JP5831940B2 - Nondestructive inspection method and nondestructive inspection device for delamination in coating layer - Google Patents
Nondestructive inspection method and nondestructive inspection device for delamination in coating layer Download PDFInfo
- Publication number
- JP5831940B2 JP5831940B2 JP2012121257A JP2012121257A JP5831940B2 JP 5831940 B2 JP5831940 B2 JP 5831940B2 JP 2012121257 A JP2012121257 A JP 2012121257A JP 2012121257 A JP2012121257 A JP 2012121257A JP 5831940 B2 JP5831940 B2 JP 5831940B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- peeling
- coating layer
- temperature
- image
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
本発明はコーティング層における剥離の非破壊検査方法および非破壊検査装置に関し、特にガスタービン等における遮熱コーティング中の内部剥離を非破壊検出する場合に適用して有用なものである。 The present invention relates to a nondestructive inspection method and a nondestructive inspection apparatus for peeling in a coating layer, and is particularly useful when applied to nondestructive detection of internal peeling in a thermal barrier coating in a gas turbine or the like.
ガスタービンの燃焼器、動翼、静翼といった高温部品には、耐熱合金が用いられているが、特に高温の燃焼ガスに曝される部分には、金属の基材を守るために、遮熱コーティング（ＴＢＣ）が適用されている。ＴＢＣは、通常、合金製のボンドコートとセラミックス製のトップコートの２層から構成されている。トップコートは数百ミクロンの厚さであるが、金属よりも熱伝導率が低いセラミックスであることと、内部に細かな気孔を多数含んだ構成であることから、優れた遮熱性能を発揮する。しかし、ＴＢＣを高温で長時間使用すると、トップコートとボンドコートとの界面付近に横亀裂が発生する場合があり、その部分が剥離（浮き上がり状態）した状態となる。この状態のまま使用を続けると、将来的にトップコートの一部が部品表面から完全に離脱してしまい、初期に想定されていた遮熱性能が低下することになる。 Heat-resistant alloys are used in high-temperature parts such as gas turbine combustors, rotor blades, and stationary blades. However, in order to protect the metal substrate, especially in parts exposed to high-temperature combustion gas, A coating (TBC) is applied. The TBC is usually composed of two layers of an alloy bond coat and a ceramic top coat. Although the top coat is several hundred microns thick, it has excellent thermal insulation performance because it is made of ceramics with lower thermal conductivity than metal and contains many fine pores inside. . However, when TBC is used at a high temperature for a long time, a lateral crack may be generated near the interface between the top coat and the bond coat, and the portion is peeled off (lifted up). If the use is continued in this state, a part of the top coat will be completely detached from the surface of the part in the future, and the heat shielding performance assumed at the beginning will be lowered.
遮熱性能の低下は、部品の金属基材の温度上昇をもたらし、部品自体の余寿命を短くすることや、部品の破損による事故を引き起こすことが考えられる。このため、部品の点検時に、剥離箇所を非破壊で精度よく検出できれば、その情報を基に補修（再コーティング）の必要性の有無を判断することが可能となる。 It is conceivable that the decrease in the heat shielding performance leads to an increase in the temperature of the metal base material of the part, shortens the remaining life of the part itself, and causes an accident due to the damage of the part. For this reason, if it is possible to accurately detect the peeled portion in a non-destructive manner when inspecting a part, it is possible to determine whether or not repair (recoating) is necessary based on the information.
この種のトップコートの剥離の非破壊検査方法の従来技術として、赤外線サーモグラフィを利用したものが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。これは、トップコートの表面をランプや温風等で加熱し、表面における温度の上昇過程を赤外線カメラで撮影して剥離部分を検出する方法である。 As a conventional technique of this type of non-destructive inspection method for topcoat peeling, a technique using infrared thermography has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1). In this method, the surface of the top coat is heated with a lamp, hot air, or the like, and the temperature rising process on the surface is photographed with an infrared camera to detect a peeled portion.
剥離部分は一種の断熱層となり、周辺の健全部に比較して、基材側との熱の受け渡しが
少なくなるため、赤外線カメラの画像上で、色が異なって表示されることになる。また、別の方法として、表面をある温度まで加熱した後に、冷風や圧縮空気を表面に当てて、その冷却過程を赤外線カメラで撮影する方法も提案されている。
The peeled portion becomes a kind of heat insulating layer, and less heat is transferred to the base material side than the surrounding healthy portion, so that the color is displayed differently on the image of the infrared camera. As another method, a method is proposed in which the surface is heated to a certain temperature, cold air or compressed air is applied to the surface, and the cooling process is photographed with an infrared camera.
しかしながら、上述の如き従来技術では、ある程度の広さのトップコート表面をムラ無く加熱（冷却）する必要があり、また加熱にもある程度の時間を要する。さらに、部品が汚損している場合には、その部分の放射率が周辺部と異なることになり、赤外線カメラの画像上で、それが剥離に起因するものか、汚れに起因するものかの判別ができない場合があった。 However, in the conventional technology as described above, it is necessary to heat (cool) the surface of the top coat having a certain size without unevenness, and heating also requires a certain amount of time. Furthermore, if a part is soiled, the emissivity of that part will be different from that of the surrounding part, and it will be determined on the infrared camera image whether it is due to peeling or due to dirt. There was a case that could not be.
本発明は、上記従来技術に鑑み、コーティング層の剥離を高精度に、しかも短時間の非破壊検査で検出することができるコーティング層における剥離の非破壊検査方法および非破壊検査装置を提供することを目的とする。 In view of the above prior art, the present invention provides a nondestructive inspection method and a nondestructive inspection apparatus for delamination in a coating layer, which can detect the delamination of the coating layer with high accuracy and with a short nondestructive inspection. With the goal.
上記目的を達成する本発明は、次の知見を基礎とするものである。例えば、遮熱コーティング（ＴＢＣ）のトップコートの表面に対して加熱用のレーザ光のビームを一定速度で移動させながら照射して照射位置と各照射位置におけるトップコートの表面温度の関係を表す温度特性を検出した場合、ＴＢＣに剥離が生起されている場合にはその剥離部位においては、前記表面温度が上昇する。これは剥離部分が断熱層となり内部に熱が伝わりにくくなるからであると考えられる。したがって、前記温度特性においては、表面の温度が健全部に対して相対的に高くなる温度のピークが出現する。この温度のピークの検出により剥離が疑われる部位の検出が可能となる。しかし、温度のピークが出現する場合としては、剥離が存在する場合以外にも、１）トップコートの表面の汚損により放射率が周辺部と異なる場合、２）トップコートの表面に付着物が存在する場合、３）温度のピークが現れた部分のみトップコートの厚さが相対的に厚い場合が考えられる。 The present invention that achieves the above object is based on the following knowledge. For example, a temperature representing the relationship between the irradiation position and the surface temperature of the topcoat at each irradiation position by irradiating the surface of the topcoat of the thermal barrier coating (TBC) while moving the beam of heating laser light at a constant speed. When the characteristic is detected and the peeling occurs in the TBC, the surface temperature increases at the peeling site. This is presumably because the peeled portion becomes a heat insulating layer and heat is not easily transmitted to the inside. Therefore, in the temperature characteristic, a temperature peak at which the surface temperature is relatively higher than the healthy part appears. By detecting this temperature peak, it is possible to detect a site where peeling is suspected. However, when the temperature peak appears, in addition to the case where peeling occurs, 1) the emissivity is different from the peripheral part due to contamination of the top coat surface, and 2) the deposit is present on the top coat surface. 3) The case where the thickness of the top coat is relatively thick only at the portion where the temperature peak appears can be considered.
