JP5159436B2 - Method and apparatus for detecting scale adhesion - Google Patents

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Description

本発明は、ボイラ設備、蒸気系統配管、特に火力発電ボイラの蒸気系配管等の基材に付着したスケールの付着状態、特にスケールの浮き上り部、剥離境界部、段差部、厚さ変化部等のスケールの不均質付着部におけるスケールの付着状態を、電磁超音波共鳴法により検出する方法および装置に関するものである。 The present invention relates to boiler equipment, steam system piping, particularly scale attached to a base material such as steam piping of a thermal power generation boiler, in particular, scale lift, peeling boundary, step, thickness change, etc. The present invention relates to a method and an apparatus for detecting an adhesion state of a scale in a heterogeneous adhesion portion of the scale by an electromagnetic ultrasonic resonance method.

発電所等のボイラ管の内面には、金属酸化物、水酸化物等から成るスケールが付着し、これが熱伝達性を低下させることによりボイラ効率が低下する。なかでもボイラの過熱器管等の蒸気系統に生成する水蒸気酸化スケールは、熱伝達性の低下だけでなく、管とスケールの熱膨張率の違いからスケールが浮き上り、やがて剥離脱落して高速の蒸気とともに後段のタービンに飛来してタービンブレードの磨耗腐食を引き起こす。タービンブレードは定期検査時には多額の費用を投じて検査および保修されているが、スケール飛来の早期発見のため、スケールが浮き上った段階で検出できる方法が望まれている。   A scale made of metal oxide, hydroxide, or the like adheres to the inner surface of a boiler tube of a power plant or the like, and this reduces the heat transfer performance, thereby reducing boiler efficiency. In particular, the steam oxidation scale generated in steam systems such as boiler superheater tubes not only reduces heat transfer, but also rises due to the difference in coefficient of thermal expansion between the tubes and the scale, and eventually peels and falls off. Along with the steam, it flies to the turbine of the subsequent stage and causes wear corrosion of the turbine blade. Turbine blades are inspected and repaired at a high cost during regular inspections. However, a method that can detect the scales when they are rising is desired for early detection of the scales.

またスケールが剥離、脱落すると段差部、著しい厚さ変化部等が生じるが、このような不均質付着部では、他にもスケールの浮き上がりが生じている場合が多く、剥離脱落のおそれがある。このためスケールの浮き上り部、剥離境界部、段差部、厚さ変化部等のスケールの不均質付着部が生成した段階で、これを早期に検出できる方法が望まれている。   Further, when the scale is peeled or dropped, a stepped portion, a marked thickness change portion or the like is generated. However, in such a heterogeneous adhesion portion, the scale is often lifted and there is a risk of peeling and dropping. For this reason, there is a demand for a method that can detect an inhomogeneous adhesion portion of a scale, such as a scale floating portion, a peeling boundary portion, a step portion, or a thickness changing portion, at an early stage.

従来、スケールの付着の有無、厚さなどは、圧電素子を用いる超音波検査装置により、超音波パルスを発信し、その反射エコーを受信し、両者の時間差を算出することにより検出されていたが、この方法ではプローブを配管の外表面に接触させる必要があるため、検査にあたっては事前に配管外表面を平滑にした後洗浄して配管外表面にグリセリンペーストや油などの接触媒質を塗る必要があり、作業は非常に煩雑であった。   Conventionally, the presence / absence, thickness, etc. of scales have been detected by transmitting ultrasonic pulses with an ultrasonic inspection apparatus using piezoelectric elements, receiving the reflected echoes, and calculating the time difference between the two. In this method, since the probe needs to be in contact with the outer surface of the pipe, it is necessary to smooth the outer surface of the pipe in advance before cleaning and apply a contact medium such as glycerin paste or oil to the outer surface of the pipe. Yes, the work was very complicated.

このような従来の圧電素子を用いる超音波検査装置の問題点を改善するために、特許文献1には、電磁超音波探触子(Electro-Magnetic Acoustic Transducer)により配管の外側から配管の周方向および長手方向に走査して、非接触でボイラ配管等の基材に付着したスケールの厚さ、剥離、浮き上り状態等のスケールの付着状態を検出する方法が示されている。この方法は、電磁超音波探触子により対象物に超音波パルスを発生させ、反射波を検出するエコー法により配管等の水蒸気酸化スケールの厚さ、剥離、浮き上がり等を検査する方法であり、超音波パルスのエコー(反射波)を検出することにより、エコーの時間差からスケールの厚さ、剥離、浮き上がり等を検査するようにしている。   In order to improve the problems of the ultrasonic inspection apparatus using such a conventional piezoelectric element, Patent Document 1 describes the circumferential direction of the pipe from the outside of the pipe by an electromagnetic ultrasonic probe (Electro-Magnetic Acoustic Transducer). In addition, a method of scanning in the longitudinal direction and detecting a scale adhesion state such as a thickness of a scale adhered to a base material such as a boiler pipe without contact, peeling, or a lifted state is shown. This method is a method of inspecting the thickness, delamination, lifting, etc. of the steam oxidation scale such as piping by an echo method in which an ultrasonic pulse is generated on an object by an electromagnetic ultrasonic probe and a reflected wave is detected, By detecting the echo (reflected wave) of the ultrasonic pulse, the thickness of the scale, peeling, lifting, etc. are inspected from the time difference of the echo.

しかしこの方法によれば、超音波パルスとエコー(反射波)の時間差により基材やスケールの厚さを検出するため、超音波の波長による検出限界があり、スケール厚さが厚い場合には検出超音波パルスの検出は可能であるが、スケール厚さが薄い場合にはエコー(反射波)の干渉により検出精度が低下し、波が重なると検出不能になる。例えば厚さ100μm以下のスケールの場合、スケールと管材との境界エコーと、スケール表層のエコーが合成波となって両者が明瞭に分離できなくなり、スケール厚さはもとより、スケールの剥離や浮き上がり等の検知もできない。この場合、スケール層が100μm以上と厚い場合でも、剥離や浮き上がり層が100μm以下であれば検出できない。   However, according to this method, since the thickness of the substrate and scale is detected by the time difference between the ultrasonic pulse and echo (reflected wave), there is a detection limit due to the wavelength of the ultrasonic wave. Ultrasonic pulses can be detected, but when the scale is thin, the detection accuracy decreases due to interference of echoes (reflected waves), and detection becomes impossible when waves overlap. For example, in the case of a scale with a thickness of 100 μm or less, the boundary echo between the scale and the tube and the echo on the surface of the scale become a composite wave, making it impossible to clearly separate them. It cannot be detected. In this case, even if the scale layer is as thick as 100 μm or more, it cannot be detected if the peeled or lifted layer is 100 μm or less.

一方特許文献2には、このような電磁超音波エコー法とは異なる方法として、複数の層に共通の共鳴周波数の電磁超音波を用いて、不導電性界面を介して重ねられた導電性材料の積層構造体の腐食、疲労等の損傷状態を診断する方法が示されている。この方法は、電磁超音波探触子により超音波を発生させて積層構造体の一方の側面から送信し、他方の側面により反射される超音波を受信し、受信された超音波の音速および減衰の変化に基いて積層構造体の損傷状態を診断する方法である。しかし特許文献2には、基材に付着したスケールの厚さ変化、剥離、浮き上り状態等のスケールの付着状態を検出する方法は示されていない。   On the other hand, in Patent Document 2, as a method different from such an electromagnetic ultrasonic echo method, a conductive material superimposed on a non-conductive interface using electromagnetic ultrasonic waves having a common resonance frequency in a plurality of layers. A method for diagnosing a damage state such as corrosion and fatigue of a laminated structure is shown. In this method, an ultrasonic wave is generated by an electromagnetic ultrasonic probe and transmitted from one side surface of the laminated structure, and an ultrasonic wave reflected by the other side surface is received, and the sound velocity and attenuation of the received ultrasonic wave are received. This is a method of diagnosing the damage state of the laminated structure based on the change of the above. However, Patent Document 2 does not disclose a method for detecting the attached state of the scale, such as a change in the thickness of the scale attached to the substrate, peeling, or a lifted state.

非特許文献1には、電磁超音波共鳴法により、ボイラ配管等に付着した水蒸気酸化スケールの厚さを測定する方法が示されている。ここでは特許文献1、2に示されているような電磁超音波探触子により、電磁誘導信号として電磁波を送信し積層構造体の一方の側面に超音波を発生させるとともに、発生した超音波ならびに他方の側面により反射される超音波を含む構造体内の超音波から得られる起電力等の超音波信号を対象物から受信し、電磁誘導信号の周波数を変化させて掃引することにより超音波共鳴を発生させ、周波数の異なる複数の共鳴ピークから基材および酸化スケールの厚さを測定する方法が示されている。   Non-Patent Document 1 discloses a method of measuring the thickness of a steam oxidation scale attached to a boiler pipe or the like by an electromagnetic ultrasonic resonance method. Here, an electromagnetic ultrasonic probe as shown in Patent Documents 1 and 2 transmits an electromagnetic wave as an electromagnetic induction signal to generate an ultrasonic wave on one side surface of the laminated structure. An ultrasonic signal such as an electromotive force obtained from the ultrasonic wave in the structure including the ultrasonic wave reflected by the other side is received from the object, and the ultrasonic resonance is performed by changing the frequency of the electromagnetic induction signal and sweeping it. A method of generating and measuring the thickness of a substrate and oxide scale from a plurality of resonance peaks having different frequencies is shown.

しかし非特許文献1には、特定の厚さの酸化スケールが付着したボイラ配管から得られる複数の共鳴ピークは、基材層とスケール層の不連続性により周波数軸にそってシフトすること、このため各ピークから算出される厚みは変化するため、これを補正することが示されているが、浮き上り部、剥離境界部、段差部、厚さ変化部等のスケールの不均質付着部を検出する方法は示されていない。
特開2004−45124号公報 特開2003−254943号公報 検査技術2003.5.第36〜39頁
However, in Non-Patent Document 1, a plurality of resonance peaks obtained from a boiler pipe to which a specific thickness of oxide scale is attached are shifted along the frequency axis due to discontinuity between the base material layer and the scale layer. For this reason, the thickness calculated from each peak changes, and it has been shown to correct this, but it detects non-uniform adhesion parts of scales such as floating parts, peeling boundary parts, step parts, and thickness changing parts. How to do is not shown.
JP 2004-45124 A JP 2003-254943 A Inspection technology 2003.5. Pages 36-39

上述の通り、従来技術では電磁超音波共鳴法をスケール付着部の厚さ測定に利用するだけであり、しかもその厚さを正確に測定するためには単一共鳴ピークがでるような出力や周波数を選定して行っていた。従来の厚さ測定のやり方では、測定装置の出力を高くすると分割共鳴ピーク群が出ることがあるが、この場合には、付着部の厚さを正確に測定することができないため、その出力を単一共鳴ピークだけが出るような値にまで低く抑えて行うのが通常であった。
このように従来技術は、スケール付着部の厚さ測定に関するものであり、浮き上がり、剥離、段差部、厚み変化等のスケールの不均質付着の状態を電磁超音波共鳴法により検出することはできなかった。また従来技術では、単一共鳴ピークを利用するだけで、分割共鳴ピーク群の有意性について全く認識されていなかったのが実情である。
As described above, in the prior art, the electromagnetic ultrasonic resonance method is merely used for measuring the thickness of the scale adhering portion, and in order to accurately measure the thickness, the output and frequency at which a single resonance peak appears. Was selected. In the conventional thickness measurement method, if the output of the measuring device is increased, a divided resonance peak group may appear.In this case, since the thickness of the adhered portion cannot be measured accurately, the output is reduced. It was usual to keep the value so low that only a single resonance peak appears.
As described above, the prior art relates to the measurement of the thickness of the scale adhering portion, and the state of non-uniform adhesion of the scale such as lifting, peeling, stepped portion, and thickness change cannot be detected by the electromagnetic ultrasonic resonance method. It was. Further, in the prior art, the fact that only the single resonance peak is used and the significance of the divided resonance peak group was not recognized at all.

本発明者は、電磁超音波共鳴法による上記従来技術を活用している中で、従来その有用性が全く認識されていなかった分割共鳴ピーク群がスケール付着部の状態次第で出たり出なかったりする現象を突き止めた。そこでスケール付着部の状態が異なる幾つかの試験片で実験を行ったところ、分割共鳴ピーク群が出る、出ないという現象がスケールの浮き上がり、剥離、段差部、厚み変化等のスケール付着部の状態変化と密接な関係にあることを知見し、本発明に至ったものである。そしてその後さらに実験を繰り返す中で、分割共鳴ピーク群がはっきり出る好ましい超音波周波数領域としては1.0〜3.5MHz、さらに好ましくは1.5〜2.5MHzであることも判明した。
本発明の目的は、電磁超音波共鳴法により非接触でも、高精度かつ短時間に、ボイラの蒸気系配管等の基材に付着したスケールの付着状態、特にスケールの浮き上り部、剥離境界部、段差部、厚さ変化部等のスケールの不均質付着部におけるスケールの付着状態を検出するスケールの付着状態検出方法および装置を提案することである。
While utilizing the above-described conventional technology based on the electromagnetic ultrasonic resonance method, the present inventor may not have a split resonance peak group that has not been recognized for its usefulness at all depending on the state of the scale adhesion portion. I found out the phenomenon. Therefore, when an experiment was performed with several test pieces with different scale attachment states, the phenomenon of split resonance peaks appearing or not appearing was caused by scale lift, peeling, stepped portions, thickness change, etc. The present inventors have found that there is a close relationship with change, and have reached the present invention. Then, as the experiment was further repeated, it was also found that the preferable ultrasonic frequency region in which the divided resonance peak group clearly appears is 1.0 to 3.5 MHz, more preferably 1.5 to 2.5 MHz.
The object of the present invention is to attach the scale attached to the base material such as the steam system piping of the boiler in a high accuracy and in a short time even in a non-contact manner by the electromagnetic ultrasonic resonance method, in particular, the lifted portion of the scale, the separation boundary portion. Another object of the present invention is to propose a scale adhesion state detection method and apparatus for detecting a scale adhesion state in a non-uniform adhesion portion of a scale such as a stepped portion and a thickness changing portion.

