、該参照板状にマトリック状に参照用端子を配設した。この参照用端子の配設は、電位差測定端子基板と同様の参照用端子基板を利用した。参照用端子と参照板とは、電位差測定用端子と同様に導電性接着剤を用いて導電性接着した。
【００４４】
一対の電極11、11間に、直流パルス（パルス高さ：110Ａ、パルス時間：1.7s）を印加し、電流差測定手段として、直流電位差計を使用して、各電位差測定用端子間の電位差を測定した。各電位差測定用端子に接続する各外部配線取付け用端子またはスタッド溶接で配設された各電位差測定用端子には、測定用外部配線が取り付けられ、切替スイッチにより切替可能に設定されることはいうまでもない。参照用端子を印加電流のプラス（＋）側に設置し、欠陥以外の要因による電位差の変化を消去するために、参照用端子間の電位差も同時に測定した。
【００４５】
測定された、各ペアー間の電位差を、測定開始時を基準にして、次式
変化率＝{（Ａｉ／Ｂｉ）×（Ｂ0／Ａ0）−１}×1000
（ここで、Ａｉ：当該ペアー（測定端子間）の測定電位差、Ｂｉ：測定時の参照端子間電位差、Ａ0：当該ペアー（測定端子間）の測定開始時の電位差、Ｂ0：測定開始時の参照端子間電位差）
で定義される電位差の変化率を算出した。
【００４６】
この結果、導電性接着で電位差測定用端子を配設した場合も、スタッド溶接で配設した比較例と同様に、電位差変化率が変化し、欠陥発生・進展が精度よく検出できることが確認した。なお、電位差測定端子基板を用いて測定端子を配設した場合は、スタッド溶接を用いて配設した場合に比べて、１/10の作業時間で設定できた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明で使用する非破壊検査装置の概略構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の電位差測定端子基板の構成の一例を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 電源
11、12、13 電極
２、2a、2b、……2p 電位差測定用端子
３ 電位差測定手段
４ 演算手段
５ データ保存手段
100 電位差測定端子基板
101 基板
102 電位差測定用端子
103 外部配線取付け用端子
104 導電性配線
105 被覆層
106 接着剤層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性のフィルム状基板の表面に、所定の間隔で離隔して配置された複数の電位差測定用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記電位差測定用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置し、あるいはさらに温度測定用端子および／または歪ゲージを配置した非破壊検査用の電位差測定端子基板であって、前記電位差測定用端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに前記外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設けるとともに、該電位差測定端子基板を絶縁性材料で被覆してなることを特徴とする電位差測定端子基板。
【請求項２】
前記フィルム状基板が、被測定物に接着可能なように接着剤層を有することを特徴とする請求項１に記載の電位差測定端子基板。
【請求項３】
前記複数の電位差測定用端子が、所定の間隔で離隔されてマトリックス状に配置されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の電位差測定端子基板。
【請求項４】
前記複数の電位差測定用端子の外縁に、電源に接続され該電源から被測定物に電流を印加する一対または複数対の電流付加用電極を設けてなることを特徴とする請求項１ないし３もいずれかに記載の電位差測定端子基板。
【請求項５】
被測定物表面に複数の電位差測定用端子を所定の間隔で離隔してマトリックス状に配置し、該複数の電位差測定用端子を挟んで設けられた一対の電極を介して該被測定物表面に電流を供給しながら、前記複数の電位差測定用端子間に生じる電位差を測定して欠陥を検出する欠陥の非破壊検査方法であって、前記複数の電位差測定用端子あるいはさらに一対の電極を導電性接着剤を用いて被測定物表面に導電性接着して配置し、前記複数の電位差測定用端子の各端子間に生じる電位差を間歇的または連続的に測定し、測定領域における電位差分布を求め、予め関連ずけられた電位差分布と欠陥の位置、寸法形状との関係を参照して、被測定物に含まれる欠陥の位置および寸法形状を検知することを特徴とする欠陥の非破壊検査方法。
【請求項６】
前記複数の電位差測定用端子を、絶縁性のフィルム状基板上に所定の間隔でマトリックス状に離隔して配置された複数の電位差測定用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記電位差測定用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置してなり、前記電位差測定端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに前記外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設けるとともに、表面を絶縁性材料で被覆してなる電位差測定測定端子基板を被測定物の所定の位置に貼付することにより、配置することを特徴とする請求項５に記載の非破壊検査方法。
【請求項７】
前記電位差測定測定端子基板が、前記複数の電位差測定用端子の外縁に、電源に接続され該電源から被測定物に電流を印加する一対または複数対の電流付加用電極を設けてなる電位差測定測定端子基板であることを特徴とする請求項６に記載の非破壊検査方法。
【請求項８】
前記複数の電位差測定用端子に代えて、電位差測定用外部配線を直接、被測定物表面の所定の位置に導電性接着剤を用いて導電性接着して配置することを特徴とする請求項５に記載の非破壊検査方法。
【請求項９】
前記複数の電位差測定端子に加えてさらに、被測定物の欠陥が発生しない領域表面に参照電位差測定用の複数の参照用端子を所定の間隔で離隔して配置し、前記複数の電位差測定端子および該参照用端子を挟んで設けられた一対の電極を介して該被測定物表面に電流を供給しながら、被測定物に含まれる欠陥の位置および寸法形状を検知することを特徴とする請求項５に記載の非破壊検査方法。
【請求項１０】
前記参照用端子を、
