JP2007139685A - 内面異形管の超音波探傷方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内面異形管の内面形状が管周方向に不均一な場合であっても、管軸方向の微小な欠陥を確実に検出可能な超音波探傷方法及び装置を提供する。
【解決手段】超音波探傷装置１０は、管Ｐの外面側に互いに管軸方向に沿って、且つ、検出対象とする欠陥Ｋの管軸方向の長さよりも大きな間隔を隔てて配置した２つの超音波探触子１Ａ、１Ｂと、各超音波探触子から出力される探傷信号に基づいて欠陥を検出する信号処理手段２とを備える。信号処理手段は、超音波探触子１Ａから出力される探傷信号と超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号とを差動演算し、前記差動演算によって得られる差動信号に基づいて欠陥を検出する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、内面フィン付き管等の管内面に管軸方向に連続した突起を有する内面異形管の超音波探傷方法及び装置に関し、特に、管の内面形状が管周方向に不均一な場合であっても、管軸方向に延びる微小な欠陥（割れ状微小欠陥）を確実に検出することを可能とする超音波探傷方法及び装置に関する。

エチレンの製造プラントに用いられる鋼管として、熱伝達効率を上げることを目的とし、その内面に横断面形状が三角丸ねじ山状で管軸方向に真直な複数条（通常、８〜１２条）のフィンを形成した所謂内面フィン付き管が知られている。

図１は、上記の内面フィン付き管の一例を示す模式的断面図である。図１に示すように、内面フィン付き管Ｐは、その内面が周方向に交互に設けられた山部（フィン部）Ｍと谷部Ｒとから形成されている。このような内面フィン付き管Ｐは、通常、高Ｃｒ−高ＮｉのＦｅ基合金を素材とし、遠心鋳造法やユジーンセジュルネ法に代表される熱間押し出し製管法によって製造される。

しかし、上記内面フィン付き管Ｐを熱間押し出し製管法で製造する場合には、素材の高Ｃｒ−高ＮｉのＦｅ基合金が熱間加工性に劣るので、山部Ｍの形状、特にその頂部の形状が所定の形状になり難いという特性がある。このため、山部Ｍの形状が所定の形状になるように、例えば押し出し比を大きくする等の対策が施されるが、この場合、谷底部Ｒｓのほぼ中央において、管軸方向に延びる微小な割れ疵状の欠陥Ｋが発生することがある。

斯かる欠陥Ｋの発生を見逃すと、管Ｐの使用中に重大事故を招く要因になる。従って、製品の出荷前に検査して欠陥Ｋを手入れ除去する等の処置が必要であり、このための高能率な非破壊検査方法として、超音波探傷方法が適用されている。

しかし、超音波探傷方法を適用する際、図２に示すように、内外面ともにフィンが形成されていない通常の鋼管（すなわち内外面が管周方向に同心で且つ同一曲率半径の円弧面である鋼管）を検査するのと同じように、谷底部Ｒｓに対して鋭角な入射角θ（概ね３５〜５５°）で超音波ビームを入射させたのでは、谷底部Ｒｓの近傍までに亘って極めて過大なフィンからの（山部Ｍの側面からの）反射エコー（形状エコー）が発生する。このため、谷底部Ｒｓのほぼ中央に存在する微小な欠陥Ｋからの反射エコー（欠陥エコー）と識別が困難であり、この結果、欠陥Ｋを確実に検出することができないという問題があった。

