JP6306851B2 - 金属複層体の層厚試験法および金属複層体の層厚試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属複層体の層厚試験法および金属複層体の層厚試験装置に関する。特に、本発明は、埋設配管の劣化程度の試験法およびそのための装置に関する。

従来から、複層体の構成層の厚みを非破壊方式で測定する方法が採用されている。
たとえば、特開昭６０−１２３７１２号公報（特許文献１）には、管の表面に超音波探触子を設置して半径方向に超音波を発し、対向側のライニング内面からの反射波を検出し、この反射波のエネルギ損失によりライニング厚を測定することを特徴とする管内面ライニング厚の測定方法が開示されている。

また、特開昭６３−３２１１号公報（特許文献２）には、金属製本体の表面に一体に形成された、強化繊維と金属マトリックスとよりなる繊維強化複合層の厚さを測定するに当り、繊維強化樹脂複合層の表面に向けて超音波を発信して反射波を逐次受信し、超音波の発信から強化繊維による最終反射波受信までの時間を繊維強化複合層の厚さに換算することを特徴とする、超音波による繊維強化複合層の厚さ測定方法が開示されている。

特開昭６０−１２３７１２号公報 特開昭６３−３２１１号公報

特許文献１の方法は、金属およびコンクリートから構成される複合管の、コンクリートライニング層の厚みを測定するものである。この方法では、複合管の外側に接触型超音波探触子を設置する必要がある。従って、埋設管路について適用する場合、開削作業が必要となる。さらに、特許文献１の方法は、ライニング厚を測定する方法であり、金属層の厚みを測定することは記載されていない。
特許文献２の方法は、水浸式超音波法で、超音波入射側である繊維強化層の厚みを測定するものである。しかしながら、裏層である金属層の厚みを測定できることは記載されていない。

本発明の目的は、一般的技術常識において超音波の減衰が特に大きいと考えられている多孔質層を金属層の表面上に有する複合層について、非破壊方式で、金属層の厚みに関する情報を取得することができる方法を提供することにある。

（１）
一局面に従う金属複層体の層厚試験法は、金属層と、金属層の表面上に設けられた多孔質層とを含む複層体の層厚を試験する方法である。層厚試験法は、水媒体を介して、複層体の多孔質層の側から金属層の側へ向かう方向に発信される超音波に供する発信工程と；超音波伝播時間に対する反射波を受信し、反射波の強度の波形を取得する波形取得工程と；取得された波形から、少なくとも、金属層と多孔質層との境界面で最初に反射した第１界面反射波のピークと、金属層の多孔質層とは反対側の面で最初に反射した第１外面反射波のピークとを判定する判定工程と；第１界面反射波のピークと第１外面反射波のピークとの検出時間差に基づいて金属層の肉厚を算出する肉厚算出工程とを含む。

これによって、非破壊方式で金属層の肉厚を測定することができる。

（２）
一局面に従う金属複層体の層厚試験法は、金属層と、金属層の表面上に設けられた多孔質層とを含む複層体の層厚を試験する方法である。層厚試験法は、水媒体を介して、複層体の多孔質層の側から金属層の側へ向かう方向に発信される超音波に供する発信工程と；超音波伝播時間に対する反射波を受信し、反射波の強度の波形を取得する波形取得工程と；取得された波形が、金属層中でのｎ重反射（ｎは、２以上の整数である）による多重ピークとして検出される場合に、当該波形から、金属層の多孔質層とは反対側の面で反射した外面反射波のピークを少なくとも２本判定する判定工程と；判定された外面反射波のピークから任意に選択される少なくとも２本のピークの検出時間に基づいて金属層の肉厚を算出する肉厚算出工程とを含む。

これによって、非破壊方式で金属層の肉厚を測定することができる。

第１界面反射波のピーク、外面反射波（第１外面反射波を含む）のピークは、反射波として判別可能な態様で検出されるピークであり、例えば、シグナルノイズ比（Ｓ／Ｎ）が２．５以上、好ましくは３以上であるものをいう。

多孔質とは、3次元に連なった連続気孔を持つ固体物質である。
多孔質は、音響インピーダンスが特に小さい（つまり固体および液体と比べて極めて小さい）空気で連続気孔内が満たされていることに起因し、超音波を照射しても物質内部で散乱して透過しにくい。このため、多孔質は本来的に超音波測定に適さない。本発明の層厚試験法においては、水媒体を介在させるとともに、多孔質層に水媒体が含浸され、連続気孔内が、音響インピーダンスがより大きい（つまり固体に近い音響インピーダンスを有する）水で満たされる。つまり、連続気孔内が空気から水に置換される。このため、多孔質を構成する固体との音響インピーダンスの差が小さくなることで、超音波が透過しやすくなり、超音波測定を可能にしていることが考えられる。

（３）
本発明の層厚試験方法において、多孔質はセメント含有物質であってよい。
セメント含有物質は水と音響インピーダンスが特に近いため、水媒体の介在によって音響インピーダンスの差が小さくなり、超音波測定がより容易となる。

（４）
本発明の層厚試験法においては、発信工程において発信される超音波の周波数が、１ＭＨｚ以上９ＭＨｚ以下である事が好ましい。

これによって、超音波伝播時間に対する反射波強度の波形においてピークを分離して検出する分解能が得られやすい。したがって、金属層の肉厚をより正確に取得しやすい。超音波が金属層内部を透過しやすくなるため、上記の外部面反射波が感度の高い状態で得られやすくなる。

（５）
本発明の層厚試験法の試験対象は、金属管の内周面に多孔質層がライニング層としてライニングされた複合管であってもよい。この場合、超音波は、複合管の内部に設けられたプローブ部から発信される。

ライニング層は、基材（本発明においては金属）の表面に比較的厚く被覆された、基剤の腐食、摩耗、汚染を防ぐ層である。プローブ部は、少なくとも超音波探触子を含む部材である。
この場合、水が満たされた複合管の内部にプローブ部を挿入して層厚試験を行うことができるため、特に複合管が埋設されている場合に、開削作業が不要となる。

（６）
発信工程においては、超音波が、ライニング層の内表面に対して垂直に発信される角度を保ちながら、複合管の全内周を走査するように発信されることができる。
なお、プローブ部のヘッド部とライニング層の内表面との間の距離は、介在する水媒体の厚みに相当する。ヘッド部は、プローブ部を構成する超音波探触子の筐体における超音波発信側の外表面をいう。

また、ライニング層の内表面に対して垂直とは、ライニング層の内表面の接線に対して厳密に９０度を成す角に限定される意ではなく、当該接線に対して８５度以上９５度以下を成す角も許容する意である。さらに、許容範囲をさらに８８度以上９２度以下とすれば、エコー高さが９０度の場合の半分（具体例として６ｄＢ分減少）程度に留まらせることができる点で好ましい。

さらに、超音波が発信される位置の、中心軸から上記接線（超音波が入射するライニング層の内表面の接線）に平行な径方向へのずれも許容する。このずれの許容範囲は、水距離にも依存するが、中心軸から上記径方向へ±５ｍｍ以内であり、好ましくは±３ｍｍ以内である。これにより、ずれがない場合に比べ、エコー高さを半分（具体例として６ｄＢ分減少）程度に留まらせることができる。

