JP2002162390A - 超音波検査装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 TOFD法について精度の高い探傷の評価結果を
得ることである。 【解決手段】 一対の探触子および測定装置で同一の被
検査体に対し同一の検査条件で別々に測定された複数の
Ｄスコープ画像を記憶装置に記憶する。記憶装置に記憶
された複数のＤスコープ画像のうち２個のＤスコープ画
像を表示装置に表示し、２個のＤスコープ画像の相違す
る欠陥縞に対し欠陥評価演算のための指令を入力装置か
ら入力する。演算装置は、１回目の測定で得られたＤス
コープ画像については、その欠陥縞のすべてについて欠
陥評価を行って記憶装置に記憶する。また、２回目以降
の測定で得られたＤスコープ画像については、入力装置
で指示された欠陥縞の評価演算を行い、その結果を記憶
装置に記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の探触子の一
方の探触子から超音波を被検査体内に送信し、内部から
の回折波を他方の探触子で受信して被検査体の内部の欠
陥を検出する超音波検査装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、火力発電所における配管の大径
管溶接部は、その健全性を評価するため超音波検査が行
われている。超音波検査には、JISZ3060による一探触子
斜角探傷法、BS7706やCEN等で規定されるTOFD（Time Of
Flight Diffraction）法がある。

【０００３】一探触子斜角探傷法は１個の探触子から超
音波を被検査体内に送信し、その探触子で反射波を受信
して検査するものである。また、TOFD法は、２個一対の
探触子の一方の探触子から超音波を被検査体内に送信
し、内部からの回折波を他方の探触子で受信して被検査
体の内部の欠陥を検出するものである。このTOFD法は、
一探触子斜角探傷法に比較し、比較的単純な形状の欠陥
を定量的に評価することが可能であるので近年注目を集
めている。

【０００４】TOFD法を用いて検査を行う際には、図７に
示すような工程で行われる。図７では、複数回の定期検
査を行う場合を示している。まず、１回目（ｍ＝１）に
おいては、検査者がBS7706やCEN等で規定される規格を
用いて検査条件Ａ１を設定し（Ｓ１）、その検査条件で
測定を行い（Ｓ２）、検査結果としてＤスコープ画像を
取得する（Ｓ３）。そして、得られたＤスコープ画像の
欠陥縞のすべてについて欠陥評価を行う（Ｓ４）。２回
目（ｍ＝２）には検査条件Ａ２で、それ以降のｍ回目に
は検査条件Ａｍで、それぞれ異なる検査条件で検査が行
われる。

【０００５】このように、毎回、検査者がBS7706やCEN
等で規定される規格を用いて個々に検査条件を設定して
測定を行い、検査結果としてＤスコープ画像を取得して
いる。そして、欠陥の定量的評価を行う際にも、得られ
たＤスコープ画像の欠陥縞のすべてについて、毎回、上
端回折波と下端回折波の位相を利用してＤスコープ画像
上の欠陥縞の上下端を推定し、計算により欠陥の位置や
大きさ決定している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、TOFD法での測
定を行う際の検査条件は、毎回、検査者毎に設定してい
るので、検査条件の設定には個人差が生じる。この場
合、BS7706やCENのような汎用的な規格を用いた検査条
件としているが、BS7706やCENの規格では、細部の検査
条件が明確に定められていないため、検査条件は検査者
毎に異なる設定となっている。

【０００７】特に、被検査体が火力発電所の配管におけ
る大径管溶接部のように曲率を有した肉厚な被検査体で
ある場合には、検査条件の設定は検査者の個人差が生じ
やすい。また、同じ検査者であっても同じ検査条件を設
定するとは限らない。これは、検査期間が４年置きの長
期に亘ることが通常であるからである。

