超音波厚さ計とは？原理と種類・使い方・校正・誤差の原因と選び方

超音波厚さ計とは

超音波厚さ計は、探触子（トランスデューサー・プローブ）か⁠ら出した超音波が、測る物の裏の面で返ってくるまでの時間から厚さを出す厚さ測定器です。ノギスやマイクロメータのように挟む必要がなく、片面が出ていれば測れます。配管・タンク・鋼板の減肉や腐食の点検、加工品や樹脂・ガラスの製品の厚さの検査に使います。

比較ページには、現場で持ち運んで使う超音波厚さ計を、種類ごとに代表の型式で載せています。塗装やめっきの膜を測る膜厚計、ラインに組み込む据え付けの厚さ測定システム、探傷が主の超音波探傷器は載せていません。

原理

• 超音波は測る物の中を往復するので、往復の時間に材料の音速をかけて2で割ると厚さが出る（ダコタ・ジャパン）
• 日本電磁測器のカタログの式は、厚さ＝1/2×音速×伝播時間
• 音速は材料で違うので、鋼・アルミ・樹脂など測る物に合わせて設定する

種類

標準型（数値表示）

• 探触子を当てると、厚さを数字で出す基本の型
• 配管やタンクの減肉・腐食の点検、加工品の厚さの検査に使う
• 塗装があると塗装ごとの厚さが出る

塗装の上から測る型

• 2つの底面エコーの間隔を測るエコー・エコー（スルーペイント）で⁠、母材だけの厚さを出す
• 塗装したタンク・配管・鋼構造物の点検に使う
• ダコタ・ジャパンは、塗りむらが無いこと・腐食やさびが無いことを条件に挙げている

精密型（波形表示）

• 一振動子の探触子や波形の表示で、0.001mm単位まで細かく測る
• 薄肉のパイプ、ガラス・セラミック・樹脂、製品の品質管理に使う
• ダコタ・ジャパンによると、鋼なら精密検査用で約0.15mm以上、腐食検査用で約1mm以上を測れる

電磁超音波（EMAT）

• 電磁超音波の探触子で、カプラントを塗らずに金属の厚さを測る
• さびやスケールを落とさずに測れ、重ね塗りした塗装の上からも母材を測れる
• 精度はふつうの超音波厚さ計より少し劣り、局部の腐食や孔食を探すのには向かない

使い方

測る前

• 探触子にカプラント（接触媒質）を付ける
• 零点調整をする。ダコタ・ジャパンは、測定の前と途中に定期的に、機材や温度が変わるたびに行うよう案内している
• 厚さの分かった試験片で音速を合わせる（鋼種による音速の違いは2%⁠⁠⁠ほど）

測るとき

• 探触子を一定の力で面に押し当てる
• 配管は軸に対して垂直に当てる。外径25mm以下の配管は軸と平行に当て、角度を変えて最も薄い値を読む
• 浮いたさびは落とし、測る面は100μmRz以下に仕上げる

誤差の原因

• 音速の設定がずれている（鋼の音速5,920m/秒で測ると、鋼種によって2%ほどずれる）
• 温度が変わると音速が変わる（測る物と探触子の両方）
• 塗装ごと測ると、塗料は実際の3倍ほど厚く出る
• 面が粗い・曲がっていて、探触子が密着しない

カプラント（接触媒質）

• ダコタ・ジャパンの付属のカプラントは、水・プロピレングリコール・グリセリンが主な成分
• 水や油でも代わりになるが、粗い面ではすき間ができて精度が落ちる
• 電磁超音波なら、カプラントはいらない

資格

• ふだん使うだけなら資格はいらない
• JIS Z 2355（超音波パルス反射法による厚さ測定方法⁠）に従った測定を求められたら、日本非破壊検査協会の「超音波厚さ測定（UM）」の資格が必要（ダコタ・ジャパン）

選び方

1. 塗装を決める：塗装したまま測るなら、エコー・エコーの付いた機種
2. 厚さと細かさを決める：腐食の点検なら標準型、薄い物を細かく測るなら精密型
3. 面の状態を見る：さびやスケールを落とせないなら電磁超音波
4. 記録の要否を決める：データの件数とパソコンへの出し方
5. 値段を比べる：値段を出している製品は公開価格で比べ、ほかは見積もりを取る。買う前に、デモ機やサンプル測定で自分の物を測れるか確かめる