Loading article…
工業用超音波検査の分野において、超音波厚さ測定（UTM）とは、超音波が表面に戻ってくるまでの時間に基づいて、固体要素（工業用途で超音波検査を行う場合、通常は金属製）の局所的な厚さを非破壊的に測定（ゲージング）する方法です。この種の測定は、通常、超音波厚さ計を用いて行われます。
超音波は、金属中を一定の速度で伝播することが観察されており、その速度は特定の合金に固有のもので、温度などの他の要因によるわずかな変動はあるものの、一定の速度で伝播します。したがって、この伝播速度と呼ばれる情報を用いて、次の式を使用して波が通過する経路の長さを計算することができます。
どこ はサンプルの厚さです 与えられたサンプルにおける音速は 横断時間
この式に2による除算が含まれているのは、通常、計測機器が超音波を試料の同じ面から発信・記録し、それが素子の境界で反射されるという性質を利用するためです。したがって、この時間は試料を2回通過するのに要する時間となります。
音波は通常、測定センサーヘッドに組み込まれた圧電セルまたはEMATセンサーから発信され、同じセンサーで反射波も記録されます。音波は球状に伝搬し、多重反射や回折などの様々な現象を受けます。しかし、最初に記録される反射波は通常、試料の厚さに相当する最短距離を伝搬する発信波の先端であるため、これらの現象による測定への影響は最小限に抑えられます。その他の反射波は破棄するか、より複雑な手法を用いて処理することができます。
超音波厚さ計は、超音波を用いて材料の厚さを非破壊的に測定するための計測機器である。
厚さ測定などの材料特性を非破壊検査で確認するための超音波厚さ計の使用は、あらゆる産業計測分野で一般的です。試験片の両面にアクセスすることなく厚さを測定できるため、この技術には多くの応用分野があります。塗膜厚計、超音波コーティング厚さ計、デジタル厚さ計など、プラスチック、ガラス、セラミック、金属などの材料を検査するための様々な種類が用意されています。コーティングの厚さだけでなく、ガラス、木材、プラスチックの厚さ測定にも広く使用されており、腐食業界における主要な試験装置としても活用されています。
堅牢な超音波厚さ計は、音波がトランスデューサから材料を通過して部品の背面まで伝わり、再び戻ってくるまでの時間を測定することで、サンプルの厚さを決定します。超音波厚さ計は、測定対象サンプルを通過する音波の速度に基づいてデータを算出します。
最初の超音波厚さ計は、1967年にポーランドのカトヴィツェ出身のエンジニア、ヴェルナー・ソベックによって作られました。この最初の超音波厚さ計は、特定の試験サンプル内で発信される波の速度を測定し、その速度測定値から応用数学方程式を用いて厚さをマイクロメートル単位で算出しました。
超音波厚さ計として使用できるトランスデューサには、圧電式とEMAT式の2種類があります。どちらのタイプのトランスデューサも、励起されると材料に音波を発信します。通常、これらのトランスデューサはあらかじめ決められた周波数を使用しますが、一部の厚さ計では、より広い範囲の材料を検査するために周波数を調整できます。超音波厚さ計で使用される標準周波数は5MHzです。
超音波膜厚計の中には、トランスデューサと試験片の間の隙間をなくすために、ゲル状、ペースト状、または液体状のカプラントを使用する必要があるものがあります。一般的なカプラントの一つはプロピレングリコールですが、他にも代替可能なものが多数あります。
現在、市場には多くのハイテクモデルが出回っています。最新のデジタル厚み計は、データの保存機能と、さまざまなデータロギングデバイスへの出力機能を備えています。ユーザーフレンドリーなインターフェースと保存されたデータおよび設定により、オペレーターは最大限の使いやすさを実現できます。これにより、比較的経験の浅いユーザーでも、費用対効果が高く正確な測定値を得ることができます。
UTMは、鉱業などの産業現場で金属の厚さや溶接品質を監視するためによく使用されます。携帯型UTMプローブを装備した非破壊検査技術者は、側面、タンク、デッキ、上部構造の鋼板にアクセスできます。測定ヘッド（トランスデューサ）を鋼板に接触させるだけで厚さを測定できます。通常、接触を確保するには、まず目に見える腐食スケールを除去し、次にワセリンなどのカプラントを塗布してからプローブを金属に押し当てます。ただし、UTMを電磁音響トランスデューサと併用する場合は、カプラントの使用は不要です。これらの試験方法は、金属を破壊したり、その完全性を損なうことなく、品質と安全性を検査するために使用されます。これは多くの船級協会の要件となっています。
UTMに関連する技術や手法は、様々な産業用超音波測定、医療用超音波検査、前臨床画像診断用マイクロ超音波など、他の分野における超音波の利用と密接に関連しています。UTM技術と無線データ転送を組み合わせたシステムは、現在、一部の企業で搬送シュート内の金属の厚さをリアルタイムで監視するために使用されています。
船級協会は、船体構造の厚さ測定に関する詳細な要件を定めています。これらの要件は、船舶の種類、年齢、長さに大きく依存します。IACS 加盟のすべての船級協会は、IACS ガイドラインに準拠する必要があるため、同様の要件を定めています。[ 1 ]許容される厚さの減少は、各船級協会の建造規則によって異なります。また、船級協会は、種類に応じて、1 名または 2 名のオペレーターを要求します。UTM オペレーターは、SNT-TC-1A [ 2 ]または同様の規格に従ってレベル II の認定を受ける必要があります。また、超音波厚さ測定調査を実施する会社は、船舶が登録されている船級協会の承認を受ける必要があります。船級協会は、UTM 会社の文書化された手順を審査し、承認証明書を発行するために船上で監査を行います。[ 3 ]最後に、使用する機器は、船級協会によって型式承認を受ける必要があります。