【０００８】このように、通常、検査者毎に検査の度に
検査条件が異なっているため、検査結果を評価する際も
前回の結果と今回の結果とを直接的に比較することがで
きない。そこで、２回目以降の検査結果の評価も、初回
と同様に上端回折波と下端回折波の位相を利用してＤス
コープ画像上の欠陥縞の上下端を推定し、計算により欠
陥の位置や大きさ決定している。

【０００９】従って、火力発電所の大径管長手溶接部の
ように被検査体が長く測定データが多い場合は、検査結
果の評価に時間を要する。このため、評価精度の低下の
原因となり易い。

【００１０】TOFD法での検査手法や評価手法の精度を向
上させるためには、測定回数を増やして誤差の大きい検
査結果を削除したり、前回の検査結果との誤差の大きい
箇所について再測定を行うような方法が採られている
が、これらの方法では、検査手法や評価手法自体の精度
は向上していない。

【００１１】本発明の目的は、TOFD法について精度の高
い評価結果の得られる超音波検査装置および方法を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
超音波検査装置は、一方の探触子から超音波を被検査体
内に送信し前記被検査体の内部からの回折波を他方の探
触子で受信する一対の探触子と、前記一対の探触子で得
られた測定データに基づいて前記被検査体の内部の欠陥
をＤスコープ画像として測定する測定装置と、前記一対
の探触子および前記測定装置で同一の被検査体に対し同
一の検査条件で別々に測定された複数のＤスコープ画像
を記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された複数
のＤスコープ画像のうち２個のＤスコープ画像を表示す
る表示装置と、前記表示装置に表示された２個のＤスコ
ープ画像の相違する欠陥縞に対し欠陥評価演算のための
指令を入力する入力装置と、前記記憶装置に記憶された
Ｄスコープ画像のうち１回目の測定で得られたＤスコー
プ画像の欠陥縞のすべてについて欠陥評価を行って前記
記憶装置に記憶すると共に前記入力装置で入力された指
令に基づき欠陥縞の評価演算を行い前記記憶装置に記憶
する演算装置とを備えたことを特徴とする。

【００１３】請求項１の発明に係わる超音波検査装置に
おいては、一対の探触子および測定装置で同一の被検査
体に対し同一の検査条件で別々に測定された複数のＤス
コープ画像を記憶装置に記憶する。そして、記憶装置に
記憶された複数のＤスコープ画像のうち２個のＤスコー
プ画像を表示装置に表示し、２個のＤスコープ画像の相
違する欠陥縞に対し欠陥評価演算のための指令を入力装
置から入力する。演算装置は、１回目の測定で得られた
Ｄスコープ画像については、その欠陥縞のすべてについ
て欠陥評価を行って記憶装置に記憶する。また、２回目
以降の測定で得られたＤスコープ画像については、入力
装置で指示された欠陥縞の評価演算を行い、その結果を
記憶装置に記憶する。これにより、２回目以降は、表示
装置に表示された測定時期の異なるＤスコープ画像を目
視で比較判断して、相違する欠陥縞についてのみ欠陥評
価するので、欠陥評価の時間が短縮され詳細な欠陥評価
が可能となる。

【００１４】請求項２の発明に係わる超音波検査方法
は、一対の探触子の一方の探触子から超音波を被検査体
内に送信し、内部からの回折波を他方の探触子で受信し
て前記被検査体の内部の欠陥を検出する超音波検査方法
において、同一の被検査体に対し検査の度に同一の検査
条件を設定し、その検査条件で測定を実施してＤスコー
プ画像を取得し、得られたＤスコープ画像のうち１回目
の測定で得られたＤスコープ画像の欠陥縞のすべてにつ
いて欠陥評価を行って記憶し、２回目以降の欠陥評価に
おいてはそれ以前のＤスコープ画像と今回のＤスコープ
画像とを比較し、相違する欠陥縞についてのみ欠陥評価
を行い記憶することを特徴とする。

