JP2012098226A - Pipe inspection method, pipe inspection device and electromagnetic ultrasonic sensor - Google Patents

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Kazumi Watabe
和美 渡部
Takeshi Hoshi
岳志 星
Takahiro Miura
崇広 三浦
Tetsuhisa Endo
哲央 遠藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily confirm soundness of an electromagnetic ultrasonic sensor transmitting and receiving a guided wave and calibrate sensitivity thereof in an inspection of a pipe wall-thickness reduction or the like.SOLUTION: A pipe inspection method comprises steps of: detecting echo current in an axial direction generated at a coil by a guided wave reflected and returned by disposing an electromagnetic ultrasonic sensor such that a magnetic pole opposes to a pipe 30 and that a coil axis is oriented toward a circumferential direction of the pipe 30 and by generating the guided wave propagated in an axial direction of the pipe 30 by causing AC current to flow through the coil; detecting a circular echo current generated at the coil by the guided wave returned without being reflected by disposing the electromagnetic ultrasonic sensor such that the magnetic pole opposes to the pipe 30 and that the coil axis is oriented toward the axial direction of the pipe 30 and by generating the guided wave propagated in the circumferential direction of the pipe 30 by causing AC current to flow through the coil; calibrating sensitivity of the electromagnetic ultrasonic sensor based on the circular echo current obtained in a step of detecting the circular echo current.

Description

この発明は、電磁超音波センサ、ならびに、これを利用した配管検査方法および配管検査装置に関する。   The present invention relates to an electromagnetic ultrasonic sensor, and a pipe inspection method and a pipe inspection apparatus using the same.

各種プラントに敷設されている配管には、敷設後ある程度の期間が経過すると腐食進行により配管板厚が薄くなる個所すなわち減肉部が発生する場合がある。したがって、保守作業員は定期または不定期に実施されるメンテナンス作業において、このような減肉部の発生の有無を検査するために超音波厚さ計による板厚測定を実施している。この検査は、検査対象物である配管の外周に取り付けられている保温材を取り外して、配管外表面に超音波センサを直接接触させて超音波信号を取得し、取得信号を解析することで板厚を得る方法である。校正方法は、検査対象物と同一材から成る板厚が既知の校正用試験体を用い、この校正用試験体での超音波信号を基準として感度校正が行なわれている。   In pipes laid in various plants, there may be a portion where the pipe plate thickness becomes thin due to the progress of corrosion, that is, a thinned portion after a certain period of time has elapsed after laying. Therefore, the maintenance worker performs plate thickness measurement with an ultrasonic thickness gauge in order to inspect the occurrence of such a thinned portion in the maintenance work performed regularly or irregularly. This inspection is performed by removing the heat insulating material attached to the outer periphery of the pipe that is the object to be inspected, bringing the ultrasonic sensor into direct contact with the outer surface of the pipe, acquiring the ultrasonic signal, and analyzing the acquired signal. This is a method for obtaining the thickness. In the calibration method, a calibration test body made of the same material as the object to be inspected and having a known plate thickness is used, and sensitivity calibration is performed on the basis of an ultrasonic signal from the calibration test body.

それに対して、近年、ガイド波またはガイドウェーブと呼ばれる超音波を用いた検査方法および装置が提案されている。ガイド波法は、配管の軸方向に伝播する超音波を発生させ、減肉個所で反射して戻ってくる反射エコーを解析することで減肉部の有無や板厚を検査する方法である。センサ設置個所の保温材は取り外す必要があるが、設置個所以外の保温材は取り外すことなくセンサ設置位置から数十m先の広範囲に渡る減肉の有無を一度に検査できる特徴がある。   In contrast, in recent years, inspection methods and apparatuses using ultrasonic waves called guide waves or guide waves have been proposed. The guide wave method is a method of inspecting the presence or absence of a thinned portion and the plate thickness by generating an ultrasonic wave propagating in the axial direction of a pipe and analyzing a reflected echo reflected and returned at a thinned portion. Although it is necessary to remove the heat insulating material at the sensor installation location, there is a feature that it is possible to inspect the presence or absence of thinning over a wide range of several tens of meters from the sensor installation position without removing the heat insulation material other than the installation location.

しかしながら、ガイド波法の校正方法は確立されていない。一般的には板厚計による板厚検査と同様に検査対象物と同一材の校正用試験体による校正が行なわれているが、校正用試験体を用いる方法では、検査対象物に対してそれぞれに校正用試験体を製作する必要があり、大口径配管が検査対象になった場合、同一材の配管の入手はもちろん運搬、加工、および保管、管理が必要となり、膨大な時間とコストがかかるという問題が生じる。   However, a calibration method for the guide wave method has not been established. In general, calibration is performed using a test specimen for calibration of the same material as the inspection object, as in the case of thickness inspection using a thickness gauge. However, in the method using the calibration test specimen, It is necessary to manufacture a test specimen for calibration, and when large-diameter pipes are to be inspected, it is necessary to transport, process, store, and manage the pipes of the same material, which requires enormous time and cost. The problem arises.

特許文献1には、配管を伝播するガイド波を強制的に反射させる反射部材を配管外表面または内面に設置するもので、反射部材からの信号振幅を基準としてセンサ感度や減肉の大きさを推定するものが記載されている。反射部材には金属性ブロックや磁石などを用い、設置位置は超音波センサから配管軸方向に離れた位置で、配管周方向に対してー部位または複数部位に設けることとしている。   In Patent Document 1, a reflecting member that forcibly reflects a guide wave propagating through a pipe is installed on the outer surface or inner surface of the pipe, and the sensor sensitivity and the size of the thinning are set based on the signal amplitude from the reflecting member. What to estimate is described. A metallic block, a magnet, or the like is used as the reflecting member, and the installation position is a position away from the ultrasonic sensor in the pipe axis direction, and is provided in a part or a plurality of parts with respect to the pipe circumferential direction.

特許文献2には、測定に用いる検査用の超音波センサ、校正用の超音波センサの2つのセンサを使用し、校正用の超音波センサの取得信号を基準として検査用の超音波センサの取得信号を校正するものが開示されている。   Patent Document 2 uses an ultrasonic sensor for inspection used for measurement and an ultrasonic sensor for calibration, and acquires an ultrasonic sensor for inspection based on an acquisition signal of the ultrasonic sensor for calibration. What calibrates the signal is disclosed.

特開2009−293981号公報JP 2009-293981 A 特開2009−236620号公報JP 2009-236620 A

特許文献1および2に記載された方法は、いずれも校正用試験体を用いること無く校正できる方法であるが、特許文献1では反射部材の設置および撤去といった付随作業が発生する問題がある。特許文献2では校正用の超音波センサを用意する必要があるためセンサコストが上昇する問題がある。   Each of the methods described in Patent Documents 1 and 2 is a method that can be calibrated without using a calibration specimen. However, Patent Document 1 has a problem that incidental work such as installation and removal of a reflecting member occurs. In Patent Document 2, since it is necessary to prepare an ultrasonic sensor for calibration, there is a problem that the sensor cost increases.

本発明の目的は、ガイド波を用いた配管の減肉等の検査において、電磁超音波センサの健全性確認や感度校正を容易に行なえるようにすることにある。   An object of the present invention is to make it possible to easily check the soundness and calibrate sensitivity of an electromagnetic ultrasonic sensor in inspections such as pipe thinning using a guide wave.

上記目的を達成するために、本発明に係る配管検査方法の一つの態様は、第1の端部に第1の磁極が形成され第1の端部の反対側に第2の磁極が形成される永久磁石と、前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直なコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられたコイルと、を備えた電磁超音波センサを用いて、配管の管壁内を伝播する超音波であるガイド波を送受信して配管の管壁を検査する配管検査方法であって、前記第1の磁極が配管の管壁面の一部に対向し、しかも前記コイル軸が前記配管の周方向を向くように前記電磁超音波センサを配置し、前記コイルに交流電流を流すことにより前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播して反射して戻ってきたガイド波によって前記コイルに生じる軸方向エコー電流を検出する軸方向エコー検出ステップと、前記第1の磁極が配管の管壁面の一部に対向し、しかも前記コイル軸が前記配管の管軸方向を向くように前記電磁超音波センサを配置し、前記コイルに交流電流を流すことにより前記配管の管壁内を周方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を周方向に伝播して反射せずに戻ってきたガイド波によって前記コイルに生じる周回エコー電流を検出する周回エコー検出ステップと、前記周回エコー検出ステップで得られた前記周回エコー電流に基づいて前記電磁超音波センサの感度を校正する校正ステップと、前記軸方向エコー検出ステップによって得られた前記軸方向エコー電流と前記校正ステップによって得られた前記電磁超音波センサの感度に基づいて前記配管の管壁内の状態を評価する配管評価ステップと、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to one aspect of the pipe inspection method of the present invention, a first magnetic pole is formed at a first end, and a second magnetic pole is formed at the opposite side of the first end. And a coil wound around the permanent magnet around a coil axis perpendicular to a straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole. A pipe inspection method for inspecting a pipe wall of a pipe by transmitting and receiving a guide wave that is an ultrasonic wave propagating in the pipe wall of the pipe, wherein the first magnetic pole faces a part of the pipe wall surface of the pipe, and The electromagnetic ultrasonic sensor is disposed so that the coil axis faces the circumferential direction of the pipe, and a guide wave propagating in the pipe wall direction of the pipe is generated by flowing an alternating current through the coil. Guide that has propagated in the pipe wall direction of the pipe and reflected back An axial echo detection step for detecting an axial echo current generated in the coil by the step, the first magnetic pole so as to face a part of the pipe wall surface of the pipe, and the coil axis to face the pipe axis direction of the pipe. The electromagnetic ultrasonic sensor is disposed on the coil and an alternating current is passed through the coil to generate a guide wave that propagates in the pipe wall in the circumferential direction, and propagates in the pipe wall in the circumferential direction. A circular echo detection step for detecting a circular echo current generated in the coil by the guide wave returned without being reflected, and a sensitivity of the electromagnetic ultrasonic sensor based on the circular echo current obtained in the circular echo detection step A calibration step for calibrating, an axial echo current obtained by the axial echo detection step, and the electromagnetic ultrasonic sensor obtained by the calibration step. Piping evaluation step of evaluating the state of the pipe wall of the pipe based on the sensitivity of the service, and having a.

本発明に係る配管検査方法の他の一つの態様は、第1の端部に第1の磁極が形成され第1の端部の反対側に第2の磁極が形成される永久磁石と、前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直なコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられたコイルと、を備えた電磁超音波センサを用いて配管の管壁内を伝播する超音波であるガイド波を送受信して配管の管壁を検査する配管検査方法であって、前記第1の磁極が配管の管壁面の一部に対向し、しかも前記コイル軸が前記配管の管軸方向を向くように前記電磁超音波センサを配置し、前記コイルに交流電流を流すことにより前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播して反射して戻ってきたガイド波によって前記コイルに生じる軸方向エコー電流を検出する軸方向エコー検出ステップと、前記第1の磁極が配管の管壁面の一部に対向し、しかも前記コイル軸が前記配管の周方向を向くように前記電磁超音波センサを配置し、前記コイルに交流電流を流すことにより、前記配管の管壁内を周方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を周方向に伝播して反射せずに戻ってきたガイド波によって前記コイルに生じる周回エコー電流を検出する周回エコー検出ステップと、前記周回エコー検出ステップで得られた前記周回エコー電流に基づいて前記電磁超音波センサの健全性を判定するセンサ健全性判定ステップと、前記軸方向エコー検出ステップによって得られた前記軸方向エコー電流と前記センサ健全性判定ステップによって得られた前記電磁超音波センサの健全性の判定結果に基づいて前記配管の管壁内の状態を評価する配管評価ステップと、を有することを特徴とする。   Another aspect of the pipe inspection method according to the present invention includes a permanent magnet in which a first magnetic pole is formed at a first end and a second magnetic pole is formed on the opposite side of the first end, A coil wound around the permanent magnet around a coil axis perpendicular to a straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole is propagated in the pipe wall of the pipe using an electromagnetic ultrasonic sensor. A pipe inspection method for inspecting a pipe wall of a pipe by transmitting and receiving a guide wave which is an ultrasonic wave, wherein the first magnetic pole faces a part of a pipe wall surface of the pipe, and the coil shaft is a pipe of the pipe. The electromagnetic ultrasonic sensor is arranged so as to face the axial direction, and an alternating current is passed through the coil to generate a guide wave propagating in the pipe wall direction of the pipe in the pipe axial direction. Is guided to the coil by the guide wave that propagates in the direction of the pipe axis and returns after reflection. An axial echo detection step for detecting an axial echo current, and the electromagnetic superposition so that the first magnetic pole faces a part of a pipe wall surface of the pipe and the coil axis faces the circumferential direction of the pipe. An acoustic wave sensor is arranged and an alternating current is passed through the coil to generate a guide wave that propagates in the pipe wall in the circumferential direction, and propagates and reflects in the pipe wall in the circumferential direction. A round echo detection step for detecting a round echo current generated in the coil by the returned guide wave, and determining the soundness of the electromagnetic ultrasonic sensor based on the round echo current obtained in the round echo detection step Sensor health determination step, the axial echo current obtained by the axial echo detection step, and the electromagnetic supersonic wave obtained by the sensor health judgment step Piping evaluation step of evaluating the state of the pipe wall of the pipe based on the soundness of the determination result of the sensor, and having a.

