JPH09262908A

JPH09262908A - プラスチック成形物の欠陥検査方法

Info

Publication number: JPH09262908A
Application number: JP7375496A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Horie; 勝雄堀江; Hidetora Kashio; 秀虎樫尾
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】プラスチック製のパイプの溶接部の欠陥を検
査するため、溶接されたパイプ全体を薬液に浸漬してス
トレスクラックの発生および促進状態を検査すると、使
用する薬液の量が多くなり、廃液処理などの点で問題に
なる。【解決手段】ポリフッ化ビニリデンなどで成形された
短いパイプ１と管継手２を高周波溶接して溶接部３を形
成する。一方の開口部２ａを封止板４により封止し、内
部に五塩化アンチモンや水酸化ナトリウムなどの薬液８
を注入し、他の開口部１ａをゴム栓９で封止し、シート
１０を被せて、内部を密閉する。この状態で所定時間放
置すると、溶接部３に欠陥がある場合に、前記薬液８に
よりストレスクラックが発生し且つ促進されその部分が
赤く染まる。この着色状態を観察することにより、溶接
部３の欠陥を検査できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学プラントなど
で使用されるプラスチック材料製の管路の溶接部の欠
陥、または管路の壁面の欠陥、液体の貯溜部などとなる
容器と管路との溶接部の欠陥または容器の壁面の欠陥な
どの各種欠陥箇所の状態または程度を比較的短時間に検
査することのできるプラスチック成形物の欠陥検査方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】フッ素樹脂のうちの以下の化１に示す構
造式で表されるポリフッ化ビニリデン（ポリビニリデン
フルオライド）は、ポリエチレンより耐薬品性に優れ、
テフロンより機械強度が強く、また高温での強度に優れ
且つ化学的に安定であり、さらに加工性に富むため、化
学プラントの反応機などにおいて化学薬品などの薬液を
搬送する管路、貯溜槽などの容器またはポンプのハウジ
ングとなる容器などを成形する材料として適している。

【０００３】

【化１】

【０００４】上記化学プラントを構成する場合に、ポリ
フッ化ビニリデン製の伸直なパイプどうしの接合、伸直
なパイプと、エルボやＴ字管などの管継手との接合、さ
らには貯溜槽やポンプのハウジングなどと、パイプとの
接合には通常高周波溶接法が用いられる。この高周波溶
接法は、接合されるパイプなどの外周にリング状または
バンド状の電極を配置し、この電極に高周波電流を与え
て高周波誘導加熱によりパイプなどを１８０℃ないし２
００℃に加熱してプラスチック材料を溶融させ、この溶
融部分を溶接の相手側に加圧し、冷却して固定接合する
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリフッ化ビ
ニリデンは、溶融状態に比べて固化した状態のときの方
が密度が比較的高いため、溶接作業において加熱されて
溶融されその後固化されたときの収縮量が大きいという
性質がある。そのため、溶接部にストレスによる欠陥が
生じやすくなる。この欠陥が発生していると、化学プラ
ントにおいて管路の内部に化学薬品などが流れ、または
貯溜されるときに、この化学薬品などにより前記欠陥部
にストレスクラック（残留応力による応力亀裂欠陥）が
発生しこれが進行し、管路や容器からの薬品の洩れなど
の問題が生じることがある。このような溶接時の欠陥の
発生は、高周波溶接作業の、高周波電流の大きさおよび
電流印加時間、さらには溶接部の接合圧力、さらには溶
融後の冷却条件などの各種溶接条件により左右される。
このため、種々の溶接条件にてパイプなどの溶接を行
い、各溶接条件ごとに、薬品によるストレスクラックの
発生およびその進行程度を調べる必要がある。

【０００６】プラスチック成形物のストレスクラック性
を調べるために、ＡＳＴＭＤ１６９３において規格化
されている方法が知られている。この方法は、縦５０ｍ
ｍ、横１３ｍｍの短冊状のプラスチックの小片を形成
し、この中央に縦方向に長さ２４ｍｍの切れ込みを入れ
て試験片とする。この試験片５個を切れ込みが外側にな
るようにＵ字型に湾曲させてテストホルダに保持させ、
テストホルダをガラスなどの透明な容器、例えば試験管
などに入れこの中で薬液に浸漬する。ポリフッ化ビニリ
デンは化学的に非常に安定で薬品と反応しにくいため、
前記薬液として例えば五塩化アンチモン（ＳｂＣｌ₅）
などの強酸性溶液や、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）な
どの強アルカリ性溶液が使用される。特に五塩化アンチ
モンは常温で使用でき、しかも塩酸や硝酸、硫酸などの
通常の強酸性試薬よりも短時間でストレスクラックが生
じるので、よく使用される。五塩化アンチモンが切れ込
みに浸透しクラッキングを促進させると、クラックが生
じた部分が赤く変色し、これによりストレスクラックの
発生の有無およびその程度が判断できる。そして、プラ
スチックの試験片の５個のうち３個目にクラックが発生
したときをそのプラスチック小片の耐応力亀裂時間と
し、これにより合成樹脂のストレスクラック性を評価で
きる。