絶縁性のフィルム状基板上に所定の間隔でマトリックス状に離隔して配置された複数の参照用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記参照用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置してなり、前記参照用端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに前記外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設けるとともに、表面を絶縁性材料で被覆してなる参照用端子基板を所定の位置に貼付することにより、配置することを特徴とする請求項９に記載の非破壊検査方法。
【請求項１１】
前記参照用端子を、前記被測定物と同種材料の参照板上に配設することを特徴とする請求項９または１０に記載の非破壊検査方法。
【請求項１２】
前記電位差を、基準時からの電位差変化率又は電位差変化量とし、前記電位差分布を、電位差変化率分布又は電位差変化量分布とすることを特徴とする請求項５ないし１１のいずれかに記載の非破壊検査方法。
【請求項１】
絶縁性のフィルム状基板の表面に、所定の間隔で離隔して配置された複数の電位差測定用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記電位差測定用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置し、あるいはさらに温度測定用端子および／または歪ゲージを配置した非破壊検査用の電位差測定端子基板であって、前記電位差測定用端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに前記外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設けるとともに、該電位差測定端子基板を絶縁性材料で被覆してなることを特徴とする電位差測定端子基板。
【請求項２】
前記フィルム状基板が、被測定物に接着可能なように接着剤層を有することを特徴とする請求項１に記載の電位差測定端子基板。
【請求項３】
前記複数の電位差測定用端子が、所定の間隔で離隔されてマトリックス状に配置されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の電位差測定端子基板。
【請求項４】
前記複数の電位差測定用端子の外縁に、電源に接続され該電源から被測定物に電流を印加する一対または複数対の電流付加用電極を設けてなることを特徴とする請求項１ないし３もいずれかに記載の電位差測定端子基板。
【請求項５】
被測定物表面に複数の電位差測定用端子を所定の間隔で離隔してマトリックス状に配置し、該複数の電位差測定用端子を挟んで設けられた一対の電極を介して該被測定物表面に電流を供給しながら、前記複数の電位差測定用端子間に生じる電位差を測定して欠陥を検出する欠陥の非破壊検査方法であって、前記複数の電位差測定用端子あるいはさらに一対の電極を導電性接着剤を用いて被測定物表面に導電性接着して配置し、前記複数の電位差測定用端子の各端子間に生じる電位差を間歇的または連続的に測定し、測定領域における電位差分布を求め、予め関連ずけられた電位差分布と欠陥の位置、寸法形状との関係を参照して、被測定物に含まれる欠陥の位置および寸法形状を検知することを特徴とする欠陥の非破壊検査方法。
【請求項６】
前記複数の電位差測定用端子を、絶縁性のフィルム状基板上に所定の間隔でマトリックス状に離隔して配置された複数の電位差測定用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記電位差測定用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置してなり、前記電位差測定端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに前記外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設けるとともに、表面を絶縁性材料で被覆してなる電位差測定測定端子基板を被測定物の所定の位置に貼付することにより、配置することを特徴とする請求項５に記載の非破壊検査方法。
【請求項７】
前記電位差測定測定端子基板が、前記複数の電位差測定用端子の外縁に、電源に接続され該電源から被測定物に電流を印加する一対または複数対の電流付加用電極を設けてなる電位差測定測定端子基板であることを特徴とする請求項６に記載の非破壊検査方法。
【請求項８】
前記複数の電位差測定用端子に代えて、電位差測定用外部配線を直接、被測定物表面の所定の位置に導電性接着剤を用いて導電性接着して配置することを特徴とする請求項５に記載の非破壊検査方法。
【請求項９】
前記複数の電位差測定端子に加えてさらに、被測定物の欠陥が発生しない領域表面に参照電位差測定用の複数の参照用端子を所定の間隔で離隔して配置し、前記複数の電位差測定端子および該参照用端子を挟んで設けられた一対の電極を介して該被測定物表面に電流を供給しながら、被測定物に含まれる欠陥の位置および寸法形状を検知することを特徴とする請求項５に記載の非破壊検査方法。
【請求項１０】
前記参照用端子を、
絶縁性のフィルム状基板上に所定の間隔でマトリックス状に離隔して配置された複数の参照用端子と、複数の外部配線取付け用端子と、さらに該外部配線取付け用端子と前記参照用端子とを一対一にそれぞれ接続する複数の導電性配線と、を印刷配置してなり、前記参照用端子を被測定物に導電性接着可能に設け、さらに前記外部配線取付け用端子を外部配線に取り付け可能に設けるとともに、表面を絶縁性材料で被覆してなる参照用端子基板を所定の位置に貼付することにより、配置することを特徴とする請求項９に記載の非破壊検査方法。
【請求項１１】
前記参照用端子を、前記被測定物と同種材料の参照板上に配設することを特徴とする請求項９または１０に記載の非破壊検査方法。
【請求項１２】
前記電位差を、基準時からの電位差変化率又は電位差変化量とし、前記電位差分布を、電位差変化率分布又は電位差変化量分布とすることを特徴とする請求項５ないし１１のいずれかに記載の非破壊検査方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１０３８５（Ｐ２００７−１０３８５Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８９０９９（Ｐ２００５−１８９０９９）
【出願日】平成１７年６月２９日（２００５．６．２９）
【出願人】（５０３４６９８１０）株式会社アトラス (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２９日（２００５．６．２９）
【出願人】（５０３４６９８１０）株式会社アトラス (8)
【Ｆターム（参考）】
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