本発明に係る配管検査方法の他の一つの態様は、第1の磁極と第2の磁極が互いに反対方向に向いている永久磁石と、前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直な第1のコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられた第1のコイルと、前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直でかつ前記第1のコイル軸に垂直な第2のコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられた第2のコイルと、を備えた電磁超音波センサを用いて、配管の管壁内を伝播する超音波であるガイド波を送受信して配管の管壁を検査する配管検査方法であって、前記第1の磁極が配管の管壁面の一部に対向し、しかも前記第1のコイル軸が前記配管の周方向を向いて前記第2のコイル軸が前記配管の管軸方向を向くように前記電磁超音波センサを配置するセンサ配置ステップと、前記センサ配置ステップの後に前記第1のコイルに交流電流を流すことにより前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播して反射して戻ってきたガイド波によって前記第1のコイルに生じる軸方向エコー電流を検出する軸方向エコー検出ステップと、前記センサ配置ステップの後に前記第2のコイルに交流電流を流すことにより、前記配管の管壁内を周方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を周方向に伝播して反射せずに戻ってきたガイド波によって前記第2のコイルに生じる周回エコー電流を検出する周回エコー検出ステップと、前記周回エコー検出ステップで得られた前記周回エコー電流に基づいて前記電磁超音波センサの感度を校正する校正ステップと、前記軸方向エコー検出ステップによって得られた前記軸方向エコー電流と前記校正ステップによって得られた前記電磁超音波センサの感度に基づいて前記配管の管壁内の状態を評価する配管評価ステップと、を有することを特徴とする。   Another aspect of the pipe inspection method according to the present invention includes a permanent magnet in which the first magnetic pole and the second magnetic pole are directed in opposite directions, and a straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole. A first coil wound around the permanent magnet around a vertical first coil axis, and perpendicular to a straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole, and perpendicular to the first coil axis And a second coil wound around the permanent magnet around the second coil axis, and using an electromagnetic ultrasonic sensor, a guide wave which is an ultrasonic wave propagating in the pipe wall of the pipe A pipe inspection method for transmitting and receiving and inspecting a pipe wall of a pipe, wherein the first magnetic pole faces a part of a pipe wall surface of the pipe, and the first coil axis faces a circumferential direction of the pipe. The electromagnetic ultrasonic sensor is arranged so that the second coil axis faces the pipe axis direction of the pipe. A sensor placement step, and after the sensor placement step, an alternating current is passed through the first coil to generate a guide wave propagating in the pipe wall direction of the pipe in the pipe axis direction. An axial echo detection step for detecting an axial echo current generated in the first coil by a guide wave that propagates in the pipe axis direction and is reflected and returned, and after the sensor placement step, the second coil By causing an alternating current to flow, a guide wave propagating in the circumferential direction in the pipe wall of the pipe is generated, and the guide wave propagated in the circumferential direction in the pipe wall of the pipe and returned without reflection. A circular echo detection step for detecting a circular echo current generated in the second coil; and the electromagnetic ultrasonic sensor based on the circular echo current obtained in the circular echo detection step. A state in the pipe wall of the pipe based on the calibration step for calibrating the degree, the axial echo current obtained by the axial echo detection step, and the sensitivity of the electromagnetic ultrasonic sensor obtained by the calibration step. And a pipe evaluation step to be evaluated.

本発明に係る配管検査装置の一つの態様は、配管の管壁内部を進行する超音波であるガイド波を送受信する電磁超音波センサを有する配管検査装置であって、前記電磁超音波センサは、第1の磁極が前記配管の管壁面の一部に対向し、第2の磁極が前記管壁面の一部から遠ざかる方向に向くように配置される永久磁石と、前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直な第1のコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられた第1のコイルと、前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直でかつ前記第1のコイル軸に垂直な第2のコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられた第2のコイルと、を備え、前記第1のコイルおよび第2のコイルに交流電流を供給できるように構成されていることを特徴とする。   One aspect of the pipe inspection apparatus according to the present invention is a pipe inspection apparatus having an electromagnetic ultrasonic sensor that transmits and receives a guide wave that is an ultrasonic wave traveling inside a pipe wall of the pipe, and the electromagnetic ultrasonic sensor includes: A permanent magnet disposed such that the first magnetic pole faces a part of the pipe wall surface of the pipe and the second magnetic pole faces away from a part of the pipe wall surface; the first magnetic pole and the second magnetic pole; A first coil wound around the permanent magnet around a first coil axis perpendicular to a straight line connecting the magnetic poles of the first magnetic pole, a perpendicular to the straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole, and the first coil A second coil wound around the permanent magnet around a second coil axis perpendicular to the first coil axis so that an alternating current can be supplied to the first coil and the second coil It is comprised by these.

本発明に係る電磁超音波センサの一つの態様は、配管の管壁内部を進行する超音波であるガイド波を送受信する電磁超音波センサであって、第1の磁極が前記配管の管壁面の一部に対向し、第2の磁極が前記管壁面の一部から遠ざかる方向に向くように配置される永久磁石と、前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直な第1のコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられた第1のコイルと、前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直でかつ前記第1のコイル軸に垂直な第2のコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられた第2のコイルと、を備えたことを特徴とする。   One aspect of the electromagnetic ultrasonic sensor according to the present invention is an electromagnetic ultrasonic sensor that transmits and receives a guide wave, which is an ultrasonic wave traveling inside a pipe wall of a pipe, wherein the first magnetic pole is a pipe wall surface of the pipe. A permanent magnet disposed so as to face a part and the second magnetic pole faces away from a part of the wall surface of the tube, and a first perpendicular to a straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole A first coil wound around the permanent magnet around a coil axis, and a second coil perpendicular to a straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole and perpendicular to the first coil axis And a second coil wound around the permanent magnet around an axis.

本発明によれば、ガイド波を用いた配管の減肉等の検査において、電磁超音波センサの健全性確認や感度校正を容易に行なうことができる。   According to the present invention, soundness confirmation and sensitivity calibration of an electromagnetic ultrasonic sensor can be easily performed in inspections such as pipe thinning using a guide wave.

本発明の第1の実施形態に係る配管検査装置の電磁超音波センサの送信時の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state at the time of transmission of the electromagnetic ultrasonic sensor of the piping inspection apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1の電磁超音波センサの受信時の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state at the time of reception of the electromagnetic ultrasonic sensor of FIG. 図1の電磁超音波センサを用いて検査対象となる配管の軸方向に超音波を送受信する状況を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the condition which transmits / receives an ultrasonic wave to the axial direction of piping used as a test object using the electromagnetic ultrasonic sensor of FIG. 図3に示す配管の軸方向に超音波を送受信したときの受信信号の例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the example of a received signal when transmitting / receiving an ultrasonic wave to the axial direction of piping shown in FIG. 図1の電磁超音波センサを用いて検査対象となる配管の周方向に超音波を送受信する状況を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the condition which transmits / receives an ultrasonic wave in the circumferential direction of piping used as a test object using the electromagnetic ultrasonic sensor of FIG. 図5に示す配管の周方向に超音波を送受信したときの受信信号の例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the example of a received signal when transmitting and receiving an ultrasonic wave in the circumferential direction of piping shown in FIG. 本発明の第1の実施形態に係る配管検査装置を用いた配管検査方法における振幅レベルと減肉サイズの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amplitude level in the piping inspection method using the piping inspection apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the thickness reduction size. 本発明の第1の実施形態に係る配管検査装置を用いた配管検査方法における超音波エコーの伝播時間と振幅レベルの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the propagation time of an ultrasonic echo, and an amplitude level in the pipe inspection method using the pipe inspection apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る配管検査装置の電磁超音波センサの構成と作用を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure and effect | action of an electromagnetic ultrasonic sensor of the piping inspection apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図9の電磁超音波センサを用いて検査対象となる配管の軸方向に超音波を送受信する状況を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the condition which transmits / receives an ultrasonic wave to the axial direction of piping used as a test object using the electromagnetic ultrasonic sensor of FIG. 図9の電磁超音波センサをX軸方向から見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the electromagnetic ultrasonic sensor of FIG. 9 from the X-axis direction. 図9および図11に示す電磁超音波センサを用いて検査対象となる配管の周方向に超音波を送受信する状況を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the condition which transmits / receives an ultrasonic wave in the circumferential direction of piping used as a test object using the electromagnetic ultrasonic sensor shown in FIG. 9 and FIG. 本発明の第2の実施形態に係る配管検査装置を用いて検査対象となる配管の軸方向および周方向に超音波を送受信する状況を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the condition which transmits / receives an ultrasonic wave to the axial direction and circumferential direction of piping used as a test object using the piping inspection apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る配管検査装置を用いて検査対象となる配管に超音波を送信する状況を示す平面図であって、配管の周方向に超音波を送信する場合を示す図である。It is a top view which shows the condition which transmits the ultrasonic wave to piping used as inspection object using the piping inspection apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, Comprising: The figure which shows the case where an ultrasonic wave is transmitted to the circumferential direction of piping. It is. 本発明の第2の実施形態に係る配管検査装置を用いて検査対象となる配管に超音波を送信する状況を示す平面図であって、配管の周方向に対して傾いた方向に超音波を送信する場合を示す図である。It is a top view which shows the condition which transmits the ultrasonic wave to piping used as inspection object using the piping inspection device concerning a 2nd embodiment of the present invention, Comprising: It is a figure which shows the case where it transmits. 図14および図15の状況における周回エコーの周回数と周回エコーレベルの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the frequency | count of a circumference echo in the situation of FIG. 14 and FIG. 15, and a circumference echo level. 本発明の第3の実施形態に係る配管検査装置を配管に取り付けた状況を配管軸方向から見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the condition which attached the piping inspection apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention to piping from the pipe-axis direction. 本発明の第4の実施形態に係る配管検査装置を配管に取り付けた状況を配管軸方向から見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the condition which attached the piping inspection apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention to piping from the pipe-axis direction. 本発明の第5の実施形態に係る配管検査装置を配管に取り付けた状況を配管軸方向から見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the condition which attached the piping inspection apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention to piping from the piping-axis direction. 本発明の第5の実施形態に係る配管検査装置の各電磁超音波センサの出力波形の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the output waveform of each electromagnetic ultrasonic sensor of the piping inspection apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.

[第1の実施形態]
図1ないし図6を参照して、本発明の第1の実施形態に係る配管検査装置を説明する。
[First Embodiment]
A pipe inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る配管検査装置の電磁超音波センサの送信時の状態を示す模式図である。電磁超音波センサ1は、永久磁石2とコイル3から構成される。永久磁石2は配管30の外周面から内周面への方向に磁化されおり、図1では配管30の壁面に近い側がN極、遠い側がS極になっている。コイル3は、永久磁石2のN極とS極を結ぶ線に対して垂直なコイル軸50の周りで永久磁石2の周囲に複数巻回されている。コイル3には交流電圧を印加して交流電流4を流すことができるようになっている。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a state at the time of transmission of an electromagnetic ultrasonic sensor of a pipe inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention. The electromagnetic ultrasonic sensor 1 includes a permanent magnet 2 and a coil 3. The permanent magnet 2 is magnetized in the direction from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface of the pipe 30, and in FIG. 1, the side closer to the wall surface of the pipe 30 is the N pole and the far side is the S pole. A plurality of coils 3 are wound around the permanent magnet 2 around a coil axis 50 perpendicular to a line connecting the N pole and the S pole of the permanent magnet 2. An alternating voltage 4 can be applied to the coil 3 by applying an alternating voltage.

配管30には永久磁石2により白抜き矢印で示す磁束6が加わるが、コイル3に交流電流4を流すと配管30の表面には渦電流7が誘導される。渦電流7の方向が図1のように奥行方向とすると、磁束6と渦電流7は直交していることからフレミングの左手の法則により、配管30には黒矢印で示す方向にローレンツ力8が発生する。このローレンツ力8は交流電流4によって誘導された渦電流7によって発生するので時間的に変化し、図示した矢印方向とは180度反転となり、その後再び、図示の矢印方向と同方向となることを繰り返す。このローレンツ力8の振動は交流電流4によるものであることから、配管30には交流電流4と同じ周波数の振動(超音波)が発生することとなる。   A magnetic flux 6 indicated by a hollow arrow is applied to the pipe 30 by the permanent magnet 2, but when an alternating current 4 is passed through the coil 3, an eddy current 7 is induced on the surface of the pipe 30. If the direction of the eddy current 7 is the depth direction as shown in FIG. 1, the magnetic flux 6 and the eddy current 7 are orthogonal to each other. Therefore, the Lorentz force 8 is applied to the pipe 30 in the direction indicated by the black arrow according to Fleming's left-hand rule. appear. Since this Lorentz force 8 is generated by the eddy current 7 induced by the alternating current 4, it changes over time, and is reversed 180 degrees from the illustrated arrow direction, and then again becomes the same direction as the illustrated arrow direction. repeat. Since the vibration of the Lorentz force 8 is caused by the alternating current 4, vibration (ultrasonic waves) having the same frequency as that of the alternating current 4 is generated in the pipe 30.

