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Z 2342

:2003

(1)

まえがき

この規格は,工業標準化法第 14 条によって準用する第 12 条第 1 項の規定に基づき,社団法人  日本非

破壊検査協会(JSNDI)/財団法人  日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格を改正す

べきとの申出があり,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が改正した日本工業規格である。

これによって,JIS Z 2342:1991 は改正され,この規格に置き換えられる。


Z 2342

:2003

(2)

目  次

ページ

1.

  適用範囲

1

2.

  引用規格

1

3.

  定義

1

4.

  試験の準備

1

4.1

  事前調査

1

4.2

  試験装置

2

4.3

  試験装置の校正

2

4.4

  試験体の AE 伝搬特性

2

4.5

  AE 変換子の配置

3

4.6

  連絡手段

3

5.

  試験の手順

3

5.1

  AE 変換子の動作確認

3

5.2

  背景雑音の強度測定

3

5.3

  AE しきい値の調整

3

5.4

  圧力容器の加圧法

3

5.5

  AE 計測

3

5.6

  圧力計測

3

6.

  試験結果の等級分類方法

3

6.1

  到達時間差を用いる場合

3

6.2

  ゾーン標定を用いる場合

4

7.

  記録

5

 


JIS Z2342

:2003

(1) 

日本工業規格

JIS

 Z

2342

:2003

圧力容器の耐圧試験などにおけるアコースティッ

ク・エミッション試験方法及び試験結果の等級分類

方法

Methods for acoustic emission testing of pressure vessels during pressure

tests and classification of test results

1.

適用範囲  この規格は,金属容器及びその配管系(以下,圧力容器などという。)の耐圧試験,気密試

験などの圧力を負荷して非破壊検査を行う時(以下,耐圧試験という。

)のアコースティック・エミッショ

ン(以下,AE という。

)試験方法と試験結果の等級分類方法について規定する。

2.

引用規格  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成す

る。この引用規格は,その最新版(追補を含む。

)を適用する。

JIS Z 2300

  非破壊試験用語

3.

定義  この規格で用いる主な用語の定義は,JIS Z 2300 によるほか,次による。

a)  AE 

(AE source)  AE の発生源。

b)  AE

相対エネルギー値  (relative AE energy value)    到達時間差位置標定で求めた突発型 AE 事象の推定

位置と AE 変換子受信点までの伝ぱ距離に伴う AE 信号振幅の減衰率を補正し,AE 源に換算した AE

信号振幅の 2 乗値。

4.

試験の準備

4.1

事前調査  圧力容器などの所有者は,AE 試験の実施者に事前に次の情報を与える。

4.1.1

材料特性及び溶接部特性

a)

母材部及び溶接金属の材料規格,又は化学組成並びに機械的特性

b)

溶接施工条件

c)

溶接後熱処理条件

4.1.2

形状特性

a)

圧力容器などと周辺との位置関係を示す配置図

b)

圧力容器などの形状を示す図面(寸法,板厚,ノズル位置,インターナル部品など)

c)

圧力容器などの溶接線の位置

4.1.3

加圧履歴

4.1.4

加圧条件及び加圧スケジュール

a)

加圧装置の仕様


Z 2342

:2003

(2)

b)

加圧スケジュール

4.1.5

雑音状況の確認及びその対策  試験場所において,予想される雑音状況とその対策を,特に次の項

目について重点的に行う。 

a)

工場雑音等,空中及び圧力容器支持機構を通じて伝わってくる音響的雑音及び振動的雑音

b)

加圧系の加圧管からの雑音

c)