【０００７】しかし、パイプどうしの溶接部またはパイ
プと管継手との溶接部のように、検査しようとする試料
が大きく、また評価しなければならない部分の領域が広
いものでは、前記規格を用いた検査を行なうことができ
ない。仮にポリフッ化ビニリデンの小片どうしを溶接
し、その試料を前記のＡＳＴＭＤ１６９３に基づく方
法で試験しても、実際の管路での溶接とは条件が異なる
ため、信頼性の高い検査は不可能である。

【０００８】また、パイプどうしを溶接したものあるい
はパイプと管継手とを溶接したものを被試験物として、
ガラスなどでできた大きな槽内に入れ、この中で五塩化
アンチモンなどの薬液に浸漬する方法も考えられるが、
この方法では多量の薬液が必要である。しかも、薬液と
して使用される五塩化アンチモンおよび水酸化ナトリウ
ムなどは強い酸性またはアルカリ性の溶液であるため、
取扱いに注意が必要である。しかも使用後の廃液は中和
などして廃棄しなければならないため、使用量をできる
だけ少なくすることが望ましい。特に五塩化アンチモン
は空気中で分解して人体に有毒な塩化水素ガスを発生す
るので、被試験物を浸漬した後、槽を密閉することが必
要である。しかし、溶接されたパイプなどが入れられる
大きな槽を完全に密閉するのは困難である。

【０００９】また、このような欠陥の検査は、パイプど
うし溶接部やパイプと管継手との溶接部に限られず、容
器を形成するときの溶接部、またはパイプと容器との溶
接部、さらにはポンプのハウジングなどのように、複雑
な形に成形された容器の湾曲部や屈曲部の壁面の状態を
検査する際にも必要であるが、前記のようにこのような
大きな被試験物を検査する手法が確立されていないのが
実情である。

【００１０】本発明は上記課題を解決するものであり、
少ない薬液量で、パイプや継手または容器の相互の溶接
部の欠陥またはパイプや容器などの壁面の欠陥を検査で
きるようにしたプラスチック成形物の欠陥検査方法を提
供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、プラスチック
材料で成形された管または容器の溶接部または壁部の欠
陥を検査する方法において、前記管または容器の内部に
前記欠陥を促進させる薬液を注入し、所定時間放置して
前記欠陥の状態を調べることを特徴とするものである。

【００１２】また、前記薬液により前記欠陥箇所に生じ
る着色または変色を観察することにより前記欠陥の状態
を調べるものである。

【００１３】上記において、管または容器内の前記欠陥
の検査箇所以外の領域に、前記薬液と反応しにくい挿入
物を入れ、検査箇所の内壁部の限られた領域にのみ前記
薬液が注入されるようにすることが好ましい。

【００１４】本発明によれば、ポリフッ化ビニリデンな
どで成形された、短い伸直なパイプどうしを溶接したも
の、または短い伸直なパイプとエルボなどの管継手など
を溶接したもののように、内部に密閉空間を形成するこ
とが可能なものを被検査物（検査試料）とする。例え
ば、前記被検査物を高周波溶接するに際し、高周波電流
の大きさ、電流の印加時間、溶接部の押圧力、冷却条件
など、各種溶接条件を変えたものを複数種類用意する。

【００１５】それぞれの被検査物の一方の開口部に例え
ば同じ樹脂材料を接着または溶接するなどして塞ぎ、こ
の被検査物の内部に、欠陥部にストレスクラックを発生
させやすく、またこのストレスクラックを促進しやすい
薬液を入れ、他方の開口部をパッキン、ゴム栓などで閉
鎖し、内部空間を密閉する。また薬液によっては人体に
無害でかつ環境汚染の心配のないものもあり、このよう
な薬液を使用する場合には開口部を密閉する必要はな
い。この状態で７３時間、１２３時間、２９０時間、ま
たは６５０時間など、予め設定した所定時間放置する。
長時間放置すると、溶接部にストレス欠陥部分がある場
合には、薬液によりこの部分にストレスクラックが発生
し、またはストレスクラックが促進する。したがって、
所定時間経過後に、ストレスクラックの発生または促進
状態を外部から観察することにより、溶接部の欠陥検査
が可能になる。