これによって、金属管の全周の肉厚を試験することができる。

（７）
本発明の層厚試験法においては、試験対象のセメント含有物質がモルタルであってよい。

これによって、本発明は、特に試験対象がモルタルライニング管である場合において、高い汎用性を実現することができる。

（８）
本発明の層厚試験法においては、試験対象の金属層が鋳鉄および鋼の少なくともいずれかであってよい。

これによって、本発明は、特に試験対象が埋設ライニング配管である場合において、高い汎用性を実現することができる。また、試験対象が地下タンクなどの埋設ライニング鋼構造物である場合にも有用である。

（９）
他の局面に従う金属複層体の層厚試験装置は、（１）から（８）のいずれかに記載の方法に用いられ、超音波を発信するためのプローブ部と；プローブ部のヘッド部と多孔質層の表面とを離間させる離間部と；超音波伝播時間に対する反射波強度の波形を取得する波形取得部と；取得された波形から、少なくとも、金属層と多孔質層との境界面で最初に反射した第１界面反射波のピークと、金属層の多孔質層とは反対側の面で最初に反射した第１外面反射波のピークとを判定する判定部と；第１界面反射波のピークと第１外面反射波のピークとの検出時間差に基づいて金属層の肉厚を算出する肉厚算出部とを含む。

これによって、非破壊方式で金属層の肉厚を正確に取得することができる。

（１０）
さらに他の局面に従う金属複層体の層厚試験装置は、（１）から（８）のいずれかに記載の方法に用いられ、超音波を発信するためのプローブ部と；プローブ部のヘッド部と多孔質層の表面とを離間させる離間部と；超音波伝播時間に対する反射波強度の波形を取得する波形取得部と；取得された波形が、金属層中でのｎ重反射（ｎは、２以上の整数である）による多重ピークとして検出される場合に、当該波形から、金属層の多孔質層とは反対側の面反射した外面反射波のピークを少なくとも２本判定する判定部と；判定された外面反射波のピークから任意に選択される２本の少なくともピークの検出時間に基づいて金属層の肉厚を算出する肉厚算出部とを含む。

これによって、非破壊方式で金属層の肉厚を正確に取得することができる。

（１１）
本発明の金属複層体の層厚試験装置は、超音波が多孔質層の内表面に対して垂直に発信される角度を保持する角度保持部を含んでよい。

これによって、エコーピークを充分な強度で検出することができる。
なお、角度保持部は、離間部とは別に設けられてもよいし、離間部の一構成としてもうけられてもよい。

（１２）
本発明の金属複層体の層厚試験装置は、金属管の内周面に多孔質層がセメント含有ライニング層としてライニングされた金属複合管を試験対象とし、離間部が、金属複合管の軸心方向に走行可能な移動機構を含んでよい。

これによって、金属管の軸方向について肉厚を試験することができる。

（１３）
本発明の金属複層体の層厚試験装置は、金属管の内周面に多孔質層がセメント含有ライニング層としてライニングされた金属複合管を試験対象とし、超音波が複合管の全内周を走査するように発信されるように構成されてよい。

これによって、金属管の全周の肉厚を試験することができる。

（１４）
本発明の金属複層体の層厚試験装置は、金属管の内周面に多孔質層がセメント含有ライニング層としてライニングされた金属複合管を試験対象とし、プローブ部が、金属複合管の軸心を回転軸として金属複合管内部で回転可能に設けられてよい。

これによって、金属管の全周の肉厚を試験することができる。なお、本発明の層厚試験装置は、当該回転軸を機械的構成の一部として有するか否かを問わない。本発明の層厚試験装置が、当該回転軸を機械的構成の一部として有さない場合の例として、離間部が、金属複合管の内周に（すなわちライニング層の表面を周方向に）沿って走行可能な移動機構を含んでいる場合が挙げられる。

本発明の金属複層体の層厚試験装置は、金属管の内周面に多孔質層がセメント含有ライニング層としてライニングされた金属複合管を試験対象とし、プローブ部が、金属複合管の軸心位置から当該軸心方向に超音波を発信するように設けられ、発信された超音波を、ライニング層の内表面に入射するように屈折させる屈折部が、複合管の軸心を回転軸として回転可能に設けられてもよい。

これによって、複合管の全内周を走査するように発信されることができる。したがって、金属管の全周の肉厚を試験することができる。

（１５）
本発明の金属複層体の層厚試験装置は、超音波の周波数が１ＭＨｚ以上９ＭＨｚ以下となるように設定されていてよい。
これによって、超音波伝播時間に対する反射波強度の波形においてピークを分離して検出する分解能が得られやすい。したがって、金属層の肉厚をより正確に取得しやすい。超音波が金属層内部を透過しやすくなるため、上記の外部面反射波が感度の高い状態で得られやすくなる。

（１６）
本発明の金属複層体の層厚試験装置は、プローブ部が、超音波探触子を含むものであってよい。
これによって、一般的に水浸法に用いられる超音波探触子を用いることができる。なお、超音波探触子は、圧電特性を有する振動子に吸音材と保護板とを張り合わせて筐体内に収容された超音波センサが一般的である。

本発明によると、多孔質層を金属層の表面上に有する複合層について、非破壊方式で、金属層の厚みに関する情報を取得することができる方法を提供することができる。

本実施の形態の層厚試験法の一例を示す模式図である。 本実施の形態の層厚試験法の一例を示す模式図である。 本実施の形態の層厚試験法の一例を示す模式的一部拡大図である。 本実施の形態の層厚試験法の一例を示す模式的一部拡大図である。 本実施の形態の層厚試験装置の要部の一例を示すブロック図である。 本実施の形態の層厚試験法における検出ピークパターンの一例を示す模式図である。 本実施の形態の層厚試験法における検出ピークパターンの他の例を示す模式図である。 本実施の形態の層厚試験法における検出ピークパターンのさらに他の例を示す模式図である。 本実施の形態の層厚試験法の他の一例を示す模式図である。 実施例１で得られた層厚試験結果である。 実施例２で得られた層厚試験結果である。 実施例３で得られた層厚試験結果である。 実施例４で得られた層厚試験結果である。 実施例５で得られた層厚試験結果である。 実施例６で得られた層厚試験結果である。 実施例７で得られた層厚試験結果である。 参考例１で得られた結果である。 実施例８で得られた層厚試験結果である。 実施例９で得られた層厚試験結果である。 実施例１０で得られた層厚試験結果である。 実施例１１で得られた層厚試験結果である。 実施例１２で得られた層厚試験結果である。 参考例２で得られた層厚試験結果である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の要素には同一の符号を付しており、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態にかかる層厚試験法の一例を模式的に示す一部切欠図である。図２は、図１の層測定試験法において、試験対象のライニング管の軸方向から見た模式図である。図３は、本実施の形態に層厚試験法の一例を示す模式的一部拡大図である。図５は、層厚試験装置の一部を示すブロック図である。

図１および図２に示すように、層厚試験法における層厚試験装置１００の試験対象は、ライニング管５００である。ライニング管５００は、金属管５１０の内面に、セメント含有層５２０がライニングされ、且つ地中に埋設されているものである。たとえば、上水道、下水道、工業用水道および農業用水道の配管が挙げられる。

金属管５１０の材質としては、鉄（特に鋳鉄）および鋼が挙げられる。
鋳鉄は、炭素を約２．０％以上含む鉄−炭素系合金である。一般的に、炭素を２．０％以上４．５％以下およびケイ素を０．５％以上３．０％以下含み、その他、マンガンを１．０％以下、リンおよび／または硫黄を０．１％程度をさらに含むことが多い（％は、重量を基準とする）。