【００１５】請求項２の発明に係わる超音波検査方法で
は、同一の被検査体に対し検査の度に同一の検査条件で
測定を実施してＤスコープ画像を取得する。１回目の測
定で得られたＤスコープ画像については、その欠陥縞の
すべてについて欠陥評価を行い記憶する。２回目以降の
測定で得られたＤスコープ画像については、両者を比較
して欠陥縞の相違部分を見つけ、相違する欠陥縞のみ欠
陥評価を行いその結果を記憶する。これにより、欠陥縞
の位置の移動の有無により欠陥の進展性して、進展性の
ある欠陥のみ位置や大きさの欠陥評価するので、欠陥評
価の時間が短縮され詳細な欠陥評価が可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は、本発明の実施の形態に係わる超音波検査
装置の構成図である。

【００１７】探触子１は被検査体に対して超音波を発信
して、その反射波を受信するものであり、TOFD法では、
２個一対の探触子１ａ、１ｂが設けられる。一方の探触
子１ａから超音波を被検査体内に送信し、他方補探触子
１ｂにより内部からの回折波を受信し測定装置２に入力
する。測定装置２は、一対の探触子１ａ、１ｂで得られ
た測定データに基づいて被検査体の内部の欠陥をＤスコ
ープ画像として測定し記憶装置３に保存する。

【００１８】記憶装置３は、１回目の測定のＤスコープ
画像から順次測定される度のＤスコープ画像を記憶す
る。また、演算装置４で欠陥評価された評価結果につい
ても１回目から順次記憶する。

【００１９】演算装置４は、測定装置２により測定され
記憶装置３に記憶されたＤスコープ画像のうち、１回目
の測定で得られたＤスコープ画像については、欠陥縞の
すべてについて欠陥評価を行う。そして、その評価結果
を記憶装置３に記憶する。

【００２０】また、演算装置４は検査員の要求により記
憶装置３に記憶した測定データや評価結果データを表示
装置５に表示する。検査員は表示装置５に表示されたデ
ータを見ながら、入力装置６を介して演算装置４と対話
できるようになっている。

【００２１】本発明の実施の形態では、同一の被検査体
に対し検査の度に同一の検査条件を設定し、その検査条
件で測定を実施してＤスコープ画像を取得するようにし
ている。そして、１回目の測定で得られたＤスコープ画
像については、欠陥縞のすべてについて欠陥評価を行う
が、２回目以降の欠陥評価については、それ以前に取得
したＤスコープ画像と今回取得したＤスコープ画像とを
比較し、相違する欠陥縞についてのみ欠陥評価を行う。

【００２２】すなわち、演算装置４は、入力装置６を介
して検査員により指定された２個のＤスコープ画像を記
憶装置３から取り出して表示装置５に表示する。いま、
２回目の測定が終了し、検査員により例えば１回目のＤ
スコープ画像と２回目のＤスコープ画像との表示要求が
あったとする。演算装置４は、１回目のＤスコープ画像
と２回目のＤスコープ画像とを表示装置５に表示する。

【００２３】この状態で、検査員は両者の相違部分を見
つけ、欠陥縞の位置の移動の有無により欠陥の進展性を
把握する。そして、進展性のある欠陥と判断したときに
は、入力装置６を介して演算装置４に対し、欠陥評価の
演算指令を出力する。これにより、演算装置４は検査員
により指定された欠陥縞について欠陥の評価を行いその
欠陥の位置や大きさの評価をする。その評価結果は２回
目の評価結果として記憶装置３に記憶する。この場合、
１回目と変化のなかった欠陥縞については前回と同じ評
価結果とする。

【００２４】図２は、被検査体７に対し同一の検査条件
を設定して、一対の探触子１ａ、１ｂで測定を行う場合
の説明図である。図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は左
側面図である。図２では、被検査体７は大径管であり、
その長手溶接部８の探傷を測定する場合を示している。

