JP2006337151A - Ultrasonic inspection device of piping, and inspection method of piping - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円筒状の検査対象物である配管の内部欠陥状態や接合部の状態を超音波を用いて非破壊検査する超音波検査技術に係り、特に配管の溶接部に発生した割れ、巣、異物等の内部欠陥を3次元的に可視化して検査する配管の超音波検査装置およびその検査方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic inspection technique for performing nondestructive inspection of an internal defect state of a pipe, which is a cylindrical inspection object, and a state of a joint using ultrasonic waves. The present invention relates to an ultrasonic inspection apparatus for pipes for inspecting and inspecting internal defects such as foreign matters three-dimensionally and an inspection method thereof.
この種の超音波検査技術には、特開2003−149213号公報(特許文献1)および特開2004−53360号公報(特許文献2)に開示された3次元超音波検査装置がある。 As this type of ultrasonic inspection technique, there is a three-dimensional ultrasonic inspection apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-149213 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-53360 (Patent Document 2).
この3次元超音波検査装置は、多数の圧電振動子(圧電変換素子)をマトリクス状あるいはアレイ状(リニア状)に配置した超音波トランスデューサを備え、この超音波トランスデューサの圧電振動子のうち任意のものから超音波を発生させ、発生した超音波を音響伝播媒体を介して平面の境界層を有するプレート状の検査対象物に送受信させ、プレート状検査対象物の内部構造や欠陥、ボイド、酸化膜、剥れ等の内部状態を3次元的に可視化し、プレート状検査対象物を非破壊にて検査することができるようになっている。 This three-dimensional ultrasonic inspection apparatus includes an ultrasonic transducer in which a large number of piezoelectric transducers (piezoelectric transducers) are arranged in a matrix or array (linear), and any of the piezoelectric transducers of the ultrasonic transducer An ultrasonic wave is generated from the object, and the generated ultrasonic wave is transmitted / received to / from a plate-shaped inspection object having a planar boundary layer via an acoustic propagation medium, and the internal structure, defects, voids, oxide film of the plate-shaped inspection object The internal state such as peeling can be visualized three-dimensionally, and the plate-like inspection object can be inspected nondestructively.
従来の3次元超音波検査装置は、プレート状の検査対象物上に超音波トランスデューサをセットし、この超音波トランスデューサを手動操作によって検査対象物に押し当てて超音波による3次元画像データを得、その後、次の検査箇所に移動させて再び超音波トランスデューサを押し当てる手動操作を繰り返して検査対象物の3次元画像データを得るようになっている。このため、従来の3次元超音波検査対象装置では、超音波トランスデューサを手動操作によりプレート状検査対象物の検査箇所に次々に押し当てて移動させるという手動操作を行なって3次元超音波画像を得るようになっているため、3次元検査画像をその都度確認しながらプレート状検査対象物の超音波検査を実施しなければならない。
従来の3次元超音波検査装置では、プレート状検査対象物を超音波検査の対象とし、超音波トランスデューサを検査対象物上で平面移動走査させて3次元超音波画像を得るようになっているため、検査対象物がパイプのような円筒形状の配管では、連続的に検査することが困難であった。 In a conventional three-dimensional ultrasonic inspection apparatus, a plate-shaped inspection object is an object of ultrasonic inspection, and an ultrasonic transducer is moved in plane on the inspection object to obtain a three-dimensional ultrasonic image. When the inspection object is a cylindrical pipe such as a pipe, it is difficult to inspect continuously.
また、超音波検査装置の超音波トランスデューサは手動操作により検査対象物に押し当てて移動させているため、超音波トランスデューサの移動走査が安定せず、検査箇所の面積が大きい場合には、手動により超音波トランスデューサを移動させ、移動量を目測で検出しながらその都度プレート状の検査対象物に押し当てているため、超音波検査に個人差によるバラツキが発生し、効率よく能率的に超音波検査を実施することが難しかった。 In addition, since the ultrasonic transducer of the ultrasonic inspection apparatus is moved by being pressed against the object to be inspected by manual operation, the scanning movement of the ultrasonic transducer is not stable and the inspection area is large, it is manually operated. Since the ultrasonic transducer is moved and pressed against the plate-shaped inspection object each time while detecting the amount of movement, there is variation due to individual differences in the ultrasonic inspection, and the ultrasonic inspection is performed efficiently and efficiently. It was difficult to carry out.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、円筒状の検査対象物である配管の検査対象部を効率よく連続的に3次元超音波検査を実施できる配管の超音波検査装置およびその検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an ultrasonic inspection apparatus for piping that can efficiently and continuously perform three-dimensional ultrasonic inspection of an inspection target portion of a pipe that is a cylindrical inspection object, and It aims at providing the inspection method.