鋳鉄の種類としては、通常の鋳鉄として、白鋳鉄、まだら鋳鉄およびねずみ鋳鉄が挙げられ、強化された鋳鉄として、強靭鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄（たとえば、ノジュラー鋳鉄、ダクタイル鋳鉄）、可鍛鋳鉄および合金鋳鉄が挙げられる。水道管の場合、具体的には、日本工業規格（JIS G 5521, 5522, 5523, 5524, 5526, 5527）、日本水道協会規格（JWSA G 102, 103, 105, 106, 108, 109, 110, 111, 113, 114, 114-2）、日本下水道協会規格（JSWAS G-1, G-2）、日本ダクタイル鉄管協会規格（JDPA G 1001, 1002,
1003, 1004, 1007, 1008, 1009, 1010, 1011, 1012, 1013, 1014, 1015, 1016, 1017,
1018, 1019, 1020, 1021, 1022, 1024, 1025, 1026, 1027, 1028, 1029, 1030, 1031,
1032, 1033, 1034, 1035, 1036, 1037, 1038, 1039, 1040, 1041, 1042, 1043, 1044,
1045, 1046, 1047, 1048）などに規定されている。

鋼は、炭素を約２．０％以下含む鉄−炭素系合金である（％は、重量を基準とする）。たとえば、炭素鋼およびステンレス鋼が挙げられる。

また、金属管５１０の呼び径は、たとえば１００以上、より具体的には１００以上３００以下である。

セメント含有層５２０の材質としては、セメントが含有されたライニング用材料であればよい。セメントとしては、ポルライトセメント、混合セメント（たとえば、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント）、エコセメント、水和セメント、および未水和セメントなどが挙げられる。代表的なポルライトセメントは、石灰石と、粘土、ケイ石、および酸化鉄などとの混合物を焼成し、ケイ酸三カルシウム、ケイ酸二カルシウム、アルミン酸三カルシウム、鉄アルミン酸四カルシウムなどのクリンカーとした後、クリンカーに対し石膏を少量添加し、微粉砕処理したものである。セメントには、上述の成分の他に、空気および／または水が存在しても良い。

セメント含有層５２０は、上述のセメントを含む材料が層状をなすものである。セメントを含む材料において、セメントに混合される材料としては、砂などの細骨材、砂利や砕石などの粗骨材、および混和材が挙げられる。より具体的には、セメントを含む材料としては、モルタルおよびコンクリート（たとえば、フレッシュコンクリート、硬化コンクリート）が挙げられる。

なお、モルタルは、一般的に、セメントに細骨材が単独で、またはセメントに細骨材と混和材料との両方が加えられたものである。水道管の場合、具体的には、日本工業規格（JIS A5314）、日本水道協会規格（JWWA A 107, JWWA A 113）、日本ダクタイル鉄管協会規格（JDPA Z 2013, JDPA Z 2015）などに規定されている。健全状態（すなわち劣化されていない状態）における組成として、セメントと細骨材との質量配合比率が１：１．５以上１：３．５以下であること、および、混和材を配合する場合は、セメント質量に対して１５％以下であることが定義されている（％は、重量を基準とする）。

さらに、セメント含有層５２０は、セメント含有材料の層の内表面に、さらなる別の被覆層すなわちシールコートを有するものであってもよい。さらなる別の被覆層の材質は、たとえば樹脂、より具体的にはアクリル系樹脂および塩化ビニル系樹脂が挙げられる。

図１および図２に示すように、ライニング管５００の内部には水Ｗが満たされている。層厚試験装置１００は、ライニング管５００の内部に配置される。層厚試験装置１００は、プローブ部１１０と、保持部１２０と、離間部１３０とを含む。さらに、図５に示すように、層厚試験装置１００は、波形取得部１５０と、判定部１６０と、肉厚算出部１７０と、表示部１８０とを含む。

図２に示すように、プローブ部１１０は、超音波探触子１１１と、一端部において超音波探触子１１１をセメント含有層５２０へ向けて保持するセンサホルダ１１２と、センサホルダ１１２の他端部を保持部１２０に連結するアーム部材１１３とを含む。超音波探触子１１１と、センサホルダ１１２と、アーム部材１１３とは、ライニング管５００の径方向に同軸となるように配置される。

図２に示す超音波探触子１１１は、超音波を発生するとともに、超音波ビームを送受信する。超音波探触子１１１は、主として、音響レンズ、音響整合層（マッチング層）、振動子（素子）およびバッキング（ダンパー）を筐体内に含む。

音響レンズは、屈折を利用して超音波ビームを集束し分解能を向上させるために設けられる。音響レンズとしては凹型が一般的である。音響レンズの音速としては、２０００ｍ／ｓｅｃ以上３０００ｍ／ｓｅｃ以下程度であり、材料としては、アクリル樹脂又はポリスチレン樹脂が使用される。
音響整合層（マッチング層）は、λ／４層とも呼称される。振動子と検体との間の音響インピーダンス差を少なくし、超音波を効率よく送受信するために多層配置される。
振動子（素子）は、超音波を送受信する。電圧を加えると振動して超音波を発生し、逆に振動すると電圧を発生するいわゆるトランスデューサーである。圧電素子とも呼称され、ピエゾ効果（圧電効果）を具備する素材によって構成される。そのような素材として代表的なものとして水晶が挙げられるが、より一般的には、PZT（ジルコン酸チタン酸鉛）が挙げられる。その他、PVDF（ポリフッ化ビニリデン）も挙げられる。
バッキング（ダンパー）は、振動子の背面に配置され、後方への超音波の伝搬を抑制する。パルス幅を短くすることに寄与する。

超音波探触子としては、焦点型探触子および直進型探触子が挙げられる。焦点型探触子は、発信される超音波が、ヘッド部からある一定距離（図１中符号Ｄ参照）をおいた地点で一時的に集束されるように設計されている。焦点型探触子では、ヘッド部の各点から発信される超音波が平行ではなく、当該地点に向けて集まるように発信される。直進型探触子は、ヘッド部の各点から発信される超音波が平行となるように設計されている。シャープなピークを得るためには、焦点型探触子であることが好ましい。

また、本実施の形態では、一探触子法つまり１個の送受信一体型超音波探触子１１１を用いる方法を例示しているが、これに限定されるものではない。
たとえば、二探触子法つまり発信用探触子と、受信用探触子とを用いる方法が用いられてもよい。発信用探触子と受信用探触子とは、それぞれ機能的および物理的に分離されたものであってよく、この場合、ライニング層の内表面の接線に対して斜め（つまり０度超９０度未満の入射角となるよう）に発信用探触子から超音波発信し、斜めに（つまり０度超９０度未満の反射角で）反射した反射波を受信用探触子で受信することができる。
他にも、送受信一体型センサを複数利用する方法が用いられてもよい。また、二探触子法を複数利用する方法が用いられてもよい。

図１および図２に示すように、保持部１２０は、プローブ部１１０と離間部１３０とを保持するために、両部の間に介在するよう設けられる。さらに図１および図２の場合、セメント含有層５２０の内周表面の接線ＴＬ（図２参照）に対するプローブ部１１０の角度（垂直）が一定に保持されるように、プローブ部１１０と離間部１３０との間を連結することもできる。図２に示すように、保持部１２０は、ライニング管５００の軸心と同軸となるように配置された回転軸１２１と筒状ケーシング１２２を含む。

