JP3080625U - 管の割れ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管の周方向に発生した割れの検査に対して作
業性及び検査精度を向上することができる管の割れ検査
装置を提供する。 【解決手段】 管１００の内外面の周方向に延在する割
れを検出するため上記管内に挿入される超音波センサ１
０と、上記超音波センサを管周方向に回転させるととも
に管軸方向へ移動させるセンサ駆動装置２０と、上記セ
ンサ駆動装置の動作制御を行うとともに上記超音波セン
サの位置情報及び上記超音波センサから供給される探傷
検出情報に基づき検査情報の解析を行う制御装置４０と
を備えた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、例えば石油精製、石油化学等の化学プラントにおいて多用されてい る熱交換器等における小口径管の内外周面の周方向に発生する割れに対して、回 転掃引機構を有する超音波センサによる探傷検査を行い、かつ探傷検査結果の自 動解析を行う管の割れ検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び考案が解決しようとする課題】

上記熱交換器の小口径管の損傷検出方法としては、電磁誘導現象を利用した非 破壊試験方法である渦流探傷試験があるが、この渦流探傷試験は、主として孔食 等の腐食損傷を検出対象としており、応力腐食、疲労等に起因して管の周方向に 発生した、いわゆる割れの検出が困難であるという問題がある。又、炭素鋼等の 磁性材料の管では、渦流探傷試験自体が適用困難であり、管の周方向に発生した 割れの検出に有効な検査技術はないのが実情である。さらに、特に管端部では、 熱交換器の管板及び渦流探傷試験の特性に起因する、端末効果によるノイズを生 じ、事実上探傷検査は困難である。 一方、管周方向の割れの検査方法として、超音波探傷の汎用手法である手動に よる斜角探傷での検査も可能であるが、検査員が探傷器の表示画面に表示される 探傷波形を目視監視し、割れによる信号が認められる毎に、割れの存在位置及び 割れ深さに関するデータを記録する必要があり、検査員に対する作業負担が大き く、作業性及び検査精度の面で問題があった。 又、上述したような手動による検査方法では、探傷検査に多大な時間を要する という問題点もある。 本考案は、このような問題点を解決するためになされたもので、管の周方向に 発生した割れの検査に対して作業性及び検査精度を向上し、かつ短時間にて探傷 検査が行える管の割れ検査装置を提供することを目的とする。

【０００３】

【課題を解決するための手段】 本考案の第１態様における管の割れ検査装置は、管の周方向に延在する割れを 検出するため上記管内に挿入される超音波センサと、 上記超音波センサを管周方向へ回転させるセンサ駆動装置と、 上記センサ駆動装置の動作制御を行う動作制御部、上記超音波センサから供給 される探傷検出情報を記憶する記憶部、及び上記探傷検出情報の解析を行う演算 部を有する制御装置と、 を備えたことを特徴とする。

【０００４】 このように構成することで、センサ駆動装置は検査対象物である管の周方向に 制御装置の制御に基づき超音波センサを作動させる。超音波センサは管の周方向 に存在する割れを検出する。又、制御装置は、超音波センサの位置情報及び超音 波センサから供給される探傷検出情報に基づき検査情報の解析を行う。このよう に超音波センサ、センサ駆動装置及び制御装置は管の周方向に発生した割れの検 査に対して作業性及び検査精度を向上し、かつ短時間にて探傷検査が行えるよう に作用する。

【０００５】

【考案の実施の形態】

本考案の実施形態における管の割れ検査装置について図を参照しながら以下に 説明する。 まず管の割れ検査装置の構成について説明する。本実施形態における管の割れ 検査装置は、検査対象物の厚さが最小０．５ｍｍまでの比較的薄い、例えば熱交 換器等の管の内外周面にて周方向に延在するいわゆる割れを従来の検査方法に比 べ高速又は詳細に検出可能とするものである。尚、検出可能な割れの深さは０． ２ｍｍ以上のものであり、又、本実施形態では検査対象とする管の内径は１５ｍ ｍから２３ｍｍのものである。尚、検出限界寸法及び検査対象寸法はこれらのも のに限られるものではない。又、上記割れの深さとは、検査対象物の厚さ方向、 例えば管であれば管の直径方向への割れの大きさをいう。

【０００６】 本実施形態における管の割れ検査装置は、図１に示すように、上記管１００内 に挿入され探傷検査のため超音波の送受信を行う振動子２を有する超音波センサ １０と、該超音波センサ１０に機械的に接続され超音波センサ１０を管の周方向 及び軸方向へ駆動する駆動装置２０と、超音波センサ１０と電気的に接続され超 音波センサ１０から供給される信号をコントローラ４０にて処理可能な信号に変 換するデジタル超音波探傷器３０と、デジタル超音波探傷器３０の出力側及び駆 動装置２０の入出力側と電気的に接続され、探傷検査の解析ソフトに従い探傷検 査の解析を行い、又、駆動装置２０の動作制御を行う、例えばパーソナルコンピ ュータが使用できるコントローラ４０とを備えている。又、コントローラ４０に は、検査結果を出力する装置として、ＣＲＴ表示装置、プリンタ等を接続するこ とができ、又、検査結果を例えば磁気媒体に記録するための記録装置を接続する ことができる。 尚、デジタル超音波探傷器３０は従来から一般に使用されているものであり詳 しい説明は省略し、又、コントローラ４０については後述の動作説明にて詳説す る。よって以下には超音波センサ１０及び駆動装置２０について説明する。