上記説明は超音波発生の動作であるが、超音波を受信する動作は逆のプロセスとなる。図2は図1の電磁超音波センサの受信時の状態を示す模式図である。図2の電磁超音波センサ1において、磁束6が加わった状態で、配管30に振動が到達すれば、フレミングの右手の法則によって配管表面に電界が発生する。この電界によって配管30の表面には渦電流7が発生し、この渦電流7によって鎖交磁束9が発生する。この鎖交磁束9はコイル3と鎖交するので、コイル3の両端には鎖交磁束9によるファラデーの法則に基づく起電力10が発生する。この起電力10を電気信号として、超音波を検出することができる。   The above description is an operation of generating ultrasonic waves, but the operation of receiving ultrasonic waves is the reverse process. FIG. 2 is a schematic diagram showing a state during reception of the electromagnetic ultrasonic sensor of FIG. In the electromagnetic ultrasonic sensor 1 of FIG. 2, if vibration reaches the pipe 30 with the magnetic flux 6 applied, an electric field is generated on the pipe surface according to Fleming's right-hand rule. Due to this electric field, an eddy current 7 is generated on the surface of the pipe 30, and an interlinkage magnetic flux 9 is generated by the eddy current 7. Since this interlinkage magnetic flux 9 interlinks with the coil 3, an electromotive force 10 based on Faraday's law by the interlinkage magnetic flux 9 is generated at both ends of the coil 3. Using this electromotive force 10 as an electric signal, ultrasonic waves can be detected.

したがって、図1に示した電磁超音波センサ1によって、超音波を送信できるとともに受信することも可能となる。   Therefore, the electromagnetic ultrasonic sensor 1 shown in FIG. 1 can transmit and receive ultrasonic waves.

たとえば、配管30の板厚を10mm、音速度を3000m/sとして考えると、超音波の周波数をたとえば5MHzの高周波にした場合にはガイド波の波長は0.6mmとなり板厚よりも短くなる。このため超音波は板厚方向に伝播する。一方、超音波の周波数をたとえば50kHzにすれば波長は60mmとなり、板厚よりも長くなることから、図3に示すようにガイド波20として配管30の軸方向に伝播する。このことから電磁超音波の周波数は一般的には数十kHz〜数百kHzの範囲になると考えらえる。   For example, if the thickness of the pipe 30 is 10 mm and the sound speed is 3000 m / s, when the ultrasonic frequency is set to a high frequency of 5 MHz, for example, the wavelength of the guide wave is 0.6 mm, which is shorter than the plate thickness. For this reason, the ultrasonic wave propagates in the thickness direction. On the other hand, if the frequency of the ultrasonic wave is set to 50 kHz, for example, the wavelength is 60 mm, which is longer than the plate thickness, and therefore propagates in the axial direction of the pipe 30 as a guide wave 20 as shown in FIG. From this, it can be considered that the frequency of electromagnetic ultrasonic waves is generally in the range of several tens of kHz to several hundreds of kHz.

図3は図1の電磁超音波センサを用いて検査対象となる配管の軸方向に超音波を送受信する状況を示す斜視図である。ガイド波20は、図3に示すように振動方向が配管30の周方向、伝搬方向が配管30の軸方向となる。振動方向とは上述したローレンツ力8の振動方向であり、ガイド波20はコイル3の巻回方向と同じ方向に伝播することになる。   FIG. 3 is a perspective view showing a situation in which ultrasonic waves are transmitted and received in the axial direction of a pipe to be inspected using the electromagnetic ultrasonic sensor of FIG. As shown in FIG. 3, the guide wave 20 has a vibration direction in the circumferential direction of the pipe 30 and a propagation direction in the axial direction of the pipe 30. The vibration direction is the vibration direction of the Lorentz force 8 described above, and the guide wave 20 propagates in the same direction as the winding direction of the coil 3.

このように、配管30の軸方向にガイド波20が伝播すれば、図3のように減肉部31で反射し、反射ガイド波22として電磁超音波センサ1で検出される。図4は図3に示す配管の軸方向に超音波を送受信したときの受信信号の例を示すタイムチャートである。   Thus, if the guide wave 20 propagates in the axial direction of the pipe 30, it is reflected by the thinning portion 31 as shown in FIG. 3 and detected by the electromagnetic ultrasonic sensor 1 as the reflected guide wave 22. FIG. 4 is a time chart showing an example of a received signal when ultrasonic waves are transmitted and received in the axial direction of the pipe shown in FIG.

反射源となる減肉部31がなければガイド波20は反射されずに配管30の軸方向に伝播し続けながら減衰するため、受信信号の中に反射エコーは検出されない。   Without the thinned portion 31 serving as a reflection source, the guide wave 20 is attenuated while continuing to propagate in the axial direction of the pipe 30 without being reflected, so that no reflected echo is detected in the received signal.

つぎに、図5に示すように電磁超音波センサ1を90度回転させて配置する。図5は、図1の電磁超音波センサを用いて検査対象となる配管の周方向に超音波を送受信する状況を示す斜視図である。この場合、ガイド波20は配管30の軸方向に振動しながら周方向に伝播する。このように伝播させれば周回したガイド波を電磁超音波センサ1で検出することが可能となる。図6は図5に示す配管の周方向に超音波を送受信したときの受信信号の例を示すタイムチャートである。   Next, as shown in FIG. 5, the electromagnetic ultrasonic sensor 1 is rotated 90 degrees and arranged. FIG. 5 is a perspective view showing a situation in which ultrasonic waves are transmitted and received in the circumferential direction of a pipe to be inspected using the electromagnetic ultrasonic sensor of FIG. In this case, the guide wave 20 propagates in the circumferential direction while vibrating in the axial direction of the pipe 30. Propagating in this way makes it possible for the electromagnetic ultrasonic sensor 1 to detect the guided wave that has circulated. FIG. 6 is a time chart showing an example of a received signal when ultrasonic waves are transmitted and received in the circumferential direction of the pipe shown in FIG.

一般的にガイド波は長距離まで伝播する特徴があり、10m程度は伝播することから周方向に伝播する周回ガイド波は数周回検出することができる。この実施形態では、この周回ガイド波の信号を校正のためのリファレンス信号とする。   In general, the guide wave has a characteristic of propagating to a long distance, and propagates for about 10 m. Therefore, the circulating guide wave propagating in the circumferential direction can be detected several times. In this embodiment, this circular guide wave signal is used as a reference signal for calibration.

超音波探傷で一般的に用いる圧電素子を用いてガイド波を送受信する方式のセンサでは、センサを配管に密着させる必要があるため、この実施形態のようにセンサを回転させることはできない。センサの取り付けの向きによって配管の曲率が異なるからである。一方、電磁超音波センサ1では先の図1および図2に示したように配管自体が振動発生源となることから、センサと配管との間に数mmの隙間があったとしても配管に振動を与えることが可能である。また、電磁超音波センサ1は内蔵する永久磁石2の磁力によって配管30に一定の押し付け圧で吸着されるため、取り付け再現性が高く、センサ設置方向を90度変えても安定的な受信信号を得ることができる。   In a sensor that transmits and receives a guide wave using a piezoelectric element that is generally used for ultrasonic flaw detection, the sensor cannot be rotated as in this embodiment because the sensor needs to be in close contact with the pipe. This is because the curvature of the piping varies depending on the mounting direction of the sensor. On the other hand, in the electromagnetic ultrasonic sensor 1, since the piping itself is a vibration generating source as shown in FIGS. 1 and 2, the piping vibrates even if there is a gap of several mm between the sensor and the piping. It is possible to give Further, since the electromagnetic ultrasonic sensor 1 is attracted to the pipe 30 with a constant pressing pressure by the magnetic force of the built-in permanent magnet 2, the mounting accuracy is high, and a stable received signal can be obtained even if the sensor installation direction is changed by 90 degrees. Obtainable.

このように電磁超音波センサを用いることで、反射源を用いることなく、配管の軸方向と周方向の両方向へのガイド波を伝播することができる。   By using the electromagnetic ultrasonic sensor in this way, it is possible to propagate guide waves in both the axial direction and the circumferential direction of the pipe without using a reflection source.

図5および図6に示す方法で、配管30の周方向に周回した上で検出される周回ガイド波の振幅を、検査対象物を同形状の円筒体を用いて予め求めておき、これを基準強度として実際の検査対象物で同様に周回した上で検出される周回ガイド波の振幅を校正強度とし、基準強度と校正強度との差分からセンサの劣化程度を定量的に得ることができる。これにより、検査の信頼性が確保される。また、センサが故障しガイド波が送信または受信できなければ図6に示した周回ガイド波は検出されないことから故障の有無も容易に確認することができる。   5 and 6, the amplitude of the circulating guide wave detected after circulating in the circumferential direction of the pipe 30 is obtained in advance using a cylindrical body of the same shape, and this is used as a reference. As the intensity, the amplitude of the circulating guide wave detected after rotating in the same manner with the actual inspection object is set as the calibration intensity, and the degree of deterioration of the sensor can be quantitatively obtained from the difference between the reference intensity and the calibration intensity. This ensures the reliability of the inspection. Further, if the sensor fails and the guide wave cannot be transmitted or received, the circular guide wave shown in FIG. 6 is not detected, so that the presence or absence of the failure can be easily confirmed.

ガイド波は、配管30の減肉部が大きければ反射ガイド波の振幅も大きくなる相関関係があり、この相関性を用いることで減肉の大きさを推定することが可能である。ここで、センサ感度の変動を補正すれば相関性がより強くなり推定精度を向上することができる。   The guide wave has a correlation that increases the amplitude of the reflected guide wave if the thinned portion of the pipe 30 is large. By using this correlation, the magnitude of the thinning can be estimated. Here, if the fluctuation of the sensor sensitivity is corrected, the correlation becomes stronger and the estimation accuracy can be improved.

センサ感度の補正として前述の基準強度と校正強度の差分を用いれば、感度変動が定量的に得られる。この感度変動を、ガイド波の伝播方向を配管軸方向とした減肉測定時に検出される受信信号の校正に用いれば、減肉の大きさを推定することができる。   If the difference between the reference intensity and the calibration intensity is used as the sensor sensitivity correction, the sensitivity fluctuation can be obtained quantitatively. If this sensitivity variation is used for calibration of the received signal detected during the thinning measurement in which the propagation direction of the guide wave is the pipe axis direction, the size of the thinning can be estimated.

さらに、図6の周回ガイド波のエコー間隔から配管周方向に1周回にガイド波の伝播時間を得ることができる。図6にて受信信号の中のガイド波送信エコーと1周目に検出される周回波との時間差(t1)と、周回ごとに検出される受信信号の時間差(t2、t3)は同経路を巡回することから一定であり、いずれの時間間隔を用いても伝搬時間となる。また、t1〜t3の平均時間差を用いてもよい。   Furthermore, the propagation time of the guide wave can be obtained in one round in the pipe circumferential direction from the echo interval of the circulating guide wave in FIG. In FIG. 6, the time difference (t1) between the guide wave transmission echo in the received signal and the circulating wave detected in the first round, and the time difference (t2, t3) of the received signal detected in each round pass through the same path. Since it circulates, it is constant, and it becomes the propagation time regardless of which time interval is used. Moreover, you may use the average time difference of t1-t3.

ここから得られる伝播時間Tと検査対象物である円筒体の外形サイズ(伝播距離L)から、配管を伝播するガイド波の音速度Vを、V=L/Tの式で容易に求めることができる。   From the propagation time T obtained from this and the outer size (propagation distance L) of the cylindrical body as the inspection object, the sound velocity V of the guide wave propagating through the pipe can be easily obtained by the equation V = L / T. it can.

上述の周回ガイド波から求めた音速度を用いて、配管30の軸方向に伝播した場合の受信信号を伝播距離に換算すれば、実測した音速度からの換算であることから減肉部の位置(センサからの距離)を正確に同定することができる。   If the received signal when propagating in the axial direction of the pipe 30 is converted into a propagation distance using the sound velocity obtained from the above-mentioned circulation guide wave, the position of the thinned portion is converted from the actually measured sound velocity. (Distance from sensor) can be accurately identified.

図7は、この第1の実施形態に係る配管検査装置を用いた配管検査方法における振幅レベルと減肉サイズの関係を示すグラフである。図8は、この第1の実施形態に係る配管検査装置を用いた配管検査方法における超音波エコーの伝播時間と振幅レベルの関係を示すグラフである。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the amplitude level and the thickness reduction in the pipe inspection method using the pipe inspection apparatus according to the first embodiment. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the propagation time of the ultrasonic echo and the amplitude level in the pipe inspection method using the pipe inspection apparatus according to the first embodiment.

減肉部で発生する反射エコーの振幅レベルは、図7に示すように減肉の大きさと比例性がある。この場合に、管壁内の超音波の減衰率を考慮する必要がある。したがって、予め減肉サイズと振幅レベルの相関係数を取得しておけば振幅レベルから減肉の大きさを推定することができる。しかしながら、図8に示すように、減衰率により振幅レベルが変動する。すなわち、振幅レベルは配管の固体差などによって、伝播減衰率が変わるため推定値に誤差が生じる。このため、ガイド波の伝播方向を配管周方向とした場合に検出される周回エコーの振幅レベルからガイド波の伝播減衰率を計算することで振幅レベルの補正を行なう。   As shown in FIG. 7, the amplitude level of the reflected echo generated in the thinned portion is proportional to the thickness of the thinned portion. In this case, it is necessary to consider the attenuation rate of the ultrasonic waves in the tube wall. Therefore, if the correlation coefficient between the thinning size and the amplitude level is acquired in advance, the size of the thinning can be estimated from the amplitude level. However, as shown in FIG. 8, the amplitude level varies depending on the attenuation rate. That is, the amplitude level has an error in the estimated value because the propagation attenuation rate changes due to differences in pipes. Therefore, the amplitude level is corrected by calculating the propagation attenuation factor of the guide wave from the amplitude level of the circulating echo detected when the propagation direction of the guide wave is the pipe circumferential direction.

伝播減衰率は単位伝播時間(=伝播距離)での振幅レベルの低下率であることから、図6の周回エコーの周回ごとの振幅レベルから定量的な伝播減衰率が得られる。このように伝播減衰率を補正することによって、誤差が少なくなり、減肉サイズの推定精度を向上することができる。   Since the propagation attenuation rate is a decrease rate of the amplitude level per unit propagation time (= propagation distance), a quantitative propagation attenuation rate can be obtained from the amplitude level for each circulation of the circular echo in FIG. By correcting the propagation attenuation rate in this way, the error is reduced and the estimation accuracy of the thinning size can be improved.