これに対し、今回、本発明の発明者等は、レーザ光をある程度以上の速度で移動させつつ、レーザ光の照射位置を含む所定領域の温度分布を表す熱画像を赤外線カメラで撮像した場合、前記熱画像において、剥離部位に対応する位置に固有の形状が出現することを新規に発見した。かかる固有の形状を剥離残像と呼ぶ。剥離残像は、剥離部位、すなわち表面温度のピーク位置に対し、前記走査方向の下流側の近傍領域に出現する。 In contrast, this time, the inventors of the present invention have taken a thermal image representing a temperature distribution of a predetermined region including the irradiation position of the laser beam with an infrared camera while moving the laser beam at a speed of a certain degree or more. In the thermal image, it was newly discovered that a unique shape appears at a position corresponding to the peeled site. Such a unique shape is called a peeling afterimage. The peeling afterimage appears in the vicinity region on the downstream side in the scanning direction with respect to the peeling site, that is, the peak position of the surface temperature.
したがって、温度ピークと、剥離残像とがセットになって出現した場合に、この場合のピーク位置を剥離部位であると判定することができる。 Therefore, when the temperature peak and the peeling afterimage appear as a set, the peak position in this case can be determined as the peeling site.
かかる知見を基礎とする本願発明の第１の態様は、
基材の表面に形成したコーティング層における剥離の非破壊検査方法であって、
前記基材にコーティング層を形成した試料の表面にビーム状の加熱光を照射するとともに前記表面上を直線移動させることにより走査し、前記直線移動に伴う走査線上の各点における温度を表す温度特性を検出するとともに、前記各点の周辺部分を含む前記試料の表面の温度分布を表す画像を撮像する一方、
前記温度特性がピークとなる前記試料の表面位置を特定し、特定した前記表面位置から走査方向に関し下流側の所定の範囲内において前記加熱光による走査方向の反対側に伸びる尻尾状の低温部である剥離残像が前記画像中に検出された場合に前記ピークとなる位置における前記コーティング層を剥離部位の可能性があると判定することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法にある。
The first aspect of the present invention based on such knowledge is as follows:
A non-destructive inspection method for peeling in a coating layer formed on the surface of a substrate,
Scanned by linearly displaced on the surface irradiates the beam-like heating light to the surface of the sample to form a coating layer on the substrate, the temperature representative of the temperature at each point on the scanning line due to the linear movement While detecting the characteristics and taking an image representing the temperature distribution of the surface of the sample including the peripheral portion of each point,
A tail-like low-temperature portion extending to the opposite side of the scanning direction by the heating light within a predetermined range on the downstream side with respect to the scanning direction from the identified surface position, specifying the surface position of the sample at which the temperature characteristic reaches a peak In the nondestructive inspection method for peeling in a coating layer, it is determined that there is a possibility of a peeling site in the coating layer at the peak position when a certain peeling afterimage is detected in the image.
本態様によれば、加熱による温度のピークの出現と、そのピーク位置の近傍領域における剥離残像の出現とをアンド条件として前記ピーク位置を剥離部位と判定している。この結果、コーティング層の剥離部位を高精度に特定することができる。 According to this aspect, the peak position is determined as the peeling site by using the AND condition as the appearance of the temperature peak due to heating and the appearance of the peeling afterimage in the vicinity of the peak position. As a result, the peeling site of the coating layer can be specified with high accuracy.
本発明の第２の態様は、
基材の表面に形成したコーティング層における剥離の非破壊検査方法であって、
前記基材の表面にコーティング層を形成した試料の表面に面状に加熱光を照射して高温部の有無に基づき剥離が疑われる部位の有無の可能性を判定する第１の判定工程と、
前記第１の判定工程で、剥離が疑われる部位が存在する場合には、上記請求項１に記載するコーティング層における剥離の非破壊検査方法により剥離部位の有無の可能性を判定する第２の判定工程とを有することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法にある。
The second aspect of the present invention is:
A non-destructive inspection method for peeling in a coating layer formed on the surface of a substrate,
A first determination step of determining the presence or absence of a portion suspected of peeling based on the presence or absence of a high-temperature portion by irradiating the surface of the sample having a coating layer formed on the surface of the base material with heating light;
In the first determination step, when there is a site that is suspected of peeling, a second method for determining the possibility of the presence of a peeling site by the nondestructive inspection method for peeling in the coating layer according to claim 1. A non-destructive inspection method for delamination in a coating layer.
本態様によれば、第１の判定工程では面状の加熱光で加熱しているので、短時間で剥離が疑われる部位を特定でき、第１の判定工程で剥離が疑われる場合のみ、温度のピーク位置と剥離残像を利用した剥離判定を行うようにしたので、所定の剥離検出の全体的な処理時間の短縮を良好に図ることができる。 According to this aspect, since heating is performed with a planar heating light in the first determination step, it is possible to identify a site where peeling is suspected in a short time, and only when the separation is suspected in the first determination step, the temperature Since the peeling determination using the peak position and the peeling afterimage is performed, the overall processing time for the predetermined peeling detection can be shortened satisfactorily.
本発明の第３の態様は、
第２の態様に記載するコーティング層における剥離の非破壊検査方法において、
前記第２の判定工程で、前記剥離部位が存在する可能性があると判定された場合には、前記画像中の加熱光のビーム形状の変化状態、前記試料の視覚的な表面状態および前記コーティング層の厚さのばらつき状態とを組み合わせて前記剥離部位の剥離の可能性を補完的に判定する第３の判定工程をさらに有することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法にある。
The third aspect of the present invention is:
In the nondestructive inspection method for peeling in the coating layer described in the second aspect,
If it is determined in the second determination step that there is a possibility that the peeling site exists, the change state of the beam shape of the heating light in the image, the visual surface state of the sample, and the coating in non-destructive inspection method of peeling the coating layer, characterized in that it further has a thickness complementarily determining third possibility of peeling of the release site in combination with a variation state of the determining step of the layer.
本態様によれば、第２の判定工程の後に第３の判定工程の所定の処理を行っているので、第２の判定結果を補完して、さらに高精度の剥離検出を実施することができる。 According to this aspect, since the predetermined process of the third determination step is performed after the second determination step, it is possible to complement the second determination result and perform more accurate peeling detection. .
本発明の第４の態様は、
第１〜第３の態様のいずれか一つに記載するコーティング層における剥離の非破壊検査方法において、
前記コーティング層は、金属基材の表面にボンドコートを介してトップコートを形成した遮熱コーティングであることを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法にある。
The fourth aspect of the present invention is:
In the nondestructive inspection method for peeling in the coating layer according to any one of the first to third aspects,
The coating layer is a non-destructive inspection method for peeling in a coating layer, which is a thermal barrier coating in which a top coat is formed on a surface of a metal substrate via a bond coat.
本態様によれば、コーティング層の剥離部位の検出を確実かつ高精度に実現し得る。 According to this aspect, the detection of the peeling site of the coating layer can be realized reliably and with high accuracy.
