JP2002328119A - 管パラメーター推定方法、管材質の状態評価方法及び管の検査方法並びにこれらに用いられる管パラメーター推定装置 - Google Patents
管パラメーター推定方法、管材質の状態評価方法及び管の検査方法並びにこれらに用いられる管パラメーター推定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 管を伝播する超音波と管との新たな相関を求
めることにより、管パラメーター推定方法、管材質の状
態評価方法及び管の検査方法並びにこれらに用いられる
管パラメーター推定装置を提供すること。 【解決手段】 管の管径（ｄ）及び管の肉厚（ｔ）の比
（ｄ／ｔ）と管材における超音波の初期到達速度（Ｖ、
伝播速度）との間の相関をあらかじめ求める。管の肉厚
（ｔ）、管径（ｄ）及び管材の伝播速度（Ｖ）よりなる
３つの管パラメーター（ｔ，ｄ，ｖ）のうち２種を測定
することで、前記相関により残りの管パラメーターを求
めることが可能である。伝播速度（Ｖ）の測定は、管の
一端側から超音波を入射し同一端側又はこの管の他端側
で超音波を受信することにより行えばよい。
めることにより、管パラメーター推定方法、管材質の状
態評価方法及び管の検査方法並びにこれらに用いられる
管パラメーター推定装置を提供すること。 【解決手段】 管の管径（ｄ）及び管の肉厚（ｔ）の比
（ｄ／ｔ）と管材における超音波の初期到達速度（Ｖ、
伝播速度）との間の相関をあらかじめ求める。管の肉厚
（ｔ）、管径（ｄ）及び管材の伝播速度（Ｖ）よりなる
３つの管パラメーター（ｔ，ｄ，ｖ）のうち２種を測定
することで、前記相関により残りの管パラメーターを求
めることが可能である。伝播速度（Ｖ）の測定は、管の
一端側から超音波を入射し同一端側又はこの管の他端側
で超音波を受信することにより行えばよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、管パラメーター推
定方法、管材質の状態評価方法及び管の検査方法並びに
これらに用いられる管パラメーター推定装置に関するも
のである。
定方法、管材質の状態評価方法及び管の検査方法並びに
これらに用いられる管パラメーター推定装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、管やチューブ等の超音波非破
壊計測では、これらを伝播するＧｕｉｄｅｄ ｗａｖｅ
（円筒波）を用いた計測が行われている。例えば、鋼管
の広範囲欠陥検出や、熱交換器・ボイラー配管の欠陥計
測が円筒波を利用して行われていた。
壊計測では、これらを伝播するＧｕｉｄｅｄ ｗａｖｅ
（円筒波）を用いた計測が行われている。例えば、鋼管
の広範囲欠陥検出や、熱交換器・ボイラー配管の欠陥計
測が円筒波を利用して行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、管を
伝播する超音波と管との新たな相関を求めることによ
り、管パラメーター推定方法、管材質の状態評価方法及
び管の検査方法並びにこれらに用いられる管パラメータ
ー推定装置を提供することにある。
伝播する超音波と管との新たな相関を求めることによ
り、管パラメーター推定方法、管材質の状態評価方法及
び管の検査方法並びにこれらに用いられる管パラメータ
ー推定装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】円筒波の位相速度の解
は、管の内外表面を自由境界とする波動方程式の境界値
問題に帰着される。円筒波の解は、主に面外変位を有す
るＬｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ（Ｌ−）ｍｏｄｅとＦｌｅ
ｘｕｒａｌ（Ｆ−）ｍｏｄｅ、及びねじり変位を主体と
し面外変位の少ないＴｏｒｓｉｏｎａｌ（Ｔ−）ｍｏｄ
ｅに大別される。Ｌ−ｍｏｄｅ、Ｆ−ｍｏｄｅ、及びＴ
−ｍｏｄｅはそれぞれ２つのモードパラメ―タｎとｍを
用いて、Ｌ（０，ｍ）、Ｆ（ｎ，ｍ）、Ｔ（ｎ，ｍ）
（ｎ、ｍ＝１、２、３、・・・、Ｔ−ｍｏｄｅではｎ＝
０、１、２、３・・・）で記述される。特にＬ−ｍｏｄ
ｅは変位が円周方向で同一の軸対称モードである。図６
に管肉厚ｔと管外径ｄとの肉厚外径比（ｔ／ｄ）が１／
５のアルミニウム管（ｃl（自由固体中の縦波音速）＝
６４００ｍ／ｓ、ｃt（自由固体中の横波音速）＝３０
４０ｍ／ｓ）を伝播する円筒波の位相速度分散曲線を示
す。横軸は肉厚と周波数の積で正規化している。図６に
はＬａｍｂ波のＡ0、Ｓ0、Ａ1も示すが、類似性が読み
取れる。
は、管の内外表面を自由境界とする波動方程式の境界値
問題に帰着される。円筒波の解は、主に面外変位を有す
るＬｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ（Ｌ−）ｍｏｄｅとＦｌｅ
ｘｕｒａｌ（Ｆ−）ｍｏｄｅ、及びねじり変位を主体と
し面外変位の少ないＴｏｒｓｉｏｎａｌ（Ｔ−）ｍｏｄ
ｅに大別される。Ｌ−ｍｏｄｅ、Ｆ−ｍｏｄｅ、及びＴ
−ｍｏｄｅはそれぞれ２つのモードパラメ―タｎとｍを