【００２５】図２に示すように、大径管７の長手溶接部
８を挟んで一対の探触子１ａ、１ｂを配置し、一方の探
触子１ａから超音波を発信し、他方の探触子１ｂでその
回析波を受信する。一対の探触子１ａ、１ｂは長手溶接
部８からの距離が一定に保たれたまま矢印方向に移動さ
せられ、大径管７の一方端から他方端までの長手溶接部
８の肉厚方向の断面部分８ａの探傷が行われる。

【００２６】図３は、図２（ｂ）の一対の探触子１ａ、
１ｂが配置された部分の拡大図である。一対の探触子１
ａ、１ｂは長手溶接部８を挟んで対称の位置に配置さ
れ、一方の探触子１ａから所定の入射角範囲で超音波を
長手溶接部８の断面部分８ａに向けて発信し、他方の探
触子１ｂによりその回析波を受信する。

【００２７】ここで、一対の探触子１ａ、１ｂの入射角
範囲によりその探傷範囲が決まる。入射角の近傍では精
度良く測定ができるが、入射角から離れると精度良い測
定ができない。図３に示すとおり、大径管７の肉厚が大
きい場合には、１度の測定では、長手溶接部８の断面部
分８ａの全範囲を精度良く測定できないので、一対の探
触子１ａ、１ｂを間隔Ｘを保って測定した後に、間隔Ｙ
を保って再度測定する。これにより、長手溶接部８の断
面部分８ａの全範囲を精度良く測定でき、回析波の濃淡
が出ないようにする。

【００２８】以上のことから、検査条件としては、毎回
の測定時に、一対の探触子１ａ、１ｂは同一特性のもの
を使用する。すなわち、超音波の入射範囲が同一であ
り、超音波の強さも同一とする。また、一対の探触子１
ａ、１ｂの被検査体７への配置位置Ｘ、Ｙも同一とし、
大径管７の一方端から他方端に移動させる速度も同一と
する。

【００２９】次に、図４は、表示装置５に表示されるＤ
スコープ画像の一例の平面図であり、図４（ａ）は１回
目の測定で得られたＤスコープ画像の平面図、図４
（ｂ）は２回目以降の測定で得られたＤスコープ画像の
平面図である。

【００３０】図４（ａ）は、大径管７の長手溶接部８に
おける断面部分８ａの一部Ｄスコープ画像であり、１回
目の測定で得られたＤスコープ画像を示している。図４
（ａ）の左側は大径管７の表面部（外径表面部）であ
り、右側は底面部（内径表面部）である。大径管７の表
面部および底面部では大径管７の材質と大気との相違か
ら、その部分の表面波および底面波が受信され縞として
表れる。また、大径管７の内部では、欠陥部位で回析波
の発生があり、図４（ａ）では３個の欠陥縞Ｈ１、Ｈ
２、Ｈ３がある場合が示されている。

【００３１】図４（ｂ）は、同一の大径管７の長手溶接
部８における断面部分８ａの一部Ｄスコープ画像であ
り、２回目以降の測定で得られたＤスコープ画像であ
る。検査員は、図４（ａ）の１回目の測定で得られたＤ
スコープ画像との比較を行う。

【００３２】Ｄスコープ画像上の動かない欠陥縞Ｈ１は
進展性のない欠陥として推定できる。また、欠陥縞Ｈ２
のようにＤスコープ画像上の一つの縞が深い方向（底面
部方向）に動いていれば、それは進展した欠陥の下端で
あり、欠陥縞Ｈ３のように浅い方向（表面部方向）に動
いていれば、それは進展した欠陥の上端であると推定で
きる。そこで、その欠陥縞Ｈ２、Ｈ３で示される欠陥は
進展性のある欠陥であると判断として、入力装置６より
欠陥評価演算の指示を入力する。これにより、演算装置
４は別途計算により欠陥の位置や大きさの評価をし、そ
の評価結果を記憶装置３に記憶する。