本発明の第５の態様は、
基材の表面に形成したコーティング層における剥離の非破壊検査装置であって、
前記基材にコーティング層を形成した試料の表面にビーム状の加熱光を照射するとともに前記表面上を直線移動して走査可能に形成された加熱用光源と、
前記加熱用光源の位置を検出する位置検出手段と、
前記加熱光が照射された前記試料の表面の温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱光が照射された前記試料の表面の温度分布を表す画像を撮像する撮像手段と、
前記位置検出手段が検出する位置情報と、前記温度検出手段が検出する温度情報とにより検出した前記直線移動に伴う走査線上の各点における前記温度を表す温度特性に基づき温度特性がピークとなる前記試料の表面位置を特定するとともに、特定した前記表面位置から前記加熱光源の走査方向に関し下流側の所定の範囲内における前記画像中から、前記加熱光の走査方向の反対側に伸びる尻尾状の低温部である剥離残像を検出するとともに、前記温度特性のピークと剥離残像の存在が対で検出された場合に前記ピークとなる位置における前記コーティング層を剥離部位の可能性があると判定する演算処理手段とを有し、
しかも前記演算処理手段は、前記温度分布を表す画像の中心部である高温部から放射方向に低温部が同心円状に広がる標準形状に対し、前記所定の範囲内の前記画像の形状のずれに基づき剥離残像であることを判定するように構成したことを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査装置にある。
According to a fifth aspect of the present invention,
A non-destructive inspection device for peeling in a coating layer formed on the surface of a substrate,
A heating light source formed so as to be able to scan by irradiating a beam-shaped heating light on the surface of the sample in which the coating layer is formed on the substrate and linearly moving on the surface ;
Position detecting means for detecting the position of the heating light source;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the surface of the sample irradiated with the heating light;
Imaging means for imaging an image representing a temperature distribution of the surface of the sample irradiated with the heating light;
And location information the position detecting means detects the temperature characteristic is a peak based on the temperature characteristic representative of the temperature at each point on the scan line by the temperature detecting means due to the linear movement detected by the temperature information detected The surface position of the sample is specified, and a tail-like shape extending from the specified surface position to the opposite side of the scanning direction of the heating light from the image in a predetermined range downstream in the scanning direction of the heating light source. Calculation that detects a peeling afterimage that is a low temperature part and determines that the coating layer at the peak position may be a peeling site when the temperature characteristic peak and the presence of the peeling afterimage are detected in pairs. Processing means,
In addition, the arithmetic processing means is based on a deviation of the shape of the image within the predetermined range with respect to a standard shape in which a low temperature portion extends concentrically in a radial direction from a high temperature portion which is a central portion of the image representing the temperature distribution. A non-destructive inspection apparatus for peeling in a coating layer, characterized in that it is configured to determine that it is a peeling afterimage.
本態様によれば、剥離残像であるか否かの判定を演算処理部で自動的に行わせることができるので、第１の態様と同様の高精度の剥離検出の処理時間を飛躍的に短縮することができる。 According to this aspect, since it is possible to automatically determine whether or not the image is a peeling afterimage, the processing time for high-precision peeling detection similar to the first aspect is drastically reduced. can do.
本発明の第６の態様は、
第５の態様に記載するコーティング層における剥離の非破壊検査装置において、
前記画像の中心部である高温部から前記尻尾状の低温部の前記走査方向と反対方向の端部までの距離が所定の閾値を越えている場合に剥離残像であると判定することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査装置にある。
The sixth aspect of the present invention is:
In the nondestructive inspection device for peeling in the coating layer described in the fifth aspect,
It is determined that the image is a peeling afterimage when a distance from a high temperature portion which is a center portion of the image to an end portion of the tail-like low temperature portion in the direction opposite to the scanning direction exceeds a predetermined threshold value. There is a non-destructive inspection device for peeling in a coating layer.
本態様によれば、確実かつ高精度に剥離残像を判定することができる。 According to this aspect, it is possible to determine a peeling afterimage reliably and with high accuracy.
本発明の第７の態様は、
第５または第６の態様に記載するコーティング層における剥離の非破壊検査装置において、
前記コーティング層は、金属基材の表面にボンドコートを介してトップコートを形成した遮熱コーティングであることを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査装置にある。
The seventh aspect of the present invention is
In the nondestructive inspection device for peeling in the coating layer described in the fifth or sixth aspect,
The coating layer is a non-destructive inspection apparatus for peeling in a coating layer, wherein the coating layer is a thermal barrier coating in which a top coat is formed on the surface of a metal substrate via a bond coat.
本態様によれば、コーティング層の剥離部位の検出を確実かつ高精度に実現し得る。 According to this aspect, the detection of the peeling site of the coating layer can be realized reliably and with high accuracy.
本発明によれば、加熱用の光線で試料の表面を加熱走査した結果得られた温度特性におけるピークを示す位置を、剥離を生起している剥離部位の候補として検出するとともに、各候補部位に対して前記走査方向の下流側の近傍領域において、剥離に固有の温度分布を表す画像である剥離残像を検出した場合に、すなわち両者のアンド条件が成立した場合に、前記候補部位を剥離部位として検出する。 According to the present invention, the position indicating the peak in the temperature characteristics obtained as a result of heating and scanning the surface of the sample with a heating beam is detected as a candidate for the peeling site where peeling occurs, and at each candidate site. On the other hand, in the vicinity region on the downstream side in the scanning direction, when a peeling afterimage, which is an image representing a temperature distribution unique to peeling, is detected, that is, when both AND conditions are satisfied, the candidate site is set as the peeling site. To detect.
この結果、試料表面の汚れ等、当該検査に対するノイズ要素が存在しても、ノイズ要素に影響されることなく剥離部位を高精度に検出することができる。 As a result, even if there is a noise element for the inspection, such as contamination on the sample surface, the peeled site can be detected with high accuracy without being affected by the noise element.
また、かかる一連の検出処理においては、加熱用光源を試料の表面に沿って走査するとともに、これに伴う表面の画像を撮像し、後は信号処理の結果を評価して剥離の有無を検出することができるので、検査時間も従来に較べ、極めて短時間のものとなる。 Further, in such a series of detection processing, the heating light source is scanned along the surface of the sample, an image of the surface accompanying this is taken, and then the presence or absence of peeling is detected by evaluating the result of signal processing. Therefore, the inspection time is extremely short compared with the conventional case.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は本発明の実施の形態に係る剥離の非破壊検査の対象となる金属基材に遮熱コーティングを施した試料を模式的に示す説明図である。同図に示すように、試料Ｉは、例えばタービン動翼等の高温部品である金属基材１の表面に遮熱コーティング（ＴｈｅｒｍａｌＢａｒｒｉｅｒＣｏａｔｉｎｇｓ（ＴＢＣ））２を施したものである。ＴＢＣ２では、金属基材１の表面にボンドコート２Ａを介してトップコート２Ｂが形成してある。ボンドコート２Ａは、例えば合金で形成されており、トップコート２Ｂは遮熱性能に優れる、例えばセラミックスで形成されている。セラミックスで形成されたトップコート２Ｂは多数の気孔３を含んでいる。ここで、気孔３も良好な遮熱効果を発揮している。 FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a sample in which a thermal barrier coating is applied to a metal base material to be subjected to a nondestructive inspection for peeling according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the sample I is obtained by applying a thermal barrier coating (TBC) 2 to the surface of a metal substrate 1 that is a high-temperature part such as a turbine rotor blade. In TBC2, the topcoat 2B is formed on the surface of the metal substrate 1 via the bondcoat 2A. The bond coat 2A is made of, for example, an alloy, and the top coat 2B is made of, for example, ceramics having excellent heat shielding performance. The top coat 2 </ b> B formed of ceramic includes a large number of pores 3. Here, the pores 3 also exhibit a good heat shielding effect.