以上説明した第1の実施形態によれば、ガイド波を用いた配管の減肉等の検査において、電磁超音波センサの健全性確認や感度校正を容易に行なうことができる。また、配管の管壁内を伝播する音速度を実測できるので、配管の減肉等の位置を正確に特定することができる。   According to the first embodiment described above, it is possible to easily check the soundness and calibrate the sensitivity of the electromagnetic ultrasonic sensor in an inspection such as pipe thinning using a guide wave. Further, since the sound velocity propagating in the pipe wall of the pipe can be measured, the position of pipe thinning or the like can be accurately specified.

[第2の実施形態]
図9ないし図15を参照して、本発明の第2の実施形態に係る配管検査装置を説明する。
[Second Embodiment]
With reference to FIG. 9 thru | or FIG. 15, the piping inspection apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.

図9は、本発明の第2の実施形態に係る配管検査装置の電磁超音波センサの構成と作用を示す模式図である。図10は、図9の電磁超音波センサを用いて検査対象となる配管の軸方向に超音波を送受信する状況を示す斜視図である。図11は、図9の電磁超音波センサをX軸方向から見た模式図である。図12は、図9および図11に示す電磁超音波センサを用いて検査対象となる配管の周方向に超音波を送受信する状況を示す斜視図である。   FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration and operation of the electromagnetic ultrasonic sensor of the pipe inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a perspective view showing a situation in which ultrasonic waves are transmitted and received in the axial direction of a pipe to be inspected using the electromagnetic ultrasonic sensor of FIG. FIG. 11 is a schematic view of the electromagnetic ultrasonic sensor of FIG. 9 viewed from the X-axis direction. FIG. 12 is a perspective view showing a situation in which ultrasonic waves are transmitted and received in the circumferential direction of a pipe to be inspected using the electromagnetic ultrasonic sensor shown in FIGS. 9 and 11.

電磁超音波センサ51は、永久磁石2と、第1のコイル53と、第2のコイル54とから構成されている。永久磁石2は、配管30の外周面から内周面の方向(Y方向)に磁化されおり、図9では配管30に近い側をN極、遠い側をS極としている。第1のコイル53は、永久磁石2のN極とS極を結ぶ線(Y方向)に対して垂直なX方向の第1コイル軸60の周りで永久磁石2の周囲に複数巻回されている。第2のコイル54は永久磁石2のN極とS極を結ぶ線(Y方向)に対して垂直なZ方向の第2コイル軸61(図11参照)の周りで永久磁石2の周囲に複数巻回されている。第1コイル軸60と第2コイル軸61は互いに直交しており、第2のコイル54は第1のコイル53の外側に巻回されている。   The electromagnetic ultrasonic sensor 51 includes a permanent magnet 2, a first coil 53, and a second coil 54. The permanent magnet 2 is magnetized in the direction from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface (Y direction) of the pipe 30, and in FIG. 9, the side closer to the pipe 30 is the N pole and the far side is the S pole. The first coil 53 is wound around the permanent magnet 2 around the first coil axis 60 in the X direction perpendicular to the line (Y direction) connecting the N pole and the S pole of the permanent magnet 2. Yes. There are a plurality of second coils 54 around the permanent magnet 2 around the second coil axis 61 (see FIG. 11) in the Z direction perpendicular to the line (Y direction) connecting the N pole and S pole of the permanent magnet 2. It is wound. The first coil shaft 60 and the second coil shaft 61 are orthogonal to each other, and the second coil 54 is wound around the first coil 53.

この構成により、永久磁石2と第1のコイル53によってガイド波を送受信する第1の送受信部、永久磁石2と第2のコイル54によってガイド波を送受信する第2の送受信部が形成される。電磁超音波センサ51は永久磁石2を内蔵しているため、配管30が磁性体であれば磁力によって一定の押し付け圧で配管30に吸着される。また、電磁超音波センサ51には図示しないがセンサを駆動させる電気信号を送るガイド波送受信器が接続される。   With this configuration, a first transmission / reception unit that transmits and receives a guide wave by the permanent magnet 2 and the first coil 53 and a second transmission / reception unit that transmits and receives a guide wave by the permanent magnet 2 and the second coil 54 are formed. Since the electromagnetic ultrasonic sensor 51 includes the permanent magnet 2, if the pipe 30 is a magnetic body, the electromagnetic ultrasonic sensor 51 is attracted to the pipe 30 with a constant pressing pressure by a magnetic force. The electromagnetic ultrasonic sensor 51 is connected to a guide wave transmitter / receiver (not shown) for sending an electric signal for driving the sensor.

この構成により配管30の軸方向に伝播するガイド波の送受信動作は以下のとおりである。   With this configuration, the transmission / reception operation of the guide wave propagating in the axial direction of the pipe 30 is as follows.

まず、第1の送受信部の動作を図9にて説明する。配管30には永久磁石2によりY方向の磁束6が加わるが、第1のコイル53に交流電流55を流すと配管30の表面に渦電流57が誘導される。渦電流57の方向が図9の奥行方向(Z方向)であるから磁束6と渦電流57は直交関係にあり、フレミングの左手の法則により、配管30にはローレンツ力58がX方向に発生する。このローレンツ力58は交流電流55によって誘導された渦電流57によって発生するため時間的に変化し、ローレンツ力58の方向が180度反転となった後、再び、元の方向になることを繰り返し、これが配管30を伝播するガイド波となる。   First, the operation of the first transmitter / receiver will be described with reference to FIG. Although the magnetic flux 6 in the Y direction is applied to the pipe 30 by the permanent magnet 2, when an alternating current 55 is passed through the first coil 53, an eddy current 57 is induced on the surface of the pipe 30. Since the direction of the eddy current 57 is the depth direction (Z direction) in FIG. 9, the magnetic flux 6 and the eddy current 57 are orthogonal to each other, and a Lorentz force 58 is generated in the X direction in the pipe 30 according to Fleming's left-hand rule. . Since this Lorentz force 58 is generated by the eddy current 57 induced by the alternating current 55, it changes over time. After the direction of the Lorentz force 58 is reversed by 180 degrees, the Lorentz force 58 repeats the original direction again. This is a guide wave that propagates through the pipe 30.

このように配管30に発生する振動は交流電流55によるものであり交流電流55の周波数でガイド波の周波数を設定することができる。   Thus, the vibration generated in the pipe 30 is caused by the alternating current 55, and the frequency of the guide wave can be set by the frequency of the alternating current 55.

上記説明はガイド波の発生動作であるが、受信する動作は逆のプロセスとなる。すなわち、磁束6が加わった状態で、配管30に振動が到達すれば、フレミングの右手の法則によって配管30の表面に電界が発生する。この電界によって配管表面には渦電流57が発生し、この渦電流57によって鎖交磁束が発生する。鎖交磁束は第1のコイル53と鎖交するので、第1のコイル53の両端には鎖交磁束によるファラデーの法則に基づく起電力が発生し、電気信号として超音波を検出することができる。   Although the above description is a guide wave generating operation, the receiving operation is the reverse process. That is, if vibration reaches the pipe 30 with the magnetic flux 6 applied, an electric field is generated on the surface of the pipe 30 according to Fleming's right-hand rule. Due to this electric field, an eddy current 57 is generated on the pipe surface, and an interlinkage magnetic flux is generated by the eddy current 57. Since the interlinkage magnetic flux interlinks with the first coil 53, an electromotive force based on Faraday's law is generated at both ends of the first coil 53, and an ultrasonic wave can be detected as an electric signal. .

ここで、たとえば、配管の板厚を10mm、音速度を3000m/sとして、ガイド波の周波数をたとえば5MHzの高周波とすれば、ガイド波の波長は0.6mmとなり、板厚よりも短くなる。このため超音波は板厚方向(Y方向)に伝播する。一方、超音波の周波数をたとえば周波数を50kHzとすれば、波長は60mmとなり板厚よりも長くなることから、図10に示すようにガイド波20として配管30の軸方向(Z方向)に伝播する。このことから電磁超音波で使用する周波数は一般的には数十kHz〜数百kHzの範囲となる。   Here, for example, if the pipe thickness is 10 mm, the sound velocity is 3000 m / s, and the guide wave frequency is 5 MHz, for example, the guide wave wavelength is 0.6 mm, which is shorter than the plate thickness. For this reason, the ultrasonic wave propagates in the plate thickness direction (Y direction). On the other hand, if the frequency of the ultrasonic wave is set to 50 kHz, for example, the wavelength is 60 mm and is longer than the plate thickness, so that it propagates in the axial direction (Z direction) of the pipe 30 as a guide wave 20 as shown in FIG. . For this reason, the frequency used in electromagnetic ultrasonic waves is generally in the range of several tens of kHz to several hundreds of kHz.

また、ガイド波20は、図10に示したように振動方向が配管周方向(X方向)、伝搬方向が配管軸方向(Z方向)となる。   Further, as shown in FIG. 10, the guide wave 20 has a vibration direction in the pipe circumferential direction (X direction) and a propagation direction in the pipe axis direction (Z direction).

図10に示すように、減肉部31ではガイド波20の一部が反射し、反射ガイド波22として電磁超音波センサ51で検出され、第1の実施形態で説明した図4に示すような受信信号が検出される。反射源となる減肉部31がなければ反射されずに伝播し続けながら減衰するため反射エコーは検出されない。これら作用によって、第1の送受信部によって図10に示す配管軸方向(Z方向)へのガイド波送受信が可能となる。   As shown in FIG. 10, a part of the guide wave 20 is reflected by the thinning portion 31 and detected by the electromagnetic ultrasonic sensor 51 as the reflected guide wave 22, as shown in FIG. 4 described in the first embodiment. A received signal is detected. If there is no thinned portion 31 that becomes a reflection source, the reflection echo is not detected because it attenuates while continuing to propagate without being reflected. By these actions, guide waves can be transmitted and received in the pipe axis direction (Z direction) shown in FIG.

次に、第2の送受信部の動作を図11にて説明する。配管30には永久磁石2によりY方向の磁束6が加わるが、第2のコイル54に交流電流65を流すと配管30の表面に渦電流67が誘導される。第2のコイル54はコイル巻きつけ方向が第1のコイル53と直交関係であることから、この渦電流67は先の渦電流57とは直交方向(X方向)に発生する。ここで、磁束6と渦電流67は直交していることから、フレミングの左手の法則により、配管30には図11に示す方向にローレンツ力68が発生する。このローレンツ力68は、第2のコイル54のコイル巻きつけ方向が第1のコイル53の巻き付け方向と直交関係であることから、振動方向は第1の送受信部による振動方向に対して直交方向となり、配管周方向(X方向)に伝播する周回ガイド波21が発生する。   Next, the operation of the second transmitter / receiver will be described with reference to FIG. Although the magnetic flux 6 in the Y direction is applied to the pipe 30 by the permanent magnet 2, if an alternating current 65 is passed through the second coil 54, an eddy current 67 is induced on the surface of the pipe 30. Since the coil winding direction of the second coil 54 is orthogonal to that of the first coil 53, the eddy current 67 is generated in a direction orthogonal to the previous eddy current 57 (X direction). Here, since the magnetic flux 6 and the eddy current 67 are orthogonal to each other, a Lorentz force 68 is generated in the pipe 30 in the direction shown in FIG. The Lorentz force 68 is such that the coil winding direction of the second coil 54 is orthogonal to the winding direction of the first coil 53, so that the vibration direction is orthogonal to the vibration direction by the first transmitting / receiving unit. Then, a circulating guide wave 21 propagating in the pipe circumferential direction (X direction) is generated.

また、第2の送受信部は、第1の送受信部と基本構成は同じであることから、第1の送受信部と同様に受信も可能となる。これら作用によって、第2の送受信部では図12に示すように振動方向が配管軸方向(Z方向)、伝搬方向が配管周方向(X方向)となるガイド波の送受信が可能となる。ガイド波は長距離まで伝播する特徴があり、10m程度は伝播することから、配管周方向(X方向)に伝播する周回ガイド波21は、前出の図6のように複数の周回エコーまで検出することができる。   Further, since the basic configuration of the second transmission / reception unit is the same as that of the first transmission / reception unit, reception can be performed in the same manner as the first transmission / reception unit. With these actions, the second transmitting / receiving unit can transmit and receive a guide wave whose vibration direction is the pipe axis direction (Z direction) and whose propagation direction is the pipe circumferential direction (X direction) as shown in FIG. Since the guide wave has a characteristic of propagating to a long distance and propagates about 10 m, the circulating guide wave 21 propagating in the pipe circumferential direction (X direction) is detected up to a plurality of circulating echoes as shown in FIG. can do.

以上の構成から成る電磁超音波センサ51によって、配管軸方向(Z方向)に伝播するガイド波20と、配管周方向(X方向)に伝播する周回ガイド波21の2つのガイド波を発生させることができる。   The electromagnetic ultrasonic sensor 51 having the above configuration generates two guide waves, a guide wave 20 propagating in the pipe axis direction (Z direction) and a circular guide wave 21 propagating in the pipe circumferential direction (X direction). Can do.

なお、電磁超音波センサ51の配管30への取り付け方向を90度回転させれば、第1の送受信部で発生するガイド波が配管周方向に伝播する周回ガイド波21となり、第2の送受信部で発生するガイド波が配管軸方向に伝播するガイド波20となる。   If the direction in which the electromagnetic ultrasonic sensor 51 is attached to the pipe 30 is rotated 90 degrees, the guide wave generated in the first transmission / reception unit becomes the circular guide wave 21 propagating in the pipe circumferential direction, and the second transmission / reception unit The guide wave generated in the step becomes the guide wave 20 propagating in the pipe axis direction.