図１および図２に示すように、回転軸１２１は、一端部がプローブ部１１０のアーム部材１１３を固定するとともに、他端部が筒状ケーシング１２２の軸心位置で支承され、筒状ケーシング１２２内に収容されたモータ（図示せず）によって回転駆動される。これによって、回転軸１２１の回転と共に、アーム部材１１３を介して、超音波探触子１１１が、セメント含有層５２０表面とに対する角度（垂直）を保った状態で、セメント含有層５２０内周表面に沿って回転する（図１および図２中矢印）。

図１および図２に示すように、離間部１３０は、プローブ部１１０の超音波探触子１１１のヘッド部（超音波が発信される部位）とセメント含有層５２０表面との間を離間させるように設けられる。プローブ部１１０の超音波探触子１１１のヘッド部とセメント含有層５２０との間の距離Ｄ（図１参照）は、発信される超音波の波長、および超音波探触子１１１の特性（直線型および焦点型）などによって異なり得るため特に限定されるものではない。例えば、検出感度を良好に保ち易くする観点からは、距離Ｄは５ｍｍ以上とすることができる。

図２に示すように、離間部１３０は、セメント含有層５２０の内周の半径方向外側に放射状に拡出および半径方向内側に放射状に縮退可能な３つの平行リンク機構１３１と、それぞれの平行リンク機構１３１の半径方向外側に設けられた、ライニング管５００の軸方向に対をなし（図１参照）、当該軸方向に走行可能な車輪１３５とを含む。

図１に示すように、平行リンク機構１３１は、連結用リング１３２と、クロスアーム１３３と、リンクプレート１３４とを含む。
連結用リング１３２は、筒状ケーシング１２２の軸方向に２個設けられ、一方は筒状ケーシング１２２の外周面に外嵌され、他方は筒状ケーシング１２２の外周面を軸方向に摺動可能となるように遊嵌される。連結用リング１３２はいずれも、図２に示すように、表面に、クロスアーム１３３を連結するための連結用突部が３個、放射状に突設されている。

クロスアーム１３３は、一対のアームの交差角が変化可能であり、図１に示すように、それぞれのアームの一端部は、２個の連結用リング１３２それぞれに連結される。リンクプレート１３４は、クロスアーム１３３の他端部を連結するとともに、車輪１３５の対同士を連結する。リンクプレート１３４においては、クロスアーム１３３の他端部の一方の連結位置が固定され、他方の連結位置がライニング管５００の軸方向に摺動可能である。

図１および図２に示すように、離間部１３０は、３対の車輪１３５がセメント含有層５２０に当接しかつ筒状ケーシング１２２の軸心がライニング管５００の軸心と一致するように、クロスアーム１３３の交差角度が調整されることによって、プローブ部１１０の超音波探触子１１１とセメント含有層５２０とが離間した状態が保たれる。

図３は、層厚試験を行う場合の、超音波探触子１１１とライニング管５００の一部とを拡大した模式図である。図３に示すように、超音波探触子１１１のヘッド部から超音波（発信波Ｅ）が発信される。発信波Ｅは、セメント含有層５２０の内周表面ｓの接線ＴＬに対して垂直となるように発信される。

発信される超音波の波長は、超音波探触子１１１の特性（直線型および焦点型）、超音波探触子１１１のヘッド部とセメント含有層５２０表面との距離などによって異なり得るため特に限定されるものではない。例えば、超音波の波長の下限値は１ＭＨｚ以上であり、さらに、１．５ＭＨｚ、さらには２ＭＨｚが好ましい。超音波の波長の上限値は、たとえば、１０ＭＨｚであり、より好ましくは、９ＭＨｚ、さらには、７．５ＭＨｚ、さらには、５ＭＨｚ、さらには、３．５ＭＨｚである。上記範囲を上回ると、シグナルノイズ比（Ｓ／Ｎ比）に対して感度が低くなる傾向がある。上記範囲を下回ると、不感帯（すなわち各ピークの裾幅）が広くなり、層厚測定精度が低下する傾向、および、層厚測定可能範囲が狭くなる傾向がある。

層厚試験によってもたらされるモデルケースの一例においては、図３に示すように、発信波Ｅは、金属管５１０の外表面ｂまで到達するとともに、セメント含有層５２０の内周表面ｓ、セメント含有層５２０と金属管５１０との境界面ｉ、および金属管５１０の外表面ｂそれぞれで反射し、内周表面ｓで反射した反射波ＲＳ、境界面ｉで最初に反射した第１反射波ＲＩ１、および外表面ｂで最初に反射した第１反射波ＲＢ１が、超音波探触子１１１に受信される。

さらに、図４に、金属層５１０中で多重反射することによって多重エコーピークが取得される場合における、超音波の反射経路を模式的に示す。
発信波Ｅが、金属層５１０中でｎ重反射（ｎは、２以上の整数である。以下において同じ。）するとして一般化すると、外表面ｂで（ｎ−１）回目に反射した反射波は、第（ｎ−１）反射波ＲＢ（ｎ−１）であり、第（ｎ−１）反射波ＲＢ（ｎ−１）が境界面ｉで反射することにより外表面ｂでｎ回目に再び反射した反射波は、第ｎ反射波ＲＢｎである。
したがって、発信波Ｅが、金属層５１０の外表面ｂで最初に反射した反射波は第１反射波ＲＢ１と記載し、反射波ＲＢ１が境界面ｉで反射することにより外表面ｂで２回目に再び反射した反射波は第２反射波ＲＢ２と記載する。また、何番目に反射したものかを特に限定せずに差す場合は、単に反射波ＲＢと記載する。

受信された信号は、波形取得部１５０（図５参照）において、伝播時間に対する反射波強度の波形へ処理される。より具体的には、受信波（図３の場合、反射波ＲＳ，ＲＩ１，ＲＢ１）を信号増幅器で増幅し、バンドパスフィルタなどでノイズを除去し、Ａ／Ｄ変換器でデジタル化され、その後、デジタル化された波形を同一時間軸上で加算平均する平均化処理が行われることで波形が取得される。取得された波形は、測定位置情報とともに記憶される。取得された波形は、表示部１８０に表示されることができる。

このモデルケースにおけるピークパターン（伝播時間に対する反射波強度）を図６に模式的に示す。図６は、横軸に伝播時間、縦軸に信号強度を示す。図６に示すように、分離可能な分解能で３本のエコーピークが検出される。より具体的には、最も伝播時間が短い反射波として、セメント含有層５２０の内周表面ｓで反射した反射波ＲＳが検出される。２番目に伝播時間が長い反射波として、境界面ｉで最初に反射した第１反射波ＲＩ１が検出される。３番目に伝播時間が長い反射波として、外表面ｂで最初に反射した第１反射波ＲＢ１が検出される。

さらに、場合によっては、金属層５１０中で多重反射することによって２以上の反射波ＲＢを含む多重エコーピークが取得されることもある。つまり、第（ｎ−ｋ）反射波ＲＢ（ｎ−ｋ）とともに、第（ｎ−ｋ＋１）反射波ＲＢ（ｎ−ｋ＋１）、第（ｎ−ｋ＋２）反射波ＲＢ（ｎ−ｋ＋２）、第（ｎ−ｋ＋３）反射波ＲＢ（ｎ−ｋ＋３）、第（ｎ−ｋ＋４）反射波ＲＢ（ｎ−ｋ＋４）・・・が取得される場合もある（ｋは１以上の整数である。以下において同じ。）。この場合、第１反射波ＲＢ１と、外表面ｂで再反射により二番目に反射した第２反射波ＲＢ２（図３参照）が検出されることによる第２反射波とから主に構成された多重エコーピークが取得されることが多い傾向にある。

図６のモデルケースでは、それぞれの反射波ＲＳ，ＲＩ１，ＲＢ１のエコーピークを正規分布のシングルピークとして表示しているが、このような形状に限られるものではない。エコーピークは、少なくとも、金属管５１０の肉厚測定に必要な第１反射波ＲＩ１，ＲＢ１のそれぞれのエコーピークが互いに判別可能に検出される態様であればよい。たとえば、エコーピークが、同じ界面を反射した反射波の干渉による合成波によりピーク群を形成した態様であってもよい。また、反射波ＲＳ，ＲＩ１，ＲＢ１のそれぞれのエコーピークは、例えばＳ／Ｎ比が２．５以上、好ましくは３以上である。

判定部１６０（図５参照）においては、少なくとも、第１反射波ＲＩ１，ＲＢ１、または、金属層５１０中でｎ重反射する場合の反射波ＲＢのうち少なくとも２の反射波ＲＢが、ピークとして判別可能な分解能、または分解能およびＳ／Ｎ比（たとえばＳ／Ｎ比が２．５以上、好ましくは３以上）で検出されたか否かが判断される。

たとえば図６のようなピークパターン（反射波ＲＳ，ＲＩ１，ＲＢ１のエコーピーク）が判別可能に検出された場合、ライニング管５００の金属管５１０の肉厚が、その肉厚を求めることができる程度であると判断できる。

同様に、２以上の反射波ＲＢのエコーピークが判別可能に検出された場合、ライニング管５００の金属層５１０の肉厚が、その肉厚を求めることができる程度であると判断できる。

図６のようなピークパターンの場合、さらに、肉厚算出部１７０（図５参照）において、第１反射波ＲＢ１と第１反射波ＲＩ１との伝播時間の差（μ秒）に１／２と音速とを乗じることにより、金属管５１０の肉厚を算出する。

同様に、２以上の反射波ＲＢのピークが判別可能に検出された場合、検出された反射波ＲＢのピークから任意に選択される一対（２本）の反射波ＲＢのピークを用い、それらの伝播時間の差に基づいて、金属層の肉厚を算出することができる。

たとえば、第（ｎ−ｋ）反射波ＲＢ（ｎ−ｋ）および第（ｎ−ｋ＋１）反射波ＲＢ（ｎ−ｋ＋１）を用いる場合は、第（ｎ−ｋ）反射波ＲＢ（ｎ−ｋ）と第（ｎ−ｋ＋１）反射波ＲＢ（ｎ−ｋ＋１）との伝播時間の差（μ秒）に１／２と音速とを乗じることにより、金属管５１０の肉厚を算出する。

さらにたとえば、第（ｎ−ｋ）反射波ＲＢ（ｎ−ｋ）および第（ｎ−ｋ＋３）反射波ＲＢ（ｎ−ｋ＋３）を用いる場合は、第（ｎ−ｋ）反射波ＲＢ（ｎ−ｋ）と第（ｎ−ｋ＋３）反射波ＲＢ（ｎ−ｋ＋３）との伝播時間の差（μ秒）に１／３を乗じ、さらに１／２と音速とを乗じることにより、金属管５１０の肉厚を算出する。

なお、判別可能に検出された２以上の反射波ＲＢのピークから一対の反射波ＲＢのピークを選択する組み合わせが複数パターンある場合は、複数パターンについて計算を行い、それら計算結果を平均化した値を最終的に金属管５１０の肉厚としてもよい。

あるいは、判別可能に検出された２以上の反射波ＲＢのピークから任意に選択される２以上の反射波ＲＢについて、まず、反射波ＲＢの経路の距離に対する伝播時間の関係を最少自乗法等により一次関数に近似することで、近似された一次関数の係数を、反射波ＲＢが金属層５１０の境界面ｉと外表面ｂとを１往復する時間の平均値として算出し、次に、算出された平均値に１／２と音速とを乗じることにより、金属層５１０の肉厚としてもよい。

判定部１６０による判定結果および／または肉厚算出部１７０の結果は、表示部１８０に表示されることができる。

図７は、層厚試験によってもたらされるモデルケースの他の例におけるピークパターンを示す。
図７においては、第１反射波ＲＩ１と第１反射波ＲＢ１とのエコーピークが分離不能であることに対して、反射波ＲＳのエコーピークは分離可能に検出されている。

図７のようなピークパターンが検出された場合、ライニング管５００の金属管５１０は、測定不可能な程度に減肉されていると判断することができる。一方で、セメント含有層５２０については、劣化していないか、または劣化していても、その程度が、セメント含有層５２０内部への発信波Ｅの入射を可能とする程度に軽微であると判断することができる。

図６および図７の例では、第１反射波ＲＩ１および第１反射波ＲＢ１の検出ピークに基づいて金属管５１０の肉厚を測定する態様を示したが、第１反射波ＲＢ１とともに第２反射波ＲＢ２（図３参照）が、互いに判別可能な検出能（例えばＳ／Ｎ比が２．５以上、好ましくは３以上）で検出される場合は、第１反射波ＲＢ１および第２反射波ＲＢ２の検出ピークに基づいて、同様に、金属管５１０の肉厚を測定することができる。

図８は、層厚試験によってもたらされるモデルケースのさらに他の例におけるピークパターンを示す。
図８おいては、反射波ＲＳのエコーピークのみが検出されている。図８のようなピークパターンが検出された場合、ライニング管５００の少なくともセメント含有層５２０の劣化が進んだ状態であると判断することができる。セメント含有層５２０の劣化が進んだ状態とは、空隙率の増加、セメントの重量比率の減少、およびカルシウム濃度の減少の少なくともいずれかによって、発信波Ｅが、セメント含有層５２０内部に入らない状態をいう。このようなピークパターンを生じる場合のセメント含有層５２０の劣化度合いとしては、例えば、セメントの重量比率が２０重量％以下である場合、および／またはカルシウム濃度が１００，０００ｐｐｍ以下である場合が挙げられる。その他、セメント含有層５２０の空隙率が０．５％以上である場合も挙げられる。

また、上述の例では、回転軸１２１に固定されたプローブ部１１０の超音波探触子１１１が、セメント含有層５２０内周表面に沿って回転する（図１および図２中矢印）態様を示したが、この態様に限定されるものではない。たとえば、回転軸１２１に固定されない超音波探触子１１１を備えるプローブ部１１０が、セメント含有層５２０表面に対する距離と角度（垂直）とを保った状態で、自走する態様であってもよい。

さらに、図９に示す層厚試験装置１００の他の例である層厚試験装置１００ａのように、回転しない軸心に固定されたプローブ部１１０ａの超音波探触子１１１ａが、ライニング管５００の軸心位置から当該軸心方向に超音波を発信するように設けられてもよい。この場合、超音波探触子１１１ａから発信された超音波を、セメント含有層５２０の内表面に対して所定の角度（垂直）で入射するように屈折させるミラー１４０が、当該軸心を回転軸として回転可能に（図９中矢印）設けられる。

また、上述の例では、表面が曲面であるセメント含有層５２０がライニングされたライニング管５００に対して層厚試験を行う態様を示したが、この態様に限定されるものではない。例えば、表面が平面であるセメント含有層が、当該表面と反対側の面が金属表面に接するように積層された金属複層体に対して層厚試験が行われてもよい。

さらに、上述の例では、金属管５１０の表面に設けられた多孔質層がセメント含有層５２０である態様を示したが、多孔質層はセメント含有物質に限られない。

さらに、上述の例では、層厚試験装置１００が、プローブ部１１０が保持部１２０を介して離間部１３０に連結される態様を例示したが、この態様に限定されるものではない。例えば、層厚試験装置１００は、プローブ部が直接離間部に直接連結された構成であってもよい。この場合、セメント含有層の表面または当該表面の接線に対するプローブ部の角度を垂直に保持する機能を、離間部に担わせてよい。

以上のように、層厚試験装置１００，１００ａを用いた層厚試験によると、波形取得工程で少なくとも第１反射波ＲＩ１，ＲＢ１のピーク（たとえば図６のピークパターン）が観測された場合は、金属管５１０が、厚み測定が可能な程度の肉厚を有すると判断することができる。この場合、第１反射波ＲＢ１のピークと第１反射波ＲＩ１のピークとの検出時間差に音速を乗じることで、金属管５１０の肉厚を正確に取得することができる。

なお、図７のピークパターンが観測された場合は、金属管５１０の減肉程度が大きいと判断することができる。図８のピークパターンが観測された場合は、少なくともセメント含有層５２０の劣化程度が大きいと判断することができる。

層厚試験装置１００，１００ａを用いた層厚試験によると、金属管５１０の内周面にセメント含有層５２０がライニングされたライニング管５００を測定対象とし、発信波Ｅは、複合管の内部に設けられた層厚試験装置１００，１００ａのプローブ部１１０，１１０ａの超音波探触子１１１，１１１ａから発信されるため、ライニング管５００が埋設されかつ中に水Ｗが満たされた状態で層厚試験を行うことができる。このため、開削作業を行うことなく層厚試験を行うことができる。

層厚試験装置１００，１００ａを用いた層厚試験によると、発信波Ｅが、セメント含有層５２０の内表面に対して垂直に発信される位置関係を保ちながら、ライニング管５００の全内周を走査するように発信されることができる。したがって、金属管５１０の全周の肉厚を試験することができる。

層厚試験装置１００，１００ａを用いた層厚試験によると、発信工程において発信される超音波（発信波Ｅ）の周波数が、１ＭＨｚ以上９ＭＨｚ以下であると、金属管５１０の肉厚を正確に取得しやすい。

層厚試験装置１００，１００ａを用いた層厚試験によると、発信工程において介在する水媒体の厚みＤが、５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であるため、発信波Ｅが金属管５１０内部を透過しやすくなり、反射波ＲＢが感度の高い状態で得られやすくなる。

層厚試験装置１００，１００ａを用いた層厚試験によると、試験対象が、鋳鉄管を代表とする金属管５１０セメント含有層５２０がライニングされたライニング管５００であるため、高い汎用性を実現することができる。

層厚試験装置１００，１００ａは、超音波を発信するためのプローブ部１１０，１１０ａと、プローブ部１１０，１１０ａのヘッド部とセメント含有層５２０の表面とを離間させる離間部１３０と、超音波伝播時間に対する反射波強度の波形を取得する波形取得部１５０と、波形において、反射波のピーク数が、３本以上であるか否かを判定する判定部１６０とを含むため、波形取得部１５０で少なくとも第１反射波ＲＩ１，ＲＢ１のピーク（たとえば図６のピークパターン）が観測された場合は、金属管５１０が、厚み測定が可能な程度の肉厚を有すると判断することができる。この場合、肉厚算出部１７０が、第１反射波ＲＢ１のピークと第１反射波ＲＩ１のピークとの検出時間差に音速を乗じることで、金属管５１０の肉厚を正確に取得することができる。

層厚試験装置１００は、プローブ部１１０が、ライニング管５００の軸心を回転軸としてライニング管５００内部で回転可能に設けられているため、金属管５１０の全周の肉厚を試験することができる。

層厚試験装置１００ａは、プローブ部１１０ａが、ライニング管５００の軸心に、設けられ、かつ、セメント含有層５２０の内表面に対して垂直に入射するように屈折させるミラー１４０が、ライニング管５００の軸心を回転軸として回転可能に設けられるため、金属管５１０の全周の肉厚を試験することができる。

本発明においては、金属管５１０が「金属層」に相当し、セメント含有層５２０が「多孔質層」に相当し、ライニング管５００が「複層体」に相当し、水Ｗが「水媒体」に相当し、セメント含有層と金属管との境界面ｉが「金属層と多孔質層との境界面」に相当し、金属管の外表面ｂが「金属層の多孔質層とは反対側の面」に相当し、発信波Ｅが「発信される超音波」に相当し、第１反射波ＲＩ１が「第１界面反射波」に相当し、第１反射波ＲＢ１が「第１外面反射波」に相当し、反射波ＲＢが「外面反射波」に相当し、内周表面ｓが「内周面」に相当し、層厚試験装置１００が「層厚試験装置」に相当し、プローブ部１１０が「プローブ部」に相当し、離間部１３０が「離間部」に相当し、波形取得部１５０が「波形取得部」に相当し、判定部１６０が「判定部」に相当し、肉厚算出部１７０が「肉厚算出部」に相当し、車輪１３５が「移動機構」に相当し、超音波探触子１１１が「超音波探触子」に相当する。

以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

ＪＷＷＡ Ａ１０７，Ａ１１３既定のモルタルライニングダクタイル鋳鉄管（モルタルライニング層の層厚は７ｍｍ程度）の健全管を用意し、その一部の金属を減肉させてサンプル管を作成した。実施例１から実施例７で用いたサンプル管の口径は呼び径２５０である。減肉加工はザグリ加工によって行い、φ２０ｍｍのザグリ穴の平底面を減肉部とした。減肉部の減肉程度は、金属肉厚が健全部の５０％である。層厚試験は、サンプル管内に水を充填し、層厚試験装置１００を挿入して行った。

［実施例１］
本実施例では、発信周波数を１．０ＭＨｚ、超音波探触子の特性を直進型、および水距離（図１および図３における距離Ｄ）を１５ｍｍとして、層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図１０（ａ）に、減肉部について得られたオシログラムを図１０（ｂ）に示す。図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、横軸は伝播時間に基づく層厚の相対値、縦軸は信号の相対強度を示す。また、Ｓは、セメント含有層の内周表面で反射した反射波のピークを表し、Ｉは、セメント含有層と金属管との境界面で最初に反射した第１反射波を表し、Ｂ_１およびＦは、金属管の外表面で最初に反射した第１反射波を表す。Ｂ_２は、第１反射波が境界面で反射することにより金属管の外表面で２番目に再び反射した第２反射波である。以降のオシログラムについても同様である。

［実施例２］
発信周波数を２．２５ＭＨｚに変更したことを除いて、実施例１と同様に層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図１１（ａ）に、減肉部について得られたオシログラムを図１１（ｂ）に示す。

［実施例３］
発信周波数を３．５ＭＨｚに変更したことを除いて、実施例１と同様に層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図１２（ａ）に、減肉部について得られたオシログラムを図１２（ｂ）に示す。

［実施例４］
発信周波数を５．０ＭＨｚに変更したことを除いて、実施例１と同様に層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図１３（ａ）に、減肉部について得られたオシログラムを図１３（ｂ）に示す。

［実施例５］
発信周波数を７．５ＭＨｚに変更したことを除いて、実施例１と同様に層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図１４（ａ）に、減肉部について得られたオシログラムを図１４（ｂ）に示す。

［実施例６］
発信周波数を１０ＭＨｚに変更したことを除いて、実施例１と同様に層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図１５（ａ）に、減肉部について得られたオシログラムを図１５（ｂ）に示す。

［実施例７］
発信周波数を２．２５ＭＨｚに変更し、かつ超音波探触子の特性を焦点型としたことを除いて、実施例１と同様に層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図１６（ａ）に、減肉部について得られたオシログラムを図１６（ｂ）に示す。

［参考例１］
モルタルライニングダクタイル鋳鉄管のテストピース（呼び径２５０のサンプル管の半割管）を用意し、水距離（図１および図３における距離Ｄに相当）を１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲で変化させてオシログラムを取得し、測定感度を評価した。なお、使用した機器は、オリンパス社製超音波探傷器エポック４、探触子の特性は焦点型、発信周波数２．２５ＭＨｚ、振動子径１２．７ｍｍ、集束ポイント５０．８ｍｍである。測定感度の評価は、水距離を１０ｍｍに設定した場合に検出された底面エコーをディスプレイ上８０％に調整した感度を基準とした。水距離に対するエコー高さの変化を図１７に示す。

水距離１０ｍｍから６０ｍｍまでを１０ｍｍ刻みで、水距離６０ｍｍから２００ｍｍまでを２０ｍｍ刻みで測定を行った結果は、いずれも感度良好であった。図１７に示すように、特に、水距離１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲では、底面エコーが高くなり、感度が良いことが分かった。一方、１００ｍｍ超２００ｍｍ以下の範囲では、徐々に底面エコーが低くなり、感度が低下する傾向が見られた。しかしながら、特に感度が良好である水距離５０ｍｍの場合と、最も感度が低い水距離２００ｍｍの場合とを比べた場合、感度差は６ｄＢであり、測定に大きな影響を与えるものではなかった。

［実施例８］
ＪＷＷＡ Ａ１０７，Ａ１１３既定のモルタルライニングダクタイル鋳鉄管（呼び径２５０）の健全管を用意し、その一部の金属を減肉させて、減肉度合いの異なる複数のサンプル管を作成した。減肉加工はザグリ加工によって行い、φ２０ｍｍのザグリ穴の平底面を減肉部とした。サンプル管の減肉部における金属肉厚の減肉程度は、それぞれ、健全部の３０％、５０％、６０％、および７５％である。健全部および減肉部につて層厚試験を行った。層厚試験は、サンプル管内に水を充填し、層厚試験装置１００を用い、発信周波数２．２５ＭＨｚ、焦点型探触子使用、水距離４５ｍｍの条件下で行った。

図１８に、層厚試験（水浸法）によって測定された金属肉厚と、実際の金属肉厚との関係を示す。図１８に示すように、減肉について測定誤差は０．１ｍｍレベルであり、本発明の層厚試験の正確さが示された。

［実施例９］
敷設後２７年が経過したモルタルダクタイル鋳鉄管（呼び径１５０）を入手し、発信周波数２．２５ＭＨｚ、焦点型探触子使用、水距離４５ｍｍの条件下で層厚試験を行った。
図１９に、層厚試験によって得られたオシログラムを示す。図１９が示すように、健全管について層厚試験した場合（実施例１から実施例８）と同様、良好なオシログラムが得られた。

［実施例１０］
敷設後２７年が経過したモルタルダクタイル鋳鉄管（呼び径１５０）１ｍを入手し、さらに、２．０ｍｍと３．０ｍｍとの人工減肉を施し、サンプル管を作成した。層厚試験は、サンプル管内に水を充填し、層厚試験装置１００を挿入し、実施例５における条件下で行った。本実施例においては、筒状ケーシング１２２内に収容されたモータの回転速度を６０ｒｐｍとして、超音波探触子１１１を、サンプル管内周表面の周方向に沿って回転させた。

本実施例によるサンプル管の減肉評価の結果を図２０に示す。図２０中、横軸は周方向における回転距離（ｍｍ）、縦軸は減肉量（ｍｍ）を示す。周方向における回転距離は、サンプル管の外周面の周方向距離を示す。図２０が示すように、回転距離５５ｍｍ地点で１．４ｍｍの自然減肉が観測され、回転距離８０ｍｍの地点で２．０ｍｍの人工減肉が観測され、回転距離２００ｍｍの地点で３．０ｍｍの人工減肉が観測された。

［実施例１１］
元の肉厚が７．７ｍｍであったモルタルライニングダクタイル鋳鉄管（呼び径２５０）を、発信周波数２．２５ＭＨｚ、焦点型探触子使用、水距離４５ｍｍの条件下で層厚試験に供した。図２１に、得られたオシログラムを示す。図２１が示すように、検出されたピークは２本であったため、層厚試験に供された管の鋳鉄部分は、顕著に減肉していることが分かった。実際に、層厚試験に供された管の鋳鉄部分の肉厚を直接測定したところ１．９ｍｍであり、従って減肉率（肉厚基準）は７５％であった。

［実施例１２］
敷設後５０年が経過したモルタルダクタイル鋳鉄管（呼び径２００）を、発信周波数２．２５ＭＨｚ、焦点型探触子使用、水距離４５ｍｍの条件下で層厚試験に供した。図２２に、得られたオシログラムを示す。図２２が示すように、検出されたピークは１本であったため、層厚試験に供された管のライニング層が、顕著に劣化していることが分かった。実際に、層厚試験に供された管のライニング部分について、モルタル空隙率、セメント重量比率、およびカルシウム濃度を直接測定した。

（空隙率の測定方法）
X線CTシステムとして、松定プレシジョン社製 μB３５００を使用し、300data/360°（１回転で３００枚の透過画像を撮影）の測定条件で、ライニング層を３Ｄ化した。専用解析ソフトとして、VG Studio(Volume Graphics社製) CTX/欠陥抽出オプションを用い、空隙率を算出した。

（セメント重量比率の測定方法）
まず85℃で1hr乾燥機でモルタル層の検体を乾燥し、乾燥後の検体をハンマーで小片まで粉砕した。乾燥後計量したルツボに、検体約10gを計量投入し、15% HCl 50mlを添加して、大きな検体片をガラス棒で粉砕し、超音波処理（10min）した。２日間浸漬状態を維持し、その後、計量した50ml 遠沈管に検体を移した。3000rpm・5minの条件で遠心分離処理を行った。

固形物を純水で中性になるまで洗浄（遠心3000rpm・2min x 7〜10回）し、固形物を遠沈管ごと、ギアオーブン（50℃）で乾燥した。遠沈管ごと計量した後、砂割合を算出した。

（カルシウム濃度の測定方法）
上記の遠心分離処理後の上澄みをサンプリングし、ICP分析（誘導結合プラズマ発光分光分析）に供した。ICP分析の測定条件は、以下の通りである。
・高周波出力1.2 kw ・スプレイチャンバー石英サイクロンチャンバー
・プラズマガス流量15 L/min ・アルゴン加湿器使用なし
・補助ガス流量1.5 L/min ・分析波長下記の通り
・キャリアガス流量0.9 L/min ・積分時間3秒
・トーチ石英トーチ・繰り返し回数5回
・ネブライザ同軸ガラスネブライザー・内部標準補正なし
・ＩＣＰ発光分析（ SIIナノテクノロジーSPS5100)２点計量定性分析

測定の結果、モルタル空隙率が１．１３％、セメント重量比が１８重量％、カルシウム濃度が１５，７８２ｐｐｍであった。

［参考例２］
ダクタイル鋳鉄管のライニング層として、モルタルライニング層の代わりにエポキシ樹脂粉体塗装層（２ｍｍ程度）を被覆したことを除いて、実施例１と同様のサンプル管（呼び径２５０）を作成した。このサンプル管に対し、参考例１と同じ機器を用いて、水距離１５ｍｍとして、層厚試験を行った。健全部について得られたオシログラムを図２３（ａ）に、減肉部について得られたオシログラムを図２３（ｂ）に示す。

本発明の好ましい実施形態は上記の通りであるが、本発明はそれらのみに限定されるものではなく、本発明の趣旨と範囲とから逸脱することのない様々な実施形態が他になされる。さらに、本実施形態において述べられる作用および効果は一例であり、本発明を限定するものではない。

５００ ライニング管
５１０ 金属管
５２０ セメント含有層
１００ 層厚試験装置
１１０ プローブ部
１１１ 超音波探触子
１３０ 離間部
１３５ 車輪
１４０ ミラー
１５０ 波形取得部
１６０ 判定部
１７０ 肉厚算出部
Ｗ 水
ｓ 内周表面
ｉ セメント含有層と金属管との境界面
ｂ 金属管の外表面
Ｅ 発信波
ＲＩ１ 第１界面反射波
ＲＢ１ 第１外面反射波
ＲＢ２ 第２外面反射波

Claims (16)

1. 金属管の内面に多孔質層がライニングされた既設の金属複層体の層厚試験法であって、
   前記金属複層体の内部に水を満たす工程と、
   前記金属複層体の内部に、超音波を発信するためのプローブ部を備えた層厚試験装置を配置する工程と、
   水媒体が介在する条件下、前記層厚試験装置の前記プローブ部から前記金属複層体の内面に向けて超音波を発信する発信工程と、
   前記超音波の伝播時間に対する前記超音波の反射波を受信し、前記反射波の強度の波形を取得する、波形取得工程と、
   前記波形から、少なくとも、前記金属管と前記多孔質層との境界面で最初に反射した第１界面反射波のピークと、前記金属管の前記多孔質層とは反対側の面で最初に反射した第１外面反射波のピークとを判定する判定工程と、
   前記第１界面反射波のピークと前記第１外面反射波のピークとの検出時間差に基づいて、前記金属管の肉厚を算出する肉厚算出工程と
   を含む、金属複層体の層厚試験法。
2. 金属管の内面に多孔質層がライニングされた既設の金属複層体の層厚試験法であって、
   前記金属複層体の内部に水を満たす工程と、
   前記金属複層体の内部に、超音波を発信するためのプローブ部を備えた層厚試験装置を配置する工程と、
   水媒体が介在する条件下、前記層厚試験装置の前記プローブ部から前記金属複層体の内面に向けて超音波を発信する発信工程と、
   前記超音波の伝播時間に対する前記超音波の反射波を受信し、前記反射波の強度の波形を取得する、波形取得工程と、
   前記波形が、前記金属管中でのｎ重反射（ｎは、２以上の整数である）による多重ピークとして検出される場合に、前記波形から、前記金属管の前記多孔質層とは反対側の面で反射した外面反射波のピークを少なくとも２本判定する判定工程と、
   判定された前記外面反射波のピークから任意に選択される少なくとも２本のピークの検出時間に基づいて、前記金属管の肉厚を算出する肉厚算出工程と
   を含む、金属複層体の層厚試験法。
3. 前記既設の金属複層体は、地中に埋設されている、請求項１または２に記載の金属複層体の層厚試験法。
4. 前記多孔質層がセメント含有物質を含有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の金属複層体の層厚試験法。
5. 前記発信工程において発信される前記超音波の周波数が、１ＭＨｚ以上９ＭＨｚ以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載の金属複層体の層厚試験法。
6. 前記発信工程において、前記超音波が、前記多孔質層の内表面に対して垂直に発信される角度を保ちながら、前記金属複層体の全内周を走査するように発信される、請求項１から５のいずれか１項に記載の金属複層体の層厚試験法。
7. 前記セメント含有物質がモルタルを含有する、請求項４に記載の金属複層体の層厚試験法。
8. 前記金属管が鋳鉄および鋼の少なくともいずれかからなる、請求項１から７のいずれか１項に記載の金属複層体の層厚試験法。
9. 請求項１に記載の方法に用いられる金属複層体の層厚試験装置であって、
   超音波を発信するためのプローブ部と、
   前記プローブ部のヘッド部と前記多孔質層の表面とを離間させる離間部と、
   前記超音波の伝播時間に対する前記超音波の反射波の強度の波形を取得する、波形取得部と、
   前記波形から、少なくとも、前記金属管と前記多孔質層との境界面で最初に反射した第１界面反射波のピークと、前記金属管の前記多孔質層と反対側の面で最初に反射した第１外面反射波のピークとを判定する判定部と、
   前記第１界面反射波のピークと前記第１外面反射波のピークとの検出時間差に基づいて前記金属管の肉厚を算出するための肉厚算出部と、
   を含む、金属複層体の層厚試験装置。
10. 請求項２に記載の方法に用いられる金属複層体の層厚試験装置であって、
    超音波を発信するためのプローブ部と、
    前記プローブ部のヘッド部と前記多孔質層の表面とを離間させる離間部と、
    前記超音波の伝播時間に対する前記超音波の反射波の強度の波形を取得する、波形取得部と、
    前記波形が、前記金属管中でのｎ重反射（ｎは、２以上の整数である）による多重ピークとして検出される場合に、前記波形から、前記金属管の前記多孔質層と反対側の面で反射した外面反射波のピークを少なくとも２本判定する判定部と、
    判定された前記外面反射波のピークから任意に選択される少なくとも２本のピークの検出時間に基づいて前記金属管の肉厚を算出するための肉厚算出部と、
    を含む、金属複層体の層厚試験装置。
11. 前記超音波が、前記多孔質層の内表面に対して垂直に発信される角度を保持する角度保持部を含む、請求項９または１０に記載の金属複層体の層厚試験装置。
12. 前記金属複層体が、前記金属管の内周面に前記多孔質層がセメント含有ライニング層としてライニングされた金属複合管であり、前記離間部が、前記金属複合管の軸心方向に走行可能な移動機構を含む、請求項９から１１のいずれか１項に記載の金属複層体の層厚試験装置。
13. 前記金属複層体が、前記金属管の内周面に前記多孔質層がセメント含有ライニング層としてライニングされた金属複合管であり、前記超音波が、前記金属複合管の全内周を走査するように発信される、請求項９から１２のいずれか１項に記載の金属複層体の層厚試験装置。
14. 前記プローブ部が、前記金属複合管の軸心を回転軸として前記金属複合管内部で回転可能に設けられる、請求項１３に記載の金属複層体の層厚試験装置。
15. 前記超音波の周波数が１ＭＨｚ以上９ＭＨｚ以下となるように設定されている、請求項９から１４のいずれか１項に記載の金属複層体の層厚試験装置。
16. 前記プローブ部が、超音波探触子を含む、請求項９から１５のいずれか１項に記載の金属複層体の層厚試験装置。