本発明の他の目的は、配管の割れ、巣、異物等の欠陥状態や接合状態を全周に亘り能率よく効率的に超音波で非破壊検査を行なうことができる配管の超音波検査装置およびその検査方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an ultrasonic inspection apparatus for pipes capable of efficiently and efficiently performing nondestructive inspections on defects and joints such as cracks, nests, and foreign matters in the pipe over the entire circumference. It is to provide an inspection method.
本発明に係る配管の超音波検査装置は、上述した課題を解決するために、請求項1に記載したように、検査対象の配管の廻りに複数の支持脚を介して設置されたリング状あるいはトーラス状のサポートフレームと、このサポートフレームに取り付けられ、超音波トランスデューサを備えた超音波プローブ装置と、この超音波プローブ装置を配管周りの周方向および軸方向に移動可能に設けた超音波プローブ移動装置と、前記超音波トランスデューサの圧電振動子に駆動信号を選択的に送信する操作駆動手段と、前記超音波トランスデューサの圧電振動子から発信され、音響伝達媒体を介して前記配管の検査対象部に入射され、検査対象部からの反射エコーを前記超音波トランスデューサで受信し、超音波エコーの電気信号を選択的に検出する信号検出回路と、この信号検出回路で検出された超音波エコーの電気信号を処理し、前記検査対象部の3次元画像データを生成する信号処理手段と、この信号処理手段で処理された3次元画像データを表示する表示装置とを有し、前記超音波プローブ移動装置は、前記超音波トランスデューサに設けられた音響伝播媒体を配管表面に密着させたまま円周方向および軸方向に移動可能に構成したものである。 In order to solve the above-described problems, an ultrasonic inspection apparatus for piping according to the present invention has a ring shape or a plurality of supporting legs installed around a piping to be inspected via a plurality of support legs. A torus-like support frame, an ultrasonic probe device attached to the support frame and provided with an ultrasonic transducer, and an ultrasonic probe movement in which the ultrasonic probe device is provided so as to be movable in the circumferential and axial directions around the pipe An apparatus, operation driving means for selectively transmitting a drive signal to the piezoelectric transducer of the ultrasonic transducer, and the piezoelectric transducer of the ultrasonic transducer, which is transmitted from the piezoelectric transducer to the inspection target portion of the pipe via an acoustic transmission medium The reflected echo from the inspection target part is received by the ultrasonic transducer and the electrical signal of the ultrasonic echo is selectively detected. Signal detection circuit, signal processing means for processing the electrical signal of the ultrasonic echo detected by the signal detection circuit, and generating three-dimensional image data of the inspection object part, and three-dimensional data processed by the signal processing means A display device that displays image data, and the ultrasonic probe moving device is configured to be movable in a circumferential direction and an axial direction while an acoustic propagation medium provided in the ultrasonic transducer is in close contact with a pipe surface It is a thing.
また、本発明に係る配管の超音波検査方法は、上述した課題を解決するために、請求項5に記載したように、超音波プローブ装置を検査対象物の配管に音響伝播媒体を介して密着させ、この音響伝播媒体を配管表面に密着させつつ前記超音波プローブ装置を周方向に連続的に移動させて配管の周方向に沿う帯状検査対象部の3次元画像データを生成し、前記超音波プローブ装置を配管の周方向に移動させた後、配管の軸方向に1ステップ分移動させ、続いて1ステップ分の移動位置で超音波プローブ装置を配管の周方向に移動させて前記帯状検査対象部に隣接する帯状検査対象部の3次元画像データを生成し、以後、前記超音波プローブ装置の周方向移動と軸方向移動を繰り返して配管の検査対象部の3次元画像データを作成する方法である。 In addition, in order to solve the above-described problem, the ultrasonic inspection method for piping according to the present invention closely attaches the ultrasonic probe device to the piping of the inspection object via an acoustic propagation medium. The ultrasonic probe device is continuously moved in the circumferential direction while bringing the acoustic propagation medium into close contact with the pipe surface to generate three-dimensional image data of a strip-shaped inspection target portion along the circumferential direction of the pipe. After moving the probe device in the circumferential direction of the pipe, the probe device is moved by one step in the axial direction of the pipe, and then the ultrasonic probe device is moved in the circumferential direction of the pipe at the moving position for one step, so A method for generating three-dimensional image data of a strip inspection target part adjacent to the part, and thereafter generating three-dimensional image data of the pipe inspection target part by repeating the circumferential movement and the axial movement of the ultrasonic probe device. is there
本発明に係る配管の超音波検査装置およびその検査方法は、円筒状の検査対象物である配管の検査対象部を効率よく連続的に3次元超音波検査を実施でき、円弧状曲面形状の配管における検査対象部の内部欠陥を効率よく能率的に検査することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The ultrasonic inspection apparatus and inspection method for piping according to the present invention can efficiently and continuously perform a three-dimensional ultrasonic inspection on an inspection target portion of a pipe that is a cylindrical inspection object, and have an arcuate curved surface shape. It is possible to efficiently and efficiently inspect the internal defect of the inspection target part.
本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明に係る配管の超音波検査装置の第1実施形態を示す簡略的な全体構成図である。 FIG. 1 is a simplified overall configuration diagram showing a first embodiment of an ultrasonic inspection apparatus for piping according to the present invention.
この超音波検査装置10は、円筒状検査対象物である配管11を全周に亘ってあるいは周方向の所要区間に亘って連続的かつ自動的に移動走査させ、配管11の割れ、巣、異物等の欠陥状態や接合状態を能率よく効率的に超音波で非破壊検査探傷検査を行なうことができる。
This
この超音波検査装置10は、配管11に複数の支持脚12を介して設けられたリング状あるいはトーラス状のサポートフレーム13を備え、このサポートフレーム13に超音波プローブ装置15が超音波プローブ移動装置16により配管11の周方向および軸方向に移動自在に設けられる。支持脚12は配管11の廻りに放射状に設置される。支持脚12はサポートフレーム13から半径方向内方に延び、その脚足(先端)が配管11表面に接触し、配管表面を押圧している。
The
超音波検査装置10は、装置本体18と、その装置本体18に可撓性の信号ケーブル19あるいは無線で接続された超音波プローブ装置15と、この超音波プローブ装置15を配管11廻りの周方向および配管11の軸方向に移動走査させる超音波プローブ移動装置16とを備える。超音波プローブ装置15はサポートフレーム13に超音波プローブ移動装置16を介して取り付けられる。
The
超音波プローブ装置15は超音波カメラとして機能する。超音波プローブ装置15は、マトリクス状あるいはリニア状(アレイ状)に配列された圧電振動子(圧電変換素子)を備えた超音波トランスデューサ20と、この超音波トランスデューサ20の配管11側に付設された音響伝播媒体21とを有する。音響伝播媒体21は液状あるいは固体で形成され、固体の音響伝播媒体21を用いた場合、音響伝播媒体21と配管11および超音波トランスデューサ20との間に、ゼリー状(ゲル状)あるいは水等の液体からなるカップラント22が介在される。
The
音響伝播媒体21は、配管11あるいは超音波トランスデューサ20の間にカップラント22を介在させることで、超音波プローブ装置15を配管11に音響伝播媒体21を介して密着させ、密着部分に僅かな隙間や空気層が存在しないように音響的結合を図っている。
The
超音波検査装置10は、装置本体18に超音波プローブ装置15の超音波トランスデューサ20を駆動させる操作駆動手段25を備える。この操作駆動手段25は、操作指令信号を出力する操作部26と、この操作指令信号を入力して超音波トランスデューサ20を駆動させるパルス状の駆動信号を発生させる信号発生部27と、この信号発生部27からの駆動信号を作用させる圧電振動子を選択し、超音波トランスデューサ20の圧電振動子を選択的に駆動させる駆動素子選択部28とを有し、超音波トランスデューサ20から発振される超音波を検査対象物である配管11の検査対象領域に照射するようになっている。
The
また、この超音波検査装置10の装置本体18には、配管11の検査対象領域からの反射エコーの電気信号を超音波トランスデューサ20を介して検出する信号検出回路30と、この信号検出回路30で検出された反射エコーの電気信号を並列演算処理して3次元(3D)超音波画像データを生成させる信号処理部31と、この信号処理部31で処理された3次元超音波画像化データを可視化し、3次元的あるいは展開状態で表示する表示装置32とを備える。
Further, the apparatus
また、超音波検査装置10は、検査対象物で配管11の接合状態や内部構造を展開状態で高感度・高解像度の3次元超音波画像として迅速に取り出して、表示させることができる。
In addition, the
超音波トランスデューサ20の圧電振動子群は圧電変換部を構成しており、この圧電変換部で受信された反射エコーは、圧電変換部により電気信号に変換され、電気エコー信号となって信号検出回路30に送られる。信号検出回路30は、超音波センサとしての超音波トランスデューサ20で発生する反射エコーの電気信号を検出するものである。
The piezoelectric transducer group of the
信号検出回路30で検出された電気エコー信号のうち、検査に必要な複数の電気エコー信号は、増幅回路を構成するそれぞれの増幅器34に導かれる。
Among the electrical echo signals detected by the
各増幅器34は、導かれた電気エコー信号を増幅して、A/D変換器35にそれぞれ供給するようになっている。A/D変換器35は増幅された電気エコー信号をデジタル信号にA/D変換し、デジタルエコー信号として信号処理部の処理プロセッサ36である並列プロセッサに導くものである。
Each
信号処理手段を構成する信号処理部31の処理プロセッサ36は、例えば、複数の並列プロセッサと、並列プロセッサが生成した複数の画像情報を統合する統合プロセッサとを備える。
The
信号処理部31の並列プロセッサは、各A/D変換器35から導かれたデジタルエコー信号を処理し、円弧状曲面を有する配管11の内部状態を展開して可視化する画像情報を生成している。並列プロセッサが生成した複数の画像情報は統合プロセッサで統合して一体化され、表示装置32に導かれる。
The parallel processor of the
信号検出回路30あるいは信号処理部31にマルチブレクサ(図示せず)を搭載した場合、複数台の並列プロセッサや統合プロセッサは不要となり、1台の並列プロセッサにて統合画像情報を作成することができる。
When a multiplexer (not shown) is mounted on the
信号処理部31でデジタル化された超音波エコー信号を処理して生成された3次元の超音波画像情報は表示装置32に送られて、この表示装置32に画像表示される。
The three-dimensional ultrasonic image information generated by processing the digitized ultrasonic echo signal by the
一方、超音波プローブ装置15は、超音波プローブ移動装置16により配管11廻りの周方向および配管11の軸方向に沿って移動自在に設けられる。
On the other hand, the
超音波プローブ移動装置16は、サポートフレーム13に設けられた周方向移動機構38と、軸方向移動機構39と、両移動機構38,39を駆動させる超音波プローブ駆動操作系40とを有する。超音波プローブ駆動操作系40は両移動機構38,39の駆動を制御する駆動コントローラ41を備える。
The ultrasonic
超音波プローブ移動装置16は、超音波プローブ駆動操作系40の駆動コントローラ41から駆動制御信号を周方向移動機構38に出力することにより、周方向移動機構38をサポートフレーム13に沿って移動させ、超音波プローブ装置15を配管11廻りの周方向に、かつ超音波トランスデューサ20をパイプ表面に密着させつつ移動走査させるようになっている。周方向移動機構38はサポートフレーム13に沿って周方向に移動される一方、その周方向移動量および移動位置は位置検出手段としての、例えば図2に示すエンコーダ装置44により検出される。
The ultrasonic
周方向移動機構38は、例えばモータ駆動のギア機構(図示せず)で構成され、サポートフレーム13のサンギアにモータ駆動のピニオンが噛合することにより、周方向移動機構38はサポートフレーム13に沿って周方向移動され、モータ軸の回転量がエンコーダ装置44で検出されるようになっている。エンコーダ装置44に代えて光学位置検出手段を設けてもよい。
The
図2に示すエンコーダ装置44にて超音波トランスデューサ20の検査位置を検出するとともに、操作駆動手段25により超音波トランスデューサ20からの発受信のタイミングを制御することで、配管11は周方向全面ではなく、任意の指定場所を3次元画像化することができる。
By detecting the inspection position of the
また、超音波プローブ移動装置16は、駆動コントローラ41から駆動制御信号を軸方向移動機構39に出力することにより、軸方向移動機構39を駆動させ、超音波プローブ装置15を配管11の軸方向に沿って1ステップ分だけ移動させる。このときも、超音波プローブ装置15は超音波トランスデューサ20を配管表面に密着させた状態で移動させる。1ステップ分の幅は、超音波プローブ装置15の超音波トランスデューサ20から発振される超音波の(配管軸方向の)有効幅に対応する。軸方向移動機構39は、例えば多段式の流体シリンダ装置で構成され、超音波プローブ装置15を配管11の軸方向に沿って1ステップ分ずつ多段に間欠移動させるようになっている。
In addition, the ultrasonic
超音波プローブ移動装置16は、周方向移動機構38を駆動させて超音波プローブ装置15をパイプ廻りの周方向に移動させた後、軸方向移動機構39を駆動させて配管11の軸方向に沿って1ステップ分移動させる。以後、超音波プローブ装置15は周方向移動と軸方向移動が繰り返される。配管廻りの周方向に移動する間に、超音波プローブ装置15は超音波カメラとして機能し、配管11の帯状検査対象領域を周方向に形成し、この配管11の検査対象領域を周方向に移動しながら非破壊にて3次元超音波検査するようになっている。
The ultrasonic
超音波プローブ装置15は配管11の周方向に沿う帯状検査対象領域を超音波検査した後、軸方向移動機構39により配管11の軸方向に1ステップ分移動させて停止させる。この停止位置で周方向移動機構38を駆動させ、配管周方向に移動させつつ周方向に沿う配管11の帯状検査対象領域を3次元超音波検査するようになっている。このように、超音波プローブ装置15は周方向に沿う配管11の帯状検査対象領域を超音波検査しつつ、パイプ軸方向に1ステップ分移動させることで、配管11の帯状検査対象領域を順次パイプ軸方向に展開でき、必要に応じ配管11の全表面を超音波検査することができる。
The
ところで、超音波プローブ装置15は、図3に示すように構成され、超音波トランスデューサ20はマトリクス状あるいはリニア状(アレイ状)に配列された多数の圧電振動子(圧電変換素子)45を有し、超音波トランスデューサ20の圧電振動子45側に音響伝播媒体21がシュー部材として設けられる。シュー部材21が固体の音響伝播媒体で構成されているとき、シュー部材21と超音波トランスデューサ20および配管表面との間に音響的結合用のカップラント22が介装される。
By the way, the
シュー部材21は、図2に示すように、配管軸方向に沿う断面が三角形状をなし、配管外表面に接する面が円弧状曲面をなす斜角用音響伝播媒体を用いて構成される。超音波トランスデューサ20は配管11に対して斜めに傾斜して設けられる。
As shown in FIG. 2, the
この超音波プローブ装置15は、操作駆動手段25の信号発生部27から出力されたパルス状の電気信号を駆動素子選択部28で選択して超音波トランスデューサ20のマトリクス状あるいはアレイ状多数の圧電振動子45の1つ1つに順次印加することにより、超音波が発生し、発生した超音波は、斜角用音響伝播媒体21を介して配管11内に図2に示すように送信される。
The
配管11内に入射された超音波は、溶接部11aの欠陥46に照射されると、密度差から反射が生じる。配管11の溶接欠陥46で反射した超音波のエコーは超音波トランスデューサ20の多数の圧電振動子45に順次受信される。多数の圧電振動子45からなる圧電振動子群は圧電変換部を構成し、超音波センサを形成している。
When the ultrasonic wave incident on the
超音波トランスデューサ20の各圧電振動子45で受信した超音波エコーは電気信号に変換されて信号検出回路30に送られ、配管溶接部11bの内部欠陥46を画像化することができる。
The ultrasonic echoes received by the respective
次に、配管11の超音波検査装置10の作用を説明する。
Next, the effect | action of the
この超音波検査装置10を用いて円弧状曲面を有する配管11の内部欠陥や内部損傷を超音波検査するために、円筒状検査対象物である配管11に支持脚12を介してサポートフレーム13を固定させる。このサポートフレーム13に超音波プローブ移動装置16を設け、この超音波プローブ移動装置16に超音波プローブ装置15を取り付ける。超音波プローブ装置15は超音波プローブ移動装置16の軸方向移動機構39に取付フレーム47により取り付けられ、この取付状態で超音波プローブ装置15の超音波トランスデューサ20を音響伝播媒体21およびカップラント22を介してパイプ表面に密着させる。
In order to ultrasonically inspect the internal defect and internal damage of the
続いて、超音波プローブ移動装置16を超音波プローブ起動操作系40にケーブル接続するとともに、超音波プローブ装置15を装置本体18に信号ケーブルを用いて接続する。超音波プローブ駆動操作系40は装置本体18に組み込んでもよい。超音波プローブ移動装置16と超音波プローブ装置15を組み立てて、装置本体18側に接続することにより、超音波検査のための準備が完了し、続いて超音波検査作業に入る。
Subsequently, the ultrasonic
この超音波検査作業では、操作駆動手段25の操作部26を操作して指令信号を出力し、信号発生部27に入力される。信号発生部27は、指令信号を入力させて電気パルス状の駆動信号を発生させる。信号発生部27で発生した駆動信号から所要の圧電振動子を駆動させる選択部28により選択駆動させて、超音波トランスデューサ20の所要の圧電振動子45に駆動パルス電圧を印加させる。このパルス電圧印加により圧電振動子45は圧電変換され、圧電振動子45から超音波が発信される。
In this ultrasonic inspection work, the
発信された超音波は配管11に密着配置された斜角用音響伝播媒体21を介して配管11内に入射され、配管11の内部欠陥46で反射せしめられる。超音波の反射エコーは、斜角用音響伝播媒体21を通して圧電変換部として多数の圧電振動子45に受信され、ここで超音波エコーの電気信号に変換される。
The transmitted ultrasonic waves are incident on the
超音波エコーの電気信号は続いて超音波トランスデューサ20から図1に示す信号検出回路30に送信され、この信号検出回路30に選択的に受信される。
The electrical signal of the ultrasonic echo is subsequently transmitted from the
信号検出回路30に受信された超音波エコーの電気信号は信号処理部31に送られ、この信号処理部31で増幅され、さらにA/D変換され、デジタルエコー電気信号となる。このデジタルエコー電気信号は、パソコンとしての処理プロセッサ36により信号処理(開口合成処理)され、3次元画像データを生成する。この3次元画像データは、配管11の検査対象内部に設定された3次元画像化領域内のメッシュ(処理プロセッサ36内に予め設定される3次元画像化領域の目盛り)に対応ざせて3次元画像データを、3次元画像として、また、図4(A),(B)および(C)に示すように、配管11の検査対象領域を配管展開状態で可視化し、表示する。
The electrical signal of the ultrasonic echo received by the
この超音波検査装置10は、超音波プローブ装置15を超音波プローブ移動装置16により配管11廻りの周方向にかつ配管11の軸方向に沿うように移動させて超音波検査を行なう。
The
この超音波検査装置10は、超音波プローブ装置15を超音波プローブ移動装置16により配管11の周方向かつ軸方向に移動させて超音波検査を行なう。
The
この超音波検査装置10は、始めに、超音波プローブ移動装置16の周方向移動機構38を駆動させ、周方向移動機構38をサポートフレーム13に沿って移動させ、超音波プローブ装置15の超音波トランスデューサ20を配管表面に密着させた状態で周方向に自動的に移動させる。配管11の周方向に超音波プローブ装置15を移動させる間に、超音波プローブ装置15を駆動させて配管11周方向の3次元超音波検査を行なう。超音波プローブ装置15が配管11の周方向に移動している間に超音波検査を行なう。
In this
超音波プローブ装置15を配管11の周方向に移動させつつ配管周方向の帯状検査対象領域50(図4参照)を超音波検査した後、周方向移動機構38の駆動を停止させ、軸方向移動機構39を駆動させる。この駆動により、超音波プローブ装置15は配管11の軸方向に沿って1ステップ(ステップ幅は図4に示される符号dである。)分だけ移動せしめられる。
The
超音波プローブ装置15がパイプ軸方向に1ステップ移動させた後、軸方向移動機構39の駆動を停止させ、周方向移動機構38を再び駆動させ、配管11の周方向に沿う超音波検査を行なう。
After the
超音波プローブ移動装置16により超音波プローブ装置15の周方向移動と軸方向移動を繰り返すことにより、超音波プローブ装置15は配管表面の略全面にあるいは任意の円弧状表面に亘って移動走査を実施することができる。超音波プローブ装置15がパイプ周方向に移動している間に超音波検査を実施することができ、必要に応じ配管11の全面に亘り3次元の超音波検査を行なうことができる。
By repeating the circumferential movement and the axial movement of the
この配管の超音波検査装置10によれば、信号処理部31で合成された画像情報を位置検出手段であるエンコーダ装置44(図2参照)の円周方向位置信号θを用いて連結させ、組み合わせることで、図4(A),(B)および(C)に示すように、配管11の円筒形状を周方向に切り開いた展開図にして、周方向の平面画面(θ−X図)と、半径方向断面(X−R図,θ−R図)を可視化して画像表示することができる。
According to the
この配管11の超音波検査装置10によれば、配管11の内部欠陥検査を、検査対象領域の全面に亘って自動的に行なうことができ、検査結果を3次元画像または図4(A),(B)および(C)に示すように展開された展開画像で表示することが可能となる。
According to the
図5は、本発明に係る配管の超音波検査装置の第2実施形態を示すものである。 FIG. 5 shows a second embodiment of an ultrasonic inspection apparatus for piping according to the present invention.
この実施形態に示された超音波検査装置10Aは、種々の径の配管の内部欠陥を3次元超音波検査できるようにしたものであり、支持脚の構成を除いて第1実施形態に示された超音波検査装置10と構成および作用を同じくするので、同じ構成には同一符号を付してその説明を省略する。
The
図5に示された配管の超音波検査装置10Aは、サポートフレーム13に設けられる支持脚51が、伸縮機構52により伸縮自在に設けられる。支持脚51は、常時、ばね力あるいは流体圧力により支持脚51の脚先(足)が配管11側に押圧される。
In the
伸縮機構52はテレスコピック構造で、スライド脚53を固定脚54に対しスライド自在とし、押圧ばね55のばね力により配管表面側にばね付勢するようにしたものである。
The
支持脚51をばね付勢する伸縮機構に代えて流体シリンダ装置の伸縮機構を採用し、流体シリンダ装置のピストンロッドをスライド脚として配管表面に押圧させるものであってもよい。
An expansion / contraction mechanism of a fluid cylinder device may be employed instead of the expansion / contraction mechanism that biases the
この配管の超音波検査装置10Aにおいても、種々の配管径を有する配管の3次元超音波検査を非破壊で行なうことができる他、第1実施形態に示された超音波検査装置10と同様の作用効果を奏することができる。
Also in this pipe
本発明の実施形態の説明においては、配管廻りの周方向および軸方向に超音波プローブ装置を移動自在に設けた例を示したが、超音波プローブ装置を周方向および軸方向に移動させる代りに、配管を回転自在に支持させる構成としてもよい。この場合には、超音波プローブ装置を配管の軸方向にのみ移動させればよい。 In the description of the embodiment of the present invention, the example in which the ultrasonic probe device is provided so as to be movable in the circumferential direction and the axial direction around the pipe has been shown, but instead of moving the ultrasonic probe device in the circumferential direction and the axial direction. The pipe may be configured to be rotatably supported. In this case, the ultrasonic probe device may be moved only in the axial direction of the pipe.
また、超音波プローブ装置は、超音波トランスデューサを斜角用超音波伝播媒体に設けた例を示したが、超音波を配管外表面に対して斜めに入射させる斜角探傷法を用いなくても、垂直に入射させる垂直探傷法を採用してもよい。いずれの場合にも、超音波トランスデューサに付属させた音響伝播媒体を、配管の検査対象部に超音波入射できるように、音響伝播媒体と配管とを密着させたまま円周方向および軸方向に移動させる超音波プローブ移動装置が備えられる。 In the ultrasonic probe apparatus, an ultrasonic transducer is provided in the ultrasonic propagation medium for oblique angles. However, the oblique probe method in which ultrasonic waves are obliquely incident on the outer surface of the pipe is not used. Alternatively, a vertical flaw detection method in which the light is incident vertically may be employed. In either case, the acoustic propagation medium attached to the ultrasonic transducer moves in the circumferential direction and the axial direction while keeping the acoustic propagation medium and the pipe in close contact so that the ultrasonic wave can be incident on the inspection target part of the pipe. An ultrasonic probe moving device is provided.
10,10A 超音波検査装置
11 配管
12 支持脚
13 サポートフレーム
15 超音波プローブ装置
16 超音波プローブ移動装置
18 装置本体
20 超音波トランスデューサ
21 音響伝播媒体(シュー部材)
22 カップラント
25 操作駆動手段
26 操作部
27 信号発生部
28 駆動素子選択部
30 信号検出回路
31 信号処理部
32 表示装置
34 増幅回路
35 A/D変換器
36 処理プロセッサ
38 周方向移動機構
39 軸方向移動機構
40 超音波プローブ駆動操作系
41 駆動コントローラ
44 エンコーダ装置(位置検出手段)
45 圧電振動子(圧電変換素子)
46 内部欠陥
47 取付フレーム
50 帯状検査対象領域
51 支持脚
52 伸縮機構
53 スライド脚
54 固定脚
55 押圧ばね
DESCRIPTION OF
22
45 Piezoelectric vibrator (piezoelectric transducer)
46
Claims (5)
このサポートフレームに取り付けられ、超音波トランスデューサを備えた超音波プローブ装置と、
この超音波プローブ装置を配管周りの周方向および軸方向に移動可能に設けた超音波プローブ移動装置と、
前記超音波トランスデューサの圧電振動子に駆動信号を選択的に送信する操作駆動手段と、
前記超音波トランスデューサの圧電振動子から発信され、音響伝達媒体を介して前記配管の検査対象部に入射され、検査対象部からの反射エコーを前記超音波トランスデューサで受信し、超音波エコーの電気信号を選択的に検出する信号検出回路と、
この信号検出回路で検出された超音波エコーの電気信号を処理し、前記検査対象部の3次元画像データを生成する信号処理手段と、
この信号処理手段で処理された3次元画像データを表示する表示装置とを有し、
前記超音波プローブ移動装置は、前記超音波トランスデューサに設けられた音響伝播媒体を配管表面に密着させたまま円周方向および軸方向に移動可能に構成したことを特徴とする配管の超音波検査装置。 A ring-shaped or torus-shaped support frame installed through a plurality of support legs around the pipe to be inspected;
An ultrasonic probe device attached to the support frame and provided with an ultrasonic transducer;
An ultrasonic probe moving device provided such that the ultrasonic probe device is movable in the circumferential direction and the axial direction around the pipe;
Operation driving means for selectively transmitting a driving signal to the piezoelectric vibrator of the ultrasonic transducer;
It is transmitted from the piezoelectric vibrator of the ultrasonic transducer, is incident on the inspection target portion of the pipe via an acoustic transmission medium, receives the reflected echo from the inspection target portion by the ultrasonic transducer, and is an electrical signal of the ultrasonic echo A signal detection circuit for selectively detecting
A signal processing means for processing an electrical signal of the ultrasonic echo detected by the signal detection circuit and generating three-dimensional image data of the inspection object part;
A display device for displaying the three-dimensional image data processed by the signal processing means,
The ultrasonic probe moving apparatus is configured to be movable in a circumferential direction and an axial direction while an acoustic propagation medium provided in the ultrasonic transducer is closely attached to a pipe surface. .
前記超音波トランスデューサは、配管表面にその軸方向に対して斜めに設けられた請求項1記載の配管の超音波検査装置。 The ultrasonic probe device constitutes an ultrasonic camera, and the ultrasonic probe device is provided with an acoustic propagation medium for oblique angles having a triangular cross section on the piping side of the ultrasonic transducer,
The ultrasonic inspection apparatus for pipes according to claim 1, wherein the ultrasonic transducer is provided on the pipe surface obliquely with respect to the axial direction thereof.
前記支持脚は、脚足が配管表面を押圧するように伸縮機構により伸縮自在に設けられた請求項1記載の配管の超音波検査装置。 A plurality of support legs that support the support frame around the pipe are arranged radially,
2. The pipe ultrasonic inspection apparatus according to claim 1, wherein the support leg is provided so as to be extendable and contractable by an extension mechanism so that the leg foot presses the pipe surface.
この音響伝播媒体を配管表面に密着させつつ前記超音波プローブ装置を周方向に連続的に移動させて配管の周方向に沿う帯状検査対象部の3次元画像データを生成し、
前記超音波プローブ装置を配管の周方向に移動させた後、配管の軸方向に1ステップ分移動させ、
続いて1ステップ分の移動位置で超音波プローブ装置を配管の周方向に移動させて前記帯状検査対象部に隣接する帯状検査対象部の3次元画像データを生成し、
以後、前記超音波プローブ装置の周方向移動と軸方向移動を繰り返して配管の検査対象部の3次元画像データを作成することを特徴とする配管の超音波検査方法。 The ultrasonic probe device is brought into close contact with the piping of the inspection object via an acoustic propagation medium,
The ultrasonic probe device is continuously moved in the circumferential direction while closely adhering the acoustic propagation medium to the pipe surface to generate three-dimensional image data of the belt-shaped inspection target portion along the circumferential direction of the pipe,
After the ultrasonic probe device is moved in the circumferential direction of the pipe, it is moved by one step in the axial direction of the pipe,
Subsequently, the ultrasonic probe apparatus is moved in the circumferential direction of the pipe at the movement position for one step to generate the three-dimensional image data of the band inspection object part adjacent to the band inspection object part,
Thereafter, the ultrasonic inspection method for piping is characterized in that three-dimensional image data of the inspection target portion of piping is created by repeating circumferential movement and axial movement of the ultrasonic probe device.
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