本発明は、次のスケール付着状態の検出方法および装置である。
(1) 基材にスケールが付着した対象物の基材のスケールが付着した面の反対側の面に対向して、異なる位置に電磁超音波探触子を移動させて配置し、
電磁超音波探触子により、電磁誘導信号を送信して対象物に超音波を生じさせるとともに、対象物から超音波信号を受信し、
電磁超音波探触子から送信する電磁誘導信号の周波数を変化させて掃引し、超音波共鳴を発生させることにより共鳴スペクトルを得、
共鳴次数の異なる共鳴ピークとして、単一ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に均質付着部と判定し、
均質付着部における共鳴周波数の差から基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算し、
共鳴次数の異なる共鳴ピークとして、それぞれ異なる共鳴次数において対応関係にある複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、不均質付着部と判定し、
不均質付着部における共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群をそれぞれ構成する複数の個別共鳴ピークのうち、共鳴次数の異なる共鳴ピーク群の中の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差と、他の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差とから、基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算して、均質付着部における肉厚と対比するとともに、肉厚の差からスケールの付着状態を判定
することを特徴とするスケール付着状態の検出方法。
(2) 電磁超音波探触子が、磁界中で送信コイルに高周波電流を通電して発生する電磁波を電磁誘導信号として送信し、電磁誘導により対象物に渦電流を発生させ、ローレンツ力により対象物中に超音波振動を生じさせ、これにより励起された起電力を超音波信号として受信コイルで誘導電流として取り出すローレンツ型のものである上記(1)記載の方法。
(3) 対応関係にある個別共鳴ピークが、隣接する共鳴ピーク群中の対応関係にある個別共鳴ピークペアである上記(1)または(2)記載の方法。
(4) 対象物に1.0〜3.5MHzの超音波を生じさせる上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の方法。
(5) 基材にスケールが付着した対象物に電磁誘導信号を送信するとともに、超音波信号を受信する電磁超音波探触子と、
基材にスケールが付着した対象物の基材のスケールが付着した面の反対側の面に対向して、異なる位置に電磁超音波探触子を移動させて配置する移動配置装置と、
基材にスケールが付着した対象物に、電磁超音波探触子から電磁誘導信号を送信して超音波を生じさせるとともに、電磁超音波探触子で対象物から超音波信号を受信する送受信制御装置と、
電磁超音波探触子から送信する電磁誘導信号の周波数を変化させて掃引することにより超音波共鳴を発生させて共鳴スペクトルを得、共鳴次数の異なる共鳴ピークとして、単一ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に均質付着部と判定し、均質付着部における共鳴周波数の差から基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算し、共鳴次数の異なる共鳴ピークとして、それぞれ異なる共鳴次数において対応関係にある複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、不均質付着部と判定し、不均質付着部における共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群をそれぞれ構成する複数の個別共鳴ピークのうち、共鳴次数の異なる共鳴ピーク群の中の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差と、他の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差とから、基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算して、均質付着部における肉厚と対比するとともに、肉厚の差からスケールの付着状態を判定する演算制御装置と
を含むことを特徴とするスケール付着状態の検出装置。
(6) 電磁超音波探触子が、磁界中で送信コイルに高周波電流を通電して発生する電磁波を電磁誘導信号として送信し、電磁誘導により対象物に渦電流を発生させ、ローレンツ力により対象物中に超音波振動を生じさせ、これにより励起された起電力を超音波信号として受信コイルで誘導電流として取り出すローレンツ型のものである上記(5)記載の装置。
(7) 対応関係にある個別共鳴ピークが、隣接する共鳴ピーク群中の対応関係にある個別共鳴ピークペアである上記(5)または(6)記載の装置。
(8) 送受信制御装置が、対象物に1.0〜3.5MHzの超音波を生じさせるものである上記(5)ないし(7)のいずれかに記載の装置。
The present invention is the following method and apparatus for detecting a scale adhesion state.
(1) The electromagnetic ultrasonic probe is moved and arranged at a different position so as to face the surface opposite to the surface of the substrate on which the scale is attached to the object on which the scale is attached to the substrate ,
The electromagnetic ultrasonic probe transmits an electromagnetic induction signal to generate an ultrasonic wave on the object, and receives an ultrasonic signal from the object.
Sweeping by changing the frequency of the electromagnetic induction signal transmitted from the electromagnetic ultrasonic probe, obtaining the resonance spectrum by generating ultrasonic resonance,
When a resonance spectrum consisting of repetition of a single peak is obtained as a resonance peak with a different resonance order, it is determined as a homogeneous adhesion portion,
Calculate the overall wall thickness including the base material and the attached scale from the difference in resonance frequency in the homogeneous adhesion part,
When a resonance spectrum consisting of a repetition of a group of resonance peaks divided into a plurality of individual resonance peaks corresponding to each other at different resonance orders is obtained as a resonance peak having different resonance orders, it is determined as a heterogeneous adhesion portion ,
Among the plurality of individual resonance peaks constituting each of the plurality of resonance peak groups having different resonance orders in the heterogeneous adhesion portion, the difference in resonance frequency between the individual resonance peaks in the corresponding relationship among the resonance peak groups having different resonance orders Calculate the total wall thickness including the base material and the attached scale from the difference in resonance frequency between the individual resonance peaks in other corresponding relations, and compare it with the wall thickness in the homogeneously attached part. A method for detecting a scale adhesion state, wherein the scale adhesion state is determined from the difference .
(2) An electromagnetic ultrasonic probe transmits an electromagnetic wave generated by applying a high-frequency current to a transmission coil in a magnetic field as an electromagnetic induction signal, and an eddy current is generated in the object by electromagnetic induction. causing ultrasonic vibration in the object, thereby excited electromotive force of the method (1) Symbol placement is of the Lorentzian taken out as an induction current in the receiver coil as an ultrasonic signal.
(3) The method according to (1) or (2) above, wherein the individual resonance peaks in a corresponding relationship are individual resonance peak pairs in a corresponding relationship in adjacent resonance peak groups.
(4) The method according to any one of (1) to (3) , wherein an ultrasonic wave of 1.0 to 3.5 MHz is generated on the object.
(5) An electromagnetic ultrasonic probe that transmits an electromagnetic induction signal to an object having a scale attached to a substrate and receives an ultrasonic signal;
A moving arrangement device that moves and arranges the electromagnetic ultrasonic probe to a different position opposite to the surface opposite to the surface of the substrate on which the scale is attached to the substrate with the scale attached to the substrate ,
Transmission / reception control that generates an ultrasonic wave by transmitting an electromagnetic induction signal from an electromagnetic ultrasonic probe to an object with a scale attached to the substrate, and receives an ultrasonic signal from the object by the electromagnetic ultrasonic probe Equipment,
Resonance spectrum is obtained by changing the frequency of the electromagnetic induction signal transmitted from the electromagnetic ultrasonic probe and sweeping it to obtain a resonance spectrum. Resonance peaks consist of repeated single peaks as resonance peaks with different resonance orders. When a spectrum is obtained, it is judged as a homogeneously attached part, and the total thickness including the substrate and attached scale is calculated from the difference in resonance frequency at the homogeneously attached part, and resonances with different resonance orders are obtained. When a resonance spectrum consisting of a repetition of resonance peak groups divided into a plurality of individual resonance peaks having a correspondence relationship in order is obtained, it is determined as a heterogeneous adhesion portion, and a plurality of resonance orders having different resonance orders in the heterogeneous adhesion portion are determined . Individual resonance peaks corresponding to each other among the resonance peak groups having different resonance orders among the plurality of individual resonance peaks constituting the resonance peak groups. From the difference in resonance frequency between ringing peaks and the difference in resonance frequency between individual resonance peaks in other corresponding relations, the total wall thickness including the substrate and the attached scale is calculated, and the with comparison with the thickness detection apparatus of the scale deposition condition, characterized in that it comprises an arithmetic control unit for determining the state of adhesion of scale from the difference in thickness.
(6) An electromagnetic ultrasonic probe transmits an electromagnetic wave generated by applying a high-frequency current to a transmission coil in a magnetic field as an electromagnetic induction signal, and an eddy current is generated in the object by electromagnetic induction. causing ultrasonic vibration in an object, that of the Lorentz type is the (5) Symbol mounting device for taking out the electromotive force excited by this as an induction current in the receiver coil as an ultrasonic signal.
(7) The apparatus according to (5) or (6) above, wherein the individual resonance peaks in a corresponding relationship are individual resonance peak pairs in a corresponding relationship in adjacent resonance peak groups.
(8) The device according to any one of (5) to (7) , wherein the transmission / reception control device generates an ultrasonic wave of 1.0 to 3.5 MHz on the object.

本発明においてスケール付着状態検出の対象となる対象物は、基材にスケールが付着したものであり、ボイラ設備、蒸気系統配管、特に火力発電ボイラの蒸気系配管など、金属酸化物、水酸化物等から成るスケールが付着した構造物である。このような基材としては鋼材、銅材、その他の金属からなるものが多いが、コンクリート、木材、その他の材料からなるものであってもよい。   In the present invention, the target for the scale adhesion state detection is that the scale is adhered to the base material, such as boiler equipment, steam system piping, particularly steam system piping of a thermal power generation boiler, metal oxide, hydroxide It is a structure to which a scale composed of etc. is attached. Such a base material is often made of steel, copper, or other metal, but may be made of concrete, wood, or other materials.

上記の対象物としては、基材の内面にスケールが付着した配管、タンク等の構造物が、検出の対象として適しているが、外面にスケールが付着したものであってもよい。ボイラ配管としては、過熱器管、再熱器管、蒸発管等があげられる。本発明では、これらの基材のスケールが付着した面反対側の面(一般的には外面)に対向して電磁超音波探触子を配置し、非接触でスケールの不均質付着部におけるスケールの付着状態を検出するが、スケールが付着した面と反対側の面(面)は酸化物、汚れ等が付着せず、均一な面であることが好ましい。 As the above-mentioned object, a structure such as a pipe or a tank having a scale attached to the inner surface of the base material is suitable as a detection target, but a structure having a scale attached to the outer surface may be used. Examples of the boiler pipe include a superheater pipe, a reheater pipe, and an evaporation pipe. In the present invention, so as to face the opposite surface of the scale of these substrates are adhered surface (typically an outer surface) to place the electromagnetic ultrasonic probe, the heterogeneous deposition of scale in a non-contact While detecting the state of adhesion of scale, a surface (outer surface) opposite to the scale is adhered surface oxide, without dirt adhesion, preferably a uniform surface.

ボイラ管の内面に金属酸化物、水酸化物等から成るスケールが付着すると、熱伝達性が低下しボイラ効率が低下する。この点を除けば、付着したスケールはボイラ等の定期検査時に化学洗浄により除去されるため、剥離、脱落の危険性が差し迫っていない限り、緊急に対処しなくても良い場合が多い。しかしスケールが浮き上がると、剥離脱落してタービンブレードの磨耗腐食を引き起こすので、スケールの浮き上がりを早期に検出することが望まれる。   If a scale made of metal oxide, hydroxide, or the like adheres to the inner surface of the boiler tube, the heat transfer performance is lowered and the boiler efficiency is lowered. Except for this point, the attached scale is removed by chemical cleaning during periodic inspections of boilers and the like, so there is often no need to deal with it urgently unless the danger of peeling or dropping is imminent. However, if the scale is lifted, it will be peeled off and cause wear corrosion of the turbine blade, so it is desirable to detect the scale lift early.

またスケールが剥離、脱落すると段差部が現れ、スケールの厚さ変化部が生じるが、このような部分では他にもスケールが浮き上がりが生じている場合が多く、剥離脱落のおそれがある。このため本発明では、スケールの浮き上り部、剥離境界部、段差部、厚さ変化部等のスケールの不均質付着部を含む不均質付着状態を検出対象とするが、不均質付着部と対比するために、スケールの均質付着部あるいは非付着部を含む均質付着状態をも検出対象とする。 Further, when the scale is peeled or dropped, a stepped portion appears and a scale thickness changing portion is generated. However, in such a portion, the scale is often lifted, and there is a risk of peeling and dropping. For this reason, in the present invention, the detection target is a heterogeneous adhesion state including a heterogeneous adhesion part of the scale such as a scale floating part, a peeling boundary part, a step part, and a thickness change part. to the homogeneous deposition conditions including a homogeneous attachment or non-attachment of the scale also shall be the detection target.

本発明において検出対象とする基材およびスケールの材質、種類、厚さ等は、電磁超音波共鳴が発生する範囲であれば制限はなく、スケール層の厚さが100μm以下の場合でも検出可能である。検出対象となる基材の厚さは一般的には1〜60mm、好適には3〜30mm、スケール層の厚さは0.01〜1.0mm、好適には0.05〜0.6mm程度である。   In the present invention, the material, type, thickness, etc. of the base material and scale to be detected are not limited as long as electromagnetic ultrasonic resonance is generated, and can be detected even when the thickness of the scale layer is 100 μm or less. is there. The thickness of the base material to be detected is generally 1 to 60 mm, preferably 3 to 30 mm, and the thickness of the scale layer is about 0.01 to 1.0 mm, preferably about 0.05 to 0.6 mm. It is.

本発明ではスケールの浮き上り部、段差部、厚さ変化部等のスケールの不均質付着部は、基材およびスケールの厚さを含む全体の肉厚を測定し、不均質付着部における厚い方の肉厚と薄い方の肉厚との肉厚差として検出するが、このとき測定する全体の肉厚は一般的には1〜60mm、好適には3〜30mm、肉厚差は10〜1000μm、好適には50〜600μm程度とすることができる。   In the present invention, the non-uniformly adhered portion of the scale, such as the raised portion of the scale, the stepped portion, and the thickness changing portion, is measured by measuring the total thickness including the thickness of the base material and the scale, Is detected as a difference in thickness between the thinner one and the thinner one, but the overall thickness measured at this time is generally 1 to 60 mm, preferably 3 to 30 mm, and the thickness difference is 10 to 1000 μm. The thickness may preferably be about 50 to 600 μm.

このような金属等の基材にスケールが付着した対象物を、電磁超音波探触子により電磁波等の電磁誘導信号を送信して超音波を生じさせ、電磁超音波共鳴法により対象物の肉厚を測定する際、スケールが均一に付着した対象物の場合には、単一の共鳴ピークがほぼ一定の周波数間隔で繰り返し現れ、その共鳴周波数から肉厚を計算する方法が前記非特許文献1に示されている。従ってこの方法により付着したスケールを含む対象物全体の肉厚を複数の部位において測定し、肉厚差を調べればスケールの剥離の有無を判定できることになる。しかし共鳴ピークが現れる位置は測定条件によって微妙に変動し、特にスケールの肉厚、肉厚差などが小さいときは、肉厚差を正確に判定することは困難である。   An object having a scale attached to a base material such as metal is generated by transmitting an electromagnetic induction signal such as an electromagnetic wave by an electromagnetic ultrasonic probe to generate ultrasonic waves. When measuring the thickness, in the case of an object having a uniformly attached scale, a single resonance peak repeatedly appears at a substantially constant frequency interval, and the method of calculating the thickness from the resonance frequency is the non-patent document 1. Is shown in Therefore, if the thickness of the entire object including the scale attached by this method is measured at a plurality of portions and the difference in thickness is examined, it is possible to determine the presence or absence of scale peeling. However, the position at which the resonance peak appears varies slightly depending on the measurement conditions, and it is difficult to accurately determine the difference in thickness, particularly when the thickness of the scale and the difference in thickness are small.

上記のように均質な基材層にスケール層が均一に付着している位置では、単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られるが、電磁超音波探触子の検出領域として、スケールの浮き上がり部、剥離境界部、脱落による段差部、あるいはスケールの厚さ変化等の不均質付着部位に電磁超音波探触子を配置して検出を行うと、共鳴次数の異なる共鳴ピークとして、それぞれ異なる共鳴次数において対応関係にある複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られることが分かった。本発明ではこのような分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られる場合に、不均質付着部と判定することにより、高精度かつ短時間に、スケールの付着状態を検出する。   At the position where the scale layer is uniformly attached to the homogeneous base layer as described above, a resonance spectrum consisting of repetition of a single resonance peak is obtained, but the scale is used as the detection region of the electromagnetic ultrasonic probe. When detecting by placing an electromagnetic ultrasonic probe on a non-uniform adhesion site such as a floating part, peeling boundary part, stepped part due to dropping, or a change in scale thickness, resonance peaks with different resonance orders are detected. It was found that a resonance spectrum consisting of a repetition of a group of resonance peaks divided into a plurality of individual resonance peaks having a corresponding relationship at different resonance orders was obtained. In the present invention, when a resonance spectrum composed of repetition of such divided resonance peak groups is obtained, the adhesion state of the scale is detected with high accuracy and in a short time by determining the heterogeneous adhesion portion.

電磁超音波共鳴法は、電磁超音波探触子の検出領域内の超音波共鳴を検出する方法であり、検出領域内の構造が単純であれば単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られることになる。これは検出領域内において、基材にスケールが付着していない場合、スケールが均一に付着している場合、あるいは剥離した場合でも均一に剥離脱落している場合には、単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られることになる。   The electromagnetic ultrasonic resonance method is a method for detecting ultrasonic resonance in the detection region of the electromagnetic ultrasonic probe. If the structure in the detection region is simple, a resonance spectrum consisting of repetition of a single resonance peak is generated. Will be obtained. This is because, within the detection area, when the scale is not attached to the substrate, the scale is uniformly attached, or even if it is peeled off evenly, the single resonance peak A resonance spectrum consisting of repetition is obtained.

これに対して電磁超音波探触子の検出領域内に、スケールの浮き上がり部、剥離境界部、脱落による段差部、あるいはスケールの厚さ変化等の不均質付着部位が存在すると、多くの共鳴が生じ、複数の共鳴ピークが現れることになる。例えば剥離境界部や段差部では、正常な均質付着部による共鳴と、剥離、脱落による薄肉厚部による共鳴が生じ、薄肉厚部が複数存在する場合は、複数の共鳴が生じることになり、分割された共鳴ピーク群の繰り返しが生じる。浮き上がり部は均質付着部と剥離部が小さい間隔で集まった状態であり、不均質付着部となり、分割された共鳴ピーク群の繰り返しが生じる。   On the other hand, if there is a non-uniform adhesion site such as a scale lift, a peeling boundary, a step due to dropping, or a change in the thickness of the scale in the detection area of the electromagnetic ultrasonic probe, many resonances occur. A plurality of resonance peaks appear. For example, at the separation boundary or stepped part, resonance due to a normal homogeneous adhesion part and resonance due to a thin-walled part due to peeling or dropping occur, and if there are multiple thin-walled parts, multiple resonances will occur and split Of repeated resonance peaks. The floating portion is a state in which the homogeneously adhered portion and the peeled portion are gathered at a small interval, and becomes a heterogeneous adhered portion, which causes repetition of the divided resonance peak group.

このため本発明では、分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られる場合に、不均質付着部と判定することにより、高精度かつ短時間に、スケールの付着状態を検出する。このような不均質付着部のみを検出するだけで、スケールの付着状態を検出することができるが、電磁超音波探触子を移動させて検出部位を変えて検出し、正常な均質付着部の共鳴スペクトルを得て対比することにより不均質付着部の存在および分布を確認することができる。   For this reason, in the present invention, when a resonance spectrum composed of repeated divided resonance peak groups is obtained, it is determined as a heterogeneous adhering portion, thereby detecting the scale adhering state with high accuracy and in a short time. It is possible to detect the scale adhesion state only by detecting such a heterogeneous adhesion part, but by moving the electromagnetic ultrasonic probe to change the detection site, the normal homogenous adhesion part is detected. The presence and distribution of the heterogeneous adhesion can be confirmed by obtaining and comparing resonance spectra.

本発明においてスケール付着状態の検出に用いる電磁超音波探触子(Electro-Magnetic Acoustic Transducer)は、非接触で電磁波等の電磁誘導信号を送信して対象物に超音波を生じさせるとともに、対象物において2次的に発生する起電力、電磁波等の超音波信号を受信する装置であり、従来より電磁超音波共鳴法(Electro-Magnetic Acoustic Resonance)に用いられていたものを用いることができる。   In the present invention, an electromagnetic ultrasonic transducer (Electro-Magnetic Acoustic Transducer) used for detecting a scale adhesion state generates an ultrasonic wave in an object by transmitting an electromagnetic induction signal such as an electromagnetic wave in a non-contact manner, The apparatus receives an ultrasonic signal such as electromotive force and electromagnetic waves that are secondarily generated in, and can be the one that has been conventionally used for the Electro-Magnetic Acoustic Resonance.

このような電磁超音波探触子としては、磁界中で送信コイルに高周波電流を通電して発生する電磁波を電磁誘導信号として送信し、電磁誘導により対象物に渦電流を発生させ、ローレンツ力により対象物中に超音波振動を生じさせ、これにより励起された起電力を超音波信号として受信コイルで誘導電流として取り出すローレンツ型のものが好ましいが、伸び縮みの周期的な繰り返しを利用する磁歪型のものでもよい。   As such an electromagnetic ultrasonic probe, an electromagnetic wave generated by applying a high-frequency current to a transmission coil in a magnetic field is transmitted as an electromagnetic induction signal, an eddy current is generated in an object by electromagnetic induction, and a Lorentz force is used. A Lorentz type that generates ultrasonic vibrations in an object and extracts an electromotive force excited thereby as an induced current by a receiving coil as an ultrasonic signal is preferable, but a magnetostrictive type that utilizes periodic repetition of expansion and contraction It may be.

電磁超音波探触子は非接触型のもので、対象物の外部から非接触状態で電磁波等の電磁誘導信号を送信して対象物に超音波を発生させるとともに、発生した超音波ならびに他方の側面により反射される超音波を含む構造体内の超音波から得られる起電力、電磁波等の超音波信号を対象物から受信するように構成されるのが好ましいが、接触状態で超音波を生じさせ、および受信を行うように構成してもよい。電磁超音波探触子の形式、形状、構成等は限定されず、上記の超音波信号の送信および受信に適したものを採用することができる。   The electromagnetic ultrasonic probe is of a non-contact type and transmits an electromagnetic induction signal such as an electromagnetic wave from the outside of the object in a non-contact state to generate an ultrasonic wave on the object. It is preferably configured to receive ultrasonic signals such as electromotive force and electromagnetic waves obtained from ultrasonic waves in the structure including ultrasonic waves reflected by the side surfaces, but it generates ultrasonic waves in contact state. And reception. The type, shape, configuration, and the like of the electromagnetic ultrasonic probe are not limited, and those suitable for transmission and reception of the above ultrasonic signals can be employed.

送信コイルおよび受信コイルは別々のもの、あるいは送受信コイルとして一体化したものなどがあるが、基材およびスケールに併せて選択することができる。電磁超音波探触子は、対象物の任意の検出位置に手動で対向させて検出を行ってもよいが、対象物の異なる位置に電磁超音波探触子を移動させて配置するように構成した移動配置装置により、電磁超音波探触子および/または対象物を機械的に取り付け、検出位置に電磁超音波探触子および/または対象物を移動させて位置決めし、あるいは走査するようにしてもよい。   The transmission coil and the reception coil may be separate or integrated as a transmission / reception coil, but may be selected according to the base material and scale. The electromagnetic ultrasonic probe may be detected by manually facing an arbitrary detection position of the object, but is configured so that the electromagnetic ultrasonic probe is moved and arranged at a different position of the object. The electromagnetic ultrasonic probe and / or the object are mechanically attached by the moving arrangement device, and the electromagnetic ultrasonic probe and / or the object is moved to the detection position to be positioned or scanned. Also good.

このような電磁超音波探触子は、電源装置、高周波発生回路を含む送受信制御装置により高周波電流を給電して、基材にスケールが付着した対象物に電磁波等の電磁誘導信号を送信して超音波を生じさせるとともに、超音波により発生する起電力、電磁波等の超音波信号を電磁超音波探触子で受信し、誘導電流として検出して解析するように構成される。電磁誘導信号は、対象物に発生させる超音波と、反射する超音波とにより共鳴が起こるものであれば、バースト波、パルス、連続波など、任意の波形の信号とすることができるが、バースト波が好ましい。バースト波は、単一周波数の波形(正弦波、矩形波、三角波など)が定められた時間だけ持続する電磁誘導信号である。バースト波の時間幅は、共鳴が生じる範囲であればよいが、一般的には40〜400μs、好ましくは40〜200μsとすることができる。バースト波、パルス、連続波などの電磁誘導信号の出力等は、電磁超音波探触子の形式、特性等、および対象物の材質、寸法、反射特性等により変化するので、これらに応じて共鳴が生じるように出力等を選ぶことができる。   Such an electromagnetic ultrasonic probe feeds a high-frequency current from a power supply device and a transmission / reception control device including a high-frequency generation circuit, and transmits an electromagnetic induction signal such as an electromagnetic wave to an object having a scale attached to the substrate. In addition to generating ultrasonic waves, ultrasonic signals such as electromotive force and electromagnetic waves generated by the ultrasonic waves are received by an electromagnetic ultrasonic probe, detected as an induced current, and analyzed. The electromagnetic induction signal can be a signal having an arbitrary waveform such as a burst wave, a pulse, or a continuous wave as long as resonance occurs between the ultrasonic wave generated on the object and the reflected ultrasonic wave. Waves are preferred. The burst wave is an electromagnetic induction signal in which a single frequency waveform (sine wave, rectangular wave, triangular wave, etc.) lasts for a predetermined time. The time width of the burst wave may be in a range where resonance occurs, but is generally 40 to 400 μs, preferably 40 to 200 μs. The output of electromagnetic induction signals such as burst waves, pulses, and continuous waves vary depending on the type, characteristics, etc. of the electromagnetic ultrasonic probe and the material, dimensions, reflection characteristics, etc. of the object. The output etc. can be selected so that.

送受信制御装置は、演算制御装置からの信号により電磁超音波探触子から送信する電磁誘導信号の電磁波の周波数を変化させて掃引するように構成される。掃引する周波数は、好ましくは0.5〜10MHz間とすることができるが、一般的には1.0〜3.5MHz、さらに好ましくは1.5〜2.5MHzとするのが好ましい。共鳴ピークが得られる周波数範囲は基材およびスケールの種類、材質、厚み等により変わるので、判別可能な共鳴ピークが得られる周波数範囲、特に共鳴次数の異なる共鳴ピークにおいて、分割された個別共鳴ピークが認識できる周波数範囲を選び、周波数を小刻みに変化させて掃引するのが好ましい。送受信制御装置では周波数分解能は、基材およびスケールの種類、材質、厚み、ならびに装置の特性等に合わせて判別可能な値に設定するように構成することができる。周波数分解能は、測定周波数を小刻みに変化させるときの測定周波数間隔で決まる。この周波数間隔は基材およびスケールの種類、材質、厚み、ならびに装置の特性等により変わるが、一般的には1〜10kHz、好ましくは2〜8kHzとすることができる。この周波数分解能は共鳴次数の異なる共鳴ピークにおいて、分割された個別共鳴ピークが認識できる周波数間隔とすることができる。具体的な決定の仕方は、広い周波数間隔から順次狭い周波数間隔に変化させて分割された個別共鳴ピークが認識できる周波数間隔を選択することができる。   The transmission / reception control device is configured to sweep by changing the frequency of the electromagnetic wave of the electromagnetic induction signal transmitted from the electromagnetic ultrasonic probe by a signal from the arithmetic control device. The frequency to be swept can preferably be between 0.5 and 10 MHz, but is generally 1.0 to 3.5 MHz, more preferably 1.5 to 2.5 MHz. Since the frequency range in which the resonance peak is obtained varies depending on the type of substrate and scale, material, thickness, etc., the divided individual resonance peaks are divided in the frequency range in which a distinguishable resonance peak is obtained, particularly in the resonance peaks having different resonance orders. It is preferable to select a frequency range that can be recognized, and sweep by changing the frequency in small increments. In the transmission / reception control device, the frequency resolution can be set to a value that can be discriminated in accordance with the type and material of the base material and scale, the material, the thickness, and the characteristics of the device. The frequency resolution is determined by the measurement frequency interval when the measurement frequency is changed in small increments. The frequency interval varies depending on the type of substrate and scale, material, thickness, and device characteristics, but can be generally 1 to 10 kHz, preferably 2 to 8 kHz. This frequency resolution can be a frequency interval at which the divided individual resonance peaks can be recognized at resonance peaks having different resonance orders. As a specific determination method, it is possible to select a frequency interval at which the individual resonance peaks divided by sequentially changing from a wide frequency interval to a narrow frequency interval can be recognized.

演算制御装置は、電磁超音波探触子から送信する電磁誘導信号の電磁波の周波数を変化させて掃引することにより超音波共鳴を発生させて共鳴スペクトルを得、共鳴次数の異なる共鳴ピークとして、それぞれ異なる共鳴次数において対応関係にある複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、スケールの不均質付着部と判定するように構成される。   The arithmetic and control unit generates an ultrasonic resonance by changing the frequency of the electromagnetic wave of the electromagnetic induction signal transmitted from the electromagnetic ultrasonic probe and sweeping it to obtain a resonance spectrum. When a resonance spectrum consisting of a repetition of a group of resonance peaks divided into a plurality of individual resonance peaks corresponding to each other at different resonance orders is obtained, it is configured to determine that the scale is a heterogeneous adhesion portion.

演算制御装置はさらに共鳴次数の異なる共鳴ピークとして、単一ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、スケールの均質付着部と判定し、均質付着部における共鳴周波数の差から基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算するように構成する。また演算制御装置は、不均質付着部における共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群をそれぞれ構成する複数の個別共鳴ピークのうち、共鳴次数の異なる共鳴ピーク群の中の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差と、他の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差とから、基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算して、均質付着部における肉厚と対比するとともに、肉厚の差から肉厚の変化としてスケールの不均質付着状態を判定するように構成するWhen a resonance spectrum consisting of repetition of a single peak is obtained as a resonance peak having a different resonance order, the arithmetic and control unit determines that the scale is a homogeneous adhesion portion, and determines the substrate and the substrate from the difference in resonance frequency at the homogeneous adhesion portion. It configured to calculate the thickness of the whole, including the attached scale. In addition, the arithmetic and control unit is configured so that individual resonance peaks having a corresponding relationship among resonance peak groups having different resonance orders among a plurality of individual resonance peaks that respectively constitute a plurality of resonance peak groups having different resonance orders in the heterogeneous adhesion portion. and the difference between the resonance frequency, and a difference between the resonance frequency of the individual resonance peaks each other in other correspondence, and calculates the thickness of the whole including the scale and substrate and adhesion, the thickness of the homogeneous attachment contrasted while, configured for determining the heterogeneous state of adhesion of scale as a change in thickness from the difference in thickness.

このような演算制御装置および送受信制御装置により電磁超音波探触子を制御し、基材にスケールが付着した対象物に電磁誘導信号を送信して対象物に電磁超音波を生じさせるとともに、対象物から超音波信号を受信し、演算制御装置からの信号により電磁超音波探触子から送信する電磁誘導信号の周波数を変化させて掃引すると、特定の周波数範囲、周波数間隔で超音波共鳴が発生する。超音波共鳴は対象物が有する固有の共鳴周波数と、掃引周波数とが一致するとき、ならびにその整数倍の周波数のときに発生する。このとき超音波共鳴が発生する周波数範囲は限られているので、それぞれの測定系において判別可能な共鳴ピークが得られる周波数範囲、特に共鳴次数の異なる共鳴ピークにおいて、分割された個別共鳴ピークが認識できる周波数範囲を選び、掃引周波数範囲を決める。周波数分解能も同様であり、それぞれの測定系において判別可能な共鳴ピークが得られる測定周波数間隔、特に共鳴次数の異なる共鳴ピークにおいて、分割された個別共鳴ピークが認識できる測定周波数間隔を決める。   The electromagnetic ultrasonic probe is controlled by such an arithmetic control device and a transmission / reception control device, and an electromagnetic induction signal is transmitted to an object having a scale attached to the substrate to generate an electromagnetic ultrasonic wave on the object. When an ultrasonic signal is received from an object and swept by changing the frequency of the electromagnetic induction signal transmitted from the electromagnetic ultrasonic probe by the signal from the arithmetic and control unit, ultrasonic resonance occurs in a specific frequency range and frequency interval. To do. Ultrasonic resonance is generated when the natural resonance frequency of the object and the sweep frequency coincide with each other, and when the frequency is an integral multiple of the resonance frequency. At this time, since the frequency range in which ultrasonic resonance occurs is limited, the divided individual resonance peaks are recognized in the frequency range where resonance peaks that can be discriminated in each measurement system are obtained, especially in the resonance peaks with different resonance orders. Select the frequency range that can be used, and determine the sweep frequency range. The frequency resolution is also the same, and the measurement frequency interval at which a recognizable resonance peak can be obtained in each measurement system, particularly the measurement frequency interval at which the divided individual resonance peaks can be recognized in the resonance peaks having different resonance orders is determined.

対象物が均一な材質および肉厚を有する場合、例えばスケールが付着しない均質な基材からなる場合、単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られる。各共鳴次数の共鳴ピークは、その後述の(A)式に示すように、周波数間隔が一定であって、各共鳴ピークの周波数と対象物の肉厚とは逆比例関係にあり、各共鳴ピークの周波数から肉厚が求められる。   When the object has a uniform material and thickness, for example, when it consists of a homogeneous base material to which no scale adheres, a resonance spectrum consisting of repetition of a single resonance peak is obtained. The resonance peak of each resonance order has a constant frequency interval, and the frequency of each resonance peak and the thickness of the object are inversely proportional to each other as shown in the later-described equation (A). The wall thickness is determined from the frequency of

これに対して基材にスケールが付着した対象物の場合、基材とスケールの音速の差があるため、層間の不連続性に起因して各共鳴ピークの位相がシフトし、各共鳴ピークの周波数と対象物の肉厚とは逆比例関係にないため、各共鳴ピークの周波数から計算される肉厚が変化するが、前記非特許文献1では、計算による最大肉厚値に特定の係数を乗じることにより、実際の肉厚値を求めることが示されている。ところが各共鳴ピークの位相がシフトする場合でも、共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差、特に隣接する共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差はほぼ等しくなり、共鳴周波数の差から肉厚を演算することができる。特に本発明で対象とするような薄いスケールの厚さでは、実質的に共鳴周波数の差は小さくなるので、共鳴周波数の差から高い精度で基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算することができる。   On the other hand, in the case of an object with a scale attached to the base material, there is a difference in sound speed between the base material and the scale, so the phase of each resonance peak shifts due to the discontinuity between layers, and Since the frequency and the thickness of the object are not inversely proportional, the thickness calculated from the frequency of each resonance peak changes. In Non-Patent Document 1, a specific coefficient is set for the maximum thickness value calculated. It is shown that the actual thickness value is obtained by multiplication. However, even when the phase of each resonance peak shifts, the difference in resonance frequency between resonance peaks, in particular, the difference in resonance frequency between adjacent resonance peaks becomes substantially equal, and the thickness can be calculated from the difference in resonance frequency. . In particular, since the difference in resonance frequency is substantially reduced at a thin scale thickness as the object of the present invention, the entire thickness including the substrate and the attached scale is calculated with high accuracy from the difference in resonance frequency. can do.

基材層とスケール層がそれぞれ均一な材質および肉厚を有する均質付着状態の場合、これに対向する位置に電磁超音波探触子を配置して検出を行うと、単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られ、各共鳴次数の周波数間隔はほぼ一定になる。このような単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られたときには、演算制御装置により、均質付着部と判定することができる。このような均質付着部では、電磁誘導信号により発生する超音波が反対側のスケール層から反射する反射波(エコー)は単一波となるため、単一の共鳴ピークが形成され、これが繰り返される。   When the base layer and the scale layer are in a homogeneous adhesion state with a uniform material and thickness, if a detection is performed by placing an electromagnetic ultrasonic probe in a position opposite to this, a single resonance peak is repeated. A resonance spectrum is obtained, and the frequency interval of each resonance order is substantially constant. When such a resonance spectrum consisting of repetition of a single resonance peak is obtained, it can be determined as a homogeneous adhesion portion by the arithmetic and control unit. In such a homogeneous adhesion portion, since the reflected wave (echo) reflected from the opposite scale layer by the ultrasonic wave generated by the electromagnetic induction signal is a single wave, a single resonance peak is formed and repeated. .

このため均質付着部と判定される位置としては、電磁超音波探触子の検出領域において、均質な基材層にスケール層が剥離することなく均一に付着している位置、または剥離している場合でも、電磁超音波探触子の検出領域において、均質な基材層にスケール層が剥離後の状態で均一に付着している位置等がある。すなわち剥離していない場合でも、剥離している場合でも、電磁超音波探触子の検出領域において、均質な基材層にスケール層が均一に付着している位置では、単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られ、演算制御装置により均質付着部と判定される。   For this reason, as a position determined to be a homogeneous adhesion portion, in the detection region of the electromagnetic ultrasonic probe, a position where the scale layer is uniformly adhered to the homogeneous base material layer without peeling, or peeling. Even in such a case, in the detection region of the electromagnetic ultrasonic probe, there is a position where the scale layer is uniformly attached to the homogeneous base material layer after being peeled off. In other words, in the detection region of the electromagnetic ultrasonic probe, even if it is not peeled off or peeled off, at the position where the scale layer is uniformly attached to the homogeneous base material layer, a single resonance peak A resonance spectrum consisting of repetition is obtained, and it is determined by the arithmetic and control unit as a homogeneous adhesion portion.

これに対してスケールの浮き上がり部、剥離境界部、脱落による段差部、あるいはスケールの厚さ変化等の不均質付着部の位置に電磁超音波探触子を配置して検出を行うと、共鳴次数の異なる共鳴ピークとして、それぞれ異なる共鳴次数において対応関係にある複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られる。   On the other hand, if the detection is performed by placing an electromagnetic ultrasonic probe at the position of the scale lift, separation boundary, step due to drop-off, or heterogeneous adhesion such as scale thickness change, the resonance order As the different resonance peaks, resonance spectra composed of repetitions of resonance peak groups divided into a plurality of individual resonance peaks corresponding to each other at different resonance orders are obtained.

すなわち電磁超音波探触子の検出領域内に、スケールの浮き上がり、剥離、脱落等により剥離境界部、段差部、厚さが変化部分などの不均質部が存在すると、電磁誘導信号により発生する超音波共鳴は、正常な均質付着部による共鳴と、剥離、脱落による薄肉厚部による共鳴が生じ、薄肉厚部が複数存在する場合は、複数の共鳴が生じることになるため、これらに対応して複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群が周期的に現れ、これらの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られる。共鳴次数の異なる共鳴ピーク群を構成する複数の分割された個別共鳴ピークは、それぞれ異なる共鳴次数において対応関係にあり、対応関係にある個別共鳴ピークは異なる共鳴次数において周期的に現れ、共鳴ピーク群を構成する各個別共鳴ピークはそれぞれ異なる周波数間隔(周期)で繰り返す。   In other words, if there is an inhomogeneous part such as a peeling boundary, stepped part, or part with a varying thickness due to scale lifting, peeling or dropping in the detection area of the electromagnetic ultrasonic probe, the supersonic wave generated by the electromagnetic induction signal In the acoustic resonance, resonance by a normal homogeneous adhesion part and resonance by a thin-walled part due to peeling and dropping occur, and when there are multiple thin-walled parts, multiple resonances will occur. A group of resonance peaks divided into a plurality of individual resonance peaks appears periodically, and a resonance spectrum consisting of these repetitions is obtained. A plurality of divided individual resonance peaks constituting resonance peak groups having different resonance orders have a corresponding relationship in different resonance orders, and the individual resonance peaks in the corresponding relationship appear periodically in different resonance orders, and the resonance peak group Each of the individual resonance peaks that constitutes is repeated at a different frequency interval (period).

このような共鳴スペクトルが得られたときには、演算制御装置により、不均質付着状態と判定する。得られた共鳴スペクトルの共鳴ピークが単一のピークであるか、あるいは複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群であるかは、分割された各個別共鳴ピークの位置、高さ、周波数間隔等により総合的に判断される。一般的には最強の個別共鳴ピークに対してベースラインからの強度が1/10以上、特に1/8以上の別の個別共鳴ピークが現れた場合には、複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群であると判定することができるが、測定条件により変わるので、ピークの特徴から総合的に判断することができる。   When such a resonance spectrum is obtained, it is determined by the arithmetic and control unit that the inhomogeneous adhesion state is present. Whether the resonance peak of the obtained resonance spectrum is a single peak or a group of resonance peaks divided into a plurality of individual resonance peaks depends on the position, height, and frequency interval of each divided individual resonance peak. Etc. are judged comprehensively. In general, when another individual resonance peak whose intensity from the baseline is 1/10 or more, particularly 1/8 or more with respect to the strongest individual resonance peak, it was divided into a plurality of individual resonance peaks. Although it can be determined that the group is a resonance peak group, since it varies depending on the measurement conditions, it can be comprehensively determined from the characteristics of the peak.

複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られたとき、スケールの浮き上り部の場合は、共鳴ピーク群の繰り返しが現れる領域が狭い傾向にあり、段差部の場合は共鳴ピーク群の繰り返しが現れる領域が広いので、両者の区別は容易である。しかしスケールの浮き上り部の場合、段差部の場合などの厚さ変化部が存在する場合はスケールの剥離の危険が存在するので、これらを区別せず、複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、不均質付着部と判定することができる。   When a resonance spectrum consisting of repetitions of resonance peak groups divided into a plurality of individual resonance peaks is obtained, in the case of the raised part of the scale, the region where the repetition of resonance peak groups appears tends to be narrow, In this case, since the region where the resonance peak group repeats is wide, it is easy to distinguish between the two. However, in the case of a raised part of the scale, if there is a thickness change part such as a stepped part, there is a risk of peeling of the scale, so these are not distinguished, and resonances divided into multiple individual resonance peaks When a resonance spectrum consisting of repetition of peak groups is obtained, it can be determined as a heterogeneous adhesion portion.

これらの場合、共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群をそれぞれ構成する複数の個別共鳴ピークのうち、共鳴次数の異なる共鳴ピーク群の中の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差と、他の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差とから、基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算し、肉厚の差からスケールの不均質付着部を検出することができる。   In these cases, among a plurality of individual resonance peaks that respectively constitute a plurality of resonance peak groups having different resonance orders, a difference in resonance frequency between individual resonance peaks in a corresponding relationship among resonance peak groups having different resonance orders, and It is possible to calculate the overall thickness including the base material and attached scale from the resonance frequency difference between the individual resonance peaks in other corresponding relations, and to detect the heterogeneous adhesion part of the scale from the difference in thickness. it can.

共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群は、それぞれが複数の個別共鳴ピークから構成され、それぞれの個別共鳴ピークは共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群間で、ピークの位置、高さ、形状、繰返し間隔等において、それぞれ対応関係にある類似性を有しており、一見して対応関係が認識できる。これらの個別共鳴ピークの位置、高さ、形状等の特徴は、それぞれがスケールの肉厚、剥離、浮き上がり等の異なる付着状態を表している。各共鳴ピーク群は、これらの対応関係にある個別共鳴ピークから構成され、共鳴次数の順に並んで出現する。   A plurality of resonance peak groups having different resonance orders are each composed of a plurality of individual resonance peaks, and each individual resonance peak is located between a plurality of resonance peak groups having different resonance orders. The intervals and the like have similarities in correspondence, and the correspondence can be recognized at a glance. These individual resonance peak features such as position, height, shape, and the like represent different adhesion states such as scale thickness, peeling, and lifting. Each resonance peak group is composed of individual resonance peaks having a corresponding relationship, and appears in order of the resonance order.

本発明では演算制御装置において、共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群をそれぞれ構成する複数の個別共鳴ピークのうち、共鳴次数の異なる共鳴ピーク群の中の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差を、他の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差と対比し、スケールの付着状態を検出する。対応関係にある個別共鳴ピークは、隣接する共鳴ピーク群中の対応関係にある個別共鳴ピークペアであるのが好ましい。対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差から基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算し、肉厚の差からスケールの浮き上がり、剥離、脱落、あるいはスケールの厚さ変化の程度を検出し、その厚さ変化の程度が特定値以上のときにスケールの不均質付着部と判定することができる。   In the present invention, in the arithmetic and control unit, among the plurality of individual resonance peaks constituting each of the plurality of resonance peak groups having different resonance orders, the resonance frequencies of the individual resonance peaks having a corresponding relationship among the resonance peak groups having different resonance orders Is compared with the difference in resonance frequency between the individual resonance peaks in other corresponding relations, and the adhesion state of the scale is detected. The individual resonance peaks in the correspondence relationship are preferably individual resonance peak pairs in the correspondence relationship in adjacent resonance peak groups. Calculate the total wall thickness including the base material and the attached scale from the difference in resonance frequency between the individual resonance peaks in correspondence, and the scale thickness will rise, peel, drop, or change in thickness of the scale from the difference in thickness. The degree can be detected, and when the degree of thickness change is a specific value or more, it can be determined as a non-uniformly adhered portion of the scale.

上記のようなスケール付着状態の検出は、対象物に対向する特定の位置に電磁超音波探触子を配置して検出操作を行い、複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、不均質付着部と判定することができるが、対象物の異なる位置に電磁超音波探触子を移動させて配置し、単一共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に均質付着部と判定し、複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、不均質付着部と判定するようにするのが好ましく、これにより不均質付着部の存在と分布を正確に検出することができる。   The detection of the scale adhesion state as described above is performed by arranging the electromagnetic ultrasonic probe at a specific position facing the object and performing a detection operation, and repeating the resonance peak group divided into a plurality of individual resonance peaks. If a resonance spectrum is obtained, it can be determined as a heterogeneous adhering part, but the electromagnetic ultrasonic probe is moved to a different position on the object and placed, and the resonance consists of repetition of a single resonance peak. When a spectrum is obtained, it is determined as a homogeneous adhesion part, and when a resonance spectrum consisting of a repetition of a group of resonance peaks divided into a plurality of individual resonance peaks is obtained, it is determined as a heterogeneous adhesion part. It is preferable that the presence and distribution of the heterogeneous adhesion portion can be accurately detected.

このようにして電磁超音波共鳴を利用して水蒸気酸化スケールの浮き上り等のスケールの付着状態を検出することにより、従来捉えることができなかったスケールの浮き上り部、剥離境界部、段差部、厚さ変化部等のスケールの不均質付着部を的確に検出することができ、これにより過熱器管等の蒸気系統に生成する水蒸気酸化スケールが剥離、飛来する前兆の浮き上がった状態を検知できる。これを受けて酸洗浄や過熱器管取替え等の対策を講じることにより、後段のタービンブレードの磨耗腐食を未然に防止することが可能となる。   Thus, by detecting the adhesion state of the scale such as the lift of the steam oxide scale using electromagnetic ultrasonic resonance, the scale lift, separation boundary, step, It is possible to accurately detect the heterogeneous adhesion portion of the scale such as the thickness changing portion, thereby detecting a state where the steam oxidation scale generated in the steam system such as the superheater tube is separated and flying. In response to this, by taking measures such as acid cleaning and superheater tube replacement, it is possible to prevent wear corrosion of the turbine blade in the subsequent stage.

本発明によれば、基材にスケールが付着した対象物の基材のスケールが付着した面の反対側の面に対向して、異なる位置に電磁超音波探触子を移動させて配置し、電磁超音波探触子により電磁誘導信号を送信して対象物に超音波を生じさせるとともに、対象物から超音波信号を受信し、電磁超音波探触子から送信する電磁誘導信号の周波数を変化させて掃引し、超音波共鳴を発生させて共鳴スペクトルを得、複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、不均質付着部と判定し、不均質付着部における共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群をそれぞれ構成する複数の個別共鳴ピークのうち、共鳴次数の異なる共鳴ピーク群の中の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差と、他の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差とから、基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算して、均質付着部における肉厚と対比するとともに、肉厚の差からスケールの付着状態を判定するようにしたので、電磁超音波共鳴法により非接触でも、高精度かつ短時間に、ボイラの蒸気系配管等の基材に付着したスケールの浮き上り部、剥離境界部、段差部、厚さ変化部等のスケールの不均質付着部におけるスケールの付着状態を検出することができる。 According to the present invention, the electromagnetic ultrasonic probe is moved to a different position and arranged opposite to the surface opposite to the surface of the substrate on which the scale is attached to the target with the scale attached to the substrate , The electromagnetic ultrasonic probe transmits an electromagnetic induction signal to generate ultrasonic waves on the object, receives the ultrasonic signal from the object, and changes the frequency of the electromagnetic induction signal transmitted from the electromagnetic ultrasonic probe. And sweep, generate ultrasonic resonance to obtain a resonance spectrum, and when a resonance spectrum consisting of a repetition of a group of resonance peaks divided into a plurality of individual resonance peaks is obtained, it is determined as a heterogeneous adhesion portion , Among the plurality of individual resonance peaks constituting each of the plurality of resonance peak groups having different resonance orders in the heterogeneous adhesion portion, the difference in resonance frequency between the individual resonance peaks in the corresponding relationship among the resonance peak groups having different resonance orders Calculate the total wall thickness including the base material and the attached scale from the difference in resonance frequency between the individual resonance peaks in other corresponding relations, and compare it with the wall thickness at the homogeneously attached part. Since the scale adhesion state is determined from the surface of the scale, the scale floats on the substrate such as the steam piping of the boiler and the separation boundary in high accuracy and in a short time even without contact by electromagnetic ultrasonic resonance. It is possible to detect the adhesion state of the scale in the non-uniform adhesion portion of the scale such as the portion, the step portion, and the thickness changing portion.

以下、本発明の実施形態を図面により説明する。図1は実施形態の検出装置を示すブロック図、図2は検出方法を示し、(a)は平面図、(b)はその垂直断面図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a detection apparatus according to an embodiment, FIG. 2 shows a detection method, (a) is a plan view, and (b) is a vertical sectional view thereof.

図1において、1は検出の対象となる対象物で、基材1aの内面にスケール1bが付着したボイラの蒸気系配管の例を示す。2は電磁超音波探触子で、対象物1に外部から非接触で電磁誘導信号を送信するとともに、超音波信号を受信するローレンツ型の電磁超音波探触子からなる。3は送受信制御装置で、電磁超音波探触子2に高周波電流を給電して、対象物1に電磁誘導信号として電磁波を送信して超音波を発生させ、電磁超音波探触子2で対象物1から超音波信号を受信し、誘導電流として検出するように構成されている。4は演算制御装置、5はインターフェイス、6はオッシロスコープ等の表示装置、7はプレアンプである。   In FIG. 1, 1 is an object to be detected, and shows an example of a steam system piping of a boiler in which a scale 1b is attached to the inner surface of a base material 1a. An electromagnetic ultrasonic probe 2 is a Lorentz type electromagnetic ultrasonic probe that transmits an electromagnetic induction signal to the object 1 from the outside in a non-contact manner and receives an ultrasonic signal. Reference numeral 3 denotes a transmission / reception control device that feeds a high-frequency current to the electromagnetic ultrasonic probe 2, transmits an electromagnetic wave as an electromagnetic induction signal to the object 1, generates an ultrasonic wave, and the electromagnetic ultrasonic probe 2 An ultrasonic signal is received from the object 1 and is detected as an induced current. 4 is an arithmetic control device, 5 is an interface, 6 is a display device such as an oscilloscope, and 7 is a preamplifier.

演算制御装置4は、電磁超音波探触子2から送信する電磁誘導信号としての電磁数の周波数を変化させて掃引することにより、対象物1に超音波共鳴を発生させ、対象物1において超音波により発生する起電力または電磁波を電磁超音波探触子で超音波信号として受信し、誘導電流として検出して共鳴スペクトルを得、単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトル(図5(a)、(b)、図8(a)におけるn次、n+1次、n+2次・・・)が得られた場合に均質付着部と判定し、複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトル(図6(a)、(b)、図7(a)、(b)、8(b)、図9(a)、(b)におけるn次、n+1次、n+2次・・・)が得られた場合に、不均質付着部と判定するように構成されている。   The arithmetic and control unit 4 changes the frequency of the electromagnetic number as the electromagnetic induction signal transmitted from the electromagnetic ultrasonic probe 2 and sweeps it to generate ultrasonic resonance in the target 1, thereby causing the target 1 to An electromotive force or an electromagnetic wave generated by a sound wave is received as an ultrasonic signal by an electromagnetic ultrasonic probe, detected as an induced current, a resonance spectrum is obtained, and a resonance spectrum consisting of repetition of a single resonance peak (FIG. 5A ), (B), n-order, n + 1-order, n + second-order, etc.) in FIG. 8 (a) are determined to be homogeneous adhering portions, and the resonance peak group divided into a plurality of individual resonance peaks Repetitive resonance spectra (FIGS. 6 (a), (b), FIGS. 7 (a), (b), 8 (b), FIGS. 9 (a), (b), n-order, n + 1-order, n + second-order,・ ・) Is obtained, it is judged as a heterogeneous adhesion part. It is configured to.

さらに演算制御装置4は、単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトル(図5(a)、(b)、図8(a)におけるn次、n+1次、n+2次・・・)が得られた場合に、隣接する共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差から基材1aおよび付着したスケール1bを含む全体の肉厚を演算するように構成されている。   Further, the arithmetic and control unit 4 obtains a resonance spectrum (n-order, n + 1-order, n + second-order... In FIGS. 5A, 5B, and 8A) consisting of repetition of a single resonance peak. In this case, the entire thickness including the substrate 1a and the attached scale 1b is calculated from the difference in resonance frequency between adjacent resonance peaks.

また演算制御装置4は、複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群(図6(a)、(b)、図7(a)、(b)、8(b)、図9(a)、(b)におけるn次、n+1次、n+2次・・・)をそれぞれ構成する複数の個別共鳴ピーク(図6(a)、(b)、図7(a)、(b)、8(b)、図9(a)、(b)におけるan、an+1、an+2・・・、bn、bn+1、bn+2・・・、cn、cn+1、cn+2・・・)のうち、共鳴次数の異なる共鳴ピーク群の中の対応関係にある個別共鳴ピーク同士(例えばanとan+1、またはan+1とan+2)の共鳴周波数の差を、他の対応関係にある個別共鳴ピーク同士(例えばbnとbn+1、またはbn+1とbn+2、あるいはcnとcn+1、またはcn+1とcn+2)の共鳴周波数の差と対比し、基材1aおよび付着したスケール1bを含む全体の肉厚を演算するように構成されている。   Further, the arithmetic and control unit 4 obtains a plurality of resonance peak groups having different resonance orders (FIGS. 6A and 6B) when a resonance spectrum composed of repetition of resonance peak groups divided into a plurality of individual resonance peaks is obtained. ), FIGS. 7A, 7B, 8B, 9A, 9B, nth order, n + 1 order, n + second order, etc.) 6 (a), (b), FIGS. 7 (a), (b), 8 (b), and in FIGS. 9 (a) and 9 (b), an, an + 1, an + 2..., Bn, bn + 1, bn + 2,. , Cn, cn + 1, cn + 2...), The difference in resonance frequency between individual resonance peaks (for example, an and an + 1, or an + 1 and an + 2) in a corresponding relationship among resonance peak groups having different resonance orders, Individual resonance peaks in other corresponding relations (for example, bn and bn + 1, Alternatively, the total thickness including the substrate 1a and the attached scale 1b is calculated by comparing with the difference in resonance frequency between bn + 1 and bn + 2, or cn and cn + 1, or cn + 1 and cn + 2.

図2は対象物1に対して、ローレンツ型の電磁超音波探触子2により、外部から電磁誘導信号を送信するとともに、超音波信号を受信する状態を示している。対象物1は図1とは異なり、後述の実施例1で用いるスリット8を形成した鋼板からなる試験片を図示している。電磁超音波探触子2は、NSの磁極を逆に配置した2個の永久磁石9a、9bの磁界中に、対象物1に対向するように送受信コイル11を配置した構造となっている。送受信コイル11は、送信コイルと受信コイルが平行に渦巻き状に形成されたものであるが、単一のコイルとして図示されている。   FIG. 2 shows a state in which an electromagnetic induction signal is transmitted from the outside and an ultrasonic signal is received by the Lorentz-type electromagnetic ultrasonic probe 2 to the object 1. The object 1 is different from FIG. 1 and shows a test piece made of a steel plate in which slits 8 used in Example 1 described later are formed. The electromagnetic ultrasonic probe 2 has a structure in which a transmission / reception coil 11 is arranged so as to face the object 1 in the magnetic field of two permanent magnets 9a, 9b in which NS magnetic poles are arranged in reverse. The transmission / reception coil 11 is formed by spirally forming a transmission coil and a reception coil, but is illustrated as a single coil.

上記の装置による検出は、演算制御装置4からの信号により、送受信制御装置3から電磁超音波探触子2の送受信コイル11に高周波電流を給電して発生する電磁波を電磁誘導信号として送信すると、電磁誘導により対象物1の送受信コイル11に対向する部分に渦電流12が発生する。送受信コイル11および渦電流12に図示する点(・)および印(×)は電流の方向を示す矢印の矢の方向を示している。渦電流12の発生により、ローレンツ力により超音波が発生し、その発信波13と反射波14の波長が一致する周波数、ならびにその整数倍の周波数の時に共鳴が起こる。   The detection by the above-mentioned device is performed by transmitting an electromagnetic wave generated by feeding a high-frequency current from the transmission / reception control device 3 to the transmission / reception coil 11 of the electromagnetic ultrasonic probe 2 as an electromagnetic induction signal by a signal from the arithmetic control device 4. An eddy current 12 is generated in a portion of the object 1 facing the transmission / reception coil 11 by electromagnetic induction. Points (·) and marks (x) illustrated in the transmission / reception coil 11 and the eddy current 12 indicate the directions of arrows indicating the direction of the current. Due to the generation of the eddy current 12, an ultrasonic wave is generated by the Lorentz force, and resonance occurs at a frequency at which the wavelengths of the transmitted wave 13 and the reflected wave 14 coincide with each other, and at a frequency that is an integral multiple thereof.

対象物1では発信波13、反射波14、およびこれらが一致した時に発生する共鳴波により、送受信コイル11に対向する部分に起電力が励起され、この起電力により発生する超音波信号としての電磁波が送受信コイル11に受信されて誘導電流が発生する。誘導電流は電磁超音波探触子2からプレアンプ7で増幅され、送受信制御装置3で共鳴スペクトルが検出され、演算制御装置4に入力されるとともに、表示装置6に超音波スペクトルが表示される。演算制御装置4からの信号により電磁超音波探触子2から送信する電磁誘導信号電磁波の周波数を変化させて掃引すると、一定の周波数間隔で超音波共鳴が発生し、表示装置6に共鳴スペクトルが表示される。   In the object 1, an electromotive force is excited in a portion facing the transmission / reception coil 11 by the transmitted wave 13, the reflected wave 14, and a resonance wave generated when they match, and an electromagnetic wave as an ultrasonic signal generated by the electromotive force is generated. Is received by the transmission / reception coil 11 to generate an induced current. The induced current is amplified from the electromagnetic ultrasonic probe 2 by the preamplifier 7, the resonance spectrum is detected by the transmission / reception control device 3, input to the arithmetic control device 4, and the ultrasonic spectrum is displayed on the display device 6. When the frequency of the electromagnetic induction signal electromagnetic wave transmitted from the electromagnetic ultrasonic probe 2 is changed and swept by a signal from the arithmetic control device 4, ultrasonic resonance is generated at a constant frequency interval, and a resonance spectrum is generated on the display device 6. Is displayed.

演算制御装置4において、単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に均質付着部と判定し、複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、不均質付着部と判定する。さらに演算制御装置4は、単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、隣接する共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差から基材1aおよび付着したスケール1bを含む全体の肉厚を演算する。   In the arithmetic and control unit 4, when a resonance spectrum consisting of repetition of a single resonance peak is obtained, it is determined as a homogeneous adhesion portion, and a resonance spectrum consisting of repetition of a resonance peak group divided into a plurality of individual resonance peaks is obtained. If it is, it is determined that it is a heterogeneous adhesion portion. Further, when a resonance spectrum composed of repetition of a single resonance peak is obtained, the arithmetic and control unit 4 determines the overall thickness including the substrate 1a and the attached scale 1b from the difference in resonance frequency between adjacent resonance peaks. Is calculated.

また演算制御装置4は、複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群(図6(a)、(b)、図7(a)、(b)、8(b)、図9(a)、(b)におけるn次、n+1次、n+2次・・・)をそれぞれ構成する複数の個別共鳴ピーク(図6(a)、(b)、図7(a)、(b)、8(b)、図9(a)、(b)におけるan、an+1、an+2・・・、bn、bn+1、bn+2・・・、cn、cn+1、cn+2・・・)のうち、共鳴次数の異なる共鳴ピーク群として、隣接する共鳴ピーク群(例えばn次とn+1次、またはn+1次とn+2次)の中の対応関係にある個別共鳴ピーク同士(例えばanとan+1、またはan+1とan+2)の共鳴周波数の差を、他の対応関係にある個別共鳴ピーク同士(例えばbnとbn+1、またはbn+1とbn+2、あるいはcnとcn+1、またはcn+1とcn+2)の共鳴周波数の差と対比し、基材1a+付着したスケール1bの肉厚を演算し、スケールの付着状態を検出する。この場合、対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差から基材に付着したスケールの肉厚を演算し、肉厚の変化として肉厚の差に相当するスケールの付着状態を検出することができる。   Further, the arithmetic and control unit 4 obtains a plurality of resonance peak groups having different resonance orders (FIGS. 6A and 6B) when a resonance spectrum composed of repetition of resonance peak groups divided into a plurality of individual resonance peaks is obtained. ), FIGS. 7A, 7B, 8B, 9A, 9B, nth order, n + 1 order, n + second order, etc.) 6 (a), (b), FIGS. 7 (a), (b), 8 (b), and in FIGS. 9 (a) and 9 (b), an, an + 1, an + 2..., Bn, bn + 1, bn + 2,. .., Cn, cn + 1, cn + 2,...) Are in a corresponding relationship between adjacent resonance peak groups (for example, nth order and n + 1st order, or n + 1st order and n + second order). Between individual resonance peaks (eg, an and an + 1, or an + 1 and an + 2) The difference in resonance frequency is compared with the difference in resonance frequency between the individual resonance peaks having other corresponding relationships (for example, bn and bn + 1, or bn + 1 and bn + 2, or cn and cn + 1, or cn + 1 and cn + 2), and the substrate 1a + is attached. The thickness of the scale 1b is calculated, and the attached state of the scale is detected. In this case, the thickness of the scale attached to the base material is calculated from the difference in resonance frequency between the individual resonance peaks in the corresponding relationship, and the attached state of the scale corresponding to the difference in thickness is detected as the change in thickness. Can do.

単一の金属からなる対象物1において、肉厚をdとし、対象物1内の超音波音速をCとすれば、n次の個別共鳴ピーク(図6(a)、(b)、図7(a)、(b)、8(b)、図9(a)、(b)におけるan、bn、cn)の共鳴周波数fnは、下記(A)式で表わせる。
fn=nC/2d ・・・ (A)
(A)式において、肉厚dは共鳴スペクトルを実測し、その共鳴周波数fnと超音波音速C、次数n(整数)を与えることによって、求めることができる。
In the object 1 made of a single metal, if the thickness is d and the ultrasonic sound velocity in the object 1 is C, the n-th individual resonance peak (FIGS. 6A, 6B, 7) (A), (b), 8 (b), and the resonance frequency fn of an, bn, cn) in FIGS. 9 (a) and 9 (b) can be expressed by the following equation (A).
fn = nC / 2d (A)
In the equation (A), the thickness d can be obtained by actually measuring the resonance spectrum and giving the resonance frequency fn, the ultrasonic velocity C, and the order n (integer).

ここでは下記に示す如く次数nを使わずに肉厚を算出することができる。すなわちn次の共鳴ピークに隣接する共鳴ピークn+1次の個別共鳴ピーク(an+1、bn+1、cn+1)の共鳴周波数fn+1については、(A)式より下記(B)式が導き出される。
fn+1=(n+1)C/2d・・・(B)
また(A)式および(B)式より下記(C)式が導き出される。
fn+1−fn=C/2d ・・・(C)
(C)式では、共鳴ピークペアfn+1およびfnと音速Cが既知であれば、肉厚dを計算できる。
Here, as shown below, the thickness can be calculated without using the order n. That is, for the resonance frequency fn + 1 of the resonance peak n + 1 order individual resonance peak (an + 1, bn + 1, cn + 1) adjacent to the nth order resonance peak, the following formula (B) is derived from the formula (A).
fn + 1 = (n + 1) C / 2d (B)
The following formula (C) is derived from the formulas (A) and (B).
fn + 1−fn = C / 2d (C)
In equation (C), if the resonance peak pairs fn + 1 and fn and the sound velocity C are known, the wall thickness d can be calculated.

(C)式を使う理由は、以下の通りである。
1) 実測の共鳴スペクトルにおいて、次数nは整数にならない場合がある。
2) 従って、種々の形態を示す酸化スケールの肉厚検出においては、nを使用しない方が望ましい。
3) 共鳴ピークペアfn+1とfnに注目することによってのみ、色々な酸化スケールを含んだ肉厚検出が可能となり、スケール浮き上り部が導き出せる。
The reason for using the formula (C) is as follows.
1) In the actually measured resonance spectrum, the order n may not be an integer.
2) Therefore, it is desirable not to use n in the detection of the thickness of an oxide scale showing various forms.
3) Only by paying attention to the resonance peak pairs fn + 1 and fn, the thickness detection including various oxide scales becomes possible, and the scale floating portion can be derived.

上記(A)〜(C)式は単一の金属からなる対象物1について成立するものであり、前述のように非特許文献1によれば、スケールが一定の厚みで付着した場合に、各共鳴ピークの位相がずれることを示している。ところが各共鳴ピークの位相がシフトしても、共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差、特に隣接する共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差のずれは小さく、特に本発明で対象とするような薄いスケールの厚さでは、実質的に共鳴周波数の差は無視できる程度になるので、上記(A)〜(C)式により共鳴周波数の差から高い精度で基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算することができる。   The above formulas (A) to (C) are established for the object 1 made of a single metal. According to Non-Patent Document 1, as described above, when the scale adheres with a constant thickness, It shows that the phase of the resonance peak is shifted. However, even if the phase of each resonance peak shifts, the difference in resonance frequency between resonance peaks, particularly the difference in resonance frequency difference between adjacent resonance peaks, is small. Now, since the difference in resonance frequency is substantially negligible, the total thickness including the substrate and the attached scale is calculated with high accuracy from the difference in resonance frequency by the above equations (A) to (C). can do.

従ってスケールの均質付着部位において、図5(a)、(b)、図8(a)に示すような単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルn次、n+1次、n+2次・・・)が得られた場合には、上記(A)〜(C)式により共鳴ピークペアから肉厚dを計算することができる。   Therefore, at the homogeneous adhesion site of the scale, resonance spectra consisting of repetition of a single resonance peak as shown in FIGS. 5 (a), 5 (b), 8 (a), nth order, n + 1st order, n + second order,. Is obtained, the wall thickness d can be calculated from the resonance peak pair by the above equations (A) to (C).

一方、基材に付着したスケールの厚さが変化し、あるいは剥離、浮き上り等の不均質付着部位では、図6(a)、(b)、図7(a)、(b)、8(b)、図9(a)、(b)に示すように、各共鳴ピークはそれぞれ複数の個別共鳴ピークに分割され、複数の個別共鳴ピーク(an、an+1、an+2・・・、bn、bn+1、bn+2・・・、cn、cn+1、cn+2・・・)から構成される共鳴ピーク群(n次、n+1次、n+2次・・・)となる。この共鳴ピーク群(n次、n+1次、n+2次・・・)は上記(A)〜(C)式に従って、共鳴スペクトル中に実質的に一定の周波数間隔で出現し、共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群が繰り返し現れる。   On the other hand, when the thickness of the scale attached to the base material changes or in the non-uniformly attached portion such as peeling or floating, FIGS. 6 (a), (b), 7 (a), (b), 8 ( b), as shown in FIGS. 9A and 9B, each resonance peak is divided into a plurality of individual resonance peaks, and a plurality of individual resonance peaks (an, an + 1, an + 2..., bn, bn + 1, bn + 2..., cn, cn + 1, cn + 2...)) and a resonance peak group (n-order, n + 1-order, n + second-order...). This resonance peak group (n-order, n + 1-order, n + second-order ...) appears at substantially constant frequency intervals in the resonance spectrum in accordance with the above equations (A) to (C), and a plurality of resonance orders having different resonance orders. A group of resonance peaks appears repeatedly.

共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群(n次、n+1次、n+2次・・・)を構成するそれぞれの個別共鳴ピーク(an、an+1、an+2・・・、bn、bn+1、bn+2・・・、cn、cn+1、cn+2・・・)は、共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群間で、それぞれ対応関係にある類似性を有しており、一見して対応関係が認識できるピークの位置、高さ、形状等を有している。そしてそれぞれの対応関係にある個別共鳴ピーク(an、an+1、an+2・・・、bn、bn+1、bn+2・・・、cn、cn+1、cn+2・・・)は、共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群間で、それぞれの個別共鳴ピークで異なる一定の周波数間隔で出現する。   Individual resonance peaks (an, an + 1, an + 2..., Bn, bn + 1, bn + 2..., Cn constituting a plurality of resonance peak groups (n-order, n + 1-order, n + second-order...) Having different resonance orders. , Cn + 1, cn + 2...) Have similarities that correspond to each other among a plurality of resonance peak groups having different resonance orders, and the peak position, height, It has a shape and the like. The individual resonance peaks (an, an + 1, an + 2..., Bn, bn + 1, bn + 2..., Cn, cn + 1, cn + 2...) Corresponding to each other correspond to a plurality of resonance peak groups having different resonance orders. Thus, each individual resonance peak appears at a different fixed frequency interval.

これらの個別共鳴ピークの位置すなわち周波数間隔、高さ、形状等の特徴は、それぞれがスケールの肉厚、剥離、浮き上がり等の異なる付着状態を表しており、各共鳴ピーク群は、これらの対応関係にある個別共鳴ピークから構成され、共鳴次数の順に並んで出現するため、対応関係にある個別共鳴ピーク同士(例えばan、an+1、an+2・・・)の共鳴周波数の差を、他の対応関係にある個別共鳴ピーク同士(例えばbn、bn+1、bn+2・・・)の共鳴周波数の差と対比し、前記(C)式を使って基材に付着したスケールの肉厚を演算し、肉厚の変化としてスケールの付着状態を検出することができる。   These individual resonance peak positions, that is, characteristics such as frequency interval, height, shape, etc., represent different adhesion states such as scale thickness, separation, and lift, and each resonance peak group has a corresponding relationship. The resonance frequencies of the individual resonance peaks (for example, an, an + 1, an + 2...) In a corresponding relationship are changed to other corresponding relationships. Contrast with the difference in resonance frequency between certain individual resonance peaks (for example, bn, bn + 1, bn + 2...), And calculate the thickness of the scale attached to the substrate using the above formula (C), and change in the thickness. It is possible to detect the attached state of the scale.

ここで検出するスケール付着状態は、共鳴次数の異なる共鳴ピーク群の中の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差と、他の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差とから検出可能なスケール付着状態であるが、スケールの浮き上り部、剥離境界部、段差部、厚さ変化部等のスケールの不均質付着部、およびこれらのない不均質付着部、ならびに不均質付着部における肉厚の差によるスケールの厚さ変化、剥離厚さ、浮き上り厚さ、その他の肉厚の差に相当するスケールの付着状態などがあげられる。   The scale adhesion state detected here is the difference in resonance frequency between individual resonance peaks in a corresponding relationship among resonance peak groups having different resonance orders, and the difference in resonance frequency between individual resonance peaks in other corresponding relationships. Scale adhering state that can be detected from the scale, but non-uniformly adhering part of scale, such as floating part of scale, peeling boundary part, step part, thickness changing part, etc. Change in scale thickness due to the difference in thickness at the part, peel thickness, lift thickness, and other scale thickness corresponding to the difference in thickness.

対象物1として図3に示すように、鋼板の均一な表面および肉厚を有する基準部16の両端部側に、スリット8を有するスリット部15および欠如部17を形成した鋼板(材質:SS400)からなる試験片を用いた。図3中の寸法を示す数字の単位はmmである。この試験片は、酸化スケールの浮き上り部としてスリット8を模擬し、剥離部として欠如部17を模擬し、(1):基準部16の中央部、(2):スリット8の中央部、(3):基準部16とスリット部15の境界であるスリット境界部18の中央部、および(4):基準部16と欠如部17の境界である段差部19の中央部に、電磁超音波探触子2を順次対向するように移動させて配置し、検出を行った。送受信制御装置3としては、RITEC社製RAM5000を用い、バースト波の時間幅40μs、測定周波数間隔(分解能)1〜2kHzとし(以下の実施例において同じ)、周波数1〜2MHz間で掃引して共鳴スペクトルを得た。   As shown in FIG. 3 as the object 1, a steel plate (material: SS400) in which slit portions 15 having slits 8 and missing portions 17 are formed on both ends of a reference portion 16 having a uniform surface and thickness. A test piece consisting of: The unit of the numbers indicating the dimensions in FIG. 3 is mm. This test piece simulates the slit 8 as the raised part of the oxide scale, and simulates the missing part 17 as the peeling part, (1): the central part of the reference part 16, (2): the central part of the slit 8, ( 3): at the center of the slit boundary 18 that is the boundary between the reference portion 16 and the slit portion 15; and (4) at the center of the step 19 that is the boundary between the reference portion 16 and the lacking portion 17. The tactile elements 2 were moved and arranged so as to face each other, and detection was performed. As the transmission / reception control device 3, a RAM5000 manufactured by RITEC is used, the time width of the burst wave is 40 μs, the measurement frequency interval (resolution) is 1 to 2 kHz (same in the following examples), and the resonance is swept between the frequencies 1 to 2 MHz. A spectrum was obtained.

図5(a)は基準部16の中央部における共鳴スペクトルを示しており、n次、n+1次、n+2次・・・の単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られており、均質部であることを示している。図5(a)において、隣接する共鳴ピークから共鳴ピークペア法に基づく前記(C)式による基準部16の肉厚計算は以下の通りであり、図3の肉厚10mmに相当する値が検出されている。   FIG. 5A shows a resonance spectrum at the center of the reference portion 16, and a resonance spectrum consisting of repetition of a single resonance peak of the nth order, n + 1 order, n + second order,... It shows that it is a part. In FIG. 5A, the thickness calculation of the reference portion 16 based on the equation (C) based on the resonance peak pair method from adjacent resonance peaks is as follows, and a value corresponding to the thickness 10 mm in FIG. 3 is detected. ing.

〔基準部16〕:
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.286−1.124)[1/MHz]=9.927(mm)
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.448−1.286)[1/MHz]=9.927(mm)
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.608−1.448)[1/MHz]=10.051(mm)
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.768−1.608)[1/MHz]=10.051(mm)
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.932−1.768)[1/MHz]=9.806(mm)
[Reference part 16]:
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.286−1.124)[1/MHz]=9.927(mm)
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.448−1.286)[1/MHz]=9.927(mm)
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.608−1.448)[1/MHz]=10.051(mm)
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.768−1.608)[1/MHz]=10.051(mm)
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.932−1.768)[1/MHz]=9.806(mm)

図5(a)において、基準部16の肉厚として、9.927mm、10.050mm、9.806mmのEMAR値(共鳴スペクトルから得られた肉厚)が算出されたので、当該部位をマイクロメータ(検出感度1μm)で測定したところ、10.051mmであった。従ってEMAR値の中で10.051mmが母材部の肉厚を表わしていると判定した。また、肉厚値9.927mmは測定周波数領域の低周波数側で得られていることから、試験材の上下面に残こっているバイト目(120μm以下/上下面)の影響を除いた肉厚として評価できる。一方、9.806mm値はEMATの測定領域(16W×15L(mm2))に対して、試験材サイズ(40mm幅)が大きくないことによる試験材側面からの多重反射エコーによる肉厚と推測される。 In FIG. 5 (a), as the thickness of the reference portion 16, the MAMR values (thickness obtained from the resonance spectrum) of 9.927mm, 10.050mm, and 9.806mm were calculated. 1 μm), it was 10.051 mm. Therefore, it was determined that 10.051 mm in the EMR value represents the thickness of the base metal part. Also, since the wall thickness value of 9.927 mm is obtained on the low frequency side of the measurement frequency range, the wall thickness excludes the effect of the bite (120 μm or less / upper and lower surfaces) remaining on the upper and lower surfaces of the test material. Can be evaluated. On the other hand, the value of 9.806mm is estimated to be the thickness due to multiple reflection echoes from the side of the test material because the test material size (40mm width) is not large with respect to the EMAT measurement area (16W × 15L (mm 2 )). .

以上のことから、図5(a)の基準部16の中央部における共鳴スペクトルは、n次、n+1次、n+2次・・・の単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られており、基準部16は均一な材質および肉厚を有するため、均質であることを示している。   From the above, the resonance spectrum in the central portion of the reference portion 16 in FIG. 5A is obtained by repeating a single resonance peak of the nth order, n + 1 order, n + second order,... Since the reference portion 16 has a uniform material and thickness, it indicates that it is homogeneous.

図5(b)はスリット部15の中央部における共鳴スペクトルを示しており、基準部16と同様にn次、n+1次、n+2次・・・の単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られており、均質部であることを示している。図5(b)において、共鳴ピークペア法に基づき隣接する共鳴ピークから前記(C)式による基準部16の肉厚計算は以下の通りであり、図3の肉厚9.5mmにほぼ相当する値が検出されている。   FIG. 5B shows a resonance spectrum at the center of the slit portion 15. Like the reference portion 16, a resonance spectrum consisting of repetition of single resonance peaks of the nth order, n + 1 order, n + second order,... It is obtained and indicates a homogeneous part. In FIG. 5B, the calculation of the thickness of the reference portion 16 from the adjacent resonance peak based on the resonance peak pair method according to the above equation (C) is as follows, and is a value substantially corresponding to the thickness of 9.5 mm in FIG. Has been detected.

〔スリット部15〕:
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.224−1.052)[1/MHz]=9.350(mm)
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.570−1.398)[1/MHz]=9.350(mm)
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.398−1.224)[1/MHz]=9.243(mm)
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.744−1.570)[1/MHz]=9.243(mm)
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.918−1.744)[1/MHz]=9.243(mm)
[Slit part 15]:
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.224−1.052)[1/MHz]=9.350(mm)
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.570−1.398)[1/MHz]=9.350(mm)
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.398−1.224)[1/MHz]=9.243(mm)
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.744−1.570)[1/MHz]=9.243(mm)
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.918−1.744)[1/MHz]=9.243(mm)

図5(b)において、スリット部15の共鳴スペクトルにおいても、2つの肉厚値(9.350mm、9.243mm)が得られている。バイト目(60μm以下)および放電ワイヤカット(150μm以下)の厚さを考慮すると、9.350mm値がスリット部15の厚さとして妥当であると判断できる。9.243mm値は試験材側面からの共鳴スペクトルによる肉厚と思われる。   In FIG. 5B, two thickness values (9.350 mm, 9.243 mm) are also obtained in the resonance spectrum of the slit portion 15. Considering the thickness of the bite (60 μm or less) and the discharge wire cut (150 μm or less), it can be determined that a value of 9.350 mm is appropriate as the thickness of the slit portion 15. The value of 9.243 mm seems to be the thickness due to the resonance spectrum from the side of the test material.

以上のことから、図5(b)のスリット部15の中央部における共鳴スペクトルは、n次、n+1次、n+2次・・・の単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られており、スリット部15は均一な材質および肉厚を有するため、均質であることを示している。   From the above, the resonance spectrum in the central portion of the slit portion 15 in FIG. 5B is obtained by repeating a single resonance peak of the nth order, n + 1 order, n + second order,... Since the slit portion 15 has a uniform material and thickness, it indicates that it is homogeneous.

図5(a)、(b)に示すように、基準部16、スリット部15のような均一な材質および肉厚を有する均質付着部は、n次、n+1次、n+2次・・・の単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られるが、基準部16とスリット部15の境界であるスリット境界部18の中央部、および基準部16と欠如部17の境界である段差部19のような不均質部では、複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られることがわかる。図6(a)は基準部16とスリット部15の境界であるスリット境界部18の中央部における共鳴スペクトルを示し、図6(b)は基準部16と欠如部17の境界である段差部19の中央部における共鳴スペクトルを示す。   As shown in FIGS. 5A and 5B, uniform adhering portions having a uniform material and thickness such as the reference portion 16 and the slit portion 15 are n-order, n + 1-order, n + second-order, and so on. A resonance spectrum composed of repetition of one resonance peak is obtained, but the center portion of the slit boundary portion 18 that is the boundary between the reference portion 16 and the slit portion 15 and the step portion 19 that is the boundary between the reference portion 16 and the lack portion 17 are obtained. In such a heterogeneous portion, it can be seen that a resonance spectrum composed of repetition of a group of resonance peaks divided into a plurality of individual resonance peaks is obtained. 6A shows the resonance spectrum at the center of the slit boundary 18 that is the boundary between the reference portion 16 and the slit portion 15, and FIG. 6B shows the step 19 that is the boundary between the reference portion 16 and the missing portion 17. The resonance spectrum in the center part of is shown.

図6(a)では、基準部16とスリット部15のスリット境界部18における共鳴スペクトルとして、複数の個別共鳴ピーク(図6(a)のan、an+1、an+2・・・とbn、bn+1、bn+2・・・)に分割された共鳴ピーク群n次、n+1次、n+2次・・・の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られている。個別共鳴ピークan、an+1、an+2・・・および個別共鳴ピークbn、bn+1、bn+2・・・は、それぞれピークの位置、高さ、形状等において、それぞれ対応関係にある類似性を有しており、ほぼ等間隔を置いて繰り返している。基準部16の個別共鳴ピーク(an+2とan+3)、ならびにスリット部15の個別共鳴ピーク(bn+4とbn+5)から、共鳴ピークペア法による前記(C)式の肉厚計算は以下の通りである。   In FIG. 6 (a), a plurality of individual resonance peaks (an, an + 1, an + 2..., Bn, bn + 1, bn + 2 in FIG. 6 (a) are used as resonance spectra at the slit boundary portion 18 of the reference portion 16 and the slit portion 15. A resonance spectrum consisting of repetition of resonance peak groups n-order, n + 1-order, n + second-order, etc. divided into (...) is obtained. The individual resonance peaks an, an + 1, an + 2... And the individual resonance peaks bn, bn + 1, bn + 2... Have similarities that correspond to each other in the position, height, shape, etc. of the peaks. It repeats at almost equal intervals. From the individual resonance peaks (an + 2 and an + 3) of the reference portion 16 and the individual resonance peaks (bn + 4 and bn + 5) of the slit portion 15, the thickness calculation of the equation (C) by the resonance peak pair method is as follows.

〔基準部16〕:
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.456−1.294)[1/MHz]=9.927(mm)
〔スリット部15〕:
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.922−1.750)[1/MHz]=9.350(mm)
[Reference part 16]:
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.456−1.294)[1/MHz]=9.927(mm)
[Slit part 15]:
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.922−1.750)[1/MHz]=9.350(mm)

図6(a)において、小さい個別共鳴ピークan、an+1、an+2・・・はほぼ同程度の間隔で現れ、隣接する個別共鳴ピークの周波数の差から、基準部16の肉厚に相当する値が得られ、これらの個別共鳴ピークが基準部16における共鳴ピークに相当することを示している。大きな個別共鳴ピークbn、bn+1、bn+2・・・もほぼ同程度の間隔で現れ、隣接する個別共鳴ピークの周波数の差から、スリット部15の肉厚に相当する値が得られ、これらの個別共鳴ピークがスリット部8における共鳴ピークに相当することを示している。これらの個別共鳴ピークの中で、比較的基準部16の肉厚と、スリット部15の肉厚を正確に表わしている個別共鳴ピークペアとして、(an+2)と(an+3)のペアならびに(bn+4)と(bn+5)のペアがある。其の他の個別共鳴ピークペアは、バイト目や試験材側面の影響を含んでいるため、正確な値からずれていると推測されるが、明らかではない。   In FIG. 6A, small individual resonance peaks an, an + 1, an + 2... Appear at substantially the same interval, and the value corresponding to the thickness of the reference portion 16 is obtained from the difference in frequency between adjacent individual resonance peaks. The obtained individual resonance peaks correspond to the resonance peaks in the reference portion 16. Large individual resonance peaks bn, bn + 1, bn + 2... Appear at substantially the same interval, and a value corresponding to the thickness of the slit portion 15 is obtained from the difference in frequency between adjacent individual resonance peaks. It shows that the peak corresponds to the resonance peak in the slit portion 8. Among these individual resonance peaks, pairs of (an + 2) and (an + 3) and (bn + 4) are represented as individual resonance peak pairs relatively accurately representing the thickness of the reference portion 16 and the thickness of the slit portion 15. There are (bn + 5) pairs. The other individual resonance peak pairs are presumed to deviate from accurate values because they include the influence of the bite and the side of the test material, but are not clear.

図6(a)の結果から、基準部16とスリット部15のスリット境界部18における共鳴スペクトルとしては、基準部16における共鳴ピークに相当する複数の個別共鳴ピークan、an+1、an+2・・・と、スリット部8における共鳴ピークに相当する複数の個別共鳴ピークbn、bn+1、bn+2・・・に分割された複数の共鳴ピーク群n次、n+1次、n+2次・・・の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られることがわかる。   From the result of FIG. 6A, the resonance spectrum at the slit boundary portion 18 of the reference portion 16 and the slit portion 15 has a plurality of individual resonance peaks an, an + 1, an + 2. A resonance spectrum consisting of repetition of a plurality of resonance peak groups n-order, n + 1-order, n + second-order, etc. divided into a plurality of individual resonance peaks bn, bn + 1, bn + 2,. It turns out that it is obtained.

図6(b)の基準部16と欠如部17の境界である段差部19における共鳴スペクトルとして、複数の個別共鳴ピークan、an+1、an+2・・・とbn、bn+1、bn+2・・・に分割された共鳴ピーク群n次、n+1次、n+2次・・・の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られている。個別共鳴ピークan、an+1、an+2・・・および個別共鳴ピークbn、bn+1、bn+2・・・は、それぞれピークの位置、高さ、形状等において、それぞれ対応関係にある類似性を有しており、ほぼ等間隔を置いて繰り返している。基準部16の個別共鳴ピーク(an+3とan+4)、ならびに欠如部17の個別共鳴ピーク(bn+3とbn+4)から、共鳴ピークペア法による前記(C)式の肉厚計算は以下の通りである。   As a resonance spectrum at the step portion 19 which is a boundary between the reference portion 16 and the lack portion 17 in FIG. 6B, the resonance spectrum is divided into a plurality of individual resonance peaks an, an + 1, an + 2... And bn, bn + 1, bn + 2. A resonance spectrum consisting of repetition of the resonance peak group n-order, n + 1-order, n + second-order, etc. is obtained. The individual resonance peaks an, an + 1, an + 2... And the individual resonance peaks bn, bn + 1, bn + 2... Have similarities that correspond to each other in the position, height, shape, etc. of the peaks. It repeats at almost equal intervals. From the individual resonance peaks (an + 3 and an + 4) of the reference portion 16 and the individual resonance peaks (bn + 3 and bn + 4) of the lacking portion 17, the thickness calculation of the equation (C) by the resonance peak pair method is as follows.

〔基準部16〕:
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.784−1.622)[1/MHz]=9.927(mm)
〔欠如部17〕:
3216.4[m/s]×10-3/2×1/(1.862−1.694)[1/MHz]=9.573(mm)
[Reference part 16]:
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.784−1.622)[1/MHz]=9.927(mm)
[Lack part 17]:
3216.4 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.862−1.694)[1/MHz]=9.573(mm)

図6(b)において、小さい個別共鳴ピークan、an+1、an+2・・・はほぼ同程度の間隔で現れ、隣接する個別共鳴ピークの周波数の差から、基準部16の肉厚に相当する値が得られ、これらの個別共鳴ピークが基準部16における共鳴ピークに相当することを示している。大きな個別共鳴ピークbn、bn+1、bn+2・・・もほぼ同程度の間隔で現れ、隣接する個別共鳴ピークの周波数の差から、欠如部17の肉厚に相当する値が得られ、これらの個別共鳴ピークが欠如部17における共鳴ピークに相当することを示している。これらの個別共鳴ピークの中で、比較的基準部16の肉厚と、欠如部17の肉厚を正確に表わしている個別共鳴ピークペアとして、(an+3)と(an+4)のペアならびに(bn+3)と(bn+4)のペアがある。其の他の個別共鳴ピークペアは、バイト目や試験材側面の影響を含んでいるため、正確な値からずれていると推測されるが、明らかではない。   In FIG. 6B, small individual resonance peaks an, an + 1, an + 2... Appear at substantially the same interval, and the value corresponding to the thickness of the reference portion 16 is obtained from the difference in frequency between adjacent individual resonance peaks. The obtained individual resonance peaks correspond to the resonance peaks in the reference portion 16. Large individual resonance peaks bn, bn + 1, bn + 2... Appear at approximately the same interval, and a value corresponding to the thickness of the lacking portion 17 is obtained from the difference in frequency between adjacent individual resonance peaks. It shows that the peak corresponds to the resonance peak in the missing part 17. Among these individual resonance peaks, pairs of (an + 3) and (an + 4) and (bn + 3) are represented as individual resonance peak pairs that relatively accurately represent the thickness of the reference portion 16 and the thickness of the missing portion 17. There are (bn + 4) pairs. The other individual resonance peak pairs are presumed to deviate from accurate values because they include the influence of the bite and the side of the test material, but are not clear.

図6(b)の結果から、基準部16と欠如部17の境界である段差部19における共鳴スペクトルとしては、基準部16における共鳴ピークに相当する複数の個別共鳴ピーク(図6(b)のan、an+1、an+2・・・)と、欠如部17における共鳴ピークに相当する複数の個別共鳴ピーク(図6(b)のbn、bn+1、bn+2・・・)に分割された複数の共鳴ピーク群n次、n+1次、n+2次・・・の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られることがわかる。   From the result of FIG. 6B, the resonance spectrum in the stepped portion 19 that is the boundary between the reference portion 16 and the lacking portion 17 is a plurality of individual resonance peaks (corresponding to the resonance peaks in the reference portion 16 (FIG. 6B)). an, an + 1, an + 2...) and a plurality of individual resonance peaks divided into a plurality of individual resonance peaks (bn, bn + 1, bn + 2... It can be seen that a resonance spectrum composed of repetitions of the nth order, n + 1st order, n + second order,... is obtained.

上記図6(a)、(b)の結果から、基準部16とスリット部15の境界であるスリット境界部18、および基準部16と欠如部17の境界である段差部19のような不均質部の共鳴スペクトルでは、基準部16を表わす小さい共鳴ピーク(図6(a)、(b)においてan、an+1、an+2・・・)と、スリット部15または欠如部17を表わす大きい共鳴ピーク(図6(a)、(b)においてbn、bn+1、bn+2・・・)が現われ、これらが個別共鳴ピークとして共鳴ピーク群(n次、n+1次、n+2次・・・)を構成し、共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群が間隔を置いて繰り返している。そして共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群(n次、n+1次、n+2次・・・)における基準部16(an、an+1、an+2・・・)、スリット部15または欠如部17を表わす個別共鳴ピーク(bn、bn+1、bn+2・・・)は、ピークの位置、高さ、形状等において、それぞれ対応関係にある類似性を有しており、スリット部8、基準部16、欠如部17に対応するピークの識別が可能となっていることがわかる。   From the results of FIGS. 6A and 6B, the inhomogeneity such as the slit boundary portion 18 that is the boundary between the reference portion 16 and the slit portion 15 and the step portion 19 that is the boundary between the reference portion 16 and the missing portion 17. In the resonance spectrum of the portion, a small resonance peak (an, an + 1, an + 2... In FIGS. 6A and 6B) representing the reference portion 16 and a large resonance peak representing the slit portion 15 or the lack portion 17 (FIG. 6 (a) and (b) appear bn, bn + 1, bn + 2..., And these constitute resonance peak groups (nth order, n + 1st order, n + second order...) As individual resonance peaks, A plurality of different resonance peak groups are repeated at intervals. The individual resonance peaks representing the reference portion 16 (an, an + 1, an + 2...), The slit portion 15 or the missing portion 17 in a plurality of resonance peak groups (n-order, n + 1-order, n + second-order,...) Having different resonance orders. (Bn, bn + 1, bn + 2,...) Have similarities in correspondence with each other in the peak position, height, shape, etc., and correspond to the slit portion 8, the reference portion 16, and the lack portion 17. It can be seen that the peaks can be identified.

対象物1として図4に示すように、酸化スケールの浮き上りが認められた発電用ボイラの過熱器管(材質:STBA24) を用いた。図4(a)は対象物1として鋼管の斜視図、(b)は試料1のB部の拡大側面図、(c)は試料2のB部の拡大側面図であり、試験後に切断して観察した図である。   As shown in FIG. 4, a superheater tube (material: STBA24) of a power generation boiler in which lift of oxide scale was recognized was used as the object 1. 4A is a perspective view of a steel pipe as the object 1, FIG. 4B is an enlarged side view of the B part of the sample 1, and FIG. 4C is an enlarged side view of the B part of the sample 2, which is cut after the test. FIG.

対象物1の図4(b)に示す試料1は、鋼材からなる厚さ7.3mmの基材1aの内面に、厚さ0.3mmのスケール1bが付着した配管であり、スケール1bの基材1aに近い部分に浮き上がり部15aが形成されている。図4(c)に示す試料2は、鋼材からなる厚さ9.3mmの基材1aの内面に、厚さ0.5mmのスケール1bが付着した配管であり、スケール1bの基材1aから遠い部分に浮き上がり部15bが形成されている。上記試料1の浮き上がり部15a付近に電磁超音波探触子2を対向させて配置し、周波数3.1〜3.8MHz間で掃引し、また試料2の浮き上がり部15b付近に電磁超音波探触子2を対向させて配置し、周波数1.5〜1.9MHz間で掃引して、実施例1と同様に検出を行い共鳴スペクトルを得た。 A sample 1 shown in FIG. 4B of the object 1 is a pipe in which a scale 1b having a thickness of 0.3 mm is attached to the inner surface of a base material 1a made of steel and having a thickness of 7.3 mm. A raised portion 15a is formed in a portion close to the material 1a. A sample 2 shown in FIG. 4C is a pipe in which a scale 1b having a thickness of 0.5 mm adheres to the inner surface of a base material 1a made of steel and having a thickness of 9.3 mm, and is far from the base material 1a of the scale 1b. A raised portion 15b is formed in the portion. The electromagnetic ultrasonic probe 2 is disposed in the vicinity of the raised portion 15a of the sample 1 so as to be opposed to each other, swept at a frequency of 3.1 to 3.8 MHz, and the electromagnetic ultrasonic probe is located near the raised portion 15b of the sample 2. The tactile elements 2 were placed facing each other, swept between frequencies of 1.5 to 1.9 MHz, and detected in the same manner as in Example 1 to obtain a resonance spectrum.

図7(a)に浮き上がり部15bにおける共鳴スペクトルを、図7(b)に浮き上がり部15aにおける共鳴スペクトルを示す。
ボイラ配管に共鳴ピークペア法を適用する場合は、大きい共鳴ピーク群(n次、n+1次、n+2次)の波形中に現われる個別共鳴ピーク(an、an+1、an+2、bn、bn+1、bn+2、cn、cn+1)の波形に注目して、その類似性から共鳴ピークペアfn+1とfn、あるいはfn+2とfn+1を選定した。
そして、(C)式に従って共鳴ピークペアごとの肉厚を計算し、それらの肉厚差から最大の浮き上り量を推定する。
FIG. 7A shows a resonance spectrum in the raised portion 15b , and FIG. 7B shows a resonance spectrum in the raised portion 15a .
When the resonance peak pair method is applied to boiler piping, individual resonance peaks (an, an + 1, an + 2, bn, bn + 1, bn + 2, cn, cn + 1) appearing in the waveform of a large resonance peak group (n-order, n + 1-order, n + second-order) ), The resonance peak pair fn + 1 and fn or fn + 2 and fn + 1 was selected based on the similarity.
Then, the thickness for each resonance peak pair is calculated according to the equation (C), and the maximum floating amount is estimated from the thickness difference.

図7(a)の浮き上がり部15bにおける共鳴スペクトル群(n次、n+1次)の個別共鳴ピーク(anとan+1、bnとbn+1、cnとcn+1)から、共鳴ピークペア法による前記(C)式の肉厚計算は以下の通りである。
3,262.2[m/s]×10-3/2×1/(1.805−1.635)[1/MHz]=9.595(mm)
3,262.2[m/s]×10-3/2×1/(1.818−1.646)[1/MHz]=9.483(mm)
3,262.2[m/s]×10-3/2×1/(1.833−1.658)[1/MHz]=9.321(mm)
From the individual resonance peaks (an and an + 1, bn and bn + 1, cn and cn + 1) of the resonance spectrum group (n-order, n + 1-order) in the floating portion 15b in FIG. The thickness calculation is as follows.
3,262.2 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.805−1.635)[1/MHz]=9.595(mm)
3,262.2 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.818−1.646)[1/MHz]=9.483(mm)
3,262.2 [m / s] × 10 −3 /2×1/(1.833−1.658)[1/MHz]=9.321(mm)

上記により個別共鳴ピークのペアから計算される肉厚は、基材1aとスケール1bの合計厚さであるが、個別共鳴ピークのペアごとに差があるのは、スケール1bに浮き上りが生じていることを示している。そこで最大肉厚と最小肉厚の差により最大浮き上り厚さ(浮き上りのない部分のスケールの表面と浮き上り部管の厚さ)を計算すると、以下の通りであり、浮き上がり状態を検出できる。
最大浮き上り厚さ=9.595−9.321=0.274mm
The thickness calculated from the pair of individual resonance peaks as described above is the total thickness of the base material 1a and the scale 1b, but the difference between each pair of individual resonance peaks is caused by the scale 1b being lifted. It shows that. Therefore, calculating the maximum lifting thickness (the surface of the scale where there is no lifting and the thickness of the lifting pipe) based on the difference between the maximum wall thickness and the minimum wall thickness is as follows. .
Maximum lift thickness = 9.595-9.321 = 0.274mm

図7(b)の浮き上がり部15aにおける共鳴スペクトル群(n次、n+1次、n+2次)の個別共鳴ピーク(anとan+1、bnとbn+1、an+1とan+2、bn+1とbn+2)から、共鳴ピークペア法による前記(C)式の肉厚計算は以下の通りである。
3,262.2[m/s]×10-3/2×1/(3.432−3.220)[1/MHz]=7.694(mm)
3,262.2[m/s]×10-3/2×1/(3.438−3.230)[1/MHz]=7.842(mm)
3,262.2[m/s]×10-3/2×1/(3.642−3.432)[1/MHz]=7.767(mm)
3,262.2[m/s]×10-3/2×1/(3.650−3.438)[1/MHz]=7.694(mm)
From the individual resonance peaks (an and an + 1, bn and bn + 1, ann and bn + 1, bn + 1 and bn + 2, bn + 1 and bn + 2) of the resonance spectrum group (n-order, n + 1-order, n + second-order) in the floating portion 15a in FIG. The thickness calculation of the formula (C) is as follows.
3,262.2 [m / s] × 10 −3 /2×1/(3.432−3.220)[1/MHz]=7.694(mm)
3,262.2 [m / s] × 10 −3 /2×1/(3.438−3.230)[1/MHz]=7.842(mm)
3,262.2 [m / s] × 10 −3 /2×1/(3.642−3.432)[1/MHz]=7.767(mm)
3,262.2 [m / s] × 10 −3 /2×1/(3.650−3.438)[1/MHz]=7.694(mm)

図7(a)の場合と同様に最大肉厚と最小肉厚の差により最大浮き上り厚さを計算すると、以下の通りである。
最大浮き上り厚さ=7.842−7.694=0.148mm
As in the case of FIG. 7A, the maximum lifted thickness is calculated from the difference between the maximum thickness and the minimum thickness as follows.
Maximum lift thickness = 7.842-7.694 = 0.148mm

以上の通り、個別共鳴ピークごとの共鳴ピークペア法による前記(C)式による肉厚計算から肉厚の異なる部分が存在することが示され、これらがスケール1bの浮き上がり部15a、15bに対応しているから、(C)式による肉厚計算を演算制御装置4で演算することにより、スケールの浮き上がり状態を検出できることが分かる。   As described above, the thickness calculation by the equation (C) by the resonance peak pair method for each individual resonance peak indicates that there are portions having different thicknesses, and these correspond to the raised portions 15a and 15b of the scale 1b. Therefore, it can be understood that the scale lifting state can be detected by calculating the thickness calculation by the equation (C) by the calculation control device 4.

火力発電所の実機ボイラの過熱器管(材質:2.25Cr-1Moの低合金鋼管およびSUS304のステンレス鋼管)を用いて、管外表面に凹凸やクリンカの付着がない部位を選んで電磁超音波探触子を移動させ、異なる部位の共鳴スペクトルを測定し、スペクトルの形態(共鳴ピークの位置、高さ、形状など)と共鳴ピークペアによる肉厚の差から酸化スケールの剥離や浮き上り有無を判定した。そして肉厚差が認められた測定部位において、管断面のミクロ顕微鏡写真と走査型電子顕微鏡(SEM)写真による観察を行った。   Using the superheater tube (material: 2.25Cr-1Mo low alloy steel tube and SUS304 stainless steel tube) of the actual boiler of the thermal power plant, select the part where there is no unevenness or clinker adhesion on the outer surface of the pipe, Move the transducer, measure the resonance spectra of different parts, and determine whether the oxide scale is peeled off or lifted from the difference in the thickness of the spectrum form (resonance peak position, height, shape, etc.) and the resonance peak pair. . Then, at the measurement site where the thickness difference was recognized, the microscopic photograph and the scanning electron microscope (SEM) photograph of the tube cross section were performed.

共鳴スペクトルの測定では、最適な測定周波数範囲と周波数分解能として、それぞれ約2.0〜3.0MHzと2kHzを選定し、低合金鋼管(2.25Cr-1Mo)とステンレス鋼管(SUS304)の共鳴スペクトル測定を行った。酸化スケールの性状が均質な部位では、単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られたが、酸化スケールに剥離や浮き上りなどの異常が認められる不均質な部位では、複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群n次、n+1次、n+2次・・・の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた。分割された個別共鳴ピークペア同士の共鳴周波数差から肉厚を算出し、その肉厚差を隣接する共鳴ピークペアごとに求めて、最大と平均という形で示した。   In the measurement of resonance spectrum, the optimum measurement frequency range and frequency resolution were selected as approximately 2.0 to 3.0 MHz and 2 kHz, respectively, and the resonance spectrum measurement of low alloy steel pipe (2.25Cr-1Mo) and stainless steel pipe (SUS304) was performed. . Resonance spectra consisting of repeated single resonance peaks were obtained at sites where the properties of the oxide scale were homogeneous, but multiple individual resonances were observed at heterogeneous sites where abnormalities such as exfoliation and lift were observed on the oxide scale. A resonance spectrum consisting of repetition of resonance peak groups n-order, n + 1-order, n + second-order, etc. divided into peaks was obtained. The thickness was calculated from the resonance frequency difference between the divided individual resonance peak pairs, the thickness difference was obtained for each adjacent resonance peak pair, and was shown in the form of maximum and average.

図8(a)は低合金鋼管の均質付着部と認められるに部位おける共鳴スペクトルを示しており、n次、n+1次、n+2次・・・の単一の共鳴ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られている。図8(a)において、隣接する共鳴ピークから共鳴ピークペア法に基づく前記(C)式による肉厚計算は次の通りである。なお以下の式は計算過程を簡略化して表示している。   FIG. 8 (a) shows a resonance spectrum at a site recognized as a homogeneous adhesion portion of a low alloy steel pipe. The resonance spectrum consisting of repetition of a single resonance peak of nth order, n + 1st order, n + second order,... Has been obtained. In FIG. 8A, the thickness calculation by the above equation (C) based on the resonance peak pair method from adjacent resonance peaks is as follows. The following formula shows the calculation process in a simplified manner.

3.2622/2×1/(2.282-2.120)=10.069(mm)
3.2622/2×1/(2.444-2.282)=10.069(mm)
3.2622/2×1/(2.604-2.444)=10.194(mm)
3.2622/2×1/(2.768-2.604)=9.946(mm)
3.2622/2×1/(2.930-2.768)=10.069(mm)
平均肉厚:10.069mm
3.2622 / 2 × 1 / (2.282-2.120) = 10.069 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (2.444-2.282) = 10.069 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (2.604-2.444) = 10.194 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (2.768-2.604) = 9.946 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (2.930-2.768) = 10.069 (mm)
Average wall thickness: 10.069mm

図8(a)の結果から、共鳴スペクトルは単一共鳴ピークの繰り返しからなり、肉厚に差がないため、スケールの浮き上がりや段差のない均質付着部であると認められる。図8(a)の測定部位とは異なる均質付着部のミクロ顕微鏡写真(100倍)を図11に示す。   From the result of FIG. 8A, the resonance spectrum consists of repetition of a single resonance peak, and since there is no difference in thickness, it is recognized that the resonance spectrum is a homogeneous adhesion portion without any scale lift or step difference. FIG. 11 shows a microscopic microphotograph (100 times) of a homogeneous adhesion portion different from the measurement site in FIG.

図8(b)は低合金鋼管の不均質付着部と認められる部位における共鳴スペクトルを示しており、複数の個別共鳴ピークan、an+1、an+2・・・とbn、bn+1、bn+2・・・に分割された共鳴ピーク群n次、n+1次、n+2次・・・の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られている。図8(b)において、隣接する個別共鳴ピークから共鳴ピークペア法に基づく前記(C)式による肉厚計算は次の通りである。   FIG. 8 (b) shows a resonance spectrum at a site recognized as a heterogeneous adhesion portion of a low alloy steel pipe, and is divided into a plurality of individual resonance peaks an, an + 1, an + 2... And bn, bn + 1, bn + 2. A resonance spectrum composed of repeated resonance peak groups n-order, n + 1-order, n + second-order, etc. is obtained. In FIG. 8B, the wall thickness calculation based on the equation (C) based on the resonance peak pair method from adjacent individual resonance peaks is as follows.

〔個別共鳴ピークan、an+1、an+2・・・〕
3.2622/2×1/(2.462-2.268)=8.408(mm)
3.2622/2×1/(2.654-2.462)=8.495(mm)
3.2622/2×1/(2.846-2.654)=8.495(mm)
3.2622/2×1/(3.038-2.846)=8.495(mm)
[Individual resonance peaks an, an + 1, an + 2 ...]
3.2622 / 2 × 1 / (2.462-2.268) = 8.408 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (2.654-2.462) = 8.495 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (2.846-2.654) = 8.495 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (3.038-2.846) = 8.495 (mm)

〔個別共鳴ピークbn、bn+1、bn+2・・・〕
3.2622/2×1/(2.486-2.286)=8.156(mm)
3.2622/2×1/(2.678-2.486)=8.495(mm)
3.2622/2×1/(2.874-2.678)=8.322(mm)
3.2622/2×1/(3.066-2.874)=8.495(mm)
[Individual resonance peaks bn, bn + 1, bn + 2...]
3.2622 / 2 × 1 / (2.486-2.286) = 8.156 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (2.678-2.486) = 8.495 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (2.874-2.678) = 8.322 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (3.066-2.874) = 8.495 (mm)

上記図8(b)の肉厚計算において、対応する次数の共鳴ピークペアの肉厚から肉厚差を計算すると、最大252μmであるが、ゼロの場合もあり、平均106μmであり、不均質付着部と認められる。図8(b)の測定部位の管断面を示すミクロ顕微鏡写真(100倍)を図12に、走査型電子顕微鏡写真(1000倍)を図13に示す。図12、13より、母材とスケール内層の境界に浮き上りがみられた。   In the wall thickness calculation in FIG. 8 (b), the wall thickness difference is calculated from the wall thickness of the corresponding order of the resonance peak pairs. The maximum thickness is 252 μm, but it may be zero and the average is 106 μm. It is recognized. FIG. 12 shows a micromicrograph (100 times) showing a cross section of the tube at the measurement site in FIG. 8B, and FIG. 13 shows a scanning electron micrograph (1000 times). From FIGS. 12 and 13, floating was observed at the boundary between the base material and the inner scale layer.

図9(a)は低合金鋼管の不均質付着部と認められる他の部位における共鳴スペクトルを示しており、複数の個別共鳴ピークan、an+1、an+2・・・とbn、bn+1、bn+2・・・に分割された共鳴ピーク群n次、n+1次、n+2次・・・の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られている。図9(a)において、隣接する個別共鳴ピークから共鳴ピークペア法に基づく前記(C)式による肉厚計算は次の通りである。   FIG. 9 (a) shows resonance spectra at other sites recognized as heterogeneous adhesion portions of the low alloy steel pipe, and a plurality of individual resonance peaks an, an + 1, an + 2... And bn, bn + 1, bn + 2. A resonance spectrum composed of repetitions of the resonance peak group n-order, n + 1-order, n + second-order, etc. divided into two is obtained. In FIG. 9 (a), the thickness calculation by the above equation (C) based on the resonance peak pair method from adjacent individual resonance peaks is as follows.

〔個別共鳴ピークan、an+1、an+2・・・〕
3.2622/2×1/(2.436-2.244)=8.495(mm)
3.2622/2×1/(2.626-2.436)=8.585(mm)
3.2622/2×1/(2.814-2.626)=8.676(mm)
3.2622/2×1/(3.006-2.814)=8.495(mm)
[Individual resonance peaks an, an + 1, an + 2 ...]
3.2622 / 2 × 1 / (2.436-2.244) = 8.495 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (2.626-2.436) = 8.585 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (2.814-2.626) = 8.676 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (3.006-2.814) = 8.495 (mm)

〔個別共鳴ピークbn、bn+1、bn+2・・・〕
・・・・・
3.2622/2×1/(2.642-2.454)=8.676(mm)
3.2622/2×1/(2.832-2.642)=8.585(mm)
3.2622/2×1/(3.024-2.832)=8.495(mm)
[Individual resonance peaks bn, bn + 1, bn + 2...]
...
3.2622 / 2 × 1 / (2.642-2.454) = 8.676 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (2.832-2.642) = 8.585 (mm)
3.2622 / 2 × 1 / (3.024-2.832) = 8.495 (mm)

上記図9(a)の肉厚計算において、対応する次数の共鳴ピークペアの肉厚から肉厚差を計算すると、最大91μmであるが、ゼロおよびマイナスの場合もあり、平均61μmであり、不均質付着部と認められる。図9(a)の測定部位の管断面を示すミクロ顕微鏡写真(100倍)を図14に、走査型電子顕微鏡写真(1000倍)を図15に示す。図14、15より、母材に付着したスケールの内層の中間部分に浮き上りがみられた。   In the wall thickness calculation of FIG. 9 (a), the wall thickness difference is calculated from the wall thickness of the corresponding order of the resonance peak pair. The maximum is 91 μm, but it may be zero and negative, and the average is 61 μm. Adhered part is recognized. FIG. 14 shows a microscopic micrograph (100 ×) showing a cross section of the tube at the measurement site in FIG. 9A, and FIG. 15 shows a scanning electron micrograph (1000 ×). As shown in FIGS. 14 and 15, floating was observed in the middle part of the inner layer of the scale attached to the base material.

図9(b)はステンレス鋼管の不均質付着部と認められる部位における共鳴スペクトルを示しており、複数の個別共鳴ピークan、an+1、an+2・・・とbn、bn+1、bn+2・・・に分割された共鳴ピーク群n次、n+1次、n+2次・・・の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られている。図9(b)において、隣接する個別共鳴ピークから共鳴ピークペア法に基づく前記(C)式による肉厚計算は次の通りである。   FIG. 9 (b) shows a resonance spectrum at a site recognized as a heterogeneous adhesion portion of the stainless steel pipe, which is divided into a plurality of individual resonance peaks an, an + 1, an + 2... And bn, bn + 1, bn + 2. A resonance spectrum consisting of repetition of the resonance peak group n-order, n + 1-order, n + second-order, etc. is obtained. In FIG. 9B, the wall thickness calculation based on the equation (C) based on the resonance peak pair method from adjacent individual resonance peaks is as follows.