【０００７】 超音波センサ１０について説明する。図２に示すように本実施形態における超 音波センサ１０は、ハウジング１と、ハウジング１内に設けられ超音波を送受信 する振動子２と、ハウジング１の表面に設けられる薄板３と、ハウジング１内に 設けられるボールプランジャ４と、接栓部５と、カップリング６とを備えている 。 ハウジング１は、検査対象ある管１００の内径寸法に応じた外径寸法にてなる 、円筒状で例えばステンレス製からなるものである。尚、超音波センサ１０は、 管１００の内径寸法に応じて適宜な外径寸法を有するものを選択して使用する。 又、本実施形態における超音波センサ１０の軸方向の長さは、約５０ｍｍから約 ６０ｍｍである。

【０００８】 振動子２は、ハウジング１の軸方向のほぼ中央部であってハウジング１の表面 近傍に配置され超音波の送受信を行うもので、本実施形態では５ｍｍ×５ｍｍの 方形状であり１０ＭＨｚの周波数の超音波を発生する。又、本実施形態の管の割 れ検査装置においては超音波センサ１０を１秒間当たり例えば数百回転させる場 合がある。このような高速回転状態においては超音波のビーム伝搬経路における 気泡、検査対象物の腐食、カス等の表面状態等の妨害因子が探傷検査精度に影響 を与える。よってこのような妨害因子の影響を少なくし超音波センサ１０の高速 回転においても安定した探傷検査結果を得るため、又、当該管の割れ検査装置が 探傷対象とする割れの深さ及び長さの検出に最も効果的となるように、本実施形 態では上述したような大きさの振動子２を使用し超音波センサ１０から送出され る超音波のビーム幅（ビーム断面積）が広がるタイプのものを使用している。具 体的には、例えば管外周面に存在する欠陥を管内から超音波を送出し探傷する場 合に管外周面におけるビーム断面積は、従来の超音波センサのようにビーム幅を 絞るタイプにあっては約３ｍｍ２以下であるのに対し、本実施形態の超音波セン サ１０では８ｍｍ２から２０ｍｍ２とし、好ましくは１０ｍｍ２から１５ｍｍ２ となるようにしている。尚、振動子２の大きさとしては、５ｍｍないし１０ｍｍ 四方程度のものが使用できる。又、このような振動子２は従来と同様に樹脂材２ ａ内に埋設されている。 一方、本実施形態のように超音波のビーム幅が広がるタイプの振動子２を使用 することで、探傷検出精度が低下するという問題が生じるが、以下に説明するよ うな検査対象物への超音波ビームの入射角及び当該割れ検査装置の設定の仕方に よって上記問題を克服している。

【０００９】 上記入射角について説明する。管１００の材質が炭素鋼の場合、従来は管１０ ０の検査対象物に対して約４５度の角度にて超音波を入射するようにしていた。 一方、本実施形態における超音波センサ１０では、割れの検出精度を向上させる ため、検査対象物に対する超音波ビームの入射角が４０度から２５度の範囲内の 任意の値、好ましくは３０度前後の任意の値となるように振動子２を傾斜させて 樹脂材２ａ内に埋設し、このような樹脂材２ａがハウジング１内に配置される。 尚、検査対象物に対する超音波ビームの入射角は、検査対象とする管１００を通 過する超音波の速度に応じて変化させる必要があり、上記入射角を変化させるた め振動子２の傾斜角が選択される。よって、超音波センサ１０は、検査対象物の 上記超音波の通過速度に応じて振動子２が適切な傾斜角度を有するものが選択し て使用される。

【００１０】 尚、本実施形態の管の割れ検査装置において、割れ深さは、後述の動作説明に て詳しく説明するが、図１９に示すような割れ深さ曲線にて表される関数に基づ き求める。割れ深さ曲線とは、検査対象物から反射してくる超音波の強度と割れ 深さとの関係を示すグラフであり、予め模擬検査体（対比試験体）にて反射して くる超音波の強度と割れ深さとの関係を求めグラフ及びその関数を求める。かか る割れ深さ曲線の作成に当たり上述した４０度から２５度の入射角となるような 超音波センサを使用することで、超音波の強度と割れ深さとの関係が超音波の高 強度領域においても飽和しない割れ深さ曲線を得ることができる。したがって、 得られた割れ深さ曲線の作成時と同様に上記入射角を生じるような同種の振動子 を備えた超音波センサを使用し探傷検査を行うことで、超音波の高強度領域にお いても割れの検出精度を従来に比べ向上させることができる。尚、従来にあって も上記割れ深さ曲線に相当する検量線により欠陥深さを求めるものがあるが、上 記入射角は４５度程度であり、得られる検量線は超音波の強度と欠陥深さとの関 係が超音波の高強度領域においては飽和してしまうものとなる。よって超音波の 高強度領域においては欠陥深さが正確に求められないという問題があった。

【００１１】 薄板３は、振動子２から管１００の内周面へ向けて送出された超音波が通過す る位置であってハウジング１の表面に例えば貼付されて固定されるものであり、 本実施形態では０．２ｍｍ厚のアクリル製である。尚、振動子２が配置された付 近のハウジング１部分と管１００の内周面との間にすき間が生じた場合には、探 傷検査精度が劣化することから、薄板３は、振動子２が配置された付近のハウジ ング１部分と管１００の内周面とが常に密接するように設けるものである。よっ て、薄板３を設けなくとも振動子２が配置された付近のハウジング１部分と管１ ００の内周面とが常に密接する状態を維持できる場合には薄板３は不要である。 尚、超音波センサ１の使用時には、薄板３と管１００の内周面とをより密接さ せるために薄板３の表面にはグリス、水等を介在させるのが好ましい。尚、薄板 ３の寸法、材質は上述のものに限るものではない。

【００１２】 ボールプランジャ４は、上記薄板３を管１００の内周面に密着させるためハウ ジング１を管１００の内周面へ押圧するためのものであり、ハウジング１内に設 けられる。ボールプランジャ４の構造は、本体４ａ内に設けたスプリング４ｂに て本体４ａの軸方向へ付勢されるボール４ｃが本体４ａの先端から突出した構造 をなし、このようなボールプランジャ４は一般に市販されているものを使用する ことができる。又、ボールプランジャ４には、本体４ａの周囲に雄ネジが形成さ れており、該雄ネジをハウジング１の直径方向形成されている雌ネジに係合させ てハウジング１の周面からボール４ｃを突出させることで、ハウジング１は、ボ ール４ｃの付勢力により管１００の直径方向へ付勢される。 接栓部５は、駆動装置２０から延在するケーブルと超音波センサ１０の振動子 ２に接続されるケーブルとを着脱自由に機械的、電気的に接続する接続部分であ る。

【００１３】 カップリング６は、回転方向駆動パルスモータ２２１にて周方向に回転される 回転軸２２３と、超音波センサ１０に付属し超音波センサ１０に接続されるパイ プ７とを接続するものであり、一般の市販品である。このようなカップリング６ は円筒形状であり、図２０に示すように、カップリング６の軸方向の両端部には 、該カップリング６を約半周分にわたり輪切りにするようにスリット６ａが複数 形成されている。尚、スリット６ａは他の種々の形態のものを選択することがで きる。このようにスリット６ａを有するカップリング６は、回転軸２２３におけ るぶれがパイプ７さらに超音波センサ１０に伝わらないように緩衝作用をする。 特に、管１００の軸方向へ超音波センサ１０を手動で移動させ、管１００の周方 向へ超音波センサ１０を高速回転させる場合、カップリング６における緩衝作用 が探傷検査精度に寄与する。

【００１４】 次に、駆動装置２０について説明する。駆動装置２０は、超音波センサ１０を 管１００の軸方向へ移動させるための掃引駆動部２１０と、超音波センサ１０を 管１００の周方向へ回転させる回転駆動部２２０とから構成される。 掃引駆動部２１０は、取付台２１１と、送りネジ２１２と、掃引方向駆動パル スモータ２１３と、スライドユニット２１４等とからなる。取付台２１１には、 送りネジ２１２の両端が送りネジ２１２の周方向に回転可能に支持される。該送 りネジ２１２の一端は、コントローラ４０から供給されるパルス信号にて動作制 御されるステップモータからなる掃引方向駆動パルスモータ２１３の出力軸に接 続される。よって送りネジ２１２は掃引方向駆動パルスモータ２１３にて回転さ れる。又、送りネジ２１２には、送りネジ２１２の周方向への回転により矢印Ａ 方向に往復移動を行うスライドユニット２１４が係合している。 送りネジ２１２の両端部に対応した取付台２１１の所定位置にはリミットスイ ッチ２１５が設置される。リミットスイッチ２１５は、スライドユニット２１４ が当接もしくは近接することで掃引方向駆動パルスモータ２１３の動作を停止さ せる停止信号をコントローラ４０へ送出する。よってリミットスイッチ２１５が 作動することで、コントローラ４０を介して掃引方向駆動パルスモータ２１３の 動作が停止され、スライドユニット２１４の移動が停止する。

【００１５】 スライドユニット２１４には回転駆動部２２０が設置される。回転駆動部２２ ０は、回転方向駆動パルスモータ２２１と、スリップリング２２２と、回転軸２ ２３とを備え、回転方向駆動パルスモータ２２１の出力軸と同芯上に回転軸２２ ３が配置される。又、スライドユニット２１４には、回転方向駆動パルスモータ ２２１及びスリップリング２２２が固定され、スライドユニット２１４の移動に 伴い回転方向駆動パルスモータ２２１及びスリップリング２２２、ひいては回転 軸２２３及び超音波センサ１０がスライドユニット２１４の移動方向に移動する 。

【００１６】 回転方向駆動パルスモータ２２１は、コントローラ４０に電気的に接続され、 コントローラ４０から供給される制御信号に従い動作する。 回転軸２２３は、管１００内に挿入可能な外径寸法を有する円筒形状のもので 、一端が超音波センサ１０のパイプ７に接続されるカップリング６に接続され、 他端近傍がスリップリング２２２にて周方向に回転可能に支持され、他端が回転 方向駆動パルスモータ２２１の出力軸に連結体を介して接続される。よって、回 転方向駆動パルスモータ２２１の作動により回転軸２２３は周方向に回転する。 又、回転軸２２３におけるスリップリング２２２と超音波センサ１０との区間は 、取付台２１１に固定された支持部材２１６にて回転軸２２３の軸方向及び周方 向に滑動可能に支持される。 スリップリング２２２は、超音波センサ１０に電気的に接続されたケーブルと デジタル超音波探傷器３０との電気的接続を行う装置であり、超音波センサ１０ に接続されるケーブルが回転軸２２３の回転によりねじれるのを防止する。

【００１７】 又、検査対象である管１００と同芯上にて延在する回転軸２２３に対し、送り ネジ２１２は回転軸２２３の延在方向と同方向でかつ平行に配置される。このよ うに送りネジ２１２と回転軸２２３とを配置することで、掃引方向駆動パルスモ ータ２１３にて送りネジ２１２を回転させることで、スライドユニット２１４を 介して回転軸２２３を管１００の軸方向に沿って移動させることができ、したが って超音波センサ１０を管１００の軸方向に沿って移動させることができる。

【００１８】 次に、このように構成される管の割れ検査装置の動作について以下に説明する 。 本実施形態における管の割れ検査装置における基本的な探傷動作は、検査対象 である管１００における検査開始位置から、超音波センサ１０をまず管１００の 周方向へ１秒間当たり例えば数百回転させながら管１００の軸方向へ１秒間当た り例えば５０ｍｍの速さにて掃引しながら管１００の探傷検査を行うものである 。尚、上記周方向への超音波センサ１０の回転速度及び掃引速度は、上述のもの に限るものではなく、詳細検査の場合には例えば周方向へ１回転させて探傷検査 を行った後、超音波センサ１０を管１００の軸方向へ所定量移動させ、その位置 において同様に周方向への探傷検査を行うようにすることもできる。さらに、管 １００の周方向の所定範囲のみを探傷しながら管１００の軸方向へ移動していく ような探傷動作も可能である。又、超音波センサ１０の軸方向への移動速度につ いても、一定速度、可変速度とすることができる。尚、これらの速度制御は、後 述の動作説明に記載するように、入力される検査条件に従いコントローラ４０に て演算される。

【００１９】 図を参照して本実施形態の管の割れ検査装置におけるコントローラ４０が行う 動作について説明する。図４に、コントローラ４０の基本動作を示す。基本動作 として、「初期設定」、「主処理」、「後処理」の各動作がある。 ステップ（図内ではＳにて示す）３０００に示す「初期設定」とは、図５に示 すように、Ａドライブ、Ｂドライブ等の選択（Ｓ３０２０）を行い、探傷結果デ ータを記録する記録媒体である例えばフロッピディスクにおける記憶容量のチェ ック（Ｓ３０４０）を行い、表示装置（以下、ＣＲＴと記す）の画面へのタイト ルの表示（Ｓ３０６０）を行い、システムの開始メッセージのＣＲＴへの表示（ Ｓ３０８０）を行う動作をいう。

【００２０】 ステップ４０００に示す「主処理」とは、図６に示すように、探傷検査を実行 するに当たりコントローラ４０内において使用するバッファの記憶内容をクリア した後（Ｓ４０２０）、いわゆるメニュー画面と呼ばれる、実行する動作を選択 するためのタイトルを表した画面を表示し（Ｓ４０４０）、選択されたタイトル の動作を実行する動作をいう。尚、上記タイトルである、動作の選択枝としては 、「探傷検査」、「解析」、「ファイル操作」、「印字」、「終了」を設けてい る。「探傷検査」とは探傷検査を行いその結果について、ＣＲＴへの表示、フロ ッピディスクへの記録、割れ位置とその深さとの関係を示す割れ深さ断面図の印 字の各動作を行うものである。「解析」とはフロッピディスクに記録されている 探傷結果データに基づき上記割れ深さ断面図を印字する動作である。「ファイル 操作」とは探傷結果を顧客への報告書としてまとめる動作である。「印字」とは 上記報告書を印字する動作であり、「終了」とはシステムの動作を終了する動作 である。

【００２１】 ステップ６０００に示す「後処理」とは、図７に示すように、検査動作を終了 することのメッセージが表示される最終画面をＣＲＴに表示し（Ｓ６０２０）、 ＣＲＴをクリアする（Ｓ６０４０）動作をいう。

【００２２】 上記「探傷検査」動作について、図８から図１２を参照して説明する。尚、図 ８は「探傷検査」動作の全体の流れを示し、図９から図１２は図８に示す所定ス テップのサブルーチンを示す。 尚、探傷検査を実行する予定がある場合には、検査を行うに当たり予め、スラ イドユニット２１４を原点位置（検査開始位置）にセットし、かつ上述したよう に送りネジ２１２及び回転軸２２３を管１００の軸方向に合わせ、かつ回転軸２ ２３と管１００とを同芯上に配置し、かつ超音波センサ１０が検査開始位置とな るように当該割れ検査装置を設置しておく。

【００２３】 上述したメニュー画面にて「探傷検査」を選択した場合、まず探傷条件をキー ボード等にてコントローラ４０に入力する（Ｓ４１２０）。尚、探傷条件として は、本実施形態においては図９に示すように、管の標準肉厚、探傷検査を行う長 さ、探傷検査物の名称、探傷検査を開始する位置、探傷検査を終了する位置の各 情報がある（Ｓ４１２１からＳ４１２５）。これらの探傷条件の情報入力が終了 した時点でこれらの入力情報に基づきこれから行う探傷検査の設定状況がＣＲＴ に表示され（Ｓ４１２６）、表示された設定状況が正しい場合には検査員がキー ボード上の所定キーを押下することで（Ｓ４１２７）、検査条件が確定される。 尚、上記設定状況に誤りがある場合には、再度ステップ４１２１に戻り探傷条件 の再入力を行う。

【００２４】 探傷条件の入力後、今回行う探傷検査を他の探傷検査と識別するため探傷番号 を検査員が入力することで（Ｓ４１４０）、コントローラ４０は探傷検査結果を 記憶するデータファイルを作成する（Ｓ４１６０）。データファイルの作成が終 了した時点で探傷動作が始まりデータの取り込み動作が開始する（Ｓ４１８０） 。データ取り込みについては、図１０に示す動作が行われる。データ取り込みに ついて説明する。 まずコントローラ４０は、データ入力部（ＲＳ２３２Ｃ）並びに掃引方向駆動 パルスモータ２１３及び回転方向駆動パルスモータ２２１の制御部の初期化を行 い（Ｓ４１８１，４１８２）、上記データ入力部におけるデータ通信状態を示す ステータス情報を取得した後（Ｓ４１８４）、作成した上記データファイルを開 き（Ｓ４１８５）、さらに通信バッファをクリアする（Ｓ４１８６）。又、コン トローラ４０は、入力された検査条件に最適な探傷検査が行えるように超音波セ ンサ１０を駆動すべく、掃引方向駆動パルスモータ２１３へ供給するパルス数、 回転方向駆動パルスモータ２２１の回転速度を演算する（Ｓ４１８７）。以上の ステップ４１８１からステップ４１８７の動作にて検査準備が完了し、検査員の 検査実行又は検査中止のキー操作により検査実行又は検査中止のいずれかの動作 が行われる（Ｓ４１８８，４１８９）。検査中止の場合には、コントローラ４０ は上記データファイルを閉じ（Ｓ４１９２）、入力された探傷条件、上記探傷番 号を保存ファイルに書き込む（Ｓ４１９３）。

【００２５】 検査実行の場合には、コントローラ４０は、掃引方向駆動パルスモータ２１３ 及び回転方向駆動パルスモータ２２１を駆動し、演算結果に基づき掃引方向駆動 パルスモータ２１３及び回転方向駆動パルスモータ２２１の動作を制御する。又 、超音波センサ１０は超音波の送受信を開始する。これによって掃引方向駆動パ ルスモータ２１３及び回転方向駆動パルスモータ２２１の動作に従い超音波セン サ１０からは探傷情報がデジタル超音波探傷器３０へ供給される。尚、超音波セ ンサ１０からは、割れの発生箇所に応じて探傷情報が送出されるもので、よって 同一位置情報内に複数の割れが存在する場合にはそのそれぞれに対応して探傷情 報が送出される。尚、割れを検出した管１００の軸方向における位置情報は、検 査条件として入力した探傷開始点情報と、超音波センサ１０が管１００の軸方向 へ単位長さ分移動するのに必要なパルス数が分かっていることとから、掃引方向 駆動パルスモータ２１３へ供給したパルス数からコントローラ４０にて算出され る。

【００２６】 コントローラ４０がデジタル超音波探傷器３０へ送信を要求することで、デジ タル超音波探傷器３０からコントローラ４０への有効データの転送が開始され（ Ｓ４１９０）、コントローラ４０における通信バッファへ有効データが格納され ていく（Ｓ４１９１）。尚、有効データとは、割れの深さに対する、送出した超 音波の反射波の強度に関するデータをいい、上記反射波の最大強度を１０３％と して、得られた反射波の強度に対応した割合にて示されるデータである。尚、上 記反射波の最大強度を１００％ではなく１０３％としたのは単に装置側の信号処 理上の都合からである。又、有効データが得られた、管１００の軸方向の位置を 示す位置情報も上記通信バッファへ格納されていく。尚、デジタル超音波探傷器 ３０において有効データとは、超音波センサ１０から供給される探傷情報の内、 一つのデータとみなせるビット数を有するデータをいう。したがって、所定ビッ ト数に達する割れが検出された場合にのみ上記有効データ及び上記位置情報とが 通信バッファに格納されていくことになる。又、上述したように、同一位置情報 に複数の割れが存在する場合にはそのそれぞれに対応して有効データが存在する ことになる。所定のビット数となり有効データとなったときには、有効データは 処理され上記データファイルへ書き込まれ、（Ｓ４１９４，４１９５）、又、Ｃ ＲＴに表示される（Ｓ４１９６）。尚、ここでＣＲＴに表示される有効データは 、反射波の強度が上述した、％の単位にて表示される。

【００２７】 これにて検査長内の１箇所における探傷動作が終了し、コントローラ４０は演 算結果に基づき掃引方向駆動パルスモータ２１３へ所定量のパルス信号を送出し 超音波センサ１０を所定量分、管１００の軸方向へ移動させ、次の箇所における 探傷検査を上述と同様に実行する（Ｓ４１９７，４１９８）。このようにして検 査長にわたり探傷検査を実行し順次その有効データをデータファイルに書き込ん でいく。そして検査長分の探傷検査が終了した時点で、コントローラ４０は上記 １箇所毎についてそれぞれ割れ深さの最大値を計算する（Ｓ５０００）。

【００２８】 割れ深さ最大値計算工程（Ｓ５０００）について図１１を参照し説明する。 コントローラ４０は、最大値の初期値を「０」にセットした後（Ｓ５０１０） 、上記データファイルを開き該データファイルから各位置情報毎に上記有効デー タを読み出し（Ｓ５０２０，５０３０）、読み出したそれぞれの位置情報におけ るそれぞれの有効データに基づき割れ深さを求める。割れ深さの算出には、上述 した割れ深さ曲線が用いられる。尚、超音波センサ１０から供給される受信超音 波の強度は、上述したように％単位にて表わされた有効データであり、割れ深さ 曲線は、この有効データと割れ深さとの関係を示す、例えば図１９に示す曲線で ある。 又、超音波センサ１０の説明箇所にて述べたように、検査対象物内にお ける超音波の進行速度に応じて検査対象物に対する超音波の入射角を変化させる ように振動子２の傾斜角が異なる超音波センサ１０を使い分けることから、本実 施形態におけるコントローラ４０には、検査対象物内における超音波の進行速度 にて使用を選択する２種類の割れ深さ曲線の関数データを格納しており、割れ深 さ曲線の選択は検査条件を設定するときに行う。

【００２９】 それぞれの有効データは、その値が８０％以下、８０％を越え１００％以下、 １００％を越える、のいずれの範囲に該当するのかが判断され（Ｓ５０４０）、 割れ深さ曲線において判断された範囲に対応した曲線に従い割れ深さが求められ る（Ｓ５０５０）。求められた割れ深さ値は、同一位置情報内で前最大値と比較 （第１回目のときは「０」との比較）され（Ｓ５０６０）、今回求まった割れ深 さ値が上記前最大値を越えるものであれば今回求まった割れ深さ値を新たな最大 値として更新してデータファイルに書き込む（Ｓ５０６０，５０７０，５０８０ ）。さらに今回求まった割れ深さ値が存在する位置情報もデータファイルに書き 込まれる。例えば、検査開始点から５０ｍｍ進んだ位置に、深さ０．５ｍｍ，１ ．０ｍｍ，０．８ｍｍの３つの周方向への割れが検出された場合、最大割れ深さ 値は１．０ｍｍであり、位置情報として５０ｍｍが格納される。このようにデー タファイルには、各位置情報毎に割れ深さの最大値が書き込まれる。以下、ステ ップ５０３０からステップ５０８０が各位置情報毎に繰り返された後、データフ ァイルを閉じる（Ｓ５０９０）。 尚、最大値計算工程では、さらに検査長全体における最大値を求め、その最大 値とその最大値が存在する位置情報とのみを上記データファイルに記憶するよう にしてもよい。

【００３０】 このようにして割れが検出された位置とその位置における割れ深さの最大値が 求まることから、横軸に管の軸方向の長さ、縦軸に割れの深さを表した図（以下 、「割れ深さ断面図」と記す）を作成する（Ｓ５２００）。尚、上述した最大値 計算工程に続いて上記割れ深さ断面図の作成、表示工程を実行する場合には、上 述したステップ５０８０から後述のステップ５２５０へ移行する。以下に、上記 割れ深さ断面図の作成、表示工程（Ｓ５２００）について説明する。 上記データファイルが開かれ（Ｓ５２１０）、記憶されている上記有効データ 、位置情報の全データ数が計算された後（Ｓ５２２０）、これら上記有効データ 、位置情報が読み込まれる（Ｓ５２３０）。コントローラ４０は、読み込んだそ れぞれの有効データについて、ステップ５０５０と同様に割れ深さ曲線に基づき 割れ深さを求め（Ｓ５２４０）、例えば図１７に示すような、割れ検出位置毎に その位置における割れ深さの最大値を表した割れ深さ断面図をＣＲＴ上に表示す るために必要な演算を行い（Ｓ５２５０からＳ５２８０）、その演算した結果で ある検査結果データをフロッピディスクに保存する（Ｓ５２９０）。そして上記 検査結果データをＣＲＴ上に表示するか否かの判断を介して（Ｓ５３００）、表 示が選択された場合にはＣＲＴ上に割れ深さ断面図が表示される（Ｓ５３１０） 。 以上の説明が、図６に示す「探傷検査」に関する動作説明である。

【００３１】 次に、図６に示す「解析」に関する動作説明を行う。 上述したように各探傷検査毎に有効データがデータファイルに記憶されていく が、「解析」動作（Ｓ４３００）はこのようにして記憶された有効データをフロ ッピディスクのデータファイルから読み出し、割れが検出された位置毎に割れ深 さの最大値計算を行うものである。「解析」動作について図１３を参照し以下に 説明する。 「解析」動作が選択された場合、保存されている有効データの有無が確認され た後（Ｓ４３１０）、検査された管のすべての検査結果数、即ち、上記の有効デ ータのすべてが計数され（Ｓ４３２０）その数がＣＲＴに表示される（Ｓ４３３ ０）。次に、選択した管の有効データについて、図１１に示す割れ深さ最大値計 算（Ｓ５０００）に従い割れ深さの最大値が計算され、求まった割れ深さの最大 値がバッファに格納された後（Ｓ４３４０）、図１２に示す上述した断面表示工 程（Ｓ５２００）によってバッファに格納されたデータから割れ深さ断面図がＣ ＲＴ上に表示される。

【００３２】 一つの検査結果について位置及び最大値が表示された後、次データの表示指示 、前データの表示指示、又は動作終了のいずれかをキー入力する（Ｓ４３５０， ４３６０）。次データの表示指示又は前データの表示指示が選択された場合には 、割れ深さ最大値計算工程（Ｓ５０００）に従い割れ深さの最大値が計算され、 求まった割れ深さの最大値がバッファに格納された後（Ｓ４３８０）、図１２に 示す上述した断面表示工程（Ｓ５２００）によって割れ深さ断面図がＣＲＴ上に 表示される。一方、動作終了キーが選択された場合には、解析動作が終了する（ Ｓ４３９０）。

【００３３】 次に、「ファイル操作」に関する動作説明を行う。 「ファイル操作」動作（Ｓ４５００）とは、フロッピディスクに記憶された検 査結果データに従い、顧客への検査報告書を作成する動作をいう。「ファイル操 作」動作について図１４及び図１５を参照し以下に説明する。 「ファイル操作」が選択された場合、当該ファイル操作における注意事項に関 するメッセージがＣＲＴに表示された後（Ｓ４５２０）、フロッピディスクに検 査結果データが記憶されているか否かが確認され（Ｓ４５４０）、検査した管の 総本数が計算され（Ｓ４５６０）その本数がＣＲＴ上に表示される（Ｓ４５８０ ）。操作者はＣＲＴ上に表示された検査結果の中から報告書として出力したいも のを選択する。選択された検査結果データはテンポラリファイルに書き込まれる （Ｓ４６００）。そして該テンポラリファイルから読み出されるデータに従い図 １５に示す報告書用データファイル作成動作にて所定の形式にて報告書が作成さ れ（Ｓ４６２０）、動作終了可否判断を介して（Ｓ４６４０）、動作終了の選択 によりファイル操作の動作を終了する。尚、上記報告書用データファイルとは、 上記テンポラリファイルから後述の報告書用保存ファイルを作成する中間的なフ ァイルをいう。

【００３４】 上記報告書用データファイル作成動作について説明する。 上記テンポラリファイルが開かれ（Ｓ４６２１）、格納されている検査結果デ ータが読み込まれる（Ｓ４６２２）。読み込まれた検査結果データに基づきフロ ッピディスク内のデータファイルが開かれ（Ｓ４６２３）、該データファイルか ら読み出された上記有効データについて上述した割れ深さ最大値計算工程（Ｓ５ ０００）に従い割れ深さの最大値が計算され、計算された最大値及びその位置の 情報がバッファに格納される（Ｓ４６２４）。そして上記最大値及びその位置の 情報がバッファから報告書用保存ファイルに書き込まれ（Ｓ４６２５）、上記デ ータファイルは閉じられる（Ｓ４６２６）。そして動作終了可否判断を介して（ Ｓ４６２７）動作終了の選択により上記テンポラリファイルが閉じられ（Ｓ４６ ２８）報告書用データファイル作成動作が終了する。

【００３５】 次に、「印字」動作（Ｓ４７００）について説明する。「印字」動作とは、上 述した報告書をプリントアウトする動作をいう。「印字」動作について、図１６ を参照し以下に説明する。 「印字」が選択された場合、上述した報告書用保存ファイルが開かれ（Ｓ４７ ２０）、報告書用保存ファイルから読み出されたデータがプリンタにて印字され る（Ｓ４７４０）。印字されるものとしては、本実施形態においては、例えば図 １７に示すような割れ深さ断面図、若しくは図１８に示すような、検査した管毎 に割れ深さの最大値、その最大値が検出された管軸方向における位置等の情報を 表した一覧表等である。印字が終了すると、報告書用保存ファイルが閉じられ（ Ｓ４７６０）、動作終了可否判断を介して（Ｓ４７８０）、動作終了の選択によ り印字の動作が終了する。

【００３６】 尚、すべての動作を終了する場合には、上記メニュー画面に表示される「終了 」を選択することで動作は終了する。

【００３７】 以上説明したように本実施形態の管の割れ検査装置によれば、従来の探傷検査 装置に比べ超音波センサ１０を管１００の周方向へ高速で回転させ、かつ超音波 センサ１０から供給される探傷結果情報をコントローラ４０にてリアルタイムに 解析し、その解析結果をＣＲＴ上に表示したり、例えばフロッピディスクに記憶 したり、印字したりするようにしたことから、管の周方向に発生した割れの検査 に対して作業性及び検査精度を向上し、かつ短時間にて探傷検査を行うことがで きる。

【００３８】 尚、上述した実施形態は、管１００に対して管１００の軸方向及び周方向の両 方向に超音波センサ１０を自動的に移動させる割れ検査装置であるが、管１００ の軸方向への移動は検査員が手動にて行い、さらに超音波センサ１０における管 １００の周方向への回転を市販の可変速モータにて行うことで、当該割れ検査装 置の構造を簡素化することができる。尚、このような簡易タイプの管の割れ検査 装置は、上述した実施形態の管の割れ検査装置に比べ、管１００の周方向及び軸 方向への超音波センサ１０の回転、移動がコントローラ４０にて制御されないだ けであり、その他の検査結果解析等の各動作は上述したように行われる。したが ってこのような簡易タイプの管の割れ検査装置は、高速に探傷検査が実行でき、 かつ検査解析等も高速に行われ、さらに管の割れ検査装置全体構成が簡易である ので検査対象物への設置を容易に行え、かつ安価であるという利点を有する。 特に、割れが発生している正確な位置情報は不要であり単に割れの有無のみを 確認するような探傷検査において、上記簡易タイプの管の割れ検査装置は有益で ある。

【００３９】 又、詳細な探傷検査を行う場合には、超音波センサ１０の回転速度を例えば１ 回転／秒のような低速度として探傷検査を行い、超音波センサ１０が１回転した 管軸方向の位置における管の輪切り状態の断面図、即ち管の横断面図をコントロ ーラ４０から出力することもできる。

【００４０】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案によれば、検査対象物である管の周方向及び軸方向 へ制御装置の制御に基づき超音波センサを作動させ、管の周方向に存在する割れ を検出し、超音波センサの位置情報及び超音波センサから供給される探傷検出情 報に基づき制御装置にて検査情報の解析を行うように構成したことより、管の周 方向に発生した割れの検査に対して作業性及び検査精度を向上し、かつ短時間に て探傷検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の管の割れ検査装置の一実施形態にお
ける構成を示すブロック図である。

【図２】 図１に示す超音波センサの構造例を示す断面
図である。

【図３】 図１に示す駆動装置の一構成例を示す図であ
る。

【図４】 図１に示す管の割れ検査装置の動作の大略を
示すフローチャートである。

【図５】 図４に示す初期設定の動作を説明するための
フローチャートである。

【図６】 図４に示す主処理の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図７】 図４に示す後処理の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図８】 図６に示す「探傷検査」の動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図９】 図８に示す「探傷条件入力」の動作を説明す
るためのフローチャートである。

【図１０】 図８に示す「データ取り込み」の動作を説
明するためのフローチャートである。

【図１１】 図８に示す「割れ深さ最大値計算」の動作
を説明するためのフローチャートである。

【図１２】 図８に示す「断面表示」の動作を説明する
ためのフローチャートである。

【図１３】 図６に示す「解析」の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１４】 図６に示す「ファイル操作」の動作を説明
するためのフローチャートである。

【図１５】 図１４に示す「報告書用データファイル作
成」の動作を説明するためのフローチャートである。

【図１６】 図６に示す「印字」の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１７】 探傷検査結果の一例である断面表示の例を
示す図である。

【図１８】 探傷検査結果の一例であるリストアップの
例を示す図である。

【図１９】 割れ深さ曲線の一例を示すグラフである。

【図２０】 カップリングの断面図である。

【符号の説明】

１…ハウジング、２…振動子、３…薄板、４…ボールプ
ランジャ、５…接栓部、６…カップリング、１０…超音
波センサ、２０…駆動装置、３０…デジタル超音波探傷
器、４０…コントローラ、１００…管、２１０…掃引駆
動部、２１３…掃引方向駆動パルスモータ、２１４…ス
ライドユニット、２２０…回転駆動部、２２１…回転方
向駆動パルスモータ、２２２…スリップリング、２２３
…回転軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 管の周方向に延在する割れを検出するた
   め上記管内に挿入される超音波センサと、 上記超音波センサを管周方向へ回転させるセンサ駆動装
   置と、 上記センサ駆動装置の動作制御を行う動作制御部、上記
   超音波センサから供給される探傷検出情報を記憶する記
   憶部、及び上記探傷検出情報の解析を行う演算部を有す
   る制御装置と、を備えたことを特徴とする管の割れ検査
   装置。