用いて、Ｌ（０，ｍ）、Ｆ（ｎ，ｍ）、Ｔ（ｎ，ｍ）
（ｎ、ｍ＝１、２、３、・・・、Ｔ−ｍｏｄｅではｎ＝
０、１、２、３・・・）で記述される。特にＬ−ｍｏｄ
ｅは変位が円周方向で同一の軸対称モードである。図６
に管肉厚ｔと管外径ｄとの肉厚外径比（ｔ／ｄ）が１／
５のアルミニウム管（ｃl（自由固体中の縦波音速）＝
６４００ｍ／ｓ、ｃt（自由固体中の横波音速）＝３０
４０ｍ／ｓ）を伝播する円筒波の位相速度分散曲線を示
す。横軸は肉厚と周波数の積で正規化している。図６に
はＬａｍｂ波のＡ0、Ｓ0、Ａ1も示すが、類似性が読み
取れる。
【０００５】ここではｔ／ｄが変化した時の円筒波の特
徴を示す。アルミニウム管で、ｔ／ｄが１／２、１／
３、１／５、１／１０、１／１６の場合のＬ（０、１）
とＬ（０，２）の位相速度分散を図７（ａ）に、群速度
分散を同図（ｂ）に示す。ｔ／ｄ＝１／２は中実丸棒を
示す。また図７中には、大実線でＬａｍｂ波のＡ0を、
太点線でＬａｍｂ波のＳ0の速度分散曲線を示した。位
相・群速度ともにｔ／ｄが小さくなる程Ｌａｍｂ波に暫
近する。
徴を示す。アルミニウム管で、ｔ／ｄが１／２、１／
３、１／５、１／１０、１／１６の場合のＬ（０、１）
とＬ（０，２）の位相速度分散を図７（ａ）に、群速度
分散を同図（ｂ）に示す。ｔ／ｄ＝１／２は中実丸棒を
示す。また図７中には、大実線でＬａｍｂ波のＡ0を、
太点線でＬａｍｂ波のＳ0の速度分散曲線を示した。位
相・群速度ともにｔ／ｄが小さくなる程Ｌａｍｂ波に暫
近する。
【０００６】ｔ／ｄ＞１／５では、初動波はＬ（０、
１）のＤＣ成分となり、その群速度は中実丸棒における
Ｂａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ；ｖbar ＝ ｃt（（３ｃl 2
−４ｃt 2 ）／（ｃl 2 −ｃt 2 ））1/2 に一致す
る。一方、ｔ／ｄ＜１／５では、初動波群速度はＬ
（０，２）に依存し、その値はｔ／ｄの関数で示され
る。つまりｔ／ｄ＜１／５のとき初動波の群速度を測定
できれば、肉厚が推定可能であることが判明した。ｔ／
ｄが無限小では、群速度の最大値は Ｌａｍｂ波のＳ。
のＳｈｅｅｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ；ｖsheet ＝２ｃ
t（１−（ｃt 2 ／ｃl 2 ））1 /2に一致する。
１）のＤＣ成分となり、その群速度は中実丸棒における
Ｂａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ；ｖbar ＝ ｃt（（３ｃl 2
−４ｃt 2 ）／（ｃl 2 −ｃt 2 ））1/2 に一致す
る。一方、ｔ／ｄ＜１／５では、初動波群速度はＬ
（０，２）に依存し、その値はｔ／ｄの関数で示され
る。つまりｔ／ｄ＜１／５のとき初動波の群速度を測定
できれば、肉厚が推定可能であることが判明した。ｔ／
ｄが無限小では、群速度の最大値は Ｌａｍｂ波のＳ。
のＳｈｅｅｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ；ｖsheet ＝２ｃ
t（１−（ｃt 2 ／ｃl 2 ））1 /2に一致する。
【０００７】そして、発明者らの実験によれば、管の径
及び管の肉厚の比（ｄ／ｔ）と管材における超音波の初
期到達速度（伝播速度）との間に図４に示すような相関
の存在することが判明した。すなわち、ある条件に基づ
いて相関を求めれば、管の径ｄや肉厚ｔが異なっても、
これら管の径、肉厚、伝播速度を求めることが可能とな
る。
及び管の肉厚の比（ｄ／ｔ）と管材における超音波の初
期到達速度（伝播速度）との間に図４に示すような相関
の存在することが判明した。すなわち、ある条件に基づ
いて相関を求めれば、管の径ｄや肉厚ｔが異なっても、
これら管の径、肉厚、伝播速度を求めることが可能とな
る。
【０００８】また、換言すれば、管の径及び管の肉厚の
比（ｄ／ｔ）が大きくなるほど、伝播速度は速くなる。
したがって、減肉箇所が存在すれば上記比は大きくな
り、健全部のみの管よりも伝播速度が速くなるので、減
肉欠陥を認識することが可能となる。
比（ｄ／ｔ）が大きくなるほど、伝播速度は速くなる。
したがって、減肉箇所が存在すれば上記比は大きくな
り、健全部のみの管よりも伝播速度が速くなるので、減
肉欠陥を認識することが可能となる。
【０００９】上述の相関を利用して上記目的を達成する
ため、本発明に係る管パラメーター推定方法の特徴は、
管の管径及び管の肉厚の比と管材における超音波の初期
到達速度（以下、「伝播速度」という）との間の相関を
あらかじめ求め、前記管の肉厚、管径及び管材の伝播速
度よりなる３つの管パラメーターのうち２種を測定し、
前記相関により残りの管パラメーターを求めることにあ
る。
ため、本発明に係る管パラメーター推定方法の特徴は、
管の管径及び管の肉厚の比と管材における超音波の初期
到達速度（以下、「伝播速度」という）との間の相関を
あらかじめ求め、前記管の肉厚、管径及び管材の伝播速
度よりなる３つの管パラメーターのうち２種を測定し、
前記相関により残りの管パラメーターを求めることにあ
る。