【００３３】この場合、図５に示すように、進展性の欠
陥縞のＡスコープ画像を表示装置５に表示して、評価演
算に必要なデータを入力装置６から演算装置４に入力す
ることになる。例えば、表面波の位置や底面波の位置を
入力して大径管７の肉厚範囲データを入力し、上端回析
波および下端回析波の位置を入力して欠陥縞の範囲デー
タを入力する。

【００３４】このように、この実施の形態では、同一の
被検査体に対し検査の度に同一の検査条件を設定し、そ
の検査条件で測定を実施してＤスコープ画像を取得し、
１回目の測定で得られたＤスコープ画像については、欠
陥縞のすべてについて欠陥評価を行う。そして、２回目
以降の欠陥評価については、それ以前に取得したＤスコ
ープ画像と今回取得したＤスコープ画像とを比較し、相
違する欠陥縞についてのみ欠陥評価を行う。従って、欠
陥部位の評価についての演算が省略できる。

【００３５】以上の説明では、１回目の測定で得られた
Ｄスコープ画像と、２回目以降の測定で得られたＤスコ
ープ画像とを比較する場合に、表示装置５に２個のＤス
コープ画像を並べて表示し比較するようにしたが、重ね
合わせて比較するようにしても良い。また、表示装置５
の画面上の表示ではなくプリンタ等の出力装置によりプ
リントアウトされたＤスコープ画像を重ね合わせ、透か
して比較するようにしても良い。

【００３６】また、１回目の測定で得られたＤスコープ
画像と２回目以降の測定で得られたＤスコープ画像とを
比較するようにしているが、欠陥縞の評価結果が得られ
た後においては、２回目以降に得られたＤスコープ画像
と今回新たに得られたＤスコープ画像とを比較するよう
にしても良い。

【００３７】次に、図６は、本発明の実施の形態に係わ
る超音波検出方法の工程を示すフローチャートである。
まず、１回目の検査にあたり（Ｓ１１）、準備段階とし
て検査条件Ｂの設定を行う（Ｓ１２）。この検査条件Ｂ
は前述したように毎回同一の検査条件である。次に、１
回目の測定を行い（Ｓ１３）、Ｄスコープ画像を取得す
る（Ｓ１４）。そのＤスコープ画像に基づいて、計算に
より欠陥縞のすべてについて欠陥の評価を行い、欠陥の
位置や大きさについて評価し評価結果を記憶する（Ｓ１
５）。

【００３８】２回目以降の検査にあたっては（Ｓ１
６）、１回目と同一の検査条件Ｂを設定し（Ｓ１７）、
超音波の測定を行い（Ｓ１８）、Ｄスコープ画像を取得
する（Ｓ１９）。その後に、前回のＤスコープ画像と今
回のＤスコープ画像との比較を行い（Ｓ２０）、両者の
相違部分を見つけ（Ｓ２１）、欠陥縞の位置の移動の有
無により欠陥の進展性を把握し（Ｓ２２）、進展性のあ
る欠陥のみ計算により位置や大きさの評価し記憶する
（Ｓ２３）。そして、次回の検査にあたってはステップ
Ｓ１６に戻り、同一のステップＳ１７〜Ｓ２３の工程を
行う。

【００３９】以上述べたように、本発明の実施の形態に
よれば、毎回同一の検査条件で測定を実施して検査結果
（Ｄスコープ画像）を取得するので、検査結果の精度を
向上させることができる。すなわち、検査条件として、
被検査体７の深さ区分により適切な入射範囲の探触子を
選択する。また、探傷範囲が大きい場合には、探触子１
ａ、１ｂの間隔として２以上の間隔を設定するので、被
検査体７の形状（肉厚や曲率）により、被検査体７の肉
厚方向に回折波の濃淡が出ないようにできる。これによ
り、毎回同一の検査条件で測定を実施することができ、
検査結果の精度を向上させることができる。