ガイド波を配管軸方向と配管周方向の2方向に伝播させることは電磁超音波法以外の圧電センサを用いた方法でも可能であるが、圧電センサではガイド波の伝搬方向が異なるように最低でも2つの圧電素子が必要となる。これに対して本実施形態の電磁超音波センサでは構成部材である永久磁石が共有できることから、巻きつけ方向を変えた2つのコイルを設けることでガイド波を2方向に伝播させることが可能となる。   It is possible to propagate the guide wave in two directions, the pipe axis direction and the pipe circumferential direction, by a method using a piezoelectric sensor other than the electromagnetic ultrasonic method. However, in the piezoelectric sensor, at least the propagation direction of the guide wave may be different. Two piezoelectric elements are required. On the other hand, the electromagnetic ultrasonic sensor of this embodiment can share the permanent magnet as a constituent member, so that it is possible to propagate the guide wave in two directions by providing two coils with different winding directions. .

図13は、この第2の実施形態の配管検査装置を用いて検査対象となる配管の軸方向および周方向に超音波を送受信する状況を示す斜視図である。   FIG. 13 is a perspective view illustrating a situation in which ultrasonic waves are transmitted and received in the axial direction and the circumferential direction of a pipe to be inspected using the pipe inspection apparatus according to the second embodiment.

電磁超音波センサ51内の第1の送受信部および第2の送受信部と、ガイド波送受信器40との接続が、一方のみへ任意に選択できる接続切り替え器41を介して接続されている。ガイド波送受信器40はデータ処理部70に接続されている。   The connection between the first transmission / reception unit and the second transmission / reception unit in the electromagnetic ultrasonic sensor 51 and the guide wave transmitter / receiver 40 is connected via a connection switch 41 that can be arbitrarily selected to only one. The guide wave transceiver 40 is connected to the data processing unit 70.

データ処理部70は、校正部71と、センサ健全性判定部72と、配管評価部73とを備えている。   The data processing unit 70 includes a calibration unit 71, a sensor soundness determination unit 72, and a pipe evaluation unit 73.

校正部71は、配管30の管壁内を周方向に伝播して反射せずに戻ってきたガイド波によって第2のコイル54に生じる周回エコー電流に基づいて、電磁超音波センサ51の感度を校正する。センサ健全性判定部72は、配管30の管壁内を周方向に伝播して反射せずに戻ってきたガイド波によって第2のコイル54に生じる周回エコー電流に基づいて、電磁超音波センサ51の健全性を判定する。   The calibration unit 71 increases the sensitivity of the electromagnetic ultrasonic sensor 51 based on the circular echo current generated in the second coil 54 by the guide wave that propagates in the circumferential direction in the pipe wall of the pipe 30 and returns without being reflected. Calibrate. The sensor soundness determination unit 72 is based on the circular echo current generated in the second coil 54 by the guide wave that propagates in the pipe wall of the pipe 30 in the circumferential direction and returns without being reflected. Determine the soundness of the.

配管評価部73は、配管30の管壁内を管軸方向に伝播して反射して戻ってきたガイド波によって第1のコイル53に生じる軸方向エコー電流と、校正部71で校正された電磁超音波センサ51の感度とに基づいて配管30の管壁内の状態を評価する。配管評価部73は、音速評価部74と距離特定部75とを含んでいる。   The pipe evaluation unit 73 includes an axial echo current generated in the first coil 53 by a guide wave that propagates in the pipe wall direction of the pipe 30 in the pipe axis direction and reflects back, and the electromagnetic wave calibrated by the calibration unit 71. Based on the sensitivity of the ultrasonic sensor 51, the state in the pipe wall of the pipe 30 is evaluated. The pipe evaluation unit 73 includes a sound speed evaluation unit 74 and a distance specifying unit 75.

音速評価部74は、配管30の管壁内を伝播するガイド波の音速を周回エコー電流に基づいて求める。距離特定部75は、音速評価部74で求められた音速を用いて、配管30の管壁内を配管軸方向に伝播して戻ってきたガイド波が反射した位置と電磁超音波センサ51との距離を求める。   The sound velocity evaluation unit 74 obtains the sound velocity of the guide wave propagating in the pipe wall of the pipe 30 based on the circulating echo current. The distance identifying unit 75 uses the sound velocity obtained by the sound velocity evaluating unit 74 to determine the position between the electromagnetic ultrasonic sensor 51 and the position where the guide wave that has propagated in the pipe wall direction of the pipe 30 and returned is reflected. Find the distance.

この実施形態では、接続切り替え器41を介して第1の送受信部および第2の送受信部がガイド波送受信器40に接続されているため、切り替えによって、配管軸方向のガイド波20と配管周方向の周回ガイド波21の2つの受信信号を重複することなく個別に検出することができる。   In this embodiment, since the first transmitter / receiver and the second transmitter / receiver are connected to the guide wave transmitter / receiver 40 via the connection switch 41, the guide wave 20 in the pipe axis direction and the pipe circumferential direction are switched by switching. The two received signals of the circular guide wave 21 can be detected individually without overlapping.

一般にガイド波法の運用では電磁超音波センサおよび送受信装置の動作確認がまず行なわれる。動作確認は反射エコーの有無で確認できるが、配管軸方向に伝播するガイド波で確認するには伝播経路上に反射源が無いと反射エコーが検出できないため、動作確認ができない可能性がある。一方、配管周方向に伝播するガイド波も動作確認に用いれば周回エコーが検出されることから、この周回エコーから動作確認を容易に行なうことができる。たとえば、図6に示す送信波が検出されなければガイド波送受信器の送信側の不具合、周回エコーが検出されなければガイド波送受信器の受信側の不具合、送信波および周回エコーが共に検出されなければ電磁超音波センサ51の不具合となるようにエコーから識別可能となる。   In general, operation of the electromagnetic ultrasonic sensor and the transmission / reception apparatus is first performed in the operation of the guide wave method. The operation confirmation can be confirmed by the presence or absence of a reflection echo. However, since the reflection echo cannot be detected if there is no reflection source on the propagation path in order to confirm by the guide wave propagating in the pipe axis direction, there is a possibility that the operation confirmation cannot be performed. On the other hand, if a guide wave propagating in the circumferential direction of the pipe is also used for operation confirmation, a circular echo is detected. Therefore, the operational confirmation can be easily performed from this circular echo. For example, if a transmission wave shown in FIG. 6 is not detected, a failure on the transmission side of the guide wave transmitter / receiver, and if a circular echo is not detected, a failure on the reception side of the guide wave transmitter / receiver, both the transmission wave and the circular echo must be detected. In this case, the electromagnetic ultrasonic sensor 51 can be identified from the echo so as to cause a problem.

図14は、この第2の実施形態に係る配管検査装置を用いて検査対象となる配管に超音波を送信する状況を示す平面図であって、配管の周方向に超音波を送信する場合を示す図である。図15は、この第2の実施形態に係る配管検査装置を用いて検査対象となる配管に超音波を送信する状況を示す平面図であって、配管の周方向に対して傾いた方向に超音波を送信する場合を示す図である。図16は、図14および図15の状況における周回エコーの周回数と周回エコーレベルの関係を示すグラフである。   FIG. 14 is a plan view showing a situation in which ultrasonic waves are transmitted to a pipe to be inspected using the pipe inspection apparatus according to the second embodiment, and a case where ultrasonic waves are transmitted in the circumferential direction of the pipe. FIG. FIG. 15 is a plan view showing a situation in which ultrasonic waves are transmitted to a pipe to be inspected using the pipe inspection apparatus according to the second embodiment, and is superordinate in a direction inclined with respect to the circumferential direction of the pipe. It is a figure which shows the case where a sound wave is transmitted. FIG. 16 is a graph showing the relationship between the number of circulations of circular echoes and the level of circular echoes in the situation of FIGS. 14 and 15.

配管軸方向に伝播するガイド波20、配管周方向に伝播する周回ガイド波21のいずれか一方のみに任意に切り替えることによってガイド波の伝播方向の最適化を行なうことができる。この最適化には配管軸方向に伝播する周回ガイド波21を使用する。周回ガイド波21は配管周方向に周回した上で電磁超音波センサ51に到達するため受信信号には周回エコーが複数回に渡って検出される(図6参照)。   The propagation direction of the guide wave can be optimized by arbitrarily switching to only one of the guide wave 20 propagating in the pipe axis direction and the circulating guide wave 21 propagating in the pipe circumferential direction. For this optimization, a circular guide wave 21 propagating in the pipe axis direction is used. Since the circular guide wave 21 circulates in the pipe circumferential direction and reaches the electromagnetic ultrasonic sensor 51, the circular echo is detected in the received signal a plurality of times (see FIG. 6).

ガイド波の伝播軸と配管周方向の軸が成す角度θがゼロでなければ、周回ガイド波21は図15に示すように配管軸方向へ螺旋状に伝播する。そのため、電磁超音波センサ51で検出される周回エコーの振幅レベルは低下する。また、図15に示す角度θが大きければ周回を重ねる度にエコーの到達位置が電磁超音波センサ51の位置から配管軸方向に外れていくため、複数検出される周回エコー減衰率も大きくなる。この角度θと周回エコーの周回ごとの振幅レベルの関係は図16のようになる。   If the angle θ formed between the propagation axis of the guide wave and the axis in the pipe circumferential direction is not zero, the circulating guide wave 21 propagates spirally in the pipe axis direction as shown in FIG. For this reason, the amplitude level of the circular echo detected by the electromagnetic ultrasonic sensor 51 decreases. Further, if the angle θ shown in FIG. 15 is large, the echo arrival position deviates from the position of the electromagnetic ultrasonic sensor 51 in the pipe axis direction every time the circulation is repeated. The relationship between this angle θ and the amplitude level for each revolution of the circular echo is as shown in FIG.

よって、周回エコーの特定周回での振幅レベルが最大となるか、周回ごとの振幅レベルの減衰率が最小となるように電磁超音波センサ51の設置角度を調整すれば、ガイド波の伝播軸を配管周方向の軸と合致させることができる。また、この軸調整によって配管軸方向に伝播するガイド波の伝播軸も配管軸方向の軸に合致することになる。   Therefore, if the installation angle of the electromagnetic ultrasonic sensor 51 is adjusted so that the amplitude level in a specific turn of the circular echo is maximized or the attenuation rate of the amplitude level for each circulation is minimized, the propagation axis of the guide wave is set. It can be matched with the pipe circumferential axis. Further, the propagation axis of the guide wave propagating in the pipe axis direction by this axis adjustment also coincides with the axis in the pipe axis direction.

配管周方向への伝播で得られる受信信号は先の図6に示すように、送信波と周回エコーが検出されるが、同じ経路を周回することから周回ごとの伝播距離は同じであり、送信波と1週目の周回エコーの時間差t1と、1週目と2週目の周回エコーの時間差t2は等間隔、その他周回回数での周回エコーの時間差も等間隔である。よって、時間差t1〜tNの一部または全てを用いた平均としても時間差は同じとなる。   As shown in FIG. 6, the received signal obtained by propagation in the circumferential direction of the pipe detects a transmission wave and a circular echo. However, since it circulates on the same path, the propagation distance for each circulation is the same. The time difference t1 between the wave and the 1st week's orbital echo and the time difference t2 between the 1st and 2nd week's orbital echoes are equally spaced, and the time difference between the circulating echoes at the other number of laps is also equal. Therefore, the time difference is the same even if an average using a part or all of the time differences t1 to tN is used.

ガイド波の音速度は同一材としても不純物などによる固体差によって変化するため測定対象ごとに校正する必要があるが、周回エコーの伝播時間txと、図面や実測から得られる配管の外周長さ(伝播距離)をLから、配管を伝播するガイド波の音速度Vが、V=L/txで求めることができる。   The sound velocity of the guide wave varies depending on the difference in solids due to impurities, etc., even if the same material is used. However, it is necessary to calibrate for each measurement object. From the propagation distance (L), the sound velocity V of the guide wave propagating through the pipe can be obtained by V = L / tx.

上述の周回ガイド波から求めた音速度を用いて、配管30の軸方向に伝播した場合の受信信号を伝播距離に換算すれば、実測した音速度からの換算であることから減肉部の位置(センサからの距離)を正確に同定することができる。   If the received signal when propagating in the axial direction of the pipe 30 is converted into a propagation distance using the sound velocity obtained from the above-mentioned circulation guide wave, the position of the thinned portion is converted from the actually measured sound velocity. (Distance from sensor) can be accurately identified.

以上説明した第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、ガイド波を用いた配管の減肉等の検査において、電磁超音波センサの健全性確認や感度校正を容易に行なうことができる。また、配管の管壁内を伝播する音速度を実測できるので、配管の減肉等の位置を正確に特定することができる。   According to the second embodiment described above, as in the first embodiment, the soundness confirmation and sensitivity calibration of the electromagnetic ultrasonic sensor can be easily performed in the inspection of pipe thinning using a guide wave. be able to. Further, since the sound velocity propagating in the pipe wall of the pipe can be measured, the position of pipe thinning or the like can be accurately specified.