【００１０】具体的には、前記管の一端側から超音波を
入射し、同一端側又はこの管の他端側で超音波を受信す
ることにより前記伝播速度の測定を行う一方、上記管パ
ラメーター推定方法を利用する管材質の状態評価方法の
特徴は、あらかじめ前記管径及び前記肉厚の比について
異なる状態毎に伝播速度を推定して前記管の劣化度と前
記伝播速度との相関を求め、当該相関と上記方法による
推定値とを比較して検査対象管における管材質の状態を
評価することにある。
入射し、同一端側又はこの管の他端側で超音波を受信す
ることにより前記伝播速度の測定を行う一方、上記管パ
ラメーター推定方法を利用する管材質の状態評価方法の
特徴は、あらかじめ前記管径及び前記肉厚の比について
異なる状態毎に伝播速度を推定して前記管の劣化度と前
記伝播速度との相関を求め、当該相関と上記方法による
推定値とを比較して検査対象管における管材質の状態を
評価することにある。
【００１１】また、本発明に係る管の検査方法の特徴
は、管の一端側から超音波を入射し、同一端側又はこの
管の他端側で超音波を受信することにより前記管の管材
の伝播速度測定を行い、当該伝播速度を当該管における
健全部の管径及び肉厚の比から求められる伝播速度と比
較することにより、当該管の減肉程度を推定することに
ある。
は、管の一端側から超音波を入射し、同一端側又はこの
管の他端側で超音波を受信することにより前記管の管材
の伝播速度測定を行い、当該伝播速度を当該管における
健全部の管径及び肉厚の比から求められる伝播速度と比
較することにより、当該管の減肉程度を推定することに
ある。
【００１２】そして、上記方法のいずれかに用いられ、
管の肉厚、管径及び管材の伝播速度よりなる管パラメー
ターを推定する管パラメーター推定装置の特徴構成は、
管の管径、肉厚及び管材の伝播速度よりなる管パラメー
ターを推定する管パラメーター推定装置であって、前記
管径及び前記肉厚の比と管材の伝播速度との間の相関を
記憶する相関記憶手段と、前記３種の管パラメーターの
うち２種を入力するパラメーター入力手段と、入力され
た前記２種の管パラメーター及び前記相関を比較するこ
とで残りの管パラメーターを求めるパラメーター決定手
段とを備えていることにある。
管の肉厚、管径及び管材の伝播速度よりなる管パラメー
ターを推定する管パラメーター推定装置の特徴構成は、
管の管径、肉厚及び管材の伝播速度よりなる管パラメー
ターを推定する管パラメーター推定装置であって、前記
管径及び前記肉厚の比と管材の伝播速度との間の相関を
記憶する相関記憶手段と、前記３種の管パラメーターの
うち２種を入力するパラメーター入力手段と、入力され
た前記２種の管パラメーター及び前記相関を比較するこ
とで残りの管パラメーターを求めるパラメーター決定手
段とを備えていることにある。
【００１３】
【発明の効果】このように、上記本発明に係る管パラメ
ーター推定方法、管材質の状態評価方法及び管の検査方
法方法並びにこれらに用いられる管パラメーター推定装
置の特徴によれば、ある寸法の管を利用してあらかじめ
相関を求めることにより、同寸法または異なる寸法の管
の寸法や伝播速度を求めることが可能となった。また、
これにより、管材質の評価や管の欠陥を検出することも
可能となった。さらに、配管プラント等の構築予定物を
縮小したモデルを作成し、この縮小モデルを利用した実
験に基づいて構築予定物の状態を予測したり、管の寸法
変更等の設計を行うことも可能となった。本発明の他の
目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形
態の項から明らかになるであろう。
ーター推定方法、管材質の状態評価方法及び管の検査方
法方法並びにこれらに用いられる管パラメーター推定装
置の特徴によれば、ある寸法の管を利用してあらかじめ
相関を求めることにより、同寸法または異なる寸法の管
の寸法や伝播速度を求めることが可能となった。また、
これにより、管材質の評価や管の欠陥を検出することも
可能となった。さらに、配管プラント等の構築予定物を
縮小したモデルを作成し、この縮小モデルを利用した実
験に基づいて構築予定物の状態を予測したり、管の寸法
変更等の設計を行うことも可能となった。本発明の他の
目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形
態の項から明らかになるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照しながら、
本発明をさらに詳しく説明する。図１、２に示すよう
に、本発明に係る円筒波を励起・検出するための管パラ
メーター推定／測定装置１は、大略、パルスレーザー照
射装置２，音響センサ３、パーソナルコンピューター５
を備えてなる。パーソナルコンピューター５は照射トリ
ガ１１，時間差検出部１２，相関記憶手段１３，パラメ
ーター決定手段１４及び寸法入力部１５を備え、各種マ
ニュアル入力用のキーボード６及び厚み・長さ測定用の
デジタルノギス７が接続されている。パーソナルコンピ
ューター５による処理結果は、ディスプレイ８及びプリ
ンタ９により表示される。