かかるＴＢＣ２の中の剥離はボンドコート２Ａとトップコート２Ｂとの界面付近に発生する。本形態に係るコーティング層における剥離の非破壊検査方法は、ＴＢＣ２を対象として、その剥離部位を検出するものであり、その態様を図２に模式的に示す。同図に示すように、本形態では、金属基材１の表面に形成したＴＢＣ２を施した試料Ｉの表面にビーム状のレーザ光Ｌを照射するとともに前記表面上を直線移動させることにより走査する。
同時に、前記直線移動に伴う走査線上の各点における表面温度と、前記各点の周辺部分を含む試料Ｉの表面の温度分布を表す画像を撮像する。本形態においては赤外線カメラ４により、走査線上の各点を含むその周辺流域の熱画像を撮像している。したがって、走査線上の各点の温度情報とその周辺部分の熱画像とを同時に検出することができる。すなわち、レーザ光Ｌは図示しない駆動機構により所定の走査線上を移動して走査線上の各点を加熱するが、この加熱によるトップコート２Ｂの表面の熱画像が赤外線カメラ４により所定間隔で連写される。
Such peeling in the TBC 2 occurs near the interface between the bond coat 2A and the top coat 2B. The nondestructive inspection method for peeling in the coating layer according to this embodiment is to detect the peeling site for TBC2, and the mode is schematically shown in FIG. As shown in the figure, in this embodiment, scanning is performed by irradiating the surface of the sample I with TBC 2 formed on the surface of the metal substrate 1 with a beam of laser light L and linearly moving on the surface. .
At the same time, an image representing the surface temperature at each point on the scanning line accompanying the linear movement and the temperature distribution on the surface of the sample I including the peripheral portion of each point is taken. In the present embodiment, the infrared camera 4 captures a thermal image of the surrounding basin including each point on the scanning line. Therefore, the temperature information of each point on the scanning line and the thermal image of the peripheral portion can be detected simultaneously. That is, the laser beam L moves on a predetermined scanning line by a driving mechanism (not shown) to heat each point on the scanning line, and the thermal image of the surface of the top coat 2B due to this heating is continuously shot at predetermined intervals by the infrared camera 4. Is done.
ここで、図２（ａ）に示すように、ＴＢＣ２に剥離部位が存在せず、健全である場合は、レーザ光Ｌの照射によりトップコート２Ｂの表面に発生する熱Ｈは、ボンドコート２Ａを介して金属基材１に移動する。これに対し、図２（ｂ）に示すように、ＴＢＣ２に剥離部位５が存在する場合には、剥離部位５が断熱層となるので、レーザ光Ｌの照射によりトップコート２Ｂの表面に発生する熱Ｈは剥離部位５で遮断される。この結果、剥離部位５に対応するトップコート２Ｂの表面位置では、その温度が局部的に上昇し、その計測点から放射される赤外線Ｒが増大する。赤外線カメラ４は赤外線Ｒの量に感応するので、前記計測点の温度上昇が検出される。 Here, as shown in FIG. 2 (a), when there is no peeling site in the TBC 2, and the sound is healthy, the heat H generated on the surface of the top coat 2B by the irradiation of the laser light L causes the bond coat 2A to To the metal substrate 1. On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the peeled portion 5 exists in the TBC 2, the peeled portion 5 becomes a heat insulating layer, and thus is generated on the surface of the topcoat 2B by irradiation with the laser light L. The heat H is blocked at the peeling site 5. As a result, at the surface position of the topcoat 2B corresponding to the peeling site 5, the temperature rises locally, and the infrared ray R emitted from the measurement point increases. Since the infrared camera 4 is sensitive to the amount of infrared R, a temperature rise at the measurement point is detected.
図３は本形態により得られるトップコート２Ｂの表面の走査線上の温度を示す特性図である。同図はレーザ光Ｌを、試料Ｉの図中の左側から右側に向けて走査した場合の特性である。同図を参照すれば、試料Ｉの左端部および右端部を除き、位置Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１、Ｐ４１の４点で温度にピークＰ１２、Ｐ２２、Ｐ３２、Ｐ４２が検出されている。したがって、位置Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１、Ｐ４１はＴＢＣ２の剥離が疑われる部位であるとすることができる。しかしながら、温度のピークＰ１２〜Ｐ４２は、前述の如く、剥離が存在する場合以外にも、１）トップコート２Ｂの表面の汚損により放射率が周辺部と異なる場合、２）トップコート２Ｂの表面に付着物が存在する場合、３）温度のピークＰ１２〜Ｐ４２が現れた部分のみトップコート２Ｂの厚さが相対的に厚い場合にも出現する。 FIG. 3 is a characteristic diagram showing the temperature on the scanning line of the surface of the topcoat 2B obtained by this embodiment. The figure shows the characteristics when the laser beam L is scanned from the left side to the right side of the sample I in the drawing. Referring to the figure, the peaks P12, P22, P32, and P42 are detected at temperatures at four points P11, P21, P31, and P41 except for the left end and the right end of the sample I. Therefore, the positions P11, P21, P31, and P41 can be assumed to be sites where peeling of TBC2 is suspected. However, the temperature peaks P12 to P42 are not limited to the case where there is peeling as described above. 1) When the emissivity is different from the peripheral part due to the surface of the topcoat 2B being stained, 2) on the surface of the topcoat 2B. In the case where deposits are present, 3) this also appears when the thickness of the top coat 2B is relatively thick only at the portion where the temperature peaks P12 to P42 appear.
そこで、本形態ではピークＰ１２〜Ｐ４２が出現した場合には、それぞれに対応する各位置Ｐ１１〜Ｐ４１からレーザ光Ｌの走査方向に関し下流側の所定の範囲Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の熱画像を分析し、各熱画像に走査方向の反対側に伸びる尻尾状の低温部である剥離残像が存在しないかを調べている。これは各点の熱画像をコマ送りしながら検出する。この結果、剥離残像が熱画像中に検出された場合に、これに対応するピーク位置が剥離部位であると判定する。 Therefore, in this embodiment, when peaks P12 to P42 appear, thermal images of predetermined ranges A1, A2, A3, and A4 on the downstream side with respect to the scanning direction of the laser light L from the corresponding positions P11 to P41 are respectively displayed. Analysis is conducted to check whether there is a peeling afterimage that is a tail-like low temperature portion extending in the opposite direction of the scanning direction in each thermal image. This is detected while frame-by-frame the thermal image at each point. As a result, when a peeling afterimage is detected in the thermal image, it is determined that the corresponding peak position is the peeling site.
図４は本形態において得られる熱画像の例を示す説明図で、（ａ）が標準形状、（ｂ）が剥離残像をそれぞれ示す。本形態においてトップコート２Ｂの表面に照射しているレーザ光Ｌの横断面内における強度は正規分布となっている。したがって、レーザ光Ｌをトップコート２Ｂの表面に照射した後、表面の温度分布を検出すれば、剥離や汚れ等のノイズ要因が存在しない通常時には、図４（ａ）に示すように、熱画像は画像の中心部から放射方向に低温部が同心円状に広がる形状となる。かかる同心円状の形状を標準形状IIと呼ぶ。標準形状IIは、画像処理の方法にもよるが、例えば中心部の最高温度の領域６（レーザ光Ｌのビーム径Φに対応する）が白色、その外側の所定の温度の領域７が赤色、その外側の所定の温度の領域８が黄色、その外側の最も低温の温度の領域９が緑色として表示される。すなわち、標準形状IIでは、白色を中心とした赤色、黄色および緑色のリングが同心円状に配列される。 FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a thermal image obtained in this embodiment, where (a) shows a standard shape and (b) shows a peeling afterimage. In this embodiment, the intensity in the cross section of the laser beam L irradiating the surface of the top coat 2B has a normal distribution. Therefore, if the surface temperature distribution is detected after irradiating the surface of the topcoat 2B with the laser beam L, as shown in FIG. Has a shape in which the low temperature portion extends concentrically in the radial direction from the center of the image. Such a concentric shape is called a standard shape II. Although the standard shape II depends on the image processing method, for example, the region 6 having the highest temperature at the center (corresponding to the beam diameter Φ of the laser light L) is white, and the region 7 having a predetermined temperature outside thereof is red. A region 8 having a predetermined temperature outside thereof is displayed in yellow, and a region 9 having the lowest temperature outside thereof is displayed in green. That is, in the standard shape II, red, yellow and green rings centering on white are arranged concentrically.
