JP4511487B2 - 水素に起因する損傷及び腐食減肉現象の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、水素に起因する損傷及び腐食減肉現象の検査方法に関する。
石油精製装置や石油化学装置等の各種石油プラントにおける機器・配管等の耐圧部材には、炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼が使用されているが、特に炭素鋼製および低合金鋼製の機器・配管の場合には、水素に起因する損傷が発生する場合がある。
まず、炭素鋼製機器・配管と接触する流体が硫化水素を含む場合には、硫化水素と水分により機器等を構成する鋼材が腐食し、その腐食により発生した水素の鋼材への浸入が発生する。そして、浸入した水素が局部に凝集した場合、鋼材の圧延方向に沿って平行な割れが発生する。この割れが、水素誘起割れ（ＨＩＣ：Hydrogen Induced Cracking）と呼ばれる。このＨＩＣが発生しただけでは機器等を構成する鋼材の材料強度に与える影響は小さいのであるが、複数のＨＩＣが存在する場合に、ＨＩＣ同士を板厚方向に沿って連結するような割れ（ステップ割れ）が発生すると鋼材の材料強度に与える影響が大きくなる。したがって、ステップ割れの検出はもちろん、その前提となるＨＩＣを検出することが、機器等の安全性を維持する上で非常に重要である。
また、高温高圧水素環境下で使用される機器・配管では水素侵食（ＨＡ：Hydrogen Attack）が発生する恐れがあり、このＨＡを防ぐために、一般的にＣ−０．５Ｍｏ、１Ｃｒ−０．５Ｍｏ、１．２５Ｃｒ−０．５Ｍｏ、２．２５Ｃｒ−１Ｍｏ等の低合金鋼が使用される。このＨＡとは、炭素鋼中の炭素と、運転条件において機器等を構成する鋼材に平衡固溶した水素が反応することによって、鋼材が脱炭されてメタンガスを生成したり、生成されたメタンガスが鋼材の結晶粒界に留まることによって結晶粒界に沿ってボイド状空洞（メタルバブル）やミクロフィッシャが形成され、鋼材の衝撃エネルギおよび破談強度、延性が低下する現象をいう。ＨＡが発生すると、材料が劣化し割れ等が発生することによって機器等の安全性が低下するので、機器等の安全性を維持するためには、ＨＡを検出することは非常に重要である。
本発明は、かかるＨＩＣ、ＨＡなどの水素に起因する損傷や、腐食減肉現象を検査する検査方法に関する。

従来から、ＨＩＣ等の水素に起因する損傷の検出には超音波を利用した方法が採用されている（例えば特許文献１〜４、従来例１〜４）
従来例１，２は、鋼材に超音波を供給する探触子を最適化することによって鋼材の表面から２mm以内の欠陥を精度よく検出することができるようにした技術であり、鋼材表面と欠陥との間で発生する多重反射を検出することにより欠陥の有無を判断している。
また、従来例３，４は、鋼材を挟むように送信子と受信子を配置し、受信子によって超音波が受信されるタイミングの差に基づいて欠陥の有無、位置を検出するものである。

しかるに、従来例１〜４の技術は、いずれも受信子によって超音波が受信されるタイミングのみに基づいて欠陥の有無を判断しており、受信子によって受信された信号からノイズと検出信号とを分離する基準には鋼材の厚さが用いられている。つまり、反射信号を受信するタイミングに基づいて、欠陥の有無や位置を判断しているのである。このため、腐食などにより鋼材の厚さが変化した場合、正常な厚さを有する場合に対し、表面又は裏面で反射した超音波が受信子に到達するタイミングからズレてしまう。すると、欠陥の位置が特定できない可能性がある。

特開平４−２５９８５３号 特開平５−３３３０００号 特開平８−３０４３５２号 特開平９−２５７７５９号

本発明は上記事情に鑑み、各種石油プラントにおける機器・配管等の耐圧部材に腐食が生じている場合でも、ＨＩＣやＨＡ等の水素に起因する損傷を検出することができ、ＨＩＣやＨＡによる機器等を構成する鋼材の損傷を正確に検出することができる水素に起因する損傷及び腐食減肉現象の検査方法を提供することを目的とする。