本発明をさらに詳しく説明する。図１、２に示すよう
に、本発明に係る円筒波を励起・検出するための管パラ
メーター推定／測定装置１は、大略、パルスレーザー照
射装置２，音響センサ３、パーソナルコンピューター５
を備えてなる。パーソナルコンピューター５は照射トリ
ガ１１，時間差検出部１２，相関記憶手段１３，パラメ
ーター決定手段１４及び寸法入力部１５を備え、各種マ
ニュアル入力用のキーボード６及び厚み・長さ測定用の
デジタルノギス７が接続されている。パーソナルコンピ
ューター５による処理結果は、ディスプレイ８及びプリ
ンタ９により表示される。
【００１５】パルスレーザー照射装置２は、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇパルスレーザ―を管Ｓの端面に照射することにより円
筒波を励起するものである。パルスレーザー照射装置２
のパルスレーザーは照射トリガ１１からの信号により管
Ｓの端面に向かって発せられる。管Ｓを伝播する超音波
は音響センサ３により受信され、Ａ／Ｄコンバーター４
を介してデジタル変換されて時間差検出部１２に取り込
まれる。照射トリガ１１による照射開始時刻と音響セン
サ３による受信時刻との時間差が時間差検出部１２によ
り検出され、Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ法により、
管Ｓの全長Ｚを前記時間差で除することで管材の伝播速
度（初動波群速度）Ｖが求められる。
Ｇパルスレーザ―を管Ｓの端面に照射することにより円
筒波を励起するものである。パルスレーザー照射装置２
のパルスレーザーは照射トリガ１１からの信号により管
Ｓの端面に向かって発せられる。管Ｓを伝播する超音波
は音響センサ３により受信され、Ａ／Ｄコンバーター４
を介してデジタル変換されて時間差検出部１２に取り込
まれる。照射トリガ１１による照射開始時刻と音響セン
サ３による受信時刻との時間差が時間差検出部１２によ
り検出され、Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ法により、
管Ｓの全長Ｚを前記時間差で除することで管材の伝播速
度（初動波群速度）Ｖが求められる。
【００１６】本発明における管パラメーターとは、管Ｓ
の肉厚ｔ、管径ｄ及び管材の伝播速度Ｖの３つよりな
る。伝播速度Ｖは上述の如く算出されパラメーター決定
手段１４に入力される。また、肉厚ｔ及び管径ｄはデジ
タルノギス７により計測されて寸法入力部１５を介しパ
ラメーター決定手段１４に入力される。各パラメーター
はパルスレーザー照射装置２，音響センサ３，デジタル
ノギス７により自動入力される他、キーボード６を介し
てマニュアル入力しても構わない。すなわち、本発明で
は、パルスレーザー照射装置２，音響センサ３，デジタ
ルノギス７やキーボード６がパラメーター決定手段１４
に管パラメーターを入力するパラメーター入力手段であ
る。
の肉厚ｔ、管径ｄ及び管材の伝播速度Ｖの３つよりな
る。伝播速度Ｖは上述の如く算出されパラメーター決定
手段１４に入力される。また、肉厚ｔ及び管径ｄはデジ
タルノギス７により計測されて寸法入力部１５を介しパ
ラメーター決定手段１４に入力される。各パラメーター
はパルスレーザー照射装置２，音響センサ３，デジタル
ノギス７により自動入力される他、キーボード６を介し
てマニュアル入力しても構わない。すなわち、本発明で
は、パルスレーザー照射装置２，音響センサ３，デジタ
ルノギス７やキーボード６がパラメーター決定手段１４
に管パラメーターを入力するパラメーター入力手段であ
る。
【００１７】本実施例では、中心周波数５００ｋＨｚの
音響センサ３を管Ｓの他端面に取り付けている。そし
て、あらかじめ管径ｄ及び肉厚ｔの比（ｄ／ｔ）と管材
における超音波の伝播速度Ｖとの関係を求めるにあた
り、外径が６．０ｍｍで、肉厚が１．０、０．５、０．
２５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの「外径一定」グループのＡ
ｌ製管Ｓを用いた。また、外径が４．０、５．０、８．
０、１２．０ｍｍで、肉厚が１．０ｍｍ、長さ１０００
ｍｍの「肉厚一定」グループのＡｌ製管Ｓを用いた。
音響センサ３を管Ｓの他端面に取り付けている。そし
て、あらかじめ管径ｄ及び肉厚ｔの比（ｄ／ｔ）と管材
における超音波の伝播速度Ｖとの関係を求めるにあた
り、外径が６．０ｍｍで、肉厚が１．０、０．５、０．
２５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの「外径一定」グループのＡ
ｌ製管Ｓを用いた。また、外径が４．０、５．０、８．
０、１２．０ｍｍで、肉厚が１．０ｍｍ、長さ１０００
ｍｍの「肉厚一定」グループのＡｌ製管Ｓを用いた。
【００１８】図３に音響センサ３により受信される波形
を示す。先の比の逆数である肉厚ｔ及び管径ｄの比（肉
厚外径比ｔ／ｄ）は、１／５のものと１／１２のものと
を用いた。初動波群速度Ｖは、肉厚外形比の小さい１／
１２のものの方が大きい（速い）ことが伺える。
を示す。先の比の逆数である肉厚ｔ及び管径ｄの比（肉