一方、トップコート２Ｂに剥離部位５が存在する場合には、図４（ｂ）に示すように、熱画像は中心の高温領域である領域６，７の形状は変化しないが、低温領域である領域８，９、特に最低温部である領域９の形状が走査方向（図では左から右に向かう方向）の反対側に伸びる尻尾状の帯部９Ａを有する形状となる。かかる帯部９Ａを有する形状を剥離残像IIIと呼ぶ。かかる剥離残像IIIは次のような原因により形成されると考えられる。すなわち、レーザ光Ｌを、ある程度の速度で移動させた場合（走査した場合）、トップコート２Ｂの内部には過渡的に熱が伝達される。この場合に、剥離部位５では内部に熱が伝わりにくいため、ある程度の時間、熱がトップコート２Ｂに残ることになる。このため、剥離部位５をレーザ光Ｌのビームが通過した直後に、剥離部位５に熱残像が現れ、これによりそれよりも若干下流側の熱画像に剥離残像IIIが現れると考えられる。したがって、かかる剥離残像IIIを検出することにより剥離部位５を特定することができる。 On the other hand, when the peeled portion 5 exists in the top coat 2B, as shown in FIG. 4B, the shape of the regions 6 and 7 which are the central high temperature regions does not change, but the thermal image is the low temperature region. The shape of the regions 8 and 9, particularly the region 9 which is the lowest temperature portion, is a shape having a tail-like band portion 9A extending to the opposite side of the scanning direction (the direction from the left to the right in the figure). The shape having such a band portion 9A is referred to as a peeling afterimage III. Such a peeling afterimage III is considered to be formed due to the following reasons. That is, when the laser beam L is moved at a certain speed (scanned), heat is transiently transferred to the inside of the top coat 2B. In this case, since heat is not easily transmitted to the inside at the peeling site 5, the heat remains in the top coat 2B for a certain period of time. For this reason, it is considered that a thermal afterimage appears in the peeling site 5 immediately after the beam of the laser beam L passes through the peeling site 5, thereby causing a peeling afterimage III to appear in a thermal image slightly downstream of this. Therefore, the peeling site 5 can be specified by detecting the peeling afterimage III.
例えば、ピークＰ２２に続く所定の範囲Ａ２の熱画像に剥離残像IIIが検知され、それ以外の範囲Ａ１，Ａ３，Ａ４の熱画像には剥離残像IIIが検知されない場合、それぞれに対応するピークＰ１２，Ｐ３２，Ｐ４２は、剥離以外の原因であると判断する。例えば、１）トップコート２Ｂの表面の汚損、２）トップコート２Ｂの表面の付着物、３）トップコート２Ｂの厚さのばらつきの何れかが原因であると判断する。ちなみに、トップコート２Ｂの表面の汚損、トップコート２Ｂの表面の付着物、トップコート２Ｂの厚さのばらつきに起因して対応する熱画像は標準形状IIに較べて各温度領域６〜９の形状が歪むことはあるが、帯部９Ａを伴う剥離残像IIIは検出されなかった。したがって、剥離残像IIIの検出をピークＰ２２の位置Ｐ２１と組み合わせることにより高精度の剥離部位５の特定が可能になる。 For example, when the peeling afterimage III is detected in the thermal image of the predetermined range A2 following the peak P22 and the peeling afterimage III is not detected in the thermal images of the other ranges A1, A3, A4, the corresponding peaks P12, P32 and P42 are determined to be causes other than peeling. For example, it is determined that one of 1) contamination of the surface of the topcoat 2B, 2) deposits on the surface of the topcoat 2B, and 3) variation in the thickness of the topcoat 2B is the cause. By the way, the thermal image corresponding to the surface of the top coat 2B, the deposit on the surface of the top coat 2B, and the variation in the thickness of the top coat 2B is the shape of each temperature region 6-9 compared to the standard shape II. May be distorted, but peeling afterimage III accompanied with the band 9A was not detected. Therefore, it is possible to specify the peeling site 5 with high accuracy by combining the detection of the peeling afterimage III with the position P21 of the peak P22.
なお、本形態における走査速度は５ｍｍ／ｓｅｃとした。勿論、走査速度を、これに限定するものではないが、遅すぎると剥離残像IIIが形成されず、また早すぎるとピークＰ１２〜Ｐ４２が検出されないので、両者の要件を考慮して決定することが肝要である。 In this embodiment, the scanning speed is 5 mm / sec. Of course, the scanning speed is not limited to this, but if it is too slow, the peeling afterimage III is not formed, and if it is too early, the peaks P12 to P42 are not detected. It is essential.
図５は上記実施の形態を応用した非破壊検査方法の他の実施の形態を示すフローチャートである。同図に示すように、本形態に係る非破壊検査方法は、第１の判定工程１１、第２の判定工程１２、第３の判定工程１３の三種類の判定工程を組み合わせたものである。 FIG. 5 is a flowchart showing another embodiment of the nondestructive inspection method to which the above embodiment is applied. As shown in the figure, the nondestructive inspection method according to the present embodiment is a combination of three types of determination processes: a first determination process 11, a second determination process 12, and a third determination process 13.
第１の判定工程１１では、ＴＢＣ２のトップコート２Ｂの表面をランプ加熱により面状に一度に加熱している。これにより温度が上昇した部位が無ければ剥離なしと判定し、温度上昇の部位が検出され、剥離が疑われる部位が存在する場合は、第２の判定工程１２を実行する。 In the first determination step 11, the surface of the top coat 2B of the TBC 2 is heated in a planar shape at once by lamp heating. Thus, if there is no part where the temperature has risen, it is determined that there is no peeling. If a part where the temperature has risen is detected and there is a part suspected of peeling, the second determination step 12 is executed.
第２の判定工程１２では、第１の判定工程１１で、剥離が疑われる部位が存在する場合に、上記実施の形態と同様に、トップコート２Ｂにおける剥離部位５の有無を判定する。 In the second determination step 12, in the first determination step 11, when there is a site where peeling is suspected, the presence or absence of the peeling site 5 in the top coat 2B is determined in the same manner as in the above embodiment.
第３の判定工程１３では、第２の判定工程１２で、剥離部位５が存在すると判定された場合に、熱画像中のレーザ光Ｌのビーム形状の変化状態、試料Ｉの視覚的な表面状態およびトップコート２Ｂの厚さのばらつき状態とを組み合わせて剥離部位の剥離の可能性を補完的に判定する。ここで、渦電流の利用やテラヘルツ電磁波の照射による既存の判定方法を利用すれば良い。この結果、間違いなく剥離部位５が発生しているか否かを最終的に判定する。 In the third determination step 13, when it is determined in the second determination step 12 that the separation site 5 exists, the change state of the beam shape of the laser light L in the thermal image, the visual surface state of the sample I In addition, the possibility of peeling at the peeling site is complementarily determined by combining the thickness variation state of the top coat 2B. Here, an existing determination method using eddy current or irradiation with terahertz electromagnetic waves may be used. As a result, it is finally determined whether or not the peeling site 5 has occurred.