第１発明の水素に起因する損傷及び腐食減肉現象の検査方法は、検査対象に対して該検査対象内における所定の位置で集束する超音波を供給し、該検査対象の厚さ方向における超音波の集束位置を変化させながら検査対象の欠陥を検出する検査方法であって、超音波の集束位置を検査対象の表面に沿った方向にも移動させ、検査対象において反射される超音波の反射波を検出し、各集束位置で検出された全反射波に基づいて、検査対象内における反射波のエコー高さの分布を示したエコー高さ分布を形成し、エコー高さ分布における所定の値以上の強度を有する欠陥領域の分布に基づいて水素に起因する損傷を判別し、検査対象の表面に沿った方向において、水素に起因する損傷を検査する検査領域を設定し、該検査領域全域の面積と、該検査領域内において水素に起因する損傷が生じている部分の面積と、の割合を示す欠陥面積率と、該検査領域内において、該検査領域よりも狭い所定の面積を有する局所領域の面積と、該局所領域内において水素に起因する損傷が生じている部分の面積と、の割合を示す局所欠陥面積率とを算出し、算出された該局所欠陥面積率のうち、その値が最大となる最大局所欠陥面積率を算出することを特徴とする。
第２発明の水素に起因する欠陥及び腐食減肉現象の検査方法は、検査対象に対して該検査対象内における所定の位置で集束する超音波を供給し、該検査対象の厚さ方向における超音波の集束位置を変化させながら検査対象の欠陥を検出する検査方法であって、超音波の集束位置を検査対象の表面に沿った方向にも移動させ、検査対象において反射される超音波の反射波を検出し、各集束位置で検出された全反射波に基づいて、検査対象内における反射波のエコー高さの分布を示したエコー高さ分布を形成し、エコー高さ分布における所定の値以上の強度を有する欠陥領域の分布に基づいて水素に起因する損傷を判別し、欠陥領域の連続性を評価することによって腐食減肉が生じている領域を判別し、検査対象の表面に沿った方向において、水素に起因する損傷を検査する検査領域を設定し、該検査領域の面積と該検査領域内において水素に起因する損傷が生じている部分の面積との割合を示す欠陥面積率を、前記腐食減肉が生じている領域を除いて、算出することを特徴とする。
第３発明の水素に起因する欠陥及び腐食減肉現象の検査方法は、第１発明において、欠陥領域の連続性を評価することを特徴とする。
第４発明の水素に起因する欠陥及び腐食減肉現象の検査方法は、第１または第２発明において、検査対象に対して、フェイズドアレイ探触子を用いて超音波を供給することを特徴とする。
第５発明の水素に起因する欠陥及び腐食減肉現象の検査方法は、第１、第３または第４発明において、前記検査領域の欠陥面積率が所定の値を超えている場合にのみ、検査領域を縮小して、縮小された検査領域における局所欠陥面積率を算出することを特徴とする。