厚外径比ｔ／ｄ）は、１／５のものと１／１２のものと
を用いた。初動波群速度Ｖは、肉厚外形比の小さい１／
１２のものの方が大きい（速い）ことが伺える。
【００１９】図４に上述の如き初動波群速度Ｖと管径ｄ
及び肉厚ｔの比（ｄ／ｔ）との相関を求めるための計測
結果を示す。横軸はｄ／ｔ、実線は理論解である。図
中、丸印は「外径一定」を、四角印は「肉厚一定」グル
―プの結果をそれぞれ示す。理論値と実験値の平均誤差
は、「外径一定」と「肉厚一定」グループでそれぞれ
０．４５％、０．３６％であった。「肉厚一定」グルー
プでは、伝播距離Ｚが１０００ｍｍと長く、比較的測定
誤差が小さかったが、両グループともに理論とよく理論
と一致し、管の径及び管の肉厚の比（ｄ／ｔ）と管材に
おける超音波の伝播速度Ｖとの間に相関の存在すること
が明らかとなった。
及び肉厚ｔの比（ｄ／ｔ）との相関を求めるための計測
結果を示す。横軸はｄ／ｔ、実線は理論解である。図
中、丸印は「外径一定」を、四角印は「肉厚一定」グル
―プの結果をそれぞれ示す。理論値と実験値の平均誤差
は、「外径一定」と「肉厚一定」グループでそれぞれ
０．４５％、０．３６％であった。「肉厚一定」グルー
プでは、伝播距離Ｚが１０００ｍｍと長く、比較的測定
誤差が小さかったが、両グループともに理論とよく理論
と一致し、管の径及び管の肉厚の比（ｄ／ｔ）と管材に
おける超音波の伝播速度Ｖとの間に相関の存在すること
が明らかとなった。
【００２０】上述のパーソナルコンピューター５におけ
る相関記憶手段１３には、このような管の径及び管の肉
厚の比（ｄ／ｔ）と伝播速度Ｖとの間の相関を記憶させ
てある。管パラメーター推定／測定装置１の使用に際し
ては、管の外径ｄ、管の肉厚ｔ及び管材の伝播速度Ｖよ
りなる３種の管パラメーターのうち２種を上述のパラメ
ーター入力手段により入力する。すると、パラメーター
決定手段１４は入力された２種のパラメーター及び前記
相関を比較することで残りの管パラメーターを求め、そ
の結果がディスプレイ８又はプリンタ９により表示され
る。
る相関記憶手段１３には、このような管の径及び管の肉
厚の比（ｄ／ｔ）と伝播速度Ｖとの間の相関を記憶させ
てある。管パラメーター推定／測定装置１の使用に際し
ては、管の外径ｄ、管の肉厚ｔ及び管材の伝播速度Ｖよ
りなる３種の管パラメーターのうち２種を上述のパラメ
ーター入力手段により入力する。すると、パラメーター
決定手段１４は入力された２種のパラメーター及び前記
相関を比較することで残りの管パラメーターを求め、そ
の結果がディスプレイ８又はプリンタ９により表示され
る。
【００２１】具体的には、伝播速度Ｖ及び管径ｄを入力
すれば、管肉厚ｔが求まる。また、伝播速度Ｖ及び管肉
厚ｔを入力すれば、管径ｄが求まる。さらに、管径ｄ及
び管肉厚ｔを入力すれば、伝播速度Ｖが求まる。
すれば、管肉厚ｔが求まる。また、伝播速度Ｖ及び管肉
厚ｔを入力すれば、管径ｄが求まる。さらに、管径ｄ及
び管肉厚ｔを入力すれば、伝播速度Ｖが求まる。
【００２２】ところで、伝播速度Ｖは管材質の劣化度に
よって異なるので、管径ｄ及び管肉厚ｔを入力して求め
た伝播速度Ｖの推定値と実際の測定値とを比較すること
で、材料の劣化度を評価することも可能である。また、
管の材質の種類によって伝播速度Ｖは異なるので、管径
ｄ及び管肉厚ｔを入力し、管材質毎に求めた上述の相関
と比較することで、管の材質を求めることも可能とな
る。
よって異なるので、管径ｄ及び管肉厚ｔを入力して求め
た伝播速度Ｖの推定値と実際の測定値とを比較すること
で、材料の劣化度を評価することも可能である。また、
管の材質の種類によって伝播速度Ｖは異なるので、管径
ｄ及び管肉厚ｔを入力し、管材質毎に求めた上述の相関
と比較することで、管の材質を求めることも可能とな
る。
【００２３】最後に、本発明の他の実施形態を列挙す
る。なお、上記実施形態と同様の部材には同様の符号を
付してある。上記実施形態では、外径ｄが一律な管Ｓに
ついて試験を行った。本発明は、図５（ｂ）に示すよう
に、管Ｓの一部に減肉部Ａを有する場合について試験を
行い、減肉部Ａの程度を推定するに際しても適用可能で
ある。上記パルスレーザー照射装置２の代わりに送信子
２ａを用い、さらに小径の管Ｓを対象としている。本検
査方法によれば、図５（ａ）に比較して、図５（ｂ）に
示す管Ｓの方が減肉部Ａを有する分だけ透過波の音速が
速くなる。したがって、これら両者の比較により、減肉
部Ａの程度を減肉部Ａ部分の直径ｄｘと減肉部Ａ部分の
長さｚｘとの複合値として把握することが可能である。
る。なお、上記実施形態と同様の部材には同様の符号を
付してある。上記実施形態では、外径ｄが一律な管Ｓに
ついて試験を行った。本発明は、図５（ｂ）に示すよう
に、管Ｓの一部に減肉部Ａを有する場合について試験を
行い、減肉部Ａの程度を推定するに際しても適用可能で
ある。上記パルスレーザー照射装置２の代わりに送信子
２ａを用い、さらに小径の管Ｓを対象としている。本検
査方法によれば、図５（ａ）に比較して、図５（ｂ）に
示す管Ｓの方が減肉部Ａを有する分だけ透過波の音速が
速くなる。したがって、これら両者の比較により、減肉