かかる本形態によれば、判定時間が短くて済む第１の判定工程で剥離部位５の存在の可能性が否定された場合には、判定精度を向上させるべくレーザ光Ｌのビームの走査により第１の判定工程１１よりも時間を掛けて判定処理を行う第２の判定工程１２ないし第３の判定工程１３を実行する必要がないので、その分判定処理の時間を短縮することができる。なお、第３の判定工程１３は必ずしも必要ではない。第２の判定工程１２で相当程度の判定精度は確保されるので、あくまで補完的に行えば良い。 According to this embodiment, in the case where the possibility of the separation site 5 is denied in the first determination step that requires a short determination time, the first scan is performed by scanning the laser beam L to improve the determination accuracy. Since it is not necessary to execute the second determination step 12 to the third determination step 13 for performing the determination process by taking more time than the first determination step 11, the time for the determination process can be shortened accordingly. Note that the third determination step 13 is not necessarily required. Since a considerable degree of determination accuracy is ensured in the second determination step 12, it may be performed in a complementary manner.
図６は本発明の実施の形態に係る剥離の非破壊検査装置を示すブロック図である。当該非破壊検査装置は前記実施の形態を実現する装置である。同図に示すように、本形態に係る非破壊検査装置は、演算処理装置２０、レーザ発振器２１、赤外線カメラ４および位置検出センサ２２を有している。演算処理装置２０は、後に詳述するような構成を有しており、所定の情報の処理を行なうことにより試料Ｉ中の剥離部位５の特定を行う。レーザ発振器２１は、試料Ｉのトップコート２Ｂの表面にビーム状のレーザ光Ｌを照射するとともに、自走の駆動手段を内蔵して試料Ｉのトップコート２Ｂの表面にレーザ光Ｌを直線的に走査させる。赤外線カメラ４は、トップコート２Ｂの所定の領域の温度分布を表す画像を撮像する。赤外線カメラ４では温度の検出機能も有するので、レーザ光Ｌの照射部位の温度も同時に検出し得る。位置検出センサ２２は、走査方向に沿い直線的に移動するレーザ発振器２１の基準位置に対する位置を検出する。レーザ発振器２１によるレーザ光Ｌの照射や、走査速度の制御等、その全般的な制御は、演算処理装置２０のレーザ制御部２３で行う。 FIG. 6 is a block diagram showing a non-destructive inspection apparatus for peeling according to an embodiment of the present invention. The nondestructive inspection apparatus is an apparatus that realizes the embodiment. As shown in the figure, the nondestructive inspection apparatus according to this embodiment includes an arithmetic processing unit 20, a laser oscillator 21, an infrared camera 4, and a position detection sensor 22. The arithmetic processing unit 20 has a configuration that will be described in detail later, and identifies the peeling site 5 in the sample I by processing predetermined information. The laser oscillator 21 irradiates the surface of the top coat 2B of the sample I with the beam-shaped laser light L and incorporates a self-propelled driving means so that the laser light L is linearly applied to the surface of the top coat 2B of the sample I. Let it scan. The infrared camera 4 captures an image representing a temperature distribution in a predetermined region of the topcoat 2B. Since the infrared camera 4 also has a temperature detection function, the temperature of the irradiated portion of the laser light L can be detected at the same time. The position detection sensor 22 detects the position of the laser oscillator 21 that moves linearly along the scanning direction with respect to the reference position. General control such as irradiation of the laser beam L by the laser oscillator 21 and control of the scanning speed is performed by the laser control unit 23 of the arithmetic processing unit 20.
演算処理装置２０は、レーザ制御部２３の他に、温度特性検出部２４、ピーク検出部２５、画像情報記憶部２６、画像情報抽出部２７、比較部２８、閾値設定部２９および表示部３０を有する。温度特性検出部２４は、赤外線カメラ４および位置検出センサ２２の出力信号を処理して図３に示す温度特性の情報を検出する。ピーク検出部２５は温度特性検出部２４が出力する温度特性を表す信号を処理してピークＰ１２〜Ｐ４２を対応する位置Ｐ１１〜Ｐ４１の情報とともに格納する。ピークＰ１２〜Ｐ４２の検出は、例えば温度特性を表す信号を微分することにより好適に得ることができる。 In addition to the laser control unit 23, the arithmetic processing unit 20 includes a temperature characteristic detection unit 24, a peak detection unit 25, an image information storage unit 26, an image information extraction unit 27, a comparison unit 28, a threshold setting unit 29, and a display unit 30. Have. The temperature characteristic detection unit 24 processes the output signals of the infrared camera 4 and the position detection sensor 22 to detect the temperature characteristic information shown in FIG. The peak detection unit 25 processes a signal representing the temperature characteristic output from the temperature characteristic detection unit 24 and stores the peaks P12 to P42 together with information on the corresponding positions P11 to P41. The detection of the peaks P12 to P42 can be suitably obtained by differentiating a signal representing temperature characteristics, for example.
画像情報記憶部２６は、赤外線カメラ４および位置検出センサ２２の出力信号を処理してトップコート２Ｂの各点における表面の熱画像情報を記憶するとともに、ピーク検出部２５が検出したピーク位置を表す情報に基づき各位置Ｐ１１〜Ｐ４１を基準とする所定範囲Ａ１〜Ａ４の画像情報を画像情報抽出部２７に移送して記憶させる。比較部２８は画像情報抽出部２７に抽出・記憶された各熱画像の情報と閾値設定部２９に設定された所定の閾値とを比較して、各熱画像中に剥離残像IIIが存在するか否かを比較・判定する。すなわち、標準形状IIに対する特定の熱画像の形状のズレの程度を検出し、ズレの程度が閾値を超える場合に剥離残像IIIであると判定して、剥離部位５を特定する情報を表示部３０に表示させる。 The image information storage unit 26 processes the output signals of the infrared camera 4 and the position detection sensor 22 to store the thermal image information of the surface at each point of the topcoat 2B, and represents the peak position detected by the peak detection unit 25. Based on the information, the image information of the predetermined ranges A1 to A4 with the positions P11 to P41 as a reference is transferred to the image information extraction unit 27 and stored. The comparison unit 28 compares the information of each thermal image extracted and stored in the image information extraction unit 27 with a predetermined threshold set in the threshold setting unit 29, and determines whether or not the peeling afterimage III exists in each thermal image. Compare or judge whether or not. That is, the degree of deviation of the shape of the specific thermal image with respect to the standard shape II is detected, and when the degree of deviation exceeds the threshold, it is determined as the peeling afterimage III, and information for specifying the peeling portion 5 is displayed on the display unit 30. To display.
ここで、剥離残像IIIであるか否かの判定は、さらに具体的には、例えば図４（ａ）に示す標準形状IIの画像の中心Ｏから温度領域９の端部までの距離を不変の標準距離ｌｓとする一方、図４（ｂ）に示す熱画像の中心Ｏから温度領域９の帯部９Ａの端部までの実測距離ｌとを比較部２８で比較し、両者の差の絶対値が閾値設定部２９に設定されている閾値ｌｔｈを超える場合に剥離残像であると判定する構成が考えられる。 Here, the determination as to whether or not the image is the peeling afterimage III is more specifically, for example, the distance from the center O of the image of the standard shape II shown in FIG. 4A to the end of the temperature region 9 is not changed. While the standard distance l s is set, the comparison unit 28 compares the measured distance l from the center O of the thermal image shown in FIG. A configuration in which a peeling afterimage is determined when the value exceeds the threshold value l th set in the threshold setting unit 29 is conceivable.
本形態によれば、上記実施の形態に係る剥離残像IIIを利用した剥離方法と同様に集積した情報から、剥離残像IIIであるか否かの判定を演算処理装置２０、特に比較部２８で自動的に行わせることができるので、前記剥離方法と同様の高精度の剥離検出の処理時間を飛躍的に短縮することができる。 According to the present embodiment, it is automatically determined by the arithmetic processing unit 20, particularly the comparison unit 28, whether or not it is the peeling afterimage III from the information accumulated in the same manner as the peeling method using the peeling afterimage III according to the above embodiment. Therefore, it is possible to drastically shorten the processing time for high-precision peeling detection similar to the above-described peeling method.