より具体的に説明すれば、本発明の発明者らは、下記の表１及び図３に示す探傷条件で、谷底部Ｒｓに設けた人工欠陥（ノッチ）の探傷試験を行った。

なお、表１における谷部肉厚は、前述した図１に符号ｔで示す部位の厚みに相当する。また、表１における山部高さは、前述した図１に符号ｈで示す部位の厚みに相当する。

上記探傷試験の結果、図４に示すように、１５％ノッチ（深さ０．９ｍｍ（谷部肉厚６ｍｍの１５％＝０．９ｍｍ）のノッチ）や１２．５％ノッチ（深さ０．７５ｍｍ（谷部肉厚６ｍｍの１２．５％＝０．７５ｍｍ）であれば、上記形状エコーの高さをノイズレベル（Ｎ）とし、上記欠陥エコーの高さを信号レベル（Ｓ）としたときのＳ／Ｎ比が２を超え検出可能であるが、５％ノッチ（深さ０．３ｍｍ（谷部肉厚６ｍｍの５％＝０．３ｍｍ）のノッチはＳＮ比が２を大きく下回るため検出が極めて困難であることが分かった。このように従来の超音波探傷方法では、極めて過大な形状エコーが発生することに起因して、谷底部のほぼ中央に存在する微小な欠陥を検出することが困難であるという問題があった。

さらに、管の偏肉（特に、谷部肉厚の不均一）によって、形状エコーの検出される位置（時間軸）が変化する。このため、管に偏肉が生じている場合には、欠陥を検出するために設定した探傷ゲート内に形状エコーが入ってしまうケースがある。この際、形状エコーの高さが欠陥エコーの高さよりも十分小さければ、欠陥エコーを検出するしきい値を高めることにより問題は生じないが、微小な欠陥の欠陥エコーは形状エコーの高さとの差が小さいため、探傷ゲート内に入った形状エコーを欠陥エコーと誤認識してしまう場合がある。これにより、欠陥の自動判定が困難であるという問題があった。

ここで、本発明の発明者は、内面フィン付き管を被探傷材とした超音波探傷技術として、例えば、特許文献１、２に開示された方法や装置を提案している。

特許文献１に記載の技術は、図５に示すように、欠陥Ｋからの欠陥エコーを識別するのに障害となる山部Ｍの側面からの形状エコーを過小にするために、内面フィン付き管Ｐの内面の谷底部Ｒｓの中央に対して、谷底部Ｒｓの中央を通る管の直径線Ｌとほぼ直交する入射角θ（θ＝９０〜７０°）で、管の外面側から超音波ビームを入射する方法である。

上記特許文献１に記載の方法は、内面フィン付き管Ｐの内面形状が管周方向でほぼ均一な場合、具体的には谷底部Ｒｓの谷部肉厚ｔ（前述の図１参照）がほぼ同じである場合には何らの問題も生じない。しかしながら、内面形状が管周方向で不均一、すなわち谷底部Ｒｓの管肉厚ｔが不均一であると、山部Ｍの側面からの形状エコーと欠陥Ｋからの欠陥エコーとの識別が困難になったり、著しい場合には欠陥Ｋを全く検出できなくなるという欠点のあることが判明した。

一方、特許文献２に記載の技術は、内面フィン付き管の内面の谷底部の中央に対して、谷底部の中央を通る管の直径線とほぼ直交する角度（９０〜７０°）で、管外面から超音波ビームを入射し、検出される探傷信号を２値化処理して複数レベルの信号に区分した上でＢスコープ表示させ、このＢスコープ表示画像を画像処理することによって谷底部に発生した欠陥を検出する技術である。

特許文献２に記載の技術によれば、欠陥の深さが大きい場合には、画像上で欠陥エコーと形状エコーとの識別が可能である。しかしながら、欠陥の深さが小さい場合には、両エコーの識別が難しく、欠陥の判断を誤る虞がある。さらに、画像化や画像処理が必要なため、高速検査への適用が難しく、処理装置のコストが高くなるといった欠点がある。
特開平１０−２７４６４３号公報 特開平１１−２１１７０４号公報