さらに、第2の実施形態によれば、電磁超音波センサの向きを変えずに配管軸方向に伝播するガイド波の送受信と配管周方向に伝播するガイド波の送受信の両方を行なうことができるので作業効率がよい。さらに、電磁超音波センサのコイルの向きを、配管軸方向と配管周方向に正確に向けることができる。   Furthermore, according to the second embodiment, both transmission / reception of the guide wave propagating in the pipe axis direction and transmission / reception of the guide wave propagating in the pipe circumferential direction can be performed without changing the direction of the electromagnetic ultrasonic sensor. Work efficiency is good. Furthermore, the direction of the coil of the electromagnetic ultrasonic sensor can be accurately directed in the pipe axis direction and the pipe circumferential direction.

[第3の実施形態]
図17は、本発明の第3の実施形態に係る配管検査装置を配管に取り付けた状況を配管軸方向から見た模式図である。この実施形態では、複数個(図示の例では4個)の電磁超音波センサ51a、51b、51c、51dが配管周方向に互いに等間隔で(図示の例では90度ごとに)設置された構成となっている。また、複数個の電磁超音波センサ51a、51b、51c、51dの全てが直列に接続されている。なお、図17では4個の電磁超音波センサを配置した場合を示しているが、センサ個数はそれ以外でもよい。
[Third Embodiment]
FIG. 17: is the schematic diagram which looked at the condition which attached the piping inspection apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention to piping from the piping axis direction. In this embodiment, a plurality of (four in the illustrated example) electromagnetic ultrasonic sensors 51a, 51b, 51c, 51d are installed at equal intervals in the circumferential direction of the pipe (every 90 degrees in the illustrated example). It has become. Also, all of the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors 51a, 51b, 51c, 51d are connected in series. Although FIG. 17 shows a case where four electromagnetic ultrasonic sensors are arranged, the number of sensors may be other than that.

この第3の実施形態によれば、複数個の電磁超音波センサ51a、51b、51c、51dが直列に接続されていることから、複数センサから同時にガイド波を送受信することが可能となる。   According to the third embodiment, since the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors 51a, 51b, 51c, 51d are connected in series, it is possible to simultaneously transmit / receive guide waves from the plurality of sensors.

使用するセンサ数が増加することから、配管軸方向では伝播するガイド波の送信パワーを上げることができる。また、受信側も複数センサで行なうことから受信信号の反射エコーレベルも上げることができる。配管周方向でもセンサ間隔が同じで全ての電磁超音波センサ51a、51b、51c、51dを同タイミングで駆動することから、いずれの電磁超音波センサ51a、51b、51c、51dでも同じ伝播時間で周回エコーが検出される。全ての周回エコーは加算されて受信されるため周回エコーレベルも上げることができる。   Since the number of sensors used increases, the transmission power of the propagating guide wave can be increased in the pipe axis direction. Further, since the reception side is also performed by a plurality of sensors, the reflection echo level of the reception signal can be increased. Since the sensor intervals are the same in the pipe circumferential direction and all the electromagnetic ultrasonic sensors 51a, 51b, 51c, 51d are driven at the same timing, any electromagnetic ultrasonic sensor 51a, 51b, 51c, 51d circulates with the same propagation time. An echo is detected. Since all the circular echoes are added and received, the circular echo level can be increased.

[第4の実施形態]
図18は、本発明の第4の実施形態に係る配管検査装置を配管に取り付けた状況を配管軸方向から見た模式図である。この実施形態は第3の実施形態の変形であって、電磁超音波センサ51a、51b、51c、51dが配管周方向に複数設置された構成となっており、これら複数個が配管周方向に等間隔で設置されている。この実施形態では、複数個の電磁超音波センサ51a、51b、51c、51dの全てが並列に接続されている。
[Fourth Embodiment]
FIG. 18 is a schematic view of the pipe inspection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention attached to the pipe as viewed from the pipe axis direction. This embodiment is a modification of the third embodiment, in which a plurality of electromagnetic ultrasonic sensors 51a, 51b, 51c, 51d are installed in the circumferential direction of the pipe, and the plurality of these are arranged in the circumferential direction of the pipe. Installed at intervals. In this embodiment, all of the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors 51a, 51b, 51c, 51d are connected in parallel.

この実施形態では、複数個の電磁超音波センサ51が並列に接続されていることから、接続ケーブルの一つが断線したとしてもガイド波を送受信することが可能となる。   In this embodiment, since the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors 51 are connected in parallel, it is possible to transmit and receive a guide wave even if one of the connection cables is disconnected.

また、センサ個々で検出信号を加算することで配管軸方向に伝播する反射ガイド波22および配管周方向に伝播する周回ガイド波21の受信信号の振幅レベルを上げることができる。また、接続ケーブルが破断したとしても残る接続ケーブルで送受信が可能となることから、連続的なガイド波送受信をする場合の信頼性が向上する。   Moreover, the amplitude level of the reception signal of the reflected guide wave 22 propagating in the pipe axis direction and the circulating guide wave 21 propagating in the pipe circumferential direction can be increased by adding the detection signal for each sensor. Moreover, even if the connection cable is broken, the remaining connection cable can be used for transmission / reception, so that the reliability in the case of continuous guide wave transmission / reception is improved.

[第5の実施形態]
図19は、本発明の第5の実施形態に係る配管検査装置を配管に取り付けた状況を配管軸方向から見た模式図である。図20は、この第5の実施形態における各電磁超音波センサの出力波形の例を示すグラフである。
[Fifth Embodiment]
FIG. 19 is a schematic view of the pipe inspection apparatus according to the fifth embodiment of the present invention attached to the pipe as viewed from the pipe axis direction. FIG. 20 is a graph showing an example of an output waveform of each electromagnetic ultrasonic sensor according to the fifth embodiment.

この実施形態は第4の実施形態の変形であって、複数個の電磁超音波センサ51a、51b、51c、51dが、配管周方向に等間隔で設置されている。また、複数個の電磁超音波センサ51a、51b、51c、51dの全てが並列に接続されている。これら複数個の電磁超音波センサ51a、51b、51c、51dには、第1の送受信部と第2の送受信部に接続されるガイド波送受信器40が、第1の送受信部と第2の送受信部への接続を一方のみへ任意に切り替えられる機能を持つ接続切り替え器41と、駆動する電磁超音波センサを一つまたは特定個数へ任意に選択できる駆動センサ選択器42を介してガイド波送受信器に接続されている。   This embodiment is a modification of the fourth embodiment, and a plurality of electromagnetic ultrasonic sensors 51a, 51b, 51c, 51d are installed at equal intervals in the pipe circumferential direction. Further, all of the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors 51a, 51b, 51c, 51d are connected in parallel. In the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors 51a, 51b, 51c, 51d, a guide wave transmitter / receiver 40 connected to the first transmitter / receiver and the second transmitter / receiver includes the first transmitter / receiver and the second transmitter / receiver. Guide wave transmitter / receiver via a connection switch 41 having a function of arbitrarily switching the connection to the unit to only one and a drive sensor selector 42 capable of arbitrarily selecting one or a specific number of electromagnetic ultrasonic sensors to be driven It is connected to the.

この実施形態によれば、ガイド波を配管軸方向に伝播させる測定駆動と、ガイド波を配管周方向に伝播させる校正駆動のいずれの駆動をするか任意に切り替えることができる。また、駆動する電磁超音波センサ51a、51b、51c、51dを任意に選択できるため、センサ校正を個別に行なうことができる。   According to this embodiment, it is possible to arbitrarily switch between the measurement drive for propagating the guide wave in the pipe axis direction and the calibration drive for propagating the guide wave in the pipe circumferential direction. Moreover, since the electromagnetic ultrasonic sensors 51a, 51b, 51c, and 51d to be driven can be arbitrarily selected, sensor calibration can be performed individually.

これにより、複数個の電磁超音波センサ51の測定方向や特定センサの駆動が一つのガイド波送受信器で行なえることから低コスト化が図れる。   Thereby, the measurement direction of the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors 51 and the driving of the specific sensor can be performed by one guide wave transmitter / receiver, so that the cost can be reduced.

さらに、この実施形態によれば、接続切り替え器41と、駆動センサ選択器42によって、いずれか一つの電磁超音波センサのみから配管周方向へガイド波を伝播させ、全ての電磁超音波センサで周回ガイド波をセンサごとに取得することができる。たとえば、送信として使用するセンサを図19に示す第1の電磁超音波センサ51aとすると、各センサで受信される周回ガイド波21は図20のようになる。   Furthermore, according to this embodiment, the connection switch 41 and the drive sensor selector 42 propagate the guide wave in the circumferential direction of the pipe from only one of the electromagnetic ultrasonic sensors, and circulate by all the electromagnetic ultrasonic sensors. A guide wave can be acquired for each sensor. For example, if the sensor used for transmission is the first electromagnetic ultrasonic sensor 51a shown in FIG. 19, the circular guide wave 21 received by each sensor is as shown in FIG.

第1の電磁超音波センサ51aでは送信センサとして使用するため送信波と周回波が検出される。第2の電磁超音波センサ51bでは第1の電磁超音波センサ51aから送信されるガイド波の伝播方向が図19に示す矢印R、矢印Lの2方向となることからR側を伝播して1/4周回で検出される第1受信波と、L側を伝播して3/4周回で伝播する第3受信波が検出される。第3の電磁超音波センサ51cでは矢印R、矢印Lの2つのガイド波とも伝播距離が同じとなることから2/4周回に第3受信波が受信される。第4の電磁超音波センサ51dは、第2の電磁超音波センサ51bと反対側位置関係であることから、ここでも第2の電磁超音波センサ51bとほぼ同様に第1受信波と第3受信波が検出される。   Since the first electromagnetic ultrasonic sensor 51a is used as a transmission sensor, a transmission wave and a circulating wave are detected. In the second electromagnetic ultrasonic sensor 51b, the propagation direction of the guide wave transmitted from the first electromagnetic ultrasonic sensor 51a is the two directions indicated by arrows R and L shown in FIG. A first received wave detected at / 4 rounds and a third received wave propagating through the L side and propagated at 3/4 rounds are detected. In the third electromagnetic ultrasonic sensor 51c, since the propagation distance is the same for the two guide waves indicated by the arrows R and L, the third received wave is received in 2/4 rounds. Since the fourth electromagnetic ultrasonic sensor 51d has a positional relationship opposite to that of the second electromagnetic ultrasonic sensor 51b, the first received wave and the third received wave are almost the same as the second electromagnetic ultrasonic sensor 51b. A wave is detected.

ここで、第1の電磁超音波センサ51aの周回波の振幅レベルの変化から第1〜第3受信波(1/4周回〜3/4周回)に相当する伝播時間での振幅レベルを計算し、計算値と測定された振幅レベルを比較する。センサの感度が劣化していれば、検出される第1〜第3受信波の振幅レベルも低下することからセンサ感度劣化を検出することができる。   Here, the amplitude level in the propagation time corresponding to the first to third received waves (1/4 turn to 3/4 turn) is calculated from the change in the amplitude level of the turning wave of the first electromagnetic ultrasonic sensor 51a. Compare the calculated value with the measured amplitude level. If the sensitivity of the sensor is deteriorated, the amplitude level of the first to third received waves to be detected also decreases, so that sensor sensitivity deterioration can be detected.

なお、図20では使用する周回ガイド波21を1周目までとしているが、周回波は複数周回が検出されるため、2周目以降の周回信号を使用してもよい。   In FIG. 20, the circular guide wave 21 to be used is up to the first round. However, since a plurality of rounds are detected in the round wave, a round signal after the second round may be used.

このようにして、複数センサの感度劣化を一度の測定で評価することができる。また、計算値と測定された振幅レベルの比率から、感度の減少程度を定量的に把握することができる。   In this way, the sensitivity deterioration of a plurality of sensors can be evaluated by a single measurement. Further, the degree of decrease in sensitivity can be quantitatively grasped from the ratio between the calculated value and the measured amplitude level.

ここで、第1の電磁超音波センサ51aの送信波と周回波の伝播時間差から第1〜第3受信波(1/4周回〜3/4周回)に相当する位置の伝播時間を計算する。設置間隔が均等であればt1/4が1/4周回ごとに受信されるエコーの時間差である。この計算値と検出された伝播時間を比較する。ここで隣接するセンサの設置間隔が全て同じであればt1/4で求められる伝播時間と、検出された受信波の伝播時間差t1−1〜t1−4は一致するが、センサの設置間隔が異なっていれば伝播時間差が異なる。   Here, the propagation time at the position corresponding to the first to third received waves (1/4 turn to 3/4 turn) is calculated from the difference in propagation time between the transmission wave and the turn wave of the first electromagnetic ultrasonic sensor 51a. If the installation intervals are equal, t1 / 4 is the time difference between echoes received every quarter turn. This calculated value is compared with the detected propagation time. Here, if the installation intervals of adjacent sensors are all the same, the propagation time obtained at t1 / 4 matches the propagation time difference t1-1 to t1-4 of the detected received wave, but the sensor installation intervals are different. If so, the propagation time difference is different.

たとえば、第3の電磁超音波センサ51cの設置位置が2/4周回相当位置に無ければ、R側からの伝播距離とL側からの伝播距離が異なるために、第2受信波は、第3の電磁超音波センサ51cで、図20の点線で示したように2つのエコーが検出される。第2の電磁超音波センサ51bの設置位置が異なっていれば、図20にて破線で示したように第1受信波と受信波が異なる時間で受信される。この破線は第2の電磁超音波センサ51bが第1の電磁超音波センサ51a側に寄っている場合の受信エコーを示したものである。   For example, if the installation position of the third electromagnetic ultrasonic sensor 51c is not at a position corresponding to 2/4 turn, the propagation distance from the R side is different from the propagation distance from the L side, and therefore the second received wave is the third wave As shown by the dotted line in FIG. 20, two echoes are detected by the electromagnetic ultrasonic sensor 51c. If the installation position of the second electromagnetic ultrasonic sensor 51b is different, the first received wave and the received wave are received at different times as shown by the broken line in FIG. This broken line shows a reception echo when the second electromagnetic ultrasonic sensor 51b is close to the first electromagnetic ultrasonic sensor 51a.