部Ａの程度を減肉部Ａ部分の直径ｄｘと減肉部Ａ部分の
長さｚｘとの複合値として把握することが可能である。
【００２４】上記実施形態では、管径ｄとして管の外径
を採用した。しかし、管径は管の内径を採用しても構わ
ない。上記実施形態では管の一端側から超音波を入射
し、この管の他端側で超音波を受信した。しかし、超音
波の受信はこの超音波を入射した同じ一端側から反射波
として受信しても構わない。また、超音波の入射・受信
部は管の端面のみならず、管の側面であっても構わな
い。すなわち、請求項における超音波を入射させ又は受
信する管の「一端側」又は管の「他端側」とは、「管の
端面」のみならず、例えば長尺管の中間部における「管
の側面」であっても構わない。
を採用した。しかし、管径は管の内径を採用しても構わ
ない。上記実施形態では管の一端側から超音波を入射
し、この管の他端側で超音波を受信した。しかし、超音
波の受信はこの超音波を入射した同じ一端側から反射波
として受信しても構わない。また、超音波の入射・受信
部は管の端面のみならず、管の側面であっても構わな
い。すなわち、請求項における超音波を入射させ又は受
信する管の「一端側」又は管の「他端側」とは、「管の
端面」のみならず、例えば長尺管の中間部における「管
の側面」であっても構わない。
【００２５】上述の管材の伝播速度（Ｖ）は超音波の入
射部から受信部に至る検査対象部分の管長を超音波の送
受信時間差で除して得られるものである。したがって、
請求項における「管材の伝播速度（Ｖ）」は、管の材質
が一定とみなせる場合、「検査対象部分の管長」として
把握することも可能である。
射部から受信部に至る検査対象部分の管長を超音波の送
受信時間差で除して得られるものである。したがって、
請求項における「管材の伝播速度（Ｖ）」は、管の材質
が一定とみなせる場合、「検査対象部分の管長」として
把握することも可能である。
【００２６】なお、特許請求の範囲の項に記入した符号
は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものに
すぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定さ
れるものではない。
は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものに
すぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定さ
れるものではない。
【図１】 本発明にかかる管パラメーター推定方法を実
施する装置の概略を示すブロック図である。
施する装置の概略を示すブロック図である。
【図２】 本発明にかかる管パラメーター推定方法を実
施するための管及び音響センサの関係を示す斜視図であ
る。
施するための管及び音響センサの関係を示す斜視図であ
る。
【図３】 管を伝播し音響センサにより受信された超音
波の受信波形を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は
受信強度を表すものである。
波の受信波形を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は
受信強度を表すものである。
【図４】 管の径及び管の肉厚の比と管材における超音
波の伝播速度（初期到達速度）との関係を示すグラフで
あって、横軸は上記比、縦軸は初期到達速度をそれぞれ
示す。
波の伝播速度（初期到達速度）との関係を示すグラフで
あって、横軸は上記比、縦軸は初期到達速度をそれぞれ
示す。
【図５】 図２の改変例を示し、（ａ）は健全管を使用
した場合、（ｂ）は減肉部を有する管を使用した場合を
それぞれ示す。
した場合、（ｂ）は減肉部を有する管を使用した場合を
それぞれ示す。
【図６】 周波数及び管肉厚の積（横軸）と位相速度
（縦軸）との関係を示すグラフである。
（縦軸）との関係を示すグラフである。
【図７】 肉厚外径比（ｔ／ｄ）を変化させた場合の位
相速度及び群速度の変化を示し、（ａ）は周波数（横
軸）と位相速度（縦軸）との関係を示すグラフ、（ｂ）
は周波数（横軸）と群速度（縦軸）との関係を示すグラ
フである。
相速度及び群速度の変化を示し、（ａ）は周波数（横
軸）と位相速度（縦軸）との関係を示すグラフ、（ｂ）
は周波数（横軸）と群速度（縦軸）との関係を示すグラ
フである。
１：管パラメーター推定／測定装置，２：パルスレーザ
ー照射装置、２ａ：送信子、３：音響センサ、４：Ａ／
Ｄコンバーター、５：パーソナルコンピューター、６：
キーボード、７：デジタルノギス、８：ディスプレイ、
９：プリンタ、１１：照射トリガ、１２：時間差検出
部、１３：相関記憶手段、１４：パラメーター決定手
段、１５：寸法入力部、Ｓ：管、Ａ：減肉部
ー照射装置、２ａ：送信子、３：音響センサ、４：Ａ／
Ｄコンバーター、５：パーソナルコンピューター、６：
キーボード、７：デジタルノギス、８：ディスプレイ、
９：プリンタ、１１：照射トリガ、１２：時間差検出
部、１３：相関記憶手段、１４：パラメーター決定手
段、１５：寸法入力部、Ｓ：管、Ａ：減肉部