なお、上記実施の形態に係る非破壊検査装置においては、熱画像の中心Ｏから温度領域９の帯部９Ａの端部までの実測距離ｌと、標準形状IIの画像の中心Ｏから温度領域９の端部までの距離である標準距離ｌｓとを比較することで、剥離残像IIIであるか否かを判定しているが、これに限るものではない。標準形状と特定の熱画像との比較の結果、剥離画像IIIの帯部９Ａに基づくパラメータが所定の閾値を超える場合に剥離残像IIIであると判定するものであれば良い。 In the nondestructive inspection apparatus according to the above embodiment, the measured distance l from the center O of the thermal image to the end of the band 9A of the temperature region 9 and the temperature region 9 from the center O of the image of the standard shape II. It is determined whether or not it is a peeling afterimage III by comparing with a standard distance l s which is a distance to the end of, but is not limited thereto. As a result of the comparison between the standard shape and the specific thermal image, it is only necessary to determine that the image is the peeling afterimage III when the parameter based on the strip portion 9A of the peeling image III exceeds a predetermined threshold.
さらに、判定対象はＴＢＣに限定するものではない。基材の表面に施されたコーティング層の剥離を検出するものであれば一般に適用し得る。同様に、加熱光源をレーザ光に限定する必要もなく、また走査形状を直線に限定するものでもない。加熱の必要に応じた形状に走査すれば良い。 Furthermore, the determination target is not limited to TBC. Generally, any method can be used as long as it detects the peeling of the coating layer applied to the surface of the substrate. Similarly, the heating light source need not be limited to laser light, and the scanning shape is not limited to a straight line. What is necessary is just to scan to the shape according to the necessity of heating.
上記実施の形態では、赤外線カメラ４を用いたので、熱画像と温度情報を同時に得ることができたが、これに限るものでもない。個別の検出手段で、個別に熱画像と温度情報を得るように構成することもできる。 In the above embodiment, since the infrared camera 4 is used, a thermal image and temperature information can be obtained at the same time, but the present invention is not limited to this. It is also possible to individually obtain a thermal image and temperature information with individual detection means.
本発明は遮熱コーティングを施した部品を多く使用しているタービン等の高温機械の保守、製造等を行う産業分野において有効に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be effectively used in an industrial field where maintenance, manufacturing, and the like of a high-temperature machine such as a turbine that uses many parts with a thermal barrier coating.
Ｉ 試料
II 標準形状
III 剥離残像
Ｌ レーザ光
１ 金属基材
２ ＴＢＣ
２Ａ ボンドコート
２Ｂ トップコート
４ 赤外線カメラ
６〜９ 温度領域
Ａ１〜Ａ４ 範囲
Ｐ１１〜Ｐ４１ 位置
Ｐ１２〜Ｐ４２ ピーク
I Sample
II Standard shape
III Peeling afterimage L Laser light 1 Metal substrate 2 TBC
2A Bond coat 2B Top coat 4 Infrared camera 6-9 Temperature range A1-A4 Range P11-P41 Position P12-P42 Peak
Claims (7)
前記基材にコーティング層を形成した試料の表面にビーム状の加熱光を照射するとともに前記表面上を直線移動させることにより走査し、前記直線移動に伴う走査線上の各点における温度を表す温度特性を検出するとともに、前記各点の周辺部分を含む前記試料の表面の温度分布を表す画像を撮像する一方、
前記温度特性がピークとなる前記試料の表面位置を特定し、特定した前記表面位置から走査方向に関し下流側の所定の範囲内において前記加熱光による走査方向の反対側に伸びる尻尾状の低温部である剥離残像が前記画像中に検出された場合に前記ピークとなる位置における前記コーティング層を剥離部位の可能性があると判定することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法。 A non-destructive inspection method for peeling in a coating layer formed on the surface of a substrate,
Scanned by linearly displaced on the surface irradiates the beam-like heating light to the surface of the sample to form a coating layer on the substrate, the temperature representative of the temperature at each point on the scanning line due to the linear movement While detecting the characteristics and taking an image representing the temperature distribution of the surface of the sample including the peripheral portion of each point,
A tail-like low-temperature portion extending to the opposite side of the scanning direction by the heating light within a predetermined range on the downstream side with respect to the scanning direction from the identified surface position, specifying the surface position of the sample at which the temperature characteristic reaches a peak A nondestructive inspection method for peeling in a coating layer, wherein when a peeling afterimage is detected in the image, the coating layer at the peak position is determined to be a peeling site.
前記基材の表面にコーティング層を形成した試料の表面に面状に加熱光を照射して高温部の有無に基づき剥離が疑われる部位の有無の可能性を判定する第１の判定工程と、
前記第１の判定工程で、剥離が疑われる部位が存在する場合には、上記請求項１に記載するコーティング層における剥離の非破壊検査方法により剥離部位の有無の可能性を判定する第２の判定工程とを有することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法。 A non-destructive inspection method for peeling in a coating layer formed on the surface of a substrate,
A first determination step of determining the presence or absence of a portion suspected of peeling based on the presence or absence of a high-temperature portion by irradiating the surface of the sample having a coating layer formed on the surface of the base material with heating light;
In the first determination step, when there is a site that is suspected of peeling, a second method for determining the possibility of the presence of a peeling site by the nondestructive inspection method for peeling in the coating layer according to claim 1. A non-destructive inspection method for peeling in a coating layer, comprising: a determination step.
前記第２の判定工程で、前記剥離部位が存在する可能性があると判定された場合には、前記画像中の加熱光のビーム形状の変化状態、前記試料の視覚的な表面状態および前記コーティング層の厚さのばらつき状態とを組み合わせて前記剥離部位の剥離の可能性を補完的に判定する第３の判定工程をさらに有することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法。 In the nondestructive inspection method of peeling in the coating layer according to claim 2,
If it is determined in the second determination step that there is a possibility that the peeling site exists, the change state of the beam shape of the heating light in the image, the visual surface state of the sample, and the coating non-destructive inspection method for peeling the coating layer, characterized in that it further has a thickness complementarily determining third combination and variation state probability of peeling of the release site in the determination step of the layer.
前記コーティング層は、金属基材の表面にボンドコートを介してトップコートを形成した遮熱コーティングであることを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査方法。 In the nondestructive inspection method of peeling in the coating layer according to any one of claims 1 to 3,
The non-destructive inspection method for peeling in a coating layer, wherein the coating layer is a thermal barrier coating in which a top coat is formed on the surface of a metal substrate via a bond coat.