【００１６】特にパイプなどの内部に入れる薬液として
五塩化アンチモンや水酸化ナトリウムを用いると、スト
レスクラックの部分が赤色等に着色されるため、目視に
て欠陥状態を容易に確認できる。この検査の結果、欠陥
が生じにくかった溶接条件を確認し、実際に化学プラン
トの管路などを製造するときには、前記溶接条件にて溶
接を行なうことにより、管路の信頼性を保つことができ
る。

【００１７】本発明では、従来のような試験片を使用す
る方法に比べ、信頼性のある検査結果を得ることができ
る。また、溶接されたパイプなどの全体を薬液で満たさ
れた容器に浸漬する必要がないため、少ない薬液量で検
査でき、廃液の処理の点でも優れている。また、パイプ
内などの小さい密閉空間に薬液を入れるため、内部を密
封するのが容易であり、環境汚染の問題が生じにくい。

【００１８】また、溶接されたパイプなどの検査を行な
う場合に、溶接箇所の近傍よりも下の部分に、検査用の
薬液と反応しにくい挿入物を入れて底上げをし、または
パイプの溶接部の内側に間隔を開けて丸棒状または管状
の薬液と反応しにくい挿入物を入れると、検査しようと
する溶接部の内周以外の部分に入る薬液の量を少なくで
き、使用する薬液の量をさらに少なくできる。

【００１９】また、本発明は、パイプどうしの溶接部、
またはパイプと管継手との溶接部の欠陥の検査に限られ
ず、貯溜槽やポンプのハウジングなどのような容器の溶
接部の欠陥、パイプとこれら容器との溶接部の欠陥の検
査にも実施することができ、さらに複雑な形状の容器な
どの壁面の成形欠陥の検査にも使用することができる。
すなわち被検査物は、内部空間を密閉できる形状のもの
であれば、どのような成形物であってもよい。

【００２０】本発明で検査できる欠陥は、溶接部などの
ストレスクラックだけでなく、前記パイプや容器などの
成形物に最初からあった傷や微小なクラック、および成
形物自体の残留応力により生じるストレスクラックなど
であり、これらの欠陥を同時に検査できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のプラスチック成形
物の欠陥検査方法の具体的な一例を図１に基づいて説明
する。図１では、ポリフッ化ビニリデンなどの合成樹脂
により成形された短く切断されたパイプ１と、同じ合成
樹脂材料で成形されたエルボ形状（Ｌ字管形状）の管継
手２が使用されている。前記パイプ１と管継手２は溶接
部３により溶接され、この溶接されたものが被検査物
（検査試料）となる。この溶接は高周波溶接であるが、
高周波電流の大きさ、電流の印加時間、パイプ１と管継
手２の少なくとも一方が高周波誘導加熱により溶融され
た後に互いに押し付けられる際の圧力、冷却時間などの
種々の溶接条件を変えたものを被検査物として複数個用
意する。それぞれの被検査物において、管継手２の溶接
していない側の開口部２ａを封止板４により封止する。
この封止板４はパイプ１および管継手２と同じポリフッ
化ビニリデンで形成されたもの、あるいは五塩化アンチ
モンや水酸化ナトリウムなどの薬液に対して化学的に安
定なテフロンなどの合成樹脂で形成されたものを使用す
る。開口部２ａは検査領域でないため、封止板４を管継
手２に接合する手段として接着剤５を用いている。ある
いはこの部分を溶接してもよいし、あるいは開口部２ａ
をゴム栓などで閉鎖してもよい。

【００２２】さらに、被検査物を長時間放置できるよう
に、台７の上に支持脚６が固定された支持部材を用い、
管継手２の下部を支持脚６に接着するなどして固定する
ことが好ましい。台７および支持脚６はどのような材料
で形成されていてもよい。また、台７の上に管継手２の
下部を両側から保持できる一対の保持腕を設け、この保
持腕がばね力などで管継手２に圧接され、これにより管
継手２が保持されるようにしてもよい。

【００２３】次に、パイプ１の開口部１ａからクラック
促進効果のある薬液８を注ぐ。この薬液８として、例え
ば五塩化アンチモンや水酸化ナトリウム溶液が使用され
る。薬液８を溶接部３が浸るまで注いだ後、開口部１ａ
をニトリルゴムまたはフッ素ゴムなどのゴム栓９で蓋を
し、さらにゴム栓９の上から薬液に対して化学的に安定
な合成樹脂製のシート１０を被せてゴムバンド１１など
で止め、開口部１ａを完全に密閉し、パイプ１および管
継手２の内部を密封状態にする。なお、被検査物がアク
リルやポリカーボネイトなどで形成されている場合は、
アルコールなどの薬液でストレスクラック性の検査がで
きるので、この種の薬液を使用する場合は開口部は密閉
しなくてもよい。

【００２４】この状態で被検査物を所定時間静置してお
く。薬液８として五塩化アンチモンを使用した場合は常
温で、水酸化ナトリウムを使用した場合は８０℃の温度
下で静置する。薬液として五塩化アンチモンを使用した
場合、応力によりクラックが生じた部分は赤く染まり、
ストレスクラックの進行とともに赤く染まった領域が広
がる。例えば一定時間ごとに被検査物を観察し、赤く着
色された部分が発生した時間、またこの着色部の広がり
を所定時間毎に観察し、これによりストレスクラック性
の評価を行う。この観察を溶接条件を変えた複数の被検
査物のそれぞれについて行い、且つ各被検査物について
ストレスクラック性を比較する。そしてストレスクラッ
クの発生しにくい溶接条件を特定し、実際の化学プラン
トなどでの管路の溶接にはその溶接条件にて高周波溶接
を行なう。

【００２５】また、図２の部分縦断面図に示すように、
管継手２の内部の溶接部３よりも下の領域に薬液８に対
して化学的に安定で反応しない物質の挿入物１２を充填
しておき、その上に薬液８を注入し、欠陥検査部である
溶接部３の内面側の限られた領域にのみ薬液８が充填さ
れるようにしてもよい。これにより薬液８の量を溶接部
３の検査に必要な必要最少限に留めることができる。

【００２６】また、図３の横断面図に示すように、パイ
プ１および管継手２の内部に、これらの内径寸法よりも
ひと回り小径の棒状または管状の挿入物１３を挿入す
る。この挿入物１３は、化学的に安定で前記薬液８と反
応しにくい材料（例えばフッ素樹脂など）で成形され
る。この挿入物１３を用いると、溶接部３の内側の限ら
れた環状の領域にのみ薬液８が充填されるため、使用す
る薬液８の量を減らすことができる。

【００２７】なお、溶接条件の設定のために、短い伸直
のパイプどうしを溶接する場合には、下側のパイプの開
口部を下面に封止板４で封止すればよい。また容器の溶
接部または複雑な成形部分または薄肉の成形部分を検査
する場合には、容器内に薬液８を充填し、開口部を閉鎖
すればよい。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明では、化学プラント
などで実際に使用されるパイプまたは容器の溶接部や壁
面のストレス状態を実際のものと同じ条件で検査できる
ため、信頼性のある結果を得ることができ、実際の管路
の溶接条件や容器の成形条件などの設定を行なう上で有
効である。また、溶接されたパイプや容器を薬液で満た
された槽に浸漬しなくてもよいため、少ない薬液量で検
査できる。

【００２９】このように、本発明の欠陥検査方法におい
ては使用する薬液量を減らすことができるため、薬液の
処理にかかる手間を省くことができ、薬液の廃棄による
環境への悪影響を軽減でき、且つ検査にかかるコストを
減らすことができる。

【００３０】また、密閉系で検査できるため、薬液から
発生するガスなどが大気中に洩れなず安全に検査でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチック成形物の欠陥検査方法の
一例としてパイプと管継手との溶接部の欠陥検査方法を
示す斜視図、

【図２】溶接部の下側に挿入物１２を入れ、溶接部３の
内側の限られた領域にのみ薬液８を注入する例を示す部
分縦断面図、

【図３】パイプの内側に丸棒状の挿入物１３を入れ、溶
接部の内側の限られた領域にのみ薬液８を注入する例を
示す横断面図、

【符号の説明】

１パイプ２管継手３溶接部４封止板６支持脚７台８薬液９ゴム栓１２、１３挿入物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチック材料で成形された管または
容器の溶接部または壁部の欠陥を検査する方法におい
て、前記管または容器の内部に前記欠陥を促進させる薬
液を注入し、所定時間放置して前記欠陥の状態を調べる
ことを特徴とするプラスチック成形物の欠陥検査方法。
【請求項２】前記薬液により前記欠陥箇所に生じる着
色または変色を観察することにより前記欠陥の状態を調
べる請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項３】管または容器内の前記欠陥の検査箇所以
外の領域に、前記薬液と反応しにくい挿入物を入れ、検
査箇所の内壁部の限られた領域にのみ前記薬液が注入さ
れる請求項１または２記載の欠陥検査方法。