第１発明によれば、検査対象内における所定の位置に超音波を集束させておりしかもその集束位置を検査対象内のほぼ全域に移動させるから、実質同等の欠陥であれば、その存在位置が異なってもその欠陥に起因する反射波の強度（エコー高さ）をほぼ同等にすることができる。よって、エコー高さ分布を形成すれば欠陥の存在状況を確認することができる。しかも、欠陥の性質により、反射率やその形状等に違いがあるので、欠陥領域の分布から水素誘起割れや水素侵食等の水素に起因する損傷と他の欠陥とを判別することができる。また、検査対象に斜めから超音波を供給すれば、水素誘起割れ同士が連結されたステップ割れ等の検査対象の厚さ方向に沿って形成される損傷も検出することができる。また、水素誘起割れや水素侵食等の損傷の広がりを確認できるので、検査対象の状況をより多角的に判断することができる。さらに、水素誘起割れや水素侵食等の損傷が局所に集中して発生しているのか、それとも、均一に分布しているのかを判断することができるので、検査領域が大きい場合における欠陥面積率が同じでも検査対象の状態の相違を把握することができる。
第２発明によれば、検査対象内における所定の位置に超音波を集束させておりしかもその集束位置を検査対象内のほぼ全域に移動させるから、実質同等の欠陥であれば、その存在位置が異なってもその欠陥に起因する反射波の強度（エコー高さ）をほぼ同等にすることができる。よって、エコー高さ分布を形成すれば欠陥の存在状況を確認することができる。しかも、欠陥の性質により、反射率やその形状等に違いがあるので、欠陥領域の分布から水素誘起割れや水素侵食等の水素に起因する損傷と他の欠陥とを判別することができる。また、検査対象に斜めから超音波を供給すれば、水素誘起割れ同士が連結されたステップ割れ等の検査対象の厚さ方向に沿って形成される損傷も検出することができる。また、水素誘起割れや水素侵食等の損傷の広がりを確認できるので、検査対象の状況をより多角的に判断することができる。さらに、腐食減肉が発生している場合における欠陥面積率を過大評価することを抑えることができるので、検査対象の評価精度を向上させることができる。
第３発明によれば、水素誘起割れは長さの短い断続したクラックであるが、各種石油プラントにおける機器・配管等の耐圧部材に生じる腐食減肉は耐圧部材の内面に沿って連続して発生するので、欠陥領域の長さ・連続性に基づいて水素誘起割れと腐食減肉とを区別することができる。
第４発明によれば、超音波の集束位置を電子スキャンすることができるので、検査速度を向上させることができ、また、超音波の集束性を向上させることができる。
第５発明によれば、水素誘起割れや水素侵食等の損傷が局所に集中して発生しているのか、それとも、均一に分布しているのかを判断することができるので、検査領域が大きい場合における欠陥面積率が同じでも検査対象の状態の相違を把握することができる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明は検査対象の内部に存在する水素に起因する損傷である水素誘起割れ（ＨＩＣ）や水素侵食（ＨＡ）を検査する検査方法である。
まず、本発明の検査方法を説明する前に、本発明の検査方法に使用される検査装置について説明する。

図４は本発明の検査方法に使用される検査装置１の概略説明図である。図４において、符号Ｉは検査対象を示している。本発明の検査方法によって検査される検査対象Ｉは、例えば石油精製装置や石油化学装置等の各種石油プラントにおける機器・配管等の耐圧部材であり、硫化水素や水素を含む液体や気体と接する部材である。つまり、内部に水素誘起割れ（以下、ＨＩＣと略す）や水素侵食（ＨＡ）等の水素に起因する損傷が発生する可能性がある部材が検査対象となる。

図４において、符号３はフェイズドアレイ探触子（以下、ＰＡ探触子３という）であり、符号４はウェッジであり、符号５はウェッジの端部に取り付けられたエンコーダである。符号３、４、５は一体となっており、ＰＡ探触子ユニット２を形成している。このＰＡ探触子ユニット２を検査対象Ｉの表面に沿って移動させることによって、検査装置１は検査対象Ｉを検査することができる。ＰＡ探触子ユニット２は、図４（Ｂ）における実線Ｔに沿って移動するのであるが、詳細は後述する。以下、ＰＡ探触子ユニット２の移動方向を、探触子走査方向という。

図４（Ａ）に示すように、ソニコート等の接触媒質が塗布された検査対象Ｉの表面には、ＰＡ探触子ユニット２のウェッジ４が配設されている。ウェッジ４はアクリルや各種樹脂等から形成されたものであり、このウェッジ４の上面にはＰＡ探触子３が配設されている。ウェッジ４を設けず検査対象Ｉの表面に直接ＰＡ探触子３を接触させてもよいのであるが、ウェッジ４を設ければ、ＰＡ探触子３が検査対象Ｉの表面と接触することを防ぐことができるのでＰＡ探触子３の損傷を防ぐことができる。
前記ウェッジ４には、その端面にエンコーダ５が取り付けられている。このエンコーダ５は探触子走査方向におけるＰＡ探触子ユニット２の位置を検知するものであり、後述する制御装置６にケーブルによって接続されている。このため、エンコーダ５は検知した位置情報を後述する制御装置６に送信することができる。