【００４０】さらに、同一の被検査体７での２回目以降
の検査結果の評価においては、例えば、前回と今回との
Ｄスコープ画像を「重ね合わせ」や「透かす」ことにより、
両者の相違部分を見つけ、欠陥縞の位置の移動の有無に
より欠陥の進展性を把握し、進展性のある欠陥のみ位置
や大きさの評価をするので、評価時間を短縮できる。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、被
検査体の形状により、被検査体の肉厚方向に回折波の濃
淡が出ないような最適な検査条件を設定し、毎回、同一
の検査条件で測定を実施して検査結果（Ｄスコープ画
像）を取得するので、検査結果の精度を向上させること
ができる。

【００４２】また、同一の被検査体での２回目以降の検
査結果の評価は、毎回同一条件で取得したＤスコープ画
像を利用し、前回のＤスコープ画像と今回のＤスコープ
画像との相違部分を対象にして、計算により欠陥の位置
や大きさを決定するので、評価時間を短縮させることで
き、評価精度も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わる超音波検査装置の
構成図。

【図２】本発明の実施の形態における一対の探触子の被
検査体への配置位置の説明図であり、図２（ａ）は斜視
図、図２（ｂ）は左側面図。

【図３】図２（ｂ）の一対の探触子が配置された部分の
拡大図。

【図４】本発明の実施の形態における表示装置に表示さ
れるＤスコープ画像の一例の平面図であり、図４（ａ）
は１回目の測定で得られたＤスコープ画像の平面図、図
４（ｂ）は２回目以降の測定で得られたＤスコープ画像
の平面図。

【図５】本発明の実施の形態における表示装置に表示さ
れるＡスコープ画像の一例の平面図。

【図６】本発明の実施の形態に係わる超音波検出方法の
工程を示すフローチャート。

【図７】従来のTOFD法による超音波検査方法の工程を示
すフローチャート。

【符号の説明】

１…探触子、２…測定装置、３…記憶装置、４…演算装
置、５…表示装置、６…入力装置、７…被検査体、８…
長手溶接部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 英男 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４−１ 東 京電力株式会社エネルギー・環境研究所内 Ｆターム(参考） 2G047 AA07 AB01 AB07 BB02 BC07 BC10 DA00 GB03 GG19 GH06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の探触子から超音波を被検査体内に
   送信し前記被検査体の内部からの回折波を他方の探触子
   で受信する一対の探触子と、前記一対の探触子で得られ
   た測定データに基づいて前記被検査体の内部の欠陥をＤ
   スコープ画像として測定する測定装置と、前記一対の探
   触子および前記測定装置で同一の被検査体に対し同一の
   検査条件で別々に測定された複数のＤスコープ画像を記
   憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された複数のＤ
   スコープ画像のうち２個のＤスコープ画像を表示する表
   示装置と、前記表示装置に表示された２個のＤスコープ
   画像の相違する欠陥縞に対し欠陥評価演算のための指令
   を入力する入力装置と、前記記憶装置に記憶されたＤス
   コープ画像のうち１回目の測定で得られたＤスコープ画
   像の欠陥縞のすべてについて欠陥評価を行って前記記憶
   装置に記憶すると共に前記入力装置で入力された指令に
   基づき欠陥縞の評価演算を行い前記記憶装置に記憶する
   演算装置とを備えたことを特徴とする超音波検査装置。
2. 【請求項２】 一対の探触子の一方の探触子から超音波
   を被検査体内に送信し、内部からの回折波を他方の探触
   子で受信して前記被検査体の内部の欠陥を検出する超音
   波検査方法において、同一の被検査体に対し検査の度に
   同一の検査条件を設定し、その検査条件で測定を実施し
   てＤスコープ画像を取得し、得られたＤスコープ画像の
   うち１回目の測定で得られたＤスコープ画像の欠陥縞の
   すべてについて欠陥評価を行って記憶し、２回目以降の
   欠陥評価においてはそれ以前のＤスコープ画像と今回の
   Ｄスコープ画像とを比較し、相違する欠陥縞についての
   み欠陥評価を行い記憶することを特徴とする超音波検査
   方法。