強力な電磁波

4.1.6

試験実施上必要なその他の諸情報

4.2

試験装置  試験装置は,圧力容器及び配管系の全部又は特定の領域を監視するのに十分な数の AE

変換子及び計測チャンネルをもつものとする。更に,試験装置は,AE の発生状況を圧力又は時間の関数

として記録でき,かつ,発生状況を少なくとも次の 4 種類のパラメータで表すことができるものとし,試

験中にリアルタイムで表示されなければならない。

なお,付表 に示す装置の仕様は,あらかじめ協議する。また,試験装置の標準的構成を

付図 に示す。

a) AE

事象数

b) AE

源の位置又はそれに代わる情報

c) AE

信号振幅又はそれに代わる量

d) AE

相対エネルギー値又はそれに代わる量

4.2.1

AE

変換子  AE 変換子は表面波絶対感度測定を行い,その表面波感度曲線において最大感度の周

波数が 100

∼ 400kHz の範囲にあり,最大感度が 0.5kV/(m/s)以上のものを使用する。また,使用する各 AE

変換子は同一機種を使用し,その特性のばらつきは,最大感度差 3dB 以内とする。

4.2.2

擬似 AE 源  疑似 AE 源は,その周波数帯域が少なくとも 100∼400kHz の範囲を含み,再現性があ

るものを用いる。シャープペンシルしん圧折などの機械的な方法,電気パルス発生装置とそれに接続され

た AE 変換子を用いる方法,又はそれと同じ帯域のパルサーを用いる方法のいずれを用いてもよい。

4.2.3

圧力の連続記録  圧力の連続記録を行う手段を確立し,加圧経過と AE 発生状況との関係が把握で

きるようにする。

4.3

試験装置の校正  試験装置の校正は,疑似 AE 源によって行う。AE しきい値及び AE 位置標定精度

は,既知の AE 源の特性を元にあらかじめ協議した値を満足するものとする。

4.3.1

AE

変換子の取り付け状態  試験体が取り付けられた各 AE 変換子において,最大感度差は 3dB 以

内とすることが望ましい。

4.3.2

試験装置の許容感度差  同一の疑似 AE 源を入力したとき,試験装置の各測定チャンネルにおける

パラメータ測定量のばらつきは,3dB 以内とすることが望ましい。ばらつきが3dB を超えた場合の補正方

法については,予め協議しておくこと。

4.4

試験体の AE 伝搬特性  AE 変換子の配置間隔などを決定するために,疑似 AE 源を用いて,圧力容

器などの表面における AE 波減衰特性の調査を行う。この調査は,圧力容器を流体で満たした状態で行う

ことが望ましい。 

4.4.1

AE弾性波の速度  試験体の代表的な部位の 0 度 45 度及び 90 度の 3 方向において,溶接線がない

場合及びある場合の速度を測定する(m/s)。

4.4.2

減衰特性  試験体の代表的な部位の 0 度,45 度及び 90 度の 3 方向において,溶接線がない場合及

びある場合の減衰特性を距離における減衰量(各パラメータ/距離)として測定する(-dB/m)

4.4.3

AE

源特性  圧力容器などの材質における次の AE 源の特性を調べる。

a)

負荷応力又はき裂進展量及び AE 事象数


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(3) 

b)

負荷応力又はき裂進展量及び AE 発生源の位置又はそれに代わる情報

c)

負荷応力又はき裂進展量及び AE 信号振幅又はそれに代わる量

d)

負荷応力又はき裂進展量及び AE 相対エネルギー値又はそれに代わる量

4.5

AE

変換子の配置  AE 変換子は,試験対象領域からの AE 波を,少なくとも AE 源の位置標定計算

に最低限必要な数の変換子で検出できるようにする。

4.6

連絡手段  試験装置の設置場所と加圧装置の設置場所との間には,通常,連絡の取れるような方法

が確立しているようにする。

5.

試験の手順

5.1

AE

変換子の動作確認  AE 変換子の音響結合状態及び接続の確認は,AE 変換子の取付け及び試験

装置の組立てに引き続いて行い,更に試験の終了直後にも行う。

5.2

背景雑音の強度測定  試験に使用する全チャンネルについて,背景雑音の強度(ピーク電圧値)を

測定し,記録する。強力な雑音源があるときには,遮断措置を講じなければならない。

5.3

AE

しきい値の調整  試験に使用するすべてのチャンネルの AE しきい値は,背景雑音で作動しない

ように調整する。この場合,圧力容器の内部には,耐圧試験時と同様の内容物が充満した状態で試験を行

う。

5.4

圧力容器の加圧法  圧力容器の加圧方法は,最大加圧における圧力を容器の耐圧試験等の保安に関

する規定による圧力以下とし、他は次による。

a)