図４（Ａ）および図５に示すように、ＰＡ探触子３は個々に制御可能な微細な振動子が複数個配列されたものである。ＰＡ探触子３では振動子を振動させて超音波ＵＷを発生させるのであるが、各振動子の振動するタイミングを制御して、超音波ＵＷを集束させる深さＬや、探触子走査方向と直交する方向において超音波ＵＷを集束させる位置を変化させることができる。具体的には、振動子同士の間で超音波ＵＷを発生するタイミングを変えれば振動子同士が超音波ＵＷを発生するタイミングの差に応じて、集束位置の深さ（図５（Ａ）のＬ１〜Ｌ３）を変化させることができる。例えば、隣接する振動子における超音波ＵＷ発生タイミングの差を大きくすれば集束位置の深さを浅くすることができ、超音波ＵＷ発生タイミングの差を小さくすれば集束位置の深さを浅くすることができる（図５（Ａ）参照）。また、振動させる振動子の位置を移動させれば、探触子走査方向と直交する方向において超音波ＵＷが集束する位置を電子スキャンさせることもできるのである（図５（Ｂ））。
このＰＡ探触子３の各振動子は受信器としても機能し、ＰＡ探触子３から発せられた超音波ＵＷが検査対象Ｉ内部のＨＩＣやＨＡに伴って発生するボイド状空洞等で反射された反射波を受信することができる。

図４（Ａ）に示すように、前記ＰＡ探触子３及びエンコーダ５は、制御装置６とケーブルにて接続されている。この制御装置６は、ＰＡ探触子３の各振動子が振動するタイミング等を制御し、かつ、ＰＡ探触子３が受信した反射波の強度（以下では、エコー高さという）を解析する機能を有するものである。この制御装置６は、反射波を受信する際に、各振動子が受信した反射波の位相を電子的に制御し受信した反射波のエコー高さを増幅する機能も有しているので、エコー高さの検出精度が向上する。
なお、探傷条件（超音波ＵＷの集束深さ、電子スキャン幅等）に関する情報は、パソコン７を介して制御装置６へ伝達されており、パソコン７から伝達される情報を変更することによって探傷条件を変更することができる。この探傷条件には、有効検査幅に関する情報も含まれている。この有効検査幅とは、探触子走査方向と直交する方向に沿って超音波ＵＷが集束する位置を電子スキャンしたときに、実際に超音波ＵＷ集束位置が移動する幅のことであり、ＰＡ探触子３の幅よりも狭くなる。

また、制御装置６は、受信部が受信した信号を解析する機能や解析した信号をパソコン７へ送り、パソコン画面上に各種画像を表示させる機能を有している。表示させる画像の例としては、図６（Ｂ）に示す、エコー高さの分布を２次元画像で表示するＢscope画像（図中Ｂが記載されている画像）、Ｃscope画像（図中Ｃが記載されている画像）、Ｄscope画像（図中Ｄが記載されている画像）や、ある一点における検査対象Ｉの厚さ方向に沿ったエコー高さの変動を表示するＡscope画像（図中Ａが記載されている画像）などがある。また、Ｃscope画像に基づいて、ＨＩＣやＨＡ等の水素に起因する損傷領域の面積率の割合を求める方法もあるが、詳細は後述する。ＨＩＣやＨＡ等の水素に起因する損傷領域の面積率とは、所定の面積を有する検査領域内に損傷が存在している領域の割合を意味する。
なお、Ｂscope画像、Ｃscope画像、Ｄscope画像とは、例えば、図４および図６に示すように、ＰＡ探触子ユニット２が移動する探触子走査方向をＸ軸、電子スキャンする方向（探触子走査方向と直交する方向）をＹ軸、検査対象Ｉの厚さ方向をＺ軸とする、ＸＹＺ座標を設定した場合、ＸＺ平面と平行な断面におけるエコー高さ分布を示した画像がＢscope画像であり、ＸＹ平面と平行な断面におけるエコー高さ分布を示した画像がＣscope画像であり、ＹＺ平面と平行な断面におけるエコー高さ分布を示した画像がＤscope画像である。
また、以下では検査対象Ｉの厚さ方向を単に板厚方向というが、板厚方向とは検査対象Ｉの表面に対して垂直な方向という意味であり、本願の検査方法により検査される対象が板状の部材に限定されることを意味するのではないのは、いうまでもない。