フロントページの続き (72)発明者 西野 秀郎 東京都世田谷区千歳台６−16−１ 青山学 院大学理工学部内 (72)発明者 竹本 幹男 東京都世田谷区千歳台６−16−１ 青山学 院大学理工学部内 (72)発明者 小野 桓司 アメリカ合衆国カリフォルニア州ロサンゼ ルス市ヒルガード通り405 カリフォルニ ア大学ロサンゼルス校内 Ｆターム(参考） 2F068 AA25 AA28 AA44 BB09 CC16 FF25 GG07 HH00 KK16 QQ05 QQ14 QQ18 2G047 AA07 AB01 BA02 BC02 BC18 CA04 CA07 GG36 2G059 AA05 BB08 EE16 GG01 GG08 KK08 MM03 MM05 MM09 MM10 PP04
Claims (5)
- 【請求項１】 管（Ｓ）の管径（ｄ）及び管（Ｓ）の肉
厚（ｔ）の比（ｄ／ｔ）と管材における超音波の初期到
達速度（Ｖ）（以下、「伝播速度」という）との間の相
関をあらかじめ求め、前記管（Ｓ）の肉厚（ｔ）、管径
（ｄ）及び管材の伝播速度（Ｖ）よりなる３つの管パラ
メーター（ｔ，ｄ，ｖ）のうち２種を測定し、前記相関
により残りの管パラメーターを求めることを特徴とする
管パラメーター推定方法。 - 【請求項２】 前記管（Ｓ）の一端側から超音波を入射
し、同一端側又はこの管（Ｓ）の他端側で超音波を受信
することにより前記伝播速度（Ｖ）の測定を行うことを
特徴とする請求項１に記載の管パラメーター推定方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の管パラメーター
推定方法を利用する管材質の状態評価方法であって、あ
らかじめ前記管径（ｄ）及び前記肉厚（ｔ）の比（ｄ／
ｔ）について異なる状態毎に伝播速度（Ｖ）を推定して
前記管（Ｓ）の劣化度と前記伝播速度（Ｖ）との相関を
求め、当該相関と請求項１又は２に記載の方法による推
定値とを比較して検査対象管（Ｓ）における管材質の状
態を評価することを特徴とする管材質の状態評価方法。 - 【請求項４】 管（Ｓ）の一端側から超音波を入射し、
同一端側又はこの管（Ｓ）の他端側で超音波を受信する
ことにより前記管（Ｓ）の管材の伝播速度測定を行い、
当該伝播速度（Ｖ）を当該管（Ｓ）における健全部の管
径（ｄ）及び肉厚（ｔ）の比（ｄ／ｔ）から求められる
伝播速度（Ｖ）と比較することにより、当該管（Ｓ）の
減肉程度を推定する管の検査方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の方法に
用いられ、管（Ｓ）の管径（ｄ）、肉厚（ｔ）及び管材
の伝播速度（Ｖ）よりなる管パラメーター（ｔ，ｄ，
ｖ）を推定する管パラメーター推定装置（１）であっ
て、前記管径（ｄ）及び前記肉厚（ｔ）の比（ｄ／ｔ）
と管材の伝播速度（Ｖ）との間の相関を記憶する相関記
憶手段（１３）と、前記３種の管パラメーター（ｔ，
ｄ，ｖ）のうち２種を入力するパラメーター入力手段
（２，３，６，７）と、入力された前記２種の管パラメ
ーター及び前記相関を比較することで残りの管パラメー
ターを求めるパラメーター決定手段（１４）とを備えて
いる管パラメーター推定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001134401A JP4656754B2 (ja) | 2001-05-01 | 2001-05-01 | 管パラメーター推定方法、管材質の状態評価方法及び管の検査方法並びにこれらに用いられる管パラメーター推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001134401A JP4656754B2 (ja) | 2001-05-01 | 2001-05-01 | 管パラメーター推定方法、管材質の状態評価方法及び管の検査方法並びにこれらに用いられる管パラメーター推定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002328119A true JP2002328119A (ja) | 2002-11-15 |
| JP4656754B2 JP4656754B2 (ja) | 2011-03-23 |
Family
ID=18982092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001134401A Expired - Fee Related JP4656754B2 (ja) | 2001-05-01 | 2001-05-01 | 管パラメーター推定方法、管材質の状態評価方法及び管の検査方法並びにこれらに用いられる管パラメーター推定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP4656754B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010175340A (ja) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Nagoya Institute Of Technology | 板厚測定方法および板厚測定装置 |