予圧  予圧は,最大試験圧力の 20%以下とし,加圧に伴う雑音の影響を確認し,雑音レベルがしきい

値の 1/2 以上ならば雑音低減の処置を取るようにすることが望ましい。

b)

加圧速度  加圧に用いる流体,安全装置などは,規定されたものを使用する。加圧速度は,最小の雑

音条件で AE 試験が行えるような速度とする。

c)

加圧手段  加圧のステップは,一般的には最大試験圧力の 50%から 100%の間で数回行う。各ステッ

プにおける圧力保持時間は 10 分間とし,最終保持時間は少なくとも 30 分とする。このため加圧装置

は,指定された圧力値で圧力を保持する機能をもつものとする。

d)

加圧の停止  付表 に示す危険状態継続警報または危険状態開始警報を観測した場合は,加圧スケジ

ュールになくても,圧力を保持,又は低下させて,速やかに耐圧試験の責任者に通告して,加圧を継

続するか,又は中止するかのいずれかを,決定してもらわなければならない。

  加圧を中止した場合は,AE が異常に発生した箇所を,他の試験法で調査する。

5.5

AE

計測  AE 計測は,4.2 で示した少なくとも 4 種類のパラメータを計測するため,加圧の少なくと

も 30 秒前から開始し,試験終了まで行う。

5.6

圧力計測  圧力値は,連続計測するとともに,個々の AE 信号の記録との対応がとれるように記録

する。

6.試験結果の等級分類方法  AE源の等級分類は,位置標定法によって次の2種類の分類方法で行う。い

ずれの方法を用いるかは使用者が選択することができる。

6.1

到達時間差を用いる場合

6.1.1

到達時間差位置標定  各 AE 変換子における AE 波の到達時間差を用いて,AE 源の位置標定を行う。

6.1.2

相対エネルギー値の計算  まず,AE 源の位置と検出された AE 変換子までの距離をAE伝ぱ距離と

して求める。次に,この AE 変換子において検出されたAEエネルギー値を、4.4.2 で測定した減衰量によ

り補正することで、相対エネルギー値を求める。


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(4)

6.1.3  AE 源のクラスター位置標定によるグループ分け  到達時間差で位置標定された AE 事象は,クラ

スター位置標定によっていずれかのクラスターに属する。一つのクラスターの範囲は、最大 AE 変換子間隔

の 5 から 10%の長さ R を用いる。AE 事象 A が位置座標 X

1

,Y

1

に標定された時,X

1

,Y

1

を中心とした半径 R

A

のクラスターA を設定する。新たに位置標定された AE 事象 B の位置座標 X

2

,Y

2

が半径 R

 A

の円内にあれば AE

事象 B はクラスターA に属し,その円外であれば新たにクラスターB が位置座標 X

2

,Y

2

を中心に設ける。

6.1.4  AE 総合評価  AE 総合評価は,各クラスターの累積 AE 事象数(ΣN)及び累積相対エネルギー値(Σ

E)

,並びに負荷に対する累積相対エネルギー値の差(ΔΣE)によって,型及び級を分類する。分類された

型と級の組み合わせにより各クラスターごとに等級分類を行う。 
6.1.4.1  クラスターの型分類  クラスターの累積相対エネルギー値と検出された圧力との相関によって,

次のⅠ∼Ⅳのいずれかの型に分類する。型分類を行うための分類方法例を付図 2 に示す。累積相対エネル

ギー値の差(ΔΣE)は,付図2に示す測定中の現在の負荷圧力Pを5等分し各々の圧力範囲における累

積相対エネルギーをΔΣE①,②,③,④,⑤とする。そのため,各ΔΣE は加圧に従って連続的に変化

する。各負荷中に得られたΔΣE は,附図2の 1)から 5)の判定式を用いて以下の型に分類する。

a) Ⅰ型:全過程散発型:AE は全過程にわたって散発しており,集中発生がないもの。

b) Ⅱ型:低又は中圧過程集中発生型:AE は低圧力又は中圧力で発生し,高圧力では発生が停止又は急減

        するもの。

c) Ⅲ型:高圧力過程急増型:AE は高圧力で急増するもの。

d) Ⅳ型:全過程頻発型:AE は全過程で頻発しているもの。

6.1.4.2

クラスターの級分類  各クラスターの累積 AE 事象数(ΣN)及び累積相対エネルギー値(ΣE)