以下に、検査装置１による検査対象Ｉの検査方法を説明する。
まず、図１の探傷ステップＳ00に示すように、ＰＡ探触子３から発生させる超音波ＵＷの厚さ方向の集束位置を変化させながら電子スキャンさせ、かつ、ＰＡ探触子ユニット２を図４（Ｂ）における実線Ｔに沿って移動させる。すると、検査対象Ｉの一端から他端（図４（Ｂ）では上端から下端）まで、制御装置６に設定された所定の有効検査幅を有する領域について、検査対象Ｉ内部を検査することができる。
例えば、探触子走査方向の探傷データを１mm毎に取得し、かつ、ＰＡ探触子３の振動子ピッチ（探触子走査方向と直交する方向における電子スキャンピッチ）を１mmとすれば、１mmグリッド毎の探傷データを取得することができる。つまり、検査対象Ｉの表面に沿って、１mmグリッド毎の探傷データを取得することができるのである。

所定の有効検査幅を有する領域について検査対象Ｉの他端まで検査が終了すると、一旦、ＰＡ探触子ユニット２を検査対象Ｉから離間させ検査対象Ｉの一端まで移動させる。このとき、前述した有効検査幅の分だけＰＡ探触子ユニット２を図４（Ｂ）における左方にも移動させる。つまり、ＰＡ探触子ユニット２を図４（Ｂ）の二点鎖線の方向に移動させてから、ＰＡ探触子ユニット２を再び検査対象Ｉ表面に接触させ、超音波ＵＷの厚さ方向の集束位置を変化させながら電子スキャンさせ、かつ、実線Ｔに沿って検査対象Ｉの一端から他端まで移動させる。

そして、上記の作業を繰り返せば、検査対象ＩにおいてＨＩＣやＨＡ等の損傷を検査する領域（検査領域）を同一の条件で検査することができるのである。

なお、ＨＩＣやＨＡ等の損傷の探傷に際しては、ＰＡ探触子３以外の一般探触子を使用しても良いが、ＰＡ探触子３を使用すれば、探触子走査方向と直交する方向における超音波ＵＷの集束位置を電子的に変更することができるので、一般探触子を機械的に移動させるよりも検査速度を向上させることができる。そして、複数の振動子から発せられる超音波を集束させるので、集束位置におけるＳ／Ｎ比（欠陥において反射した反射波のエコー高さとノイズの比）を向上させることができ、検出感度を向上させることができる。
さらになお、超音波ＵＷはその進行方向と平行な欠陥等では反射されなかったり反射されてもその強度が弱くなるため、板厚方向に沿って超音波を発信した場合、つまり、垂直探傷による検査を行った場合にはＨＩＣ同士を連結するステップ割れ等は検出することができない。しかし、超音波ＵＷを板厚方向に対して斜めに発信する、つまり、斜角探傷による検査を行えば、板厚方向に沿って発生したステップ割れ等の欠陥であっても検出することができる。そして、超音波を板厚方向に対して斜めに供給する場合には、ウェッジ４として、楔形、つまり、ＰＡ探触子３が接触する面が検査対象Ｉの表面に対して傾斜した面を有する形状のものを使用すればよい。

さて、本発明の検査方法について説明する。
本発明の検査方法は、上記のごとき検査装置１（図４参照）により、全反射波を検出してエコー高さ分布を形成し、このエコー高さ分布に基づいてＨＩＣやＨＡ等の水素に起因する種々の損傷を判断するようにしたことにより、損傷の検出精度を向上させることができた点に特徴を有している。
なお、本発明の検査方法は、ＨＩＣやＨＡ等の水素に起因する種々の損傷の検査に使用することができるものであるため、以下では、代表としてＨＩＣを検査する場合を説明する。

ＨＩＣを検出する方法を説明する。
まず、前述のＰＡ探触子ユニットが反射波を検出する感度を設定するのであるが、５ｍｍピッチで板厚が変化する内部に欠陥の存在しない試験片を使用し、この試験片の表面に向けて超音波ＵＷを発信し、板厚の異なる位置における試験片からの反射波のエコー高さを測定する。この反射波は試験片の裏面で反射したものであるから、同じ強度の超音波ＵＷを発信したときに、検出されるエコー高さが同じになるようにＰＡ探触子ユニット２の距離振幅特性を補正すれば、超音波ＵＷを反射する深さに起因するエコー高さの変化が生じることを防ぐことができる。
ついで、基準平坦穴（φ５．６ｍｍ）が形成された試験片（ＪＩＳ ＳＴＢ Ｎ１試験片）において、基準平坦穴が形成されている面と逆の面から超音波ＵＷを供給し、ＰＡ探触子ユニット２の基準感度として基準平坦穴の底面から反射される反射波のエコー高さが、Ａscope画像のフルスケールを１００％とすると、例えば、反射波のエコー高さがフルスケール８０％のエコー高さとなるように設定する。

ＰＡ探触子ユニット２の感度設定が終了すると、上述した手順でＰＡ探触子ユニット２による検査領域の検査を行う。

検査領域全体の検査が終了すると、制御装置６から受信・解析データがパソコン７へ送られ、検査領域全体の合成画像をパソコン画面上に表示することができる。この合成画像とは、上述したＢscope画像、Ｃscope画像、Ｄscope画像である。この合成画像では、検査において検出された全反射波のうち所定のエコー高さ以上となっている領域をそのエコー高さに応じて色別表示し、所定のエコー高さより小さい領域は全て同じ色を使用して表示させる。すなわち、所定のエコー高さ以上のエコーをＨＩＣ等の傷が存在していることを示す傷指示エコーと判断している（S01）。
なお、所定のエコー高さは、検査する対象や検査状況により任意に設定でき、例えば、上述基準感度のエコー高さや、基準感度の1/2や1/4のエコー高さに設定することもできる。

ところで、図３（Ａ）に示すように、ある点Ｐ１，Ｐ２において超音波ＵＷの集束位置を板厚方向に沿って変化させた場合には、ＨＩＣおよび検査対象Ｉの裏面における反射波はエコー高さが大きくなるので、点Ｐ１，Ｐ２におけるＡscope画像には図３（Ｂ）に示すような形状になる。

ここで、Ａscope画像において、ＨＩＣからの反射波が、正常な板厚を有する検査対象Ｉの裏面よりも浅い位置に表示されるのは当然であるが、腐食減肉が生じている場合には、検査対象Ｉの裏面からの反射波も、正常な板厚を有する検査対象Ｉの裏面よりも浅い位置に表示される（図３（Ｂ）のＰ１）。すると、Ａscope画像のみでは、腐食減肉が生じている場合には、検査対象Ｉの裏面からの反射波が表示されている領域をＨＩＣが存在する領域と誤認してしまう可能性がある。

本発明の検査方法では、検査において全反射波を検出しているので、ＨＩＣが存在する領域を抽出することができる。
具体的には、以下の方法によってＨＩＣと腐食減肉を判断している。
まず、Ｂscope画像、Ｄscope画像を表示させる。例えば、図３（Ａ）のような検査対象Ｉの場合、Ｂscope画像、Ｄscope画像を表示させると図３（Ｃ）のような画像となる。
ついで、各画像において、検査対象Ｉの表面に沿った方向の各位置において、傷指示エコーのうち、最も深い位置に表示されている傷指示エコーの領域をバックエコーＢＥと認定する（図３（Ｃ）参照）。
そして、バックエコーＢＥと認定された領域の分布を確認する。具体的には、Ｂscope画像ではＸ方向、Ｄscope画像ではＹ方向にバックエコーＢＥが連続しているか否かを確認する。そして、バックエコーＢＥが連続している領域は検査対象Ｉの裏面からの反射波であり、バックエコーＢＥが不連続な領域にはＨＩＣが存在していると判断することができる（S02）。

一方、検査対象Ｉの裏面からの反射波であると判断された領域、つまり、ＨＩＣではないと判断された領域についてはその深さを確認し、バックエコーＢＥ領域の深さが正常な板厚と一致すれば、その部位は欠陥なしと判断することができる (S03)。
これに対し、バックエコーＢＥ領域の深さが正常な板厚よりも浅い場合には、バックエコーＢＥ領域に腐食減肉が発生していると評価することができる。そして、バックエコーＢＥ領域の深さと正常な板厚と比較したり、このバックエコーＢＥ領域がどの程度広がっているかを確認すれば、腐食減肉の程度も把握できるから、検査対象Ｉについて、ＨＩＣだけでなく腐食減肉も考慮した耐久性の評価をおこなうことができる。

また、ＨＩＣが存在していると判断された場合にも、バックエコーＢＥ領域の深さを判別する（S04）。そして、バックエコーＢＥ領域のうち、その深さが検査対象Ｉの本来の厚さと一致する部分が連続して存在すれば、その部分はＨＩＣであると判別することができる。
一方、バックエコーＢＥ領域の大部分が、正常な板厚よりも浅い場合には、その位置にはＨＩＣと腐食減肉とが混在している評価することができる。

なお、ＨＩＣのように腐食減肉に比べて不連続な損傷を検査する場合には、上記のＨＩＣ検査方法をそのまま採用することが可能である。
しかし、ＨＡに起因する損傷はある程度の連続性を有するので（図７参照）、上記の方法を採用しても腐食減肉と区別することは困難である。よって、ＨＡの検査では、図１にのフローチャートにおいて、エコー高さ分布を形成した後（S01）、バックエコーＢＥの連続性判断(S02)を行わず、すぐにバックエコーＢＥ領域の深さ判別（S04）を行えばよい。

つぎに、欠陥面積率を検出する方法を説明する。
なお、以下ではＨＩＣの面積率について説明するので、特許請求の範囲にいう欠陥面積率をＨＩＣ面積率で示し、特許請求の範囲にいう最大局所欠陥面積率を最大局所ＨＩＣ面積率で示している。

まず、検査対象Ｉの表面に沿って、所定の面積を有する全検査領域内におけるＣscope画像を形成する。
なお、ＨＩＣ面積率を検出する場合には、Ｃscope画像として、検査領域内の各点において、各点のＡscope画像に表示される各板厚のエコー高さを、そのエコー高さに応じて色別表示させたエコー高さ分布画像を使用する。Ｃscope画像は、板厚毎の断面画像とすることも可能であるが、通常の使用や、ＨＩＣ面積率を算出する場合は、送信波領域とバックエコーを除いた板厚領域の透過画像としている。送信波領域とは、ＰＡ探触子ユニット２から検査対象Ｉに発信された超音波ＵＷの影響によって、反射波の正確なエコー高さを検出できない領域を意味する。

ついで、所定のエコー高さを閾値として、Ｃscope画像を２色に分けて表示すると、ＨＩＣが存在する領域と、ＨＩＣが存在しない領域に分けることができるから、全検査領域の面積に対するＨＩＣが存在する領域の面積割合、つまり、ＨＩＣ面積率を算出することができる。よって、検査対象Ｉ内におけるＨＩＣの広がりを確認できるから、検査対象の状況をより多角的に判断することができる。
なお、閾値とするエコー高さは、検査する対象や検査状況により任意に設定できるのは、いうまでもない。

また、検査領域において、検査領域よりも狭い所定の面積を有する局所領域（図２（Ｂ）ではＦ内の黒枠で囲まれた領域）における局所ＨＩＣ面積率を確認する。この局所領域を検査領域内において任意に変更し、各局所領域のＨＩＣ面積率を求め、確認された局所ＨＩＣ面積率のうち最も大きいものを最大局所ＨＩＣ面積率とする。
そして、全検査領域のＨＩＣ面積率、つまり、全検査領域の平均ＨＩＣ面積率と最大局所ＨＩＣ面積率を比較すれば、全検査領域内において、ＨＩＣが局所に集中して発生しているのかそれとも均一に分布しているのかを判断することができる。すると、検査領域が大きい場合におけるＨＩＣ面積率が同じでも検査対象Ｉの状態の相違を把握することができ、より正確かつ厳密に検査対象Ｉの評価を行うことができる。

なお、全検査領域のＨＩＣ面積率を算出した後、全検査領域のＨＩＣ面積率が所定の値よりも大きい場合にのみ局所領域のＨＩＣ面積率を求めるようにしてもよい。

また、検査対象Ｉに腐食減肉が発生している場合、腐食減肉の部分をＨＩＣが存在する領域として採用すればＨＩＣ面積率が過大評価されてしまい、検査対象Ｉの状態を正確に評価することができなくなる。そこで、腐食減肉が存在する領域を除いてＨＩＣ面積率を算出すれば、ＨＩＣ面積率が正確になり、検査対象Ｉの評価が正確になる。このとき、腐食減肉が存在する領域は、上述したＨＩＣと腐食減肉を判別する方法によって判別すればよい。
なお、腐食減肉の影響を除く方法は、腐食減肉が発生していない板厚領域だけでＣscope画像を形成すればよい。