〔個別共鳴ピークan、an+1、an+2・・・〕
3.0680/2×1/(1.784-1.606)=8.618(mm)
3.0680/2×1/(1.960-1.784)=8.716(mm)
3.0680/2×1/(2.138-1.960)=8.618(mm)
3.0680/2×1/(2.314-2.138)=8.716(mm)
[Individual resonance peaks an, an + 1, an + 2 ...]
3.0680 / 2 × 1 / (1.784-1.606) = 8.618 (mm)
3.0680 / 2 × 1 / (1.960-1.784) = 8.716 (mm)
3.0680 / 2 × 1 / (2.138-1.960) = 8.618 (mm)
3.0680 / 2 × 1 / (2.314-2.138) = 8.716 (mm)

〔個別共鳴ピークbn、bn+1、bn+2・・・〕
3.0680/2×1/(1.792-1.614)=8.618(mm)
3.0680/2×1/(1.968-1.792)=8.716(mm)
3.0680/2×1/(2.144-1.968)=8.716(mm)
3.0680/2×1/(2.322-2.144)=8.618(mm)
[Individual resonance peaks bn, bn + 1, bn + 2...]
3.0680 / 2 × 1 / (1.792-1.614) = 8.618 (mm)
3.0680 / 2 × 1 / (1.968-1.792) = 8.716 (mm)
3.0680 / 2 × 1 / (2.144-1.968) = 8.716 (mm)
3.0680 / 2 × 1 / (2.322-2.144) = 8.618 (mm)

上記図9(b)の肉厚計算において、対応する次数の共鳴ピークペアの肉厚から肉厚差を計算すると、最大98μmであるが、ゼロおよびマイナスの場合もあり、平均49μmであり、不均質付着部と認められる。図9(b)の測定部位の管断面を示すミクロ顕微鏡写真(100倍)を図16に、走査型電子顕微鏡写真(500倍)を図17に示す。図16、17より、母材に付着したスケールの内層の上にさらに付着した外層の一部が剥離脱落して、段差部が形成されていた。   In the wall thickness calculation of FIG. 9 (b) above, when the wall thickness difference is calculated from the wall thickness of the corresponding order of the resonance peak pair, it is 98 μm at the maximum, but it may be zero and negative, and the average is 49 μm. Adhered part is recognized. FIG. 16 shows a micromicrograph (100 times) showing a cross section of the tube at the measurement site in FIG. 9B, and FIG. 17 shows a scanning electron micrograph (500 times). 16 and 17, a part of the outer layer further adhered onto the inner layer of the scale adhered to the base material was peeled off and a stepped portion was formed.

上記実施例3の一連の試験結果から、共鳴スペクトルと断面観察結果との間には、それぞれ特徴的な形態相関性が認められる。つまり低合金鋼管の場合、母材とスケールの内層との境界で酸化スケールが浮き上っていると、共鳴スペクトルには共鳴ピークが複数の個別共鳴ピークに分割された形で出現する。また内層スケール内で浮き上りが生じると、大小の個別共鳴ピークに分割された共鳴スペクトルになる。一方、ステンレス鋼管では鋭い共鳴ピーク割れが認められ、それらの肉厚差がスケールの剥離脱落を示している。共鳴スペクトルと断面観察から見積られる浮き上り量を比較する場合、前者は面計測で測定領域が広いのに対し、後者は線計測で観察領域が狭いという違いがあることを前提にして考える必要があるが、共鳴スペクトルから算出された最大浮き上り量は、大まかにはミクロ写真に見られる浮き上り位置(母材とスケールの内層との境界、またはスケールの内層内)に対応していると考えられる。   From the series of test results of Example 3 above, a characteristic morphological correlation is recognized between the resonance spectrum and the cross-sectional observation result. In other words, in the case of a low alloy steel pipe, when the oxide scale is raised at the boundary between the base material and the inner layer of the scale, the resonance peak appears in a form in which the resonance peak is divided into a plurality of individual resonance peaks. In addition, when floating occurs in the inner layer scale, the resonance spectrum is divided into large and small individual resonance peaks. On the other hand, sharp resonance peak cracks were observed in the stainless steel pipes, and the difference in thickness between them indicates peeling of the scale. When comparing the lift amount estimated from the resonance spectrum and cross-sectional observation, it is necessary to consider that the former has a wide measurement area for surface measurement, while the latter has a difference that the observation area is narrow for line measurement. However, the maximum lift calculated from the resonance spectrum is considered to roughly correspond to the lift position (boundary between the base material and the inner layer of the scale or the inner layer of the scale) as seen in the microphotograph. It is done.

図10は図9(a)の共鳴スペクトルに対応する測定周波数範囲が1.4〜2.4MHzの共鳴スペクトルを示し、周波数分解能は図9(a)と同様に2kHzである。図10に示した低周波域の共鳴スペクトルには単一の共鳴ピークしか現われないが、図9(a)に示した高周波域の共鳴スペクトルには酸化スケールの浮き上りを示す複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群が出現している。従って、スケールの剥離や浮き上りを検出するためには、複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群が出現する適切な掃引周波数範囲を選定する必要がある。このような掃引周波数範囲は基材、スケールの材質、組成、厚さ等により異なるので、予備試験により決めることができる。   FIG. 10 shows a resonance spectrum having a measurement frequency range of 1.4 to 2.4 MHz corresponding to the resonance spectrum of FIG. 9A, and the frequency resolution is 2 kHz, as in FIG. 9A. Although only a single resonance peak appears in the resonance spectrum in the low frequency range shown in FIG. 10, a plurality of individual resonance peaks that show rising of the oxide scale are shown in the resonance spectrum in the high frequency range shown in FIG. Resonance peak groups divided into two appear. Therefore, in order to detect scale peeling or lifting, it is necessary to select an appropriate sweep frequency range in which a group of resonance peaks divided into a plurality of individual resonance peaks appears. Such a sweep frequency range varies depending on the substrate, scale material, composition, thickness, and the like, and can be determined by a preliminary test.

ボイラ設備、蒸気系統配管、特に火力発電ボイラの蒸気系配管等の基材に付着したスケールの厚さ変化、剥離、浮き上り状態等のスケールの付着状態を、電磁超音波共鳴法により検出する方法および装置に利用可能である。   Method of detecting scale adhesion such as boiler thickness, steam system piping, especially steam system piping for thermal power boilers, etc. And available to the device.

実施形態の検出装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detection apparatus of embodiment. (a)は検出方法を示す平面図、(b)はその垂直断面図である。(A) is a plan view showing a detection method, and (b) is a vertical sectional view thereof. 実施例1の対象物1を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an object 1 of Example 1. FIG. (a)は実施例2の対象物1を示す斜視図、(b)は試料1のB部の拡大側面図、(c)は試料2のB部の拡大側面図である。(A) is a perspective view which shows the target object 1 of Example 2, (b) is an enlarged side view of the B part of the sample 1, (c) is an enlarged side view of the B part of the sample 2. (a)は実施例1の基準部16の中央部における共鳴スペクトル、(b)はスリット部15の中央部における共鳴スペクトルを示す線図である。(A) is the resonance spectrum in the center part of the reference | standard part 16 of Example 1, (b) is a diagram which shows the resonance spectrum in the center part of the slit part 15. FIG. (a)は実施例1のスリット境界部18における共鳴スペクトル、(b)は段差部19における共鳴スペクトルを示す線図である。(A) is the resonance spectrum in the slit boundary part 18 of Example 1, (b) is a diagram which shows the resonance spectrum in the level | step-difference part 19. FIG. (a)は実施例2の浮き上がり部15bにおける共鳴スペクトル、(b)は浮き上がり部15aにおける共鳴スペクトルを示す線図である。(A) is a resonance spectrum in the floating part 15b of Example 2, (b) is a diagram which shows the resonance spectrum in the floating part 15a . (a)は実施例3の低合金鋼管の均質付着部と認められる部位における共鳴スペクトル、(b)は低合金鋼管の不均質付着部と認められる部位における共鳴スペクトルを示示す線図である。(A) is the resonance spectrum in the site | part recognized as the homogeneous adhesion part of the low alloy steel pipe of Example 3, (b) is a diagram which shows the resonance spectrum in the site | part recognized as the heterogeneous adhesion part of a low alloy steel pipe. (a)は実施例3の低合金鋼管の不均質付着部と認められる他の部位における共鳴スペクトル、(b)はステンレス鋼管の不均質付着部と認められる部位における共鳴スペクトルを示す線図である。(A) is the resonance spectrum in the other site | part recognized as the heterogeneous adhesion part of the low alloy steel pipe of Example 3, (b) is a diagram which shows the resonance spectrum in the site | part recognized as the heterogeneous adhesion part of a stainless steel pipe. . 図9(a)の共鳴スペクトルに対応する測定周波数範囲が1.4〜2.4MHzの共鳴スペクトルを示す線図である。It is a diagram which shows the resonance spectrum whose measurement frequency range corresponding to the resonance spectrum of Fig.9 (a) is 1.4-2.4MHz. 均質付着部のミクロ顕微鏡写真である。It is a micromicrograph of a homogeneous adhesion part. 図8(b)の測定部位の管断面を示すミクロ顕微鏡写真、A microscopic micrograph showing the cross section of the measurement site in FIG. 図8(b)の測定部位の管断面を示す走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph which shows the pipe cross section of the measurement site | part of FIG.8 (b). 図9(a)の測定部位の管断面を示すミクロ顕微鏡写真、A micromicrograph showing the cross section of the measurement site in FIG. 9 (a), 図9(a)の測定部位の管断面を示す走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph which shows the pipe cross section of the measurement site | part of Fig.9 (a). 図9(b)の測定部位の管断面を示すミクロ顕微鏡写真、A microscopic micrograph showing the cross section of the measurement site in FIG. 図9(b)の測定部位の管断面を示す走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph which shows the pipe cross section of the measurement site | part of FIG.9 (b).

符号の説明Explanation of symbols

1 対象物
2 電磁超音波探触子
3 送受信制御装置
4 演算制御装置
5 インターフェイス
6 表示装置
7 プレアンプ
8 スリット
9a、9b 永久磁石
11 送受信コイル
12 渦電流
13 発信波
14 反射波
15 スリット部
15a、15b 浮き上がり部
16 基準部
17 欠如部
18 スリット境界部
19 段差部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Object 2 Electromagnetic ultrasonic probe 3 Transmission / reception control apparatus 4 Operation control apparatus 5 Interface 6 Display apparatus 7 Preamplifier 8 Slit 9a, 9b Permanent magnet 11 Transmission / reception coil 12 Eddy current 13 Transmission wave 14 Reflected wave 15 Slit part 15a, 15b Lifting portion 16 Reference portion 17 Missing portion 18 Slit boundary portion 19 Step portion

Claims (8)

基材にスケールが付着した対象物の基材のスケールが付着した面の反対側の面に対向して、異なる位置に電磁超音波探触子を移動させて配置し、
電磁超音波探触子により、電磁誘導信号を送信して対象物に超音波を生じさせるとともに、対象物から超音波信号を受信し、
電磁超音波探触子から送信する電磁誘導信号の周波数を変化させて掃引し、超音波共鳴を発生させることにより共鳴スペクトルを得、
共鳴次数の異なる共鳴ピークとして、単一ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に均質付着部と判定し、
均質付着部における共鳴周波数の差から基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算し、
共鳴次数の異なる共鳴ピークとして、それぞれ異なる共鳴次数において対応関係にある複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、不均質付着部と判定し、
不均質付着部における共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群をそれぞれ構成する複数の個別共鳴ピークのうち、共鳴次数の異なる共鳴ピーク群の中の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差と、他の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差とから、基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算して、均質付着部における肉厚と対比するとともに、肉厚の差からスケールの付着状態を判定
することを特徴とするスケール付着状態の検出方法。
The electromagnetic ultrasonic probe is moved to a different position and placed opposite to the surface opposite to the surface of the substrate with the scale attached to the substrate .
The electromagnetic ultrasonic probe transmits an electromagnetic induction signal to generate an ultrasonic wave on the object, and receives an ultrasonic signal from the object.
Sweeping by changing the frequency of the electromagnetic induction signal transmitted from the electromagnetic ultrasonic probe, obtaining the resonance spectrum by generating ultrasonic resonance,
When a resonance spectrum consisting of repetition of a single peak is obtained as a resonance peak with a different resonance order, it is determined as a homogeneous adhesion portion,
Calculate the overall wall thickness including the base material and the attached scale from the difference in resonance frequency in the homogeneous adhesion part,
When a resonance spectrum consisting of a repetition of a group of resonance peaks divided into a plurality of individual resonance peaks corresponding to each other at different resonance orders is obtained as a resonance peak having different resonance orders, it is determined as a heterogeneous adhesion portion ,
Among the plurality of individual resonance peaks constituting each of the plurality of resonance peak groups having different resonance orders in the heterogeneous adhesion portion, the difference in resonance frequency between the individual resonance peaks in the corresponding relationship among the resonance peak groups having different resonance orders Calculate the total wall thickness including the base material and the attached scale from the difference in resonance frequency between the individual resonance peaks in other corresponding relations, and compare it with the wall thickness in the homogeneously attached part. A method for detecting a scale adhesion state, wherein the scale adhesion state is determined from the difference .
電磁超音波探触子が、磁界中で送信コイルに高周波電流を通電して発生する電磁波を電磁誘導信号として送信し、電磁誘導により対象物に渦電流を発生させ、ローレンツ力により対象物中に超音波振動を生じさせ、これにより励起された起電力を超音波信号として受信コイルで誘導電流として取り出すローレンツ型のものである請求項1記載の方法。 An electromagnetic ultrasonic probe transmits an electromagnetic wave generated by applying a high-frequency current to a transmitting coil in a magnetic field as an electromagnetic induction signal, generates an eddy current in the object by electromagnetic induction, and in the object by Lorentz force causing ultrasonic vibration method of claim 1 Symbol placement is of the Lorentzian taking out an electromotive force excited by this as an induction current in the receiver coil as an ultrasonic signal. 対応関係にある個別共鳴ピークが、隣接する共鳴ピーク群中の対応関係にある個別共鳴ピークペアである請求項1または2記載の方法。 The method of the corresponding individual resonance peaks in a relationship is individual resonance peak pairs in the corresponding relationship in the resonance peaks adjacent claim 1 or 2 wherein. 対象物に1.0〜3.5MHzの超音波を生じさせる請求項1ないしのいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 causes ultrasound 1.0~3.5MHz the object 3. 基材にスケールが付着した対象物に電磁誘導信号を送信するとともに、超音波信号を受信する電磁超音波探触子と、
基材にスケールが付着した対象物の基材のスケールが付着した面の反対側の面に対向して、異なる位置に電磁超音波探触子を移動させて配置する移動配置装置と、
基材にスケールが付着した対象物に、電磁超音波探触子から電磁誘導信号を送信して超音波を生じさせるとともに、電磁超音波探触子で対象物から超音波信号を受信する送受信制御装置と、
電磁超音波探触子から送信する電磁誘導信号の周波数を変化させて掃引することにより超音波共鳴を発生させて共鳴スペクトルを得、共鳴次数の異なる共鳴ピークとして、単一ピークの繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に均質付着部と判定し、均質付着部における共鳴周波数の差から基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算し、共鳴次数の異なる共鳴ピークとして、それぞれ異なる共鳴次数において対応関係にある複数の個別共鳴ピークに分割された共鳴ピーク群の繰り返しからなる共鳴スペクトルが得られた場合に、不均質付着部と判定し、不均質付着部における共鳴次数の異なる複数の共鳴ピーク群をそれぞれ構成する複数の個別共鳴ピークのうち、共鳴次数の異なる共鳴ピーク群の中の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差と、他の対応関係にある個別共鳴ピーク同士の共鳴周波数の差とから、基材および付着したスケールを含む全体の肉厚を演算して、均質付着部における肉厚と対比するとともに、肉厚の差からスケールの付着状態を判定する演算制御装置と
を含むことを特徴とするスケール付着状態の検出装置。
An electromagnetic ultrasonic probe that transmits an electromagnetic induction signal to an object having a scale attached to the substrate and receives an ultrasonic signal; and
A moving arrangement device that moves and arranges the electromagnetic ultrasonic probe to a different position opposite to the surface opposite to the surface of the substrate on which the scale is attached to the substrate with the scale attached to the substrate ,
Transmission / reception control that generates an ultrasonic wave by transmitting an electromagnetic induction signal from an electromagnetic ultrasonic probe to an object with a scale attached to the substrate, and receives an ultrasonic signal from the object by the electromagnetic ultrasonic probe Equipment,
Resonance spectrum is obtained by changing the frequency of the electromagnetic induction signal transmitted from the electromagnetic ultrasonic probe and sweeping it to obtain a resonance spectrum. Resonance peaks consist of repeated single peaks as resonance peaks with different resonance orders. When a spectrum is obtained, it is judged as a homogeneously attached part, and the total thickness including the substrate and attached scale is calculated from the difference in resonance frequency at the homogeneously attached part, and resonances with different resonance orders are obtained. When a resonance spectrum consisting of a repetition of resonance peak groups divided into a plurality of individual resonance peaks having a correspondence relationship in order is obtained, it is determined as a heterogeneous adhesion portion, and a plurality of resonance orders having different resonance orders in the heterogeneous adhesion portion are determined . Individual resonance peaks corresponding to each other among the resonance peak groups having different resonance orders among the plurality of individual resonance peaks constituting the resonance peak groups. From the difference in resonance frequency between ringing peaks and the difference in resonance frequency between individual resonance peaks in other corresponding relations, the total wall thickness including the substrate and the attached scale is calculated, and the with comparison with the thickness detection apparatus of the scale deposition condition, characterized in that it comprises an arithmetic control unit for determining the state of adhesion of scale from the difference in thickness.
電磁超音波探触子が、磁界中で送信コイルに高周波電流を通電して発生する電磁波を電磁誘導信号として送信し、電磁誘導により対象物に渦電流を発生させ、ローレンツ力により対象物中に超音波振動を生じさせ、これにより励起された起電力を超音波信号として受信コイルで誘導電流として取り出すローレンツ型のものである請求項5記載の装置。 An electromagnetic ultrasonic probe transmits an electromagnetic wave generated by applying a high-frequency current to a transmitting coil in a magnetic field as an electromagnetic induction signal, generates an eddy current in the object by electromagnetic induction, and in the object by Lorentz force causing an ultrasonic vibration device of claim 5 Symbol mounting is of the Lorentzian taking out an electromotive force excited by this as an induction current in the receiver coil as an ultrasonic signal. 対応関係にある個別共鳴ピークが、隣接する共鳴ピーク群中の対応関係にある個別共鳴ピークペアである請求項または記載の装置