の組み合わせによって次の 1∼4 級に分類する。その判定図を付表 2 に示す。なお,判定基準に用いる AE

事象数(N

R

)及び相対エネルギー値(E

R

)は,そのクラスターの対応する位置特性(例えば,溶接線,マ

ンホール,ノズル,溶接支持部,あるいは母材部)により異なるため,事前の試験片による破壊試験及び

AE 試験適用実績に基づいて,AE 試験対象物の構造,材質ごとに決定する。

a) 1 級:微小欠陥,又はノイズ等により標定されたものに対応。

b) 2 級:安定化した欠陥,又は安定化傾向にある小欠陥に対応。

c) 3 級:拡大傾向性を残す欠陥に対応。

d) 4 級:加圧中に拡大を続けている欠陥に対応。 
6.1.4.3  クラスターの AE 総合評価の等級分類  各クラスターの AE 総合評価の等級は,付表 3 に示すよう

に,型と級の組み合わせによってAからDランクで表示する。 
6.1.4.4  出力メッセージ  負荷試験中は,AE 事象が検出されるごとにそのクラスターの AE 総合評価を行

ってランクの変化状況に応じて 5 段階の出力表示を行うことが望ましい。出力メッセージ例を付表 4 に示

す。 
6.2    ゾーン標定を用いる場合

6.2.1

ゾーン標定による位置標定  各 AE 変換子の検出感度領域を単位とする位置標定を行う。

6.2.2 

エネルギー値  AE 事象のエネルギー値は,AE 変換子検出点の値を用いる。

6.2.3  AE

総合評価  AE 総合評価は,各ゾーンの累積AE事象数(ΣN)及び累積相対エネルギー値(ΣE),

並びに負荷に対する累積相対エネルギー値の差(ΔΣE)によって,型及び級を分類する。分類され

た型と級の組み合わせによって各ゾーンごとに等級分類を行う。

6.2.3.1 

ゾーンの型分類  ゾーンの累積相対エネルギー値と検出された圧力との相関によって,次のⅠ∼Ⅳ

のいずれかの型に分類する。型分類を行うための分類方法例は、6.1.5 と同様である。


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(5) 

6.2.3.2 

ゾーンの級分類  ゾーンの累積 AE 事象数とエネルギー累積値の組み合わせにおいて,6.1.4.2

と同様に附表 2 により 1∼4 級に分類する。

6.2.3.3 

ゾーンの AE 総合評価の等級分類  各グループの AE 総合評価の等級(α)は,6.1.4.3 と同様に付表       

3

に示すように,型と級の組み合わせによってAからDランクで表示する。

6.2.3.4  

出力メッセージ    負荷試験中は,AE 事象が検出されるごとにそのゾーンの AE 総合評価を行っ

てランクの変化状況に応じて 5 段階の出力表示を行うことが望ましい。

出力メッセージ例を付表 に示す。

7.

記録  AE 試験の経過及び結果は,通常,次の項目について記録する。

a)

試験対象

b)

試験日時

c)

試験実施場所

d)

試験装置の校正方法及びその結果

e) AE

変換子の配置及び取付方法

f)

背景雑音の影響

g)

加圧過程(加圧方法,加圧速度,圧力保持時間,保持圧力など)

h) AE

の発生状況(AE 事象数と時間又は圧力の関係,AE 標定位置など)

i)

試験結果の分類の手続き及びその結果

j)

試験技術者の氏名及び経験年数

k)

耐圧試験責任者の氏名

l)

記録作成日時及び作成者の氏名

m)

試験流体の種類及び試験温度

n)

圧力容器などの事前調査情報

o)

試験装置の仕様(付表 1 参照)


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(6)

付図  1  試験装置の標準的構成


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(7) 

現在負荷圧力値Pを5等分し,各区間の累積エネルギー差分(⊿ΣE①∼⊿ΣE⑤)の分布値によってI

型∼Ⅳ型を計算する。

・ΣE=⊿ΣE①+⊿ΣE②+⊿ΣE③+⊿ΣE④+⊿ΣE⑤

・P

0

----

型判定開始圧力

・E

0

----

Ⅱ,Ⅲ型判定用エネルギー値(使用者が設定)

・E

1

----

Ⅳ型判定用エネルギー値(使用者が設定)

1)

  ⊿ΣE①から⊿ΣE⑤がすべてE

1

以上--------------------------------Ⅳ型(全過程頻発型)

2)

  (⊿Σ④+⊿Σ⑤)/ΣE≧70%∩ΣE≧E

0

------------------------

Ⅲ型(高圧過程急増型)

3)

  (⊿ΣE②+⊿Σ③+⊿ΣE④)/ΣE≧70%∩ΣE≧E

0

------

Ⅱ型(中圧過程急増型)

4)

  (⊿ΣE①+⊿ΣE②/ΣE≧70%∩ΣE≧E

0

---------------------

Ⅱ型(低圧過程急増型)

5)

  1)から 4)のいずれにも属さないもの------------------------------------Ⅰ型(全過程散発型)

注  ∩は、集合記号で and を意味する。

付図  2  AE挙動の性格の型分類方法例


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(8)

付表  1  試験装置の仕様

信号処理装置

項  目

前置増幅器

(プリアンプ)

メインアンプ

パラメータ抽出部

解析・表示装置

(コンピュータ)

利得(ゲイン)        (dB)

周波数特性            (Hz)

遮断周波数  (Hz)

フィルタ

減衰傾度(dB/oct.)

入力インピーダンス    (Ω)

出力インピーダンス    (Ω)

入力換算雑音        (V)

最大電圧出力        (V)

AE しきい値          (V)

処理速度        (ヒット/s)

各種パラメータ分解能

各種分析・表示

付表 2  AE 拳動の激しさの級分類方法例 

累積事象数

計測開始後の各グループの累積事象数(ΣN)又は各ゾーンの累積事象数(ΣN)と,AE 累積エネル

ギー値(ΣE)によって級を判定する。級判定レベル N

1

,N

2

,N

3

,N

R

,E

1

,E

2

,E

3

,E

R

及び表中の1

級∼4級は,試験条件によって設定する。

E

R

E

3

 
E

2

 
E

1

累積エネ

ルギー

      N

1

      N

2

      N

3

    →N

R


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(9) 

付表  3  AE総合評価値の等級分類

    n級

m型

 

 

 

 

 

 

 

 

表中の A∼D
は試験条件に
よって設定変

更を行う。 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A ランク;  特別要注意 
B ランク;  要注意 
C ランク; 
D ランク;

付表  4  出力メッセージの例

メッセージ

条件

内容

危険状態継続警報

(Danger)

A⇒A∩⊿P≦⊿Pc

ランク A が続き,かつ発生圧力間隔が短いとき。

危険状態開始警報

(Warning)

①B,C,D⇒A 
②A⇒A∩⊿P≧⊿Pc

①ランク(B,C,D)が初めてタンク A になっ
たとき。 
②ランク A が続いたが,発生圧力間隔がまのび

したとき。

危険状態解除メッセージ

(Danger-down)

A⇒B

ランクが A から B に落ちたとき。

一般注意警報

(Attention)

B,C,D⇒B

①ランク B が続いたとき。 
②ランクが C 又は D から B へ上がったとき。

注意解除メッセージ

(No-attention)

A,B⇒C,D

ランクが A 又は B から C 又はに落ちたとき。

なし

C,D⇒C,D

ランク C 以下が続くとき。

備考  ⊿P は,現在の負荷圧力を5等分した圧力。

        ⊿Pc は,負荷圧力を5等分した圧力の臨界値で、最大圧力勾配を意味しユーザが設定する。

注意不要

NDT による確認