本発明の検査方法は、水素誘起割れや水素侵食等の水素に起因する損傷が発生する可能性がある石油精製装置や石油化学装置等の各種石油プラントにおける機器・配管等の耐圧部材の検査に適している。

本発明の検査方法により、ＨＩＣ、腐食減肉を検出するフローチャートである。 ＨＩＣ面積率と検査領域との関係を示した図である。 本発明の検査方法において、検査対象Ｉと、検査対象で反射した反射波のエコー高さの関係を示した図である。 本発明の検査方法に使用される検査装置１の概略説明図である。 フェイズドアレイ探触子３によって超音波を集束させる位置を変化させる状況の説明図である。 検査装置１により得られる反射波強度分布を示した図（ＨＩＣ分布図）である。 検査装置１により得られる反射波強度分布を示したＣscope画像（ＨＡ分布図）である。

Ｉ 検査対象
ＵＷ 超音波
ＨＩＣ 水素誘起割れ
ＨＡ 水素侵食
ＢＥ バックエコー
１ 検査装置
２ ＰＡ探触子ユニット
３ ＰＡ探触子
４ ウェッジ
５ エンコーダ
６ 制御装置
７ パソコン

Claims (5)

1. 検査対象に対して該検査対象内における所定の位置で集束する超音波を供給し、該検査対象の厚さ方向における超音波の集束位置を変化させながら検査対象の欠陥を検出する検査方法であって、
   超音波の集束位置を検査対象の表面に沿った方向にも移動させ、
   検査対象において反射される超音波の反射波を検出し、
   各集束位置で検出された全反射波に基づいて、検査対象内における反射波のエコー高さの分布を示したエコー高さ分布を形成し、
   エコー高さ分布における所定の値以上の強度を有する欠陥領域の分布に基づいて水素に起因する損傷を判別し、
   検査対象の表面に沿った方向において、水素に起因する損傷を検査する検査領域を設定し、
   該検査領域全域の面積と、該検査領域内において水素に起因する損傷が生じている部分の面積と、の割合を示す欠陥面積率と、
   該検査領域内において、該検査領域よりも狭い所定の面積を有する局所領域の面積と、該局所領域内において水素に起因する損傷が生じている部分の面積と、の割合を示す局所欠陥面積率とを算出し、
   算出された該局所欠陥面積率のうち、その値が最大となる最大局所欠陥面積率を算出する
   ことを特徴とする水素に起因する損傷及び腐食減肉現象の検査方法。
2. 検査対象に対して該検査対象内における所定の位置で集束する超音波を供給し、該検査対象の厚さ方向における超音波の集束位置を変化させながら検査対象の欠陥を検出する検査方法であって、
   超音波の集束位置を検査対象の表面に沿った方向にも移動させ、
   検査対象において反射される超音波の反射波を検出し、
   各集束位置で検出された全反射波に基づいて、検査対象内における反射波のエコー高さの分布を示したエコー高さ分布を形成し、
   エコー高さ分布における所定の値以上の強度を有する欠陥領域の分布に基づいて水素に起因する損傷を判別し、
   欠陥領域の連続性を評価することによって腐食減肉が生じている領域を判別し、
   検査対象の表面に沿った方向において、水素に起因する損傷を検査する検査領域を設定し、
   該検査領域の面積と該検査領域内において水素に起因する損傷が生じている部分の面積との割合を示す欠陥面積率を、前記腐食減肉が生じている領域を除いて、算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の水素に起因する損傷及び腐食減肉現象の検査方法。
3. 欠陥領域の連続性を評価する
   ことを特徴とする請求項１記載の水素に起因する損傷及び腐食減肉現象の検査方法。
4. 検査対象に対して、フェイズドアレイ探触子を用いて超音波を供給する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の水素に起因する損傷及び腐食減肉現象の検査方法。
5. 前記検査領域の欠陥面積率が所定の値を超えている場合にのみ、検査領域を縮小して、縮小された検査領域における局所欠陥面積率を算出する
   ことを特徴とする請求項１，３または４記載の水素に起因する損傷及び腐食減肉現象の検査方法。