前記基材にコーティング層を形成した試料の表面にビーム状の加熱光を照射するとともに前記表面上を直線移動して走査可能に形成された加熱用光源と、
前記加熱用光源の位置を検出する位置検出手段と、
前記加熱光が照射された前記試料の表面の温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱光が照射された前記試料の表面の温度分布を表す画像を撮像する撮像手段と、
前記位置検出手段が検出する位置情報と、前記温度検出手段が検出する温度情報とにより検出した前記直線移動に伴う走査線上の各点における前記温度を表す温度特性に基づき温度特性がピークとなる前記試料の表面位置を特定するとともに、特定した前記表面位置から前記加熱光源の走査方向に関し下流側の所定の範囲内における前記画像中から、前記加熱光の走査方向の反対側に伸びる尻尾状の低温部である剥離残像を検出するとともに、前記温度特性のピークと剥離残像の存在が対で検出された場合に前記ピークとなる位置における前記コーティング層を剥離部位の可能性があると判定する演算処理手段とを有し、
しかも前記演算処理手段は、前記温度分布を表す画像の中心部である高温部から放射方向に低温部が同心円状に広がる標準形状に対し、前記所定の範囲内の前記画像の形状のずれに基づき剥離残像であることを判定するように構成したことを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査装置。 A non-destructive inspection device for peeling in a coating layer formed on the surface of a substrate,
A heating light source formed so as to be able to scan by irradiating a beam-shaped heating light on the surface of the sample in which the coating layer is formed on the substrate and linearly moving on the surface ;
Position detecting means for detecting the position of the heating light source;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the surface of the sample irradiated with the heating light;
Imaging means for imaging an image representing a temperature distribution of the surface of the sample irradiated with the heating light;
And location information the position detecting means detects the temperature characteristic is a peak based on the temperature characteristic representative of the temperature at each point on the scan line by the temperature detecting means due to the linear movement detected by the temperature information detected The surface position of the sample is specified, and a tail-like shape extending from the specified surface position to the opposite side of the scanning direction of the heating light from the image in a predetermined range downstream in the scanning direction of the heating light source. Calculation that detects a peeling afterimage that is a low temperature part and determines that the coating layer at the peak position may be a peeling site when the temperature characteristic peak and the presence of the peeling afterimage are detected in pairs. Processing means,
In addition, the arithmetic processing means is based on a deviation of the shape of the image within the predetermined range with respect to a standard shape in which a low temperature portion extends concentrically in a radial direction from a high temperature portion which is a central portion of the image representing the temperature distribution. A nondestructive inspection apparatus for peeling in a coating layer, characterized in that it is determined to be a peeling afterimage.
前記画像の中心部である高温部から前記尻尾状の低温部の前記走査方向と反対方向の端部までの距離が所定の閾値を越えている場合に剥離残像であると判定することを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査装置。 In the nondestructive inspection device for peeling in the coating layer according to claim 5,
It is determined that the image is a peeling afterimage when a distance from a high temperature portion which is a center portion of the image to an end portion of the tail-like low temperature portion in the direction opposite to the scanning direction exceeds a predetermined threshold value. Non-destructive inspection device for peeling in coating layer.
前記コーティング層は、金属基材の表面にボンドコートを介してトップコートを形成した遮熱コーティングであることを特徴とするコーティング層における剥離の非破壊検査装置。 In the non-destructive inspection device for peeling in the coating layer according to claim 5 or 6,
The non-destructive inspection apparatus for peeling in a coating layer, wherein the coating layer is a thermal barrier coating in which a top coat is formed on the surface of a metal substrate via a bond coat.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012121257A JP5831940B2 (en) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | Nondestructive inspection method and nondestructive inspection device for delamination in coating layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012121257A JP5831940B2 (en) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | Nondestructive inspection method and nondestructive inspection device for delamination in coating layer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013246097A JP2013246097A (en) | 2013-12-09 |
| JP5831940B2 true JP5831940B2 (en) | 2015-12-09 |
Family
ID=49845982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012121257A Expired - Fee Related JP5831940B2 (en) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | Nondestructive inspection method and nondestructive inspection device for delamination in coating layer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5831940B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111307418A (en) * | 2019-12-05 | 2020-06-19 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | Low-temperature irradiation test method based on proton displacement effect of infrared detector |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6318429B2 (en) * | 2014-05-30 | 2018-05-09 | 一般財団法人電力中央研究所 | Nondestructive inspection method and nondestructive inspection device for delamination in coating layer |
| JP6579570B2 (en) * | 2014-11-27 | 2019-09-25 | 一般財団法人電力中央研究所 | Nondestructive inspection method and nondestructive inspection device for delamination in coating layer |
| JP6469467B2 (en) * | 2015-02-05 | 2019-02-13 | 株式会社日立製作所 | Structural materials and wind power generation equipment, wind power generation system |
| JP2017096834A (en) * | 2015-11-26 | 2017-06-01 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Device and method for inspecting coating peeling |
| JP6907951B2 (en) | 2018-01-11 | 2021-07-21 | トヨタ自動車株式会社 | Heat sink inspection method, inspection equipment and production method, production system |
| JP7282707B2 (en) * | 2020-03-13 | 2023-05-29 | 株式会社日立製作所 | Paint peeling inspection device and inspection method |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60186743A (en) * | 1984-03-06 | 1985-09-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method and device for inspecting internal defect of structure |
| JP4716329B2 (en) * | 2006-07-05 | 2011-07-06 | 財団法人電力中央研究所 | Life management method of thermal barrier coating |
| JP2008232897A (en) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Railway Technical Res Inst | Peel detection method of concrete structure by active infrared method |
| JP2008014959A (en) * | 2007-10-01 | 2008-01-24 | Toshiba Corp | Method for inspecting coating member for interface defects |
| US8393784B2 (en) * | 2008-03-31 | 2013-03-12 | General Electric Company | Characterization of flaws in composites identified by thermography |
-
2012
- 2012-05-28 JP JP2012121257A patent/JP5831940B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111307418A (en) * | 2019-12-05 | 2020-06-19 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | Low-temperature irradiation test method based on proton displacement effect of infrared detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2013246097A (en) | 2013-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5831940B2 (en) | Nondestructive inspection method and nondestructive inspection device for delamination in coating layer | |
| JP6301951B2 (en) | Sample inspection method and system using thermography | |
| JP6243225B2 (en) | Thermograph test method and test apparatus for carrying out this test method | |
| US11810288B2 (en) | Systems and methods for generating a single observation image to analyze coating defects | |
| KR102355963B1 (en) | laser thermography | |
| US20210162508A1 (en) | Internal defect detection system, three-dimensional additive manufacturing device, internal defect detection method, method of manufacturing three-dimensional additive manufactured product, and three-dimensional additive manufactured product | |
| JP5809255B2 (en) | Measurement of turbine blade thermal barrier damage. | |
| EP2102639B1 (en) | System and method for the defect analysis of workpieces | |
| JP2004156444A (en) | Thermal barrier coating degradation diagnosing method | |
| Fukuchi et al. | Nondestructive inspection of thermal barrier coating of gas turbine high temperature components | |
| JP3952496B2 (en) | Method and apparatus for inspecting shape defect of plate material having internal space | |
| Barakat et al. | A one-dimensional approach towards edge crack detection and mapping using eddy current thermography | |
| US11603593B2 (en) | Systems and methods for automatic detection of coating defects | |
| JP2008014959A (en) | Method for inspecting coating member for interface defects | |
| RU2670186C1 (en) | Objects control thermographic method and device for its implementation | |
| JP5318656B2 (en) | Method, apparatus and program for evaluating thermal insulation performance of coating layer | |
| JP2000137012A (en) | Heat resistance measurement of coating layer | |
| JP6318429B2 (en) | Nondestructive inspection method and nondestructive inspection device for delamination in coating layer | |
| JP6579570B2 (en) | Nondestructive inspection method and nondestructive inspection device for delamination in coating layer | |
| Frackowiak et al. | Non-Destructive Damage Detection and Material Characterization of Turbine Components Using Megahertz Range Induction Thermography in Pulsed Mode | |
| Sun et al. | Pulsed thermal imaging for non-destructive evaluation of hot gas path coatings in gas turbines | |
| JP2017096834A (en) | Device and method for inspecting coating peeling | |
| Schlichting et al. | Imaging cracks by laser excited thermography | |
| CN110044963A (en) | A kind of hot grid scanning calorimeter imaging nondestructive inspection method | |
| JP2005241573A (en) | Method and apparatus for inspecting defect |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141222 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150126 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20150422 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150611 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150722 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150915 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151021 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151022 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5831940 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |