JPS6370102A

JPS6370102A - 導電体肉厚非破壊測定法

Info

Publication number: JPS6370102A
Application number: JP21451386A
Authority: JP
Inventors: Hideo Enjoji; 円城寺　英夫
Original assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1986-09-10
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1988-03-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は配管、タンクの金属壁、船体、建物の鉄骨、金
属壁面等の導電体肉厚非破壊測定法に関する。

〔従来の技術〕

内部に長期間流体を流したり、貯蔵している配管、タン
クの金属壁の実質的な厚みを測定することは、配管、タ
ンクの寿命、性能を予知、確認する上で極めて重要であ
る。

最近、水道配管の内壁腐食による水漏れ、腐食性液体の
貯蔵タンクの内壁腐食による流出等の事故が多発してお
り、特に水道配管の内壁腐食は広範囲に社会問題化して
いる。

このような事故を未然に防止するため、内部状況を簡便
に検出することは極めて重要である。

従来、かかる検査は光ファイバー等を配管、タンク内に
挿入してその内壁面を観察検査している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしこれでは装置が高価で検査に手数を要し、また定
量的な測定は困難であった。

本発明はかかる導電体の厚みを簡便に迅速に非破壊的に
測定する方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は被測定物（試料１，１ｃ、ｌｄ、ｌｅ）の表面
で四探針２．３．．−４．５法によって電気抵抗を測定
し１、その測定値、形状補正係数及び被測定物（試料１
　、　ｌｃ　、　ｌｄ　、　ｌｅ）の体積固有抵抗ρか
ら測定物（試料１　、ｌｃ、Ｉｄ、ｌｅ）の金属又は半
導体層の厚みを非破壊的に推測することを特徴とする導
電体肉厚非破壊測定法である。

〔実施例〕

第１図（（）　（０）は本発明の原理を基本的に説明す
るため直方体の試料１に適用した実施例を示すもので、
ａは試料１の縦巾、ｂは試料１の横巾、ｔは試料ｌの導
電層の厚み、斜線の部分は導電層１ａの下の絶縁層１ｂ
である。２，３．４．５は試料１の外面に当接した四探
針である。Ｅは電源、■は電流計、■は内部インピーダ
ンスの高い電圧計（又は電位差計）である。

次にこの装置の動作を説明する。

電源Ｅは四探針２，３，４．５の外側の２本の探針２．
５に電流を流し、■という電流が流れるとすると、この
電流値は電流計のにより測定される。電圧計■は四探針
の内側２本の探針３，４の間の電圧を測定する。

今、外側２探針２，５間に電流■が流れる時に内側２探
針３，４の電位差の測定値をΔＶとすると、試料１の体
積固有抵抗ρと厚みｔ、及び電流値■と電位差測定値Δ
Ｖの間には次の関係式がある。

Δ■ ρ＝　　−ｔ−Ｆｃ　　・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（１）■ （Ｆｃ　（Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　Ｆａｃｔｏｒ）：形
状補正係数）ここで、ΔＶ／Ｉは抵抗値Ｒである。（抵
抗率ではない。）形状補正係数Ｆｃは、試料１の形状、四探針２゜３．４
．５の試料面における位置に依存する。しかし、形状が
一定で、同一位置で測定する場合には、厚みｔが既知の
測定物で実測することにより形状補正係数Ｆｃを知るこ
とができる。直方体状の試料ｌの場合には形状補正係数
Ｆｃは数学的に解くこともできる。

一方、体積固有抵抗ρはすでに他の方法で正確に測定さ
れている。

例えば、純鉄の場合、常温で９．８　Ｘｌ０−ｂΩ（至
）である、銅の場合、常温で１．６　Ｘｌ０−’Ωａｍ
である。

鉄が腐食により酸化されてＦｅｚｅ３．　Ｆｅ）Ｏｎに
なると、体積固有抵抗ρは１０’Ω（至）以上になり、
鉄との比較に於いて絶縁体と見做してもよい。

従って厚みｔが未知の試料で且つ体積固有抵抗ρが既知
の場合、四探針法により抵抗値Ｒ（・ΔＶ／Ｉ）を測定
すれば、ｔＦｃ＝−７−− が求まる。

そこで、ｔ−Ｆｃと試料の形状及び四探針位置との関係
が把握されていれば（特に、他の条件を一定にしておき
、厚みｔの関数の形にしておけば）厚みｔが求まること
になる。

上記厚みｔとｔ−Ｆｃ０間には一般に第２図示のグラフ
のような関係がある。

通常の二探針法で導電体の体積固有抵抗を測定すると、
探針と試料表面との間の接触抵抗が無視できない大きさ
となり、正確な測定が困難であるが、本発明のように四
探針法で高インピーダンスの電圧計を用いると電圧計■
への流入電流の影響は微小となり接触抵抗による電圧降
下が無視でき、測定値ΔＶはほぼ正確な試料表面の電位
差となり、正確な抵抗の測定が可能となるものである。

第３図はパイプ状の試料１ｃの肉厚の測定に本発明を適
用した実施例を示すものである。

第４図は例えば大きなタンクの壁などの無限に近い平面
状の試料１ｄに本発明を適用した実施例を示すものであ
る。

上記直方体の形状の試料ｌの場合には前述したように、
四探針２．３，４．５のおく位置及び試料の縦、横の寸
法が決まれば、ｔ−Ｆｃは正確に求められる　（電流の
流れるパターンを、ポアソンの式を解くことにより正確
に計算できる）。この原理は当然、ｔ−Ｆｃが正確に解
けなくても他の形状の試料１ｃ　、　ｌｄにも応用でき
るものである。試料１ｄの場合もｔ−Ｆｃは鏡像法を用
いた計算により正確にｔの関数として、数学的に解くこ
とができる。

ｔｉｃの形状依存性の傾向が概略確認されていればそれ
に見合った精度で厚さｔも概算できる。

実用的な目的からすれば、その程度の精度で目標を達成
することが多い。

通常の四探針では各探針の間隔Ｓは一定で等しく直線状
に並んでいるが、ｔ−Ｆｃとｔの関係（即ちＦｃ（！：
ｔとの関係）が既知であれば探針の配置にはこだわらな
いが測定対象物の形状、特に大きさによって間ｔＱＭｓ
を変えるのが実際的である。

この探針２．３，４．５間の距離Ｓは被測定物の肉厚に
応じて変えた方がよい。また第２図示のグラフの勾配が
急になるように距ＭＳを選んだ方が、推測値は正確にな
るので好ましい。探針間の距離Ｓの２倍までの厚みは比
較的精度よく測定できる。

２肱斑第５図示のような等方性黒鉛１ｅ　（上下面が７　ｃｎ
＋Ｘ　７　ｃ＋＋＋の直方体で厚みを０．３５ｃｍから
５．６５ｃｍまで変えた８種のサンプル）について測定
を行った。測定を行う前に黒鉛１ｅの表面の錆を落とし
、電極との接触抵抗を少しでも下げ、接触状況が安定す
るようにする。次に第５図示のようにその中央に四探針
２．３，４．５を距１０．５ｃｍの距離でその列が辺に
平行になるように設置し、その抵抗値を測定した。

別の方法にてこの黒鉛材料の体積固有抵抗ρは求められ
ており、その値は９．ＯＸ　１０−’Ωｃｍである。

一方、Ｒｅ５ｉ　Ｃａ１ｃにより計算したＦｃを用いて
ｐにＸｔ−ｗｔの関係をグラフにかくと、第６図のよう
になる。そこで各サンプル（実際の厚みｔ）について抵
抗実測値からρ／Ｒを求め、それからグラフにより求め
た厚み推測値Ｌ１を表に示し、実際の厚み実測値ｔ２と
比較した。

表から次の知見が得られる。

１、厚み推測値ｔ、は実測値１ｚより数％程度低い傾向
にあるが、１０％以下の精度で推定できること（厚み推
測の精度としては実用的には問題ないと見てよい）２、　探針間の距離（０，５０！１１）の約２倍以上の
厚みになると精度は極端に落ちる。

３　ｃ＋ｎ以上の厚みの場合には、グラフからは推測値
ｔ、は読み取れない。（ρ／Ｒの値がＦｃＸｔ〜ｔのカ
ーブに交わらない。）〔発明の効果〕以−トのようにして本発明により水道配管或いはタンク
等の金属壁面の実質肉厚（内部腐食による金属肉厚）を
非破壊的に測定することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は本発明の原理を示す説明図、（ロ）は（
イ）の探針部分の断面図、第２図は厚みｔとｔ・Ｆｃと
の関係を示すグラフ、第３図は本発明をパイプの厚み測
定に適用した場合の斜視図、第４図は本発明を大きな金
属壁面の厚み測定に適用した場合の斜視図、第５図は本
発明の実験例の測定部分の斜視図、第６図はその実験例
における厚みｔとｔｌ’ｃの関係を示すグラフである。１　、　ｌｃ　、　ｌｄ　、　１ｅ・”　・−・被測定
物、２，３，４．５・・・・・・四探針、ρ・・・・・
・体積固有抵抗。 −ｗｌ目（イ）Ｃロン塩２目箋３ρ

Claims

【特許請求の範囲】

被測定物の表面で四探針法によって電気抵抗を測定し、
その測定値、形状補正係数及び被測定物の体積固有抵抗
から測定物の金属又は半導体層の厚みを非破壊的に推測
することを特徴とする導電体肉厚非破壊測定法。