このように計算された伝播時間と、検出された第1〜第3受信波の伝播時間からセンサ設置間隔の均一性を検出することができる。   The uniformity of the sensor installation interval can be detected from the propagation time calculated in this way and the detected propagation times of the first to third received waves.

[他の実施形態]
以上説明した各実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。
[Other Embodiments]
Each embodiment described above is merely an example, and the present invention is not limited thereto.

たとえば、上記各実施形態では、配管の外側に電磁超音波センサを配置するものとしたが、配管の内側に電磁超音波センサを配置することもできる。ガイド波の送受信に圧電素子などを用いる場合には圧電素子が振動発生源となることから、センサは測定対象に密着させる必要があるが、配管の内外面では曲率が異なるため設置場所に合わせて曲率を変える必要がある。一方、電磁超音波センサでは、センサではなく配管自体が振動発生源となることから、電磁超音波センサと配管の管壁面との間に数mmの隙間があったとしても配管に振動を与えることが可能であり、曲率があったとしてもガイドを送受信することができる。   For example, in each of the above embodiments, the electromagnetic ultrasonic sensor is arranged outside the pipe, but the electromagnetic ultrasonic sensor can be arranged inside the pipe. When a piezoelectric element is used for guide wave transmission / reception, the piezoelectric element becomes a vibration source, so the sensor needs to be in close contact with the object to be measured. It is necessary to change the curvature. On the other hand, in an electromagnetic ultrasonic sensor, the piping itself, not the sensor, is the source of vibration. Therefore, even if there is a gap of several millimeters between the electromagnetic ultrasonic sensor and the pipe wall surface, vibration is applied to the pipe. Even if there is a curvature, the guide can be transmitted and received.

また、上記実施形態の説明では配管の減肉部での超音波の反射を利用してその減肉を検出するものとしたが、減肉以外の欠陥などでも超音波が反射するものであればその検出をすることができる。   In the description of the above embodiment, the thinning is detected by using the reflection of the ultrasonic wave at the thinning portion of the pipe. However, if the ultrasonic wave is reflected even by a defect other than the thinning, etc. This can be detected.

1 … 電磁超音波センサ
2 … 永久磁石
3 … コイル
4 … 交流電流
6 … 磁束
7 … 渦電流
8 … ローレンツ力
9 … 鎖交磁束
20 … ガイド波
21 … 周回ガイド波
22 … 反射ガイド波
30 … 配管
31 … 減肉部
40 … ガイド波送受信器
41 … 接続切り替え器
42 … 駆動センサ選択器
50 … コイル軸
51、51a、51b、51c、51d … 電磁超音波センサ
53 … 第1のコイル
54 … 第2のコイル
55 … 交流電流
57 … 渦電流
58 … ローレンツ力
60 … 第1コイル軸60
61 … 第2コイル軸61
65 … 交流電流
67 … 渦電流
68 … ローレンツ力
70 … データ処理部
71 … 校正部
72 … センサ健全性判定部
73 … 配管評価部
74 … 音速評価部
75 … 距離特定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electromagnetic ultrasonic sensor 2 ... Permanent magnet 3 ... Coil 4 ... AC current 6 ... Magnetic flux 7 ... Eddy current 8 ... Lorentz force 9 ... Linkage magnetic flux 20 ... Guide wave 21 ... Circumferential guide wave 22 ... Reflection guide wave 30 ... Piping 31 ... Thinning part 40 ... Guide wave transceiver 41 ... Connection changer 42 ... Drive sensor selector 50 ... Coil shaft 51, 51a, 51b, 51c, 51d ... Electromagnetic ultrasonic sensor 53 ... First coil 54 ... Second Coil 55 ... alternating current 57 ... eddy current 58 ... Lorentz force 60 ... first coil shaft 60
61 ... Second coil shaft 61
65 ... AC current 67 ... Eddy current 68 ... Lorentz force 70 ... Data processing section 71 ... Calibration section 72 ... Sensor soundness judgment section 73 ... Pipe evaluation section 74 ... Sonic evaluation section 75 ... Distance identification section

Claims (20)

第1の端部に第1の磁極が形成され第1の端部の反対側に第2の磁極が形成される永久磁石と、前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直なコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられたコイルと、を備えた電磁超音波センサを用いて、配管の管壁内を伝播する超音波であるガイド波を送受信して配管の管壁を検査する配管検査方法であって、
前記第1の磁極が配管の管壁面の一部に対向し、しかも前記コイル軸が前記配管の周方向を向くように前記電磁超音波センサを配置し、前記コイルに交流電流を流すことにより前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播して反射して戻ってきたガイド波によって前記コイルに生じる軸方向エコー電流を検出する軸方向エコー検出ステップと、
前記第1の磁極が配管の管壁面の一部に対向し、しかも前記コイル軸が前記配管の管軸方向を向くように前記電磁超音波センサを配置し、前記コイルに交流電流を流すことにより前記配管の管壁内を周方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を周方向に伝播して反射せずに戻ってきたガイド波によって前記コイルに生じる周回エコー電流を検出する周回エコー検出ステップと、
前記周回エコー検出ステップで得られた前記周回エコー電流に基づいて前記電磁超音波センサの感度を校正する校正ステップと、
前記軸方向エコー検出ステップによって得られた前記軸方向エコー電流と前記校正ステップによって得られた前記電磁超音波センサの感度に基づいて前記配管の管壁内の状態を評価する配管評価ステップと、
を有することを特徴とする配管検査方法。
A permanent magnet having a first magnetic pole formed at the first end and a second magnetic pole formed on the opposite side of the first end, and a line perpendicular to the straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole A pipe wall of a pipe that transmits and receives a guide wave, which is an ultrasonic wave propagating in the pipe wall of the pipe, using an electromagnetic ultrasonic sensor including a coil wound around the permanent magnet around a coil axis A pipe inspection method for inspecting
The electromagnetic ultrasonic sensor is arranged so that the first magnetic pole faces a part of the pipe wall surface of the pipe, and the coil axis faces the circumferential direction of the pipe, and an alternating current is passed through the coil to An axial echo current generated in the coil by a guide wave that propagates in the pipe wall direction of the pipe and propagates in the pipe axis direction after being reflected and returned inside the pipe wall. An axial echo detection step for detecting
By arranging the electromagnetic ultrasonic sensor so that the first magnetic pole faces a part of the pipe wall surface of the pipe, and the coil axis faces the pipe axis direction of the pipe, and by passing an alternating current through the coil A guide wave propagating in the circumferential direction in the pipe wall of the pipe is generated, and a circular echo current generated in the coil by the guide wave propagating in the circumferential direction in the pipe wall and returning without reflection is generated. A circular echo detection step to detect;
A calibration step of calibrating the sensitivity of the electromagnetic ultrasonic sensor based on the circular echo current obtained in the circular echo detection step;
A pipe evaluation step for evaluating the state in the pipe wall of the pipe based on the axial echo current obtained by the axial echo detection step and the sensitivity of the electromagnetic ultrasonic sensor obtained by the calibration step;
A pipe inspection method characterized by comprising:
第1の端部に第1の磁極が形成され第1の端部の反対側に第2の磁極が形成される永久磁石と、前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直なコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられたコイルと、を備えた電磁超音波センサを用いて配管の管壁内を伝播する超音波であるガイド波を送受信して配管の管壁を検査する配管検査方法であって、
前記第1の磁極が配管の管壁面の一部に対向し、しかも前記コイル軸が前記配管の管軸方向を向くように前記電磁超音波センサを配置し、前記コイルに交流電流を流すことにより前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播して反射して戻ってきたガイド波によって前記コイルに生じる軸方向エコー電流を検出する軸方向エコー検出ステップと、
前記第1の磁極が配管の管壁面の一部に対向し、しかも前記コイル軸が前記配管の周方向を向くように前記電磁超音波センサを配置し、前記コイルに交流電流を流すことにより、前記配管の管壁内を周方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を周方向に伝播して反射せずに戻ってきたガイド波によって前記コイルに生じる周回エコー電流を検出する周回エコー検出ステップと、
前記周回エコー検出ステップで得られた前記周回エコー電流に基づいて前記電磁超音波センサの健全性を判定するセンサ健全性判定ステップと、
前記軸方向エコー検出ステップによって得られた前記軸方向エコー電流と前記センサ健全性判定ステップによって得られた前記電磁超音波センサの健全性の判定結果に基づいて前記配管の管壁内の状態を評価する配管評価ステップと、
を有することを特徴とする配管検査方法。
A permanent magnet having a first magnetic pole formed at the first end and a second magnetic pole formed on the opposite side of the first end, and a line perpendicular to the straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole A coil wound around the permanent magnet around a coil axis, and using an electromagnetic ultrasonic sensor comprising a guide wave, which is an ultrasonic wave propagating in the pipe wall of the pipe, transmits and receives the pipe wall of the pipe A pipe inspection method to inspect,
By arranging the electromagnetic ultrasonic sensor so that the first magnetic pole faces a part of the pipe wall surface of the pipe, and the coil axis faces the pipe axis direction of the pipe, and by passing an alternating current through the coil An axial echo generated in the coil by a guide wave that propagates in the pipe wall of the pipe in the pipe axis direction and propagates in the pipe axis direction and is reflected and returned. An axial echo detection step for detecting current;
By arranging the electromagnetic ultrasonic sensor so that the first magnetic pole faces a part of the pipe wall surface of the pipe, and the coil axis faces the circumferential direction of the pipe, and by passing an alternating current through the coil, A guide wave propagating in the circumferential direction in the pipe wall of the pipe is generated, and a circular echo current generated in the coil by the guide wave propagating in the circumferential direction in the pipe wall and returning without reflection is generated. A circular echo detection step to detect;
Sensor soundness determination step for determining soundness of the electromagnetic ultrasonic sensor based on the circular echo current obtained in the circular echo detection step;
Based on the axial echo current obtained by the axial echo detection step and the soundness judgment result of the electromagnetic ultrasonic sensor obtained by the sensor soundness judgment step, the state in the pipe wall of the pipe is evaluated. Piping evaluation step to perform,
A pipe inspection method characterized by comprising:
前記配管評価ステップは、
前記配管の管壁内を伝播するガイド波の音速を前記周回エコー電流に基づいて求める音速評価ステップと、
前記音速評価ステップにより求められた音速を用いて、前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播して戻ってきたガイド波が反射した位置と前記電磁超音波センサとの距離を求める距離特定ステップと、
を具備していること、を特徴とする請求項1または請求項2に記載の配管検査方法。
The pipe evaluation step includes
A sound velocity evaluation step for determining the sound velocity of the guide wave propagating in the pipe wall of the pipe based on the circular echo current;
Using the sound velocity obtained in the sound velocity evaluation step, a distance specifying step for obtaining a distance between the electromagnetic ultrasonic sensor and a position where the guide wave that has propagated in the pipe wall direction of the pipe and propagated back in the pipe axial direction is reflected. When,
The piping inspection method according to claim 1, wherein the pipe inspection method is provided.
前記周回エコー検出ステップは、前記配管の管壁内を周方向に伝播して複数回周回して戻ってきたガイド波を検出するものであって、
前記音速評価ステップは、前記配管の管壁内を周方向に伝播して複数回周回して戻ってきたガイド波によって前記コイルに生じる周回エコー電流を用いて音速を求めること、を特徴とする請求項3に記載の配管検査方法。
The orbital echo detection step detects a guide wave that has propagated in the circumferential direction in the pipe wall of the pipe and returned around a plurality of times,
The sound velocity evaluation step is characterized in that the sound velocity is obtained by using a circular echo current generated in the coil by a guide wave propagating in a circumferential direction in the pipe wall of the pipe and returning around a plurality of times. Item 4. The piping inspection method according to Item 3.
前記配管の管壁内の状態は、前記配管の減肉であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の配管検査方法。   The pipe inspection method according to any one of claims 1 to 4, wherein a state of the pipe in the pipe wall is a thinning of the pipe. 第1の磁極と第2の磁極が互いに反対方向に向いている永久磁石と、前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直な第1のコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられた第1のコイルと、前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直でかつ前記第1のコイル軸に垂直な第2のコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられた第2のコイルと、を備えた電磁超音波センサを用いて、配管の管壁内を伝播する超音波であるガイド波を送受信して配管の管壁を検査する配管検査方法であって、
前記第1の磁極が配管の管壁面の一部に対向し、しかも前記第1のコイル軸が前記配管の周方向を向いて前記第2のコイル軸が前記配管の管軸方向を向くように前記電磁超音波センサを配置するセンサ配置ステップと、
前記センサ配置ステップの後に前記第1のコイルに交流電流を流すことにより前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播して反射して戻ってきたガイド波によって前記第1のコイルに生じる軸方向エコー電流を検出する軸方向エコー検出ステップと、
前記センサ配置ステップの後に前記第2のコイルに交流電流を流すことにより、前記配管の管壁内を周方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を周方向に伝播して反射せずに戻ってきたガイド波によって前記第2のコイルに生じる周回エコー電流を検出する周回エコー検出ステップと、
前記周回エコー検出ステップで得られた前記周回エコー電流に基づいて前記電磁超音波センサの感度を校正する校正ステップと、
前記軸方向エコー検出ステップによって得られた前記軸方向エコー電流と前記校正ステップによって得られた前記電磁超音波センサの感度に基づいて前記配管の管壁内の状態を評価する配管評価ステップと、
を有することを特徴とする配管検査方法。
A permanent magnet having a first magnetic pole and a second magnetic pole facing in opposite directions, and a circumference of the permanent magnet around a first coil axis perpendicular to a straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole. Around the permanent magnet around a second coil axis perpendicular to the straight line connecting the first and second magnetic poles and perpendicular to the first coil axis. A pipe inspection method for inspecting a pipe wall of a pipe by transmitting and receiving a guide wave, which is an ultrasonic wave propagating in the pipe wall of the pipe, using an electromagnetic ultrasonic sensor provided with a wound second coil. And
The first magnetic pole faces a part of the pipe wall surface of the pipe, and the first coil axis faces the circumferential direction of the pipe, and the second coil axis faces the pipe axis direction of the pipe. A sensor placement step of placing the electromagnetic ultrasonic sensor;
After the sensor placement step, an alternating current is passed through the first coil to generate a guide wave that propagates in the pipe wall in the pipe axial direction, and propagates in the pipe wall in the pipe axial direction. An axial echo detection step for detecting an axial echo current generated in the first coil by the guide wave reflected and returned;
By passing an alternating current through the second coil after the sensor placement step, a guide wave propagating in the circumferential direction in the pipe wall of the pipe is generated and propagated in the circumferential direction in the pipe wall of the pipe. A circular echo detection step of detecting a circular echo current generated in the second coil by the guide wave returned without being reflected;
A calibration step of calibrating the sensitivity of the electromagnetic ultrasonic sensor based on the circular echo current obtained in the circular echo detection step;
A pipe evaluation step for evaluating the state in the pipe wall of the pipe based on the axial echo current obtained by the axial echo detection step and the sensitivity of the electromagnetic ultrasonic sensor obtained by the calibration step;
A pipe inspection method characterized by comprising:
前記センサ配置ステップは、複数個の前記電磁超音波センサを前記配管の周方向に互いに間隔をあけて配置するものであって、
前記周回エコー検出ステップは、前記複数個の電磁超音波センサのうちの第1の電磁超音波センサの前記第2のコイルに交流電流を流すことにより、前記配管の管壁内を周方向に伝播するガイド波を発生させて、前記複数個の電磁超音波センサのうちの第1の電磁超音波センサ以外の電磁超音波センサの前記第2のコイルに生じる周回エコー電流を検出する他センサ周回エコー検出ステップを含み、
前記校正ステップは、前記他センサ周回エコー検出ステップによって得られた結果を加味して各電磁超音波センサの校正を行なうこと、
を特徴とする請求項6に記載の配管検査方法。
The sensor placement step is to place a plurality of the electromagnetic ultrasonic sensors at intervals in the circumferential direction of the pipe,
The circular echo detection step propagates in the pipe wall of the pipe in the circumferential direction by passing an alternating current through the second coil of the first electromagnetic ultrasonic sensor among the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors. Other sensor circular echo that detects a circular echo current generated in the second coil of the electromagnetic ultrasonic sensor other than the first electromagnetic ultrasonic sensor among the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors Including a detection step,
The calibration step calibrates each electromagnetic ultrasonic sensor in consideration of the result obtained by the other-sensor circular echo detection step,
The pipe inspection method according to claim 6.
前記他センサ周回エコー検出ステップによって得られた結果に基づいて前記複数個の前記電磁超音波センサ同士の間隔を確認する間隔確認ステップをさらに有することを特徴とする請求項7に記載の配管検査方法。   The pipe inspection method according to claim 7, further comprising an interval confirmation step of confirming an interval between the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors based on a result obtained by the other sensor circular echo detection step. . 配管の管壁内部を進行する超音波であるガイド波を送受信する電磁超音波センサを有する配管検査装置であって、
前記電磁超音波センサは、
第1の磁極が前記配管の管壁面の一部に対向し、第2の磁極が前記管壁面の一部から遠ざかる方向に向くように配置される永久磁石と、
前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直な第1のコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられた第1のコイルと、
前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直でかつ前記第1のコイル軸に垂直な第2のコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられた第2のコイルと、
を備え、前記第1のコイルおよび第2のコイルに交流電流を供給できるように構成されていることを特徴とする配管検査装置。
A pipe inspection apparatus having an electromagnetic ultrasonic sensor for transmitting and receiving a guide wave that is an ultrasonic wave traveling inside a pipe wall of a pipe,
The electromagnetic ultrasonic sensor is
A permanent magnet disposed so that the first magnetic pole faces a part of the pipe wall surface of the pipe and the second magnetic pole faces away from a part of the pipe wall surface;
A first coil wound around the permanent magnet about a first coil axis perpendicular to a straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole;
A second coil wound around the permanent magnet about a second coil axis perpendicular to a straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole and perpendicular to the first coil axis;
And a piping inspection device configured to supply an alternating current to the first coil and the second coil.
前記第1のコイル軸が前記配管の周方向を向き、前記第2のコイル軸が前記配管の管軸方向を向くように前記電磁超音波センサを配置して前記第2のコイルに交流電流を供給して前記配管の管壁内を周方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を周方向に伝播して反射せずに戻ってきたガイド波によって前記第2のコイルに生じる周回エコー電流に基づいて、前記電磁超音波センサの感度を校正する校正部と、
前記第1のコイル軸が前記配管の周方向を向き、前記第2のコイル軸が前記配管の管軸方向を向くように前記電磁超音波センサを配置して前記第1のコイルに交流電流を供給して前記配管の管壁内を管軸方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を管軸方向に伝播して反射して戻ってきたガイド波によって前記第1のコイルに生じる軸方向エコー電流と、前記校正部で校正された前記電磁超音波センサの感度とに基づいて前記配管の管壁内の状態を評価する配管評価部と、
をさらに有することを特徴とする請求項9に記載の配管検査装置。
The electromagnetic ultrasonic sensor is arranged so that the first coil axis faces the circumferential direction of the pipe and the second coil axis faces the pipe axis direction of the pipe, and an alternating current is applied to the second coil. The second coil is generated by the guide wave that is supplied and propagates in the pipe wall of the pipe in the circumferential direction and propagates in the pipe wall of the pipe in the circumferential direction and returns without being reflected. A calibration unit that calibrates the sensitivity of the electromagnetic ultrasonic sensor based on the circular echo current generated in
The electromagnetic ultrasonic sensor is arranged such that the first coil axis faces the circumferential direction of the pipe and the second coil axis faces the pipe axis direction of the pipe, and an alternating current is applied to the first coil. A guide wave that is supplied and propagates in the pipe axis direction of the pipe in the pipe axis direction is generated, and the first guide wave is propagated in the pipe axis direction of the pipe and reflected and returned. A pipe evaluation unit that evaluates the state in the pipe wall of the pipe based on the axial echo current generated in the coil and the sensitivity of the electromagnetic ultrasonic sensor calibrated by the calibration unit;
The piping inspection device according to claim 9, further comprising:
前記第1のコイル軸が前記配管の軸方向を向き、前記第2のコイル軸が前記配管の周方向を向くように前記電磁超音波センサを配置して前記第2のコイルに交流電流を供給して前記配管の管壁内を周方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を周方向に伝播して反射せずに戻ってきたガイド波によって前記第2のコイルに生じる周回エコー電流に基づいて、前記電磁超音波センサの健全性を判定するセンサ健全性判定部と、
前記第1のコイル軸が前記配管の軸方向を向き、前記第2のコイル軸が前記配管の周方向を向くように前記電磁超音波センサを配置して前記第1のコイルに交流電流を供給して前記配管の管壁内を管軸方向に伝播するガイド波を発生させて、前記配管の管壁内を管軸方向に伝播して反射して戻ってきたガイド波によって前記第1のコイルに生じる軸方向エコー電流と、前記センサ健全性判定部で得られた前記電磁超音波センサの健全性の判定結果に基づいて前記配管の管壁内の状態を評価する配管評価部と、
をさらに有することを特徴とする請求項9に記載の配管検査装置。
The electromagnetic ultrasonic sensor is arranged so that the first coil shaft faces the axial direction of the pipe and the second coil shaft faces the circumferential direction of the pipe to supply an alternating current to the second coil. Then, a guide wave propagating in the circumferential direction in the pipe wall of the pipe is generated, and the second coil is caused by the guide wave propagating in the circumferential direction in the pipe wall of the pipe and returning without reflection. A sensor soundness determination unit for determining soundness of the electromagnetic ultrasonic sensor based on the generated circular echo current;
The electromagnetic ultrasonic sensor is arranged so that the first coil shaft faces the axial direction of the pipe and the second coil shaft faces the circumferential direction of the pipe to supply an alternating current to the first coil. Then, a guide wave propagating in the pipe axis direction in the pipe wall of the pipe is generated, and the first coil is generated by the guide wave propagating in the pipe axis direction in the pipe axis and reflected and returned. A pipe evaluation unit that evaluates the state in the pipe wall of the pipe based on the axial echo current generated in the sensor and the soundness determination result of the electromagnetic ultrasonic sensor obtained by the sensor soundness determination unit;
The piping inspection device according to claim 9, further comprising:
前記配管評価部は、
前記配管の管壁内を伝播するガイド波の音速を前記周回エコー電流に基づいて求める音速評価部と、
前記音速評価部で求められた音速を用いて、前記配管の管壁内を配管軸方向に伝播して戻ってきたガイド波が反射した位置と前記電磁超音波センサとの距離を求める距離特定部と、
を具備していること、を特徴とする請求項10または請求項11に記載の配管検査装置。
The pipe evaluation unit
A sound velocity evaluation unit for obtaining a sound velocity of a guide wave propagating in a pipe wall of the pipe based on the circular echo current;
A distance identifying unit that obtains a distance between the electromagnetic ultrasonic sensor and a position where a guide wave that has propagated in the pipe wall direction of the pipe and returned is reflected using the speed of sound obtained by the sound speed evaluation unit. When,
The piping inspection device according to claim 10 or 11, characterized by comprising:
前記音速評価部は、前記配管の管壁内を周方向に伝播して複数回周回して戻ってきたガイド波によって前記第2のコイルに生じる周回エコー電流を用いて音速を求めること、を特徴とする請求項12に記載の配管検査装置。   The sound velocity evaluation unit obtains a sound velocity using a circular echo current generated in the second coil by a guide wave propagating in the circumferential direction in the pipe wall of the pipe and returning after a plurality of circular turns. The piping inspection device according to claim 12. 前記配管の管壁内の状態は、前記配管の減肉であることを特徴とする請求項9ないし請求項13のいずれか一項に記載の配管検査装置。   The pipe inspection apparatus according to any one of claims 9 to 13, wherein a state in the pipe wall of the pipe is a thinning of the pipe. 任意に選択された前記第1のコイルおよび第2のコイルの一方のみに交流電流を流すように電気的接続を切り替える切り替え器をさらに有することを特徴とする請求項9ないし請求項14のいずれか一項に記載の配管検査装置。   15. The switch according to claim 9, further comprising a switch that switches an electrical connection so that an alternating current flows through only one of the arbitrarily selected first coil and second coil. The piping inspection device according to one item. 前記電磁超音波センサは複数個あって、複数個の前記電磁超音波センサが、前記配管の周方向に互いに間隔をあけて配列されていること、を特徴とする請求項15に記載の配管検査装置。   The pipe inspection according to claim 15, wherein there are a plurality of the electromagnetic ultrasonic sensors, and the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors are arranged at intervals in the circumferential direction of the pipe. apparatus. 前記複数個の電磁超音波センサの前記第1のコイル同士および前記第2のコイル同士が電気的に直列に接続されていること、を特徴とする請求項16に記載の配管検査装置。   The pipe inspection apparatus according to claim 16, wherein the first coils and the second coils of the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors are electrically connected in series. 前記複数個の電磁超音波センサの前記第1のコイル同士および前記第2のコイル同士が電気的に並列に接続されていること、を特徴とする請求項16に記載の配管検査装置。   The pipe inspection apparatus according to claim 16, wherein the first coils and the second coils of the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors are electrically connected in parallel. 前記複数個の電磁超音波センサのうちの任意の一部の電磁超音波センサのみを選択的に動作させる駆動センサ選択器をさらに有すること、を特徴とする請求項18に記載の配管検査装置。   The pipe inspection apparatus according to claim 18, further comprising a drive sensor selector that selectively operates only an arbitrary part of the plurality of electromagnetic ultrasonic sensors. 配管の管壁内部を進行する超音波であるガイド波を送受信する電磁超音波センサであって、
第1の磁極が前記配管の管壁面の一部に対向し、第2の磁極が前記管壁面の一部から遠ざかる方向に向くように配置される永久磁石と、
前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直な第1のコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられた第1のコイルと、
前記第1の磁極と第2の磁極を結ぶ直線に垂直でかつ前記第1のコイル軸に垂直な第2のコイル軸の周りで前記永久磁石の周りに巻き付けられた第2のコイルと、
を備えたことを特徴とする電磁超音波センサ。
An electromagnetic ultrasonic sensor that transmits and receives a guide wave that is an ultrasonic wave traveling inside a pipe wall of a pipe,
A permanent magnet disposed so that the first magnetic pole faces a part of the pipe wall surface of the pipe and the second magnetic pole faces away from a part of the pipe wall surface;
A first coil wound around the permanent magnet about a first coil axis perpendicular to a straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole;
A second coil wound around the permanent magnet about a second coil axis perpendicular to a straight line connecting the first magnetic pole and the second magnetic pole and perpendicular to the first coil axis;
An electromagnetic ultrasonic sensor comprising:
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