本発明は、以上に説明した従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、管内面に管軸方向に連続した突起を有する内面異形管の内面形状が管周方向に不均一な場合であっても、管軸方向に延びる微小な欠陥（例えば、内面フィレ付き管内面の谷底部に発生した割れ状微小欠陥）を確実に検出することを可能とする内面異形管の超音波探傷方法及びこの方法の実施に用いる超音波探傷装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するべく、本発明は、管内面に管軸方向に連続した突起を有する内面異形管を被探傷材とし、該内面異形管の管軸方向に延びる欠陥を斜角超音波探傷によって検出する超音波探傷方法であって、前記管の外面側に２つの超音波探触子を互いに管軸方向に沿って、且つ、検出対象とする前記欠陥の管軸方向の長さよりも大きな間隔を隔てて配置し、前記２つの超音波探触子の内、一方の超音波探触子から出力される探傷信号と他方の超音波探触子から出力される探傷信号とを差動演算し、前記差動演算によって得られる差動信号に基づいて前記欠陥を検出することを特徴とする内面異形管の超音波探傷方法を提供するものである。

斯かる発明によれば、管の外面側に２つの超音波探触子を互いに管軸方向に沿って間隔を隔てて配置するため、各超音波探触子から送信された超音波ビームが内面異形管の突起側面に到達して反射エコー（形状エコー）が生じる探傷位置（管の管周方向の位置）において、各超音波探触子から出力される探傷信号には、双方共に内面異形管の突起からの同等の形状エコーが含まれることになる。また、２つの超音波探触子の配置間隔は、検出対象とする欠陥の管軸方向の長さよりも大きな間隔であるため、一方又は他方の超音波探触子から出力される探傷信号にのみ欠陥からの反射エコー（欠陥エコー）が含まれることになる。従って、一方の超音波探触子から出力される探傷信号と他方の超音波探触子から出力される探傷信号とを差動演算して得られる差動信号には、欠陥エコーが含まれると共に、形状エコーは減算されてその高さが低減されることになる。これにより、差動信号のＳ／Ｎ比（欠陥エコーの高さ／形状エコーの高さ）は向上することになる。

また、たとえ管の内面形状が管周方向に不均一であることに起因して形状エコーの出現態様が管周方向に不均一であったとしても、管軸方向に沿って配置された各超音波探触子から出力される探傷信号には同等の管周方向に不均一な形状エコーが含まれるため、両者を差動演算して得られる差動信号に含まれる形状エコーの高さはやはり低減されることになる。従って、管の内面形状が管周方向に不均一であったとしても、差動信号のＳ／Ｎ比は向上することになる。

本発明は、斯かる差動信号に基づいて欠陥を検出するため、管の内面形状が管周方向に不均一な場合であっても、管軸方向に延びる微小な欠陥を確実に検出することが可能である。

なお、本発明において、各超音波探触子から送信される超音波ビームの入射角（管内面の谷底部に対する入射角、図２のθに相当）は、一般的な斜角探傷と同様に約３５〜５５°に設定すればよい。

上記のように、本発明は、各超音波探触子から出力される探傷信号の双方に内面異形管の突起からの同等の形状エコーが含まれることを前提とするものである。しかしながら、実際には、各超音波探触子の取付位置の誤差や、管の形状が管軸方向に異なること等に起因して、各超音波探触子から送信された超音波ビームの伝搬距離が互いに異なる結果、各超音波探触子から出力される探傷信号中に含まれる形状エコーの位置（時間軸）がずれる場合がある。斯かる形状エコーの位置ずれが過度に大きくなれば、差動信号に形状エコーが残存することになり、確実にＳ／Ｎ比を向上させることができないという問題が生じる。

斯かる形状エコーの位置ずれの影響を低減するには、被探傷材が前記欠陥の生じていない内面異形管である場合に得られる前記差動信号の振幅が所定値以下に小さくなるように、前記一方の超音波探触子から出力される探傷信号又は前記他方の超音波探触子から出力される探傷信号を時間遅延させることが好ましい。

斯かる好ましい態様によれば、被探傷材が欠陥の生じていない内面異形管である場合に得られる差動信号の振幅が所定値以下に小さくなるように（換言すれば、各超音波探触子から出力される探傷信号に欠陥エコーが含まれず形状エコーのみが含まれる場合の差動信号の振幅が所定値以下に小さくなるように）、一方の超音波探触子から出力される探傷信号又は他方の超音波探触子から出力される探傷信号を時間遅延させるため、形状エコーの位置ずれの影響を低減し、より一層確実にＳ／Ｎ比を向上させることが可能である。

なお、探傷信号の時間遅延は、一方（又は他方）の超音波探触子から送信される超音波ビームの送信タイミングを他方（又は一方）の超音波探触子から送信される超音波ビームの送信タイミングから遅延させることによって行うことが可能である。或いは、双方の超音波探触子から送信される超音波ビームの送信タイミングは同一にする一方、出力された探傷信号の何れか一方を適宜の遅延回路に入力することによって行うことも可能である。

また、本発明においては、各超音波探触子の感度の差や、取付位置の誤差、管の形状が管軸方向に異なること等に起因して、各超音波探触子から出力される探傷信号中に含まれる形状エコーの高さが異なる場合がある。斯かる形状エコーの高さの差が過度に大きくなれば、差動信号に形状エコーが残存することになり、確実にＳ／Ｎ比を向上させることができないという問題が生じる。

斯かる形状エコーの高さの差の影響を低減するには、被探傷材が前記欠陥の生じていない内面異形管である場合に、前記一方の超音波探触子から出力される探傷信号の振幅と、前記他方の超音波探触子から出力される探傷信号の信号の振幅とがほぼ同等になるように、前記一方の超音波探触子から出力される探傷信号及び／又は前記他方の超音波探触子から出力される探傷信号の振幅を調整することが好ましい。

斯かる好ましい態様によれば、被探傷材が欠陥の生じていない内面異形管である場合に、一方の超音波探触子から出力される探傷信号の振幅と、他方の超音波探触子から出力される探傷信号の信号の振幅とがほぼ同等になるように（換言すれば、各超音波探触子から出力される探傷信号に含まれる形状エコーの振幅がほぼ同等になるように）、一方の超音波探触子から出力される探傷信号及び／又は他方の超音波探触子から出力される探傷信号の振幅を調整するため、形状エコーの高さの差の影響を低減し、より一層確実にＳ／Ｎ比を向上させることが可能である。

なお、本発明に係る超音波探傷方法は、前記内面異形管が内面フィン付き管で、前記欠陥が管内面の谷底部において管軸方向に延びる欠陥である場合に特に有効である。この場合、本発明に係る超音波探傷方法により、内面フィン付き管のフィンからの反射エコーの影響が低減され、谷底部において管軸方向に延びる欠陥の欠陥エコーを確実に検出することが可能である。

なお、前記課題を解決するべく、本発明は、管内面に管軸方向に連続した突起を有する内面異形管を被探傷材とし、該内面異形管の管軸方向に延びる欠陥を斜角超音波探傷によって検出する超音波探傷装置であって、前記管の外面側に互いに管軸方向に沿って、且つ、検出対象とする前記欠陥の管軸方向の長さよりも大きな間隔を隔てて配置した２つの超音波探触子と、前記各超音波探触子から出力される探傷信号に基づいて前記欠陥を検出する信号処理手段とを備え、前記信号処理手段は、前記２つの超音波探触子の内、一方の超音波探触子から出力される探傷信号と他方の超音波探触子から出力される探傷信号とを差動演算し、前記差動演算によって得られる差動信号に基づいて前記欠陥を検出することを特徴とする内面異形管の超音波探傷装置としても提供される。

好ましくは、前記信号処理手段は、前記一方の超音波探触子から出力される探傷信号又は前記他方の超音波探触子から出力される探傷信号を時間遅延させる遅延制御部を具備するように構成される。

また、好ましくは、前記信号処理手段は、前記一方の超音波探触子から出力される探傷信号及び／又は前記他方の超音波探触子から出力される探傷信号の振幅を調整する振幅調整部を具備するように構成される。

また、前記信号処理手段が、前記２つの超音波探触子による超音波ビームの送受信をそれぞれ制御するための２つの超音波探傷器を具備する場合、前記２つの超音波探傷器は互いに周波数特性が一致していることが好ましい。

なお、本発明に係る超音波探傷装置は、前記内面異形管が内面フィン付き管で、前記欠陥が前記管内面の谷底部において管軸方向に延びる欠陥である場合に特に有効である。この場合、本発明に係る超音波探傷装置により、内面フィン付き管のフィンからの反射エコーの影響が低減され、谷底部において管軸方向に延びる欠陥の欠陥エコーを確実に検出することが可能である。

本発明に係る内面異形管の超音波探傷方法及び装置によれば、管の内面形状が管周方向に不均一な場合であっても、管軸方向に延びる微小な欠陥（割れ状微小欠陥）を確実に検出することが可能である。

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係る超音波探傷方法を内面異形管としての内面フィン付き管に適用する場合の一実施形態について説明する。

図６は、本実施形態に係る超音波探傷方法を実施するための超音波探傷装置の概略構成を示す図であり、図６（ａ）は各超音波探触子の設置態様を示す模式的斜視図を、図６（ｂ）は一方の超音波探触子１Ｂからの反射エコーの出現態様を説明するための模式図を、図６（ｃ）は他方の超音波探触子１Ａからの反射エコーの出現態様を説明するための模式図を、図６（ｄ）は超音波探傷装置の機器構成を示すブロック図を示す。
図６に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１０は、内面フィン付き管Ｐの外面側に互いに管軸方向に沿って、且つ、検出対象とする欠陥（管Ｐ内面の谷底部Ｒｓにおいて管軸方向に延びる欠陥）Ｋの管軸方向の長さよりも大きな間隔を隔てて配置した２つの超音波探触子１Ａ、１Ｂと、各超音波探触子１Ａ、１Ｂから出力される探傷信号に基づいて欠陥Ｋを検出する信号処理手段２とを備えている。そして、超音波探触子１Ａ、１Ｂを管Ｐの管周方向に相対移動（本実施形態では管Ｐを管周方向に回転）させながら斜角超音波探傷を行うように構成されている。

超音波探触子１Ａ、１Ｂは、一般的な斜角超音波探傷と同様に、送信される超音波ビームＵの入射角（谷底部Ｒｓに対する入射角）θが３５〜５５°の範囲内の角度に設定されている。

本実施形態に係る信号処理手段２は、好ましい態様として、超音波探触子１Ａによる超音波ビームの送受信を制御するための超音波探傷器２１Ａと、超音波探触子１Ｂによる超音波ビームの送受信を制御するための超音波探傷器２１Ｂとを備えている。そして、好ましい態様として、超音波探傷器２１Ａと超音波探傷器２１Ｂとは互いに、後述するパルス信号や増幅器の周波数特性が一致するものとされている（本実施形態では、同一の公知の超音波探傷器を用いている）。なお、超音波探傷器２１Ａ、２１Ｂは、各超音波探触子１Ａ、１Ｂから所定のタイミング毎に超音波ビームを送信させるためのパルス信号を供給する発振器（図示せず）や、超音波探触子１Ａ、１Ｂから出力される探傷信号を増幅するための増幅器（図示せず）等を備えた一般的な公知の超音波探傷器であるため、その具体的な構成については説明を省略する。

また、信号処理手段２は、好ましい態様として、超音波探触子１Ａから出力される探傷信号及び／又は超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号の振幅を調整する振幅調整部を具備する。本実施形態では、超音波探触子１Ａから出力される探傷信号（より具体的には、超音波探傷器２１Ａから出力される増幅後の探傷信号）の振幅を調整する振幅調整部２２Ａ及び超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号（より具体的には、超音波探傷器２１Ｂから出力される増幅後の探傷信号）の振幅を調整する振幅調整部２２Ｂの双方を具備する構成とされている。なお、本実施形態に係る振幅調整部２２Ａ、２２Ｂは、増幅回路とされている。

また、信号処理手段２は、超音波探触子１Ａから出力される探傷信号（より具体的には、振幅調整部２２Ａから出力される振幅調整後の探傷信号）と、超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号（より具体的には、振幅調整部２２Ｂから出力される振幅調整後の探傷信号）とを差動演算し、差動信号を出力する差動演算部２３を具備する。本実施形態に係る差動演算部２３は、差動増幅回路とされている。

また、信号処理手段２は、好ましい態様として、超音波探触子１Ａから出力される探傷信号又は超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号を時間遅延させる遅延制御部２４を具備する。本実施形態に係る遅延制御部２４は、各超音波探傷器２１Ａ、２１Ｂが具備する発振器による超音波探触子１Ａ、１Ｂへのパルス信号の供給タイミングの何れか一方を所定時間だけ遅延させるように構成されている。

さらに、信号処理手段２は、差動演算部２３から出力された差動信号に対して、欠陥Ｋからの反射エコー（欠陥エコー）を検出するための探傷ゲートを設定し、該探傷ゲート内の差動信号を所定のしきい値と比較し、該しきい値以上の高さを有する差動信号を欠陥エコーとして検出する欠陥検出部２５を備えている。

以上に説明した構成を有する超音波探傷装置１０によれば、管Ｐの外面側に２つの超音波探触子１Ａ、１Ｂを互いに管軸方向に沿って間隔を隔てて配置するため、各超音波探触子１Ａ、１Ｂから送信された超音波ビームが管Ｐのフィンに到達して反射エコー（形状エコー）が生じる探傷位置（管Ｐの管周方向の位置）において、各超音波探触子１Ａ、１Ｂから出力される探傷信号には、双方共に管Ｐのフィンからの同等の形状エコーが含まれることになる（図６（ｂ）及び（ｃ）参照）。また、２つの超音波探触子１Ａ、１Ｂの配置間隔は、検出対象とする欠陥Ｋの管軸方向の長さよりも大きな間隔であるため、超音波探触子１Ａ又は超音波探触子１Ｂの何れか一方から出力される探傷信号にのみ欠陥が含まれることになる（図６（ｃ）参照）。従って、超音波探触子１Ａから出力される探傷信号と超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号とを差動演算部２３において差動演算して得られる差動信号には、欠陥エコーが含まれると共に、形状エコーは減算されてその高さが低減されることになる。これにより、差動信号のＳ／Ｎ比（欠陥エコーの高さ／形状エコーの高さ）は向上することになる。

また、たとえ管Ｐの内面形状が管周方向に不均一であることに起因して形状エコーの出現態様が管周方向に不均一であったとしても、管軸方向に沿って配置された各超音波探触子１Ａ、１Ｂから出力される探傷信号には同等の管周方向に不均一な形状エコーが含まれるため、差動信号に含まれる形状エコーの高さはやはり低減されることになる。従って、管Ｐの内面形状が管周方向に不均一であったとしても、差動信号のＳ／Ｎ比は向上することになる。

そして、欠陥検出部２５では、斯かる差動信号に基づいて欠陥を検出するため、管Ｐの内面形状が管周方向に不均一な場合であっても、管軸方向に延びる微小な欠陥Ｋを確実に検出することが可能である。

なお、被探傷材が欠陥の生じていない管Ｐである場合に得られる前記差動信号の振幅が所定値以下に小さくなるように、遅延制御部２４によって、超音波探触子１Ａから出力される探傷信号又は超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号を時間遅延させることが好ましい。換言すれば、欠陥の生じていないことが分かっている管Ｐを用いて、差動信号の振幅が所定値以下に小さくなるように予め遅延時間を調整した後、実際の被探傷材である管Ｐを探傷することが好ましい。

斯かる好ましい態様によれば、被探傷材が欠陥の生じていない管Ｐである場合に得られる差動信号の振幅が所定値以下に小さくなるように（換言すれば、各超音波探触子１Ａ、１Ｂから出力される探傷信号に欠陥エコーが含まれず形状エコーのみが含まれる場合の差動信号の振幅が所定値以下に小さくなるように）、超音波探触子１Ａから出力される探傷信号又は超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号を時間遅延させるため、各超音波探触子１Ａ、１Ｂの取付位置の誤差や、管Ｐの形状が管軸方向に異なること等に起因して生じ得る形状エコーの位置ずれの影響を低減し、より一層確実にＳ／Ｎ比を向上させることが可能である。

また、被探傷材が欠陥の生じていない管Ｐである場合に、超音波探触子１Ａから出力される探傷信号の振幅と、超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号の信号の振幅とがほぼ同等になるように、振幅調整部２２Ａ、２２Ｂによって、超音波探触子１Ａから出力される探傷信号及び／又は超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号の振幅を調整することが好ましい。換言すれば、欠陥の生じていないことが分かっている管Ｐを用いて、超音波探触子１Ａから出力される探傷信号の振幅と、超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号の信号の振幅とがほぼ同等になるように予め振幅調整部２２Ａ、２２Ｂの増幅率を調整した後、実際の被探傷材である管Ｐを探傷することが好ましい。

斯かる好ましい態様によれば、被探傷材が欠陥の生じていない管Ｐである場合に、超音波探触子１Ａから出力される探傷信号の振幅と、超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号の信号の振幅とがほぼ同等になるように（換言すれば、各超音波探触子１Ａ、１Ｂから出力される探傷信号に含まれる形状エコーの振幅がほぼ同等になるように）、超音波探触子１Ａから出力される探傷信号及び／又は超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号の振幅を調整するため、各超音波探触子１Ａ、１Ｂの感度の差や、取付位置の誤差、管Ｐの形状が管軸方向に異なること等に起因して生じ得る形状エコーの高さの差の影響を低減し、より一層確実にＳ／Ｎ比を向上させることが可能である。

図７は、外径６０．３ｍｍφで１０条のフィンが形成された内面フィン付き管（谷部肉厚：６ｍｍ、山部高さ：６ｍｍ）の１箇所の谷底部に５％ノッチ（深さ０．３ｍｍ）を施し、この管を本実施形態に係る超音波探傷方法によって探傷した結果の一例を示す。より具体的に説明すれば、図７（ａ）は、５％ノッチが存在しない（５％ノッチに超音波ビームが到達しない）所定の探傷位置（管の管周方向の位置）において超音波探触子１Ａから出力される探傷信号（より具体的には、振幅調整部２２Ａの出力信号）例である。図７（ｂ）は、上記と同じ所定の探傷位置において超音波探触子１Ｂから出力される探傷信号（より具体的には、振幅調整部２２Ｂの出力信号）例である。図７（ｃ）は、図７（ａ）に示す探傷信号と図７（ｂ）に示す探傷信号とを差動演算することにより得られた差動信号（差動演算部２３の出力信号）である。図７（ｄ）は管Ｐを管周方向に回転させることによって所定の探傷位置（所定の管周方向位置）毎に出力される差動信号を表示したチャート出力（横軸は管の管周方向位置）である。

図７（ｃ）に示すように、超音波探触子１Ａの探傷信号に含まれる形状エコー（図７（ａ））と超音波探触子１Ｂの探傷信号に含まれる形状エコー（図７（ｂ））とが差動演算されることにより、当該探傷位置における差動信号からは形状エコーが消失していることが分かる。そして、図７（ｄ）に示すように、管Ｐを管周方向に回転させることにより出力される差動信号には、微小な形状エコーが残っているものの、Ｓ／Ｎ比（欠陥エコーの高さ／形状エコーの高さ）＝４程度を得ることが可能であった。

図１は、内面フィン付き管の一例を示す模式的断面図である。 図２は、一般的な超音波探触子の設置態様を示す模式的断面図である。 図３は、本発明の発明者らが実施した探傷試験の探傷条件を示す模式的断面図である。 図４は、図３に示す探傷試験の結果を示す図である。 図５は、従来技術の文献に記載された超音波探触子の設置態様を示す模式的断面図である。 図６は、本発明に係る超音波探傷方法を実施するための超音波探傷装置の概略構成を示す図である。 図７は、図６に示す超音波探傷装置によって探傷した結果の一例を示す。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ・・・超音波探触子
２・・・信号処理手段
１０・・・超音波探傷装置
２１Ａ，２１Ｂ・・・超音波探傷器
２２Ａ，２２Ｂ・・・振幅調整部
２３・・・差動演算部
２４・・・遅延制御部
２５・・・欠陥検出部
Ｐ・・・管
Ｋ・・・欠陥
Ｒｓ・・・谷底部

Claims (9)

1. 管内面に管軸方向に連続した突起を有する内面異形管を被探傷材とし、該内面異形管の管軸方向に延びる欠陥を斜角超音波探傷によって検出する超音波探傷方法であって、
   前記管の外面側に２つの超音波探触子を互いに管軸方向に沿って、且つ、検出対象とする前記欠陥の管軸方向の長さよりも大きな間隔を隔てて配置し、
   前記２つの超音波探触子の内、一方の超音波探触子から出力される探傷信号と他方の超音波探触子から出力される探傷信号とを差動演算し、
   前記差動演算によって得られる差動信号に基づいて前記欠陥を検出する
   ことを特徴とする内面異形管の超音波探傷方法。
2. 被探傷材が前記欠陥の生じていない内面異形管である場合に得られる前記差動信号の振幅が所定値以下に小さくなるように、前記一方の超音波探触子から出力される探傷信号又は前記他方の超音波探触子から出力される探傷信号を時間遅延させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の内面異形管の超音波探傷方法。
3. 被探傷材が前記欠陥の生じていない内面異形管である場合に、前記一方の超音波探触子から出力される探傷信号の振幅と、前記他方の超音波探触子から出力される探傷信号の信号の振幅とがほぼ同等になるように、前記一方の超音波探触子から出力される探傷信号及び／又は前記他方の超音波探触子から出力される探傷信号の振幅を調整する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内面異形管の超音波探傷方法。
4. 前記内面異形管は内面フィン付き管で、前記欠陥は前記管内面の谷底部において管軸方向に延びる欠陥である
   ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内面異形管の超音波探傷方法。
5. 管内面に管軸方向に連続した突起を有する内面異形管を被探傷材とし、該内面異形管の管軸方向に延びる欠陥を斜角超音波探傷によって検出する超音波探傷装置であって、
   前記管の外面側に互いに管軸方向に沿って、且つ、検出対象とする前記欠陥の管軸方向の長さよりも大きな間隔を隔てて配置した２つの超音波探触子と、
   前記各超音波探触子から出力される探傷信号に基づいて前記欠陥を検出する信号処理手段とを備え、
   前記信号処理手段は、
   前記２つの超音波探触子の内、一方の超音波探触子から出力される探傷信号と他方の超音波探触子から出力される探傷信号とを差動演算し、
   前記差動演算によって得られる差動信号に基づいて前記欠陥を検出する
   ことを特徴とする内面異形管の超音波探傷装置。
6. 前記信号処理手段は、前記一方の超音波探触子から出力される探傷信号又は前記他方の超音波探触子から出力される探傷信号を時間遅延させる遅延制御部を具備する
   ことを特徴とする請求項５に記載の内面異形管の超音波探傷装置。
7. 前記信号処理手段は、前記一方の超音波探触子から出力される探傷信号及び／又は前記他方の超音波探触子から出力される探傷信号の振幅を調整する振幅調整部を具備する
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の内面異形管の超音波探傷装置。
8. 前記信号処理手段は、前記２つの超音波探触子による超音波ビームの送受信をそれぞれ制御するための２つの超音波探傷器を具備し、
   前記２つの超音波探傷器は互いに周波数特性が一致している
   ことを特徴とする請求項５から７の何れかに記載の内面異形管の超音波探傷装置。
9. 前記内面異形管は内面フィン付き管で、前記欠陥は前記管内面の谷底部において管軸方向に延びる欠陥である
   ことを特徴とする請求項５から８の何れかに記載の内面異形管の超音波探傷装置。

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