| JP2014048197A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 検査装置および検査方法 |
| JP2014160056A (ja) * | 2013-01-25 | 2014-09-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 検査方法および検査装置 |
| WO2016017168A1 (ja) * | 2014-07-30 | 2016-02-04 | 日本電気株式会社 | 診断装置、診断システム、診断方法、及びコンピュータ読み取り可能記録媒体 |
| WO2016194331A1 (ja) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | 日本電気株式会社 | 劣化分析装置、劣化分析方法および劣化分析プログラムおよび記録媒体 |
| WO2017086150A1 (ja) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | 株式会社日立製作所 | 超音波を用いた堆積物厚さ測定装置及びその方法 |
| JPWO2017078004A1 (ja) * | 2015-11-04 | 2018-09-13 | 日本電気株式会社 | 配管状態検知装置、配管状態検知方法、コンピュータ読み取り可能記録媒体および配管状態検知システム |
| JP2018205185A (ja) * | 2017-06-06 | 2018-12-27 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 超音波検査方法 |
| JPWO2017199839A1 (ja) * | 2016-05-17 | 2019-04-04 | 日本電気株式会社 | 解析装置、解析方法、およびプログラム |
| JP2019124504A (ja) * | 2018-01-15 | 2019-07-25 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 材質判別方法及び材質判別装置 |
-
2001
- 2001-05-01 JP JP2001134401A patent/JP4656754B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US10823705B2 (en) | 2014-07-30 | 2020-11-03 | Nec Corporation | Diagnostic device, diagnostic system, diagnostic method, and computer-readable recording medium |
| WO2016017168A1 (ja) * | 2014-07-30 | 2016-02-04 | 日本電気株式会社 | 診断装置、診断システム、診断方法、及びコンピュータ読み取り可能記録媒体 |
| GB2544668A (en) * | 2014-07-30 | 2017-05-24 | Nec Corp | Diagnostic device, diagnostic system, diagnostic method, and computer-readable recording mediumcording medium |
| GB2544668B (en) * | 2014-07-30 | 2021-02-10 | Nec Corp | Diagnostic device, diagnostic system, diagnostic method, and computer-readable recording medium |
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| WO2016194331A1 (ja) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | 日本電気株式会社 | 劣化分析装置、劣化分析方法および劣化分析プログラムおよび記録媒体 |
| JPWO2016194331A1 (ja) * | 2015-05-29 | 2018-03-22 | 日本電気株式会社 | 劣化分析装置、劣化分析方法および劣化分析プログラムおよび記録媒体 |
| JPWO2017078004A1 (ja) * | 2015-11-04 | 2018-09-13 | 日本電気株式会社 | 配管状態検知装置、配管状態検知方法、コンピュータ読み取り可能記録媒体および配管状態検知システム |
| WO2017086150A1 (ja) * | 2015-11-20 | 2017-05-26 | 株式会社日立製作所 | 超音波を用いた堆積物厚さ測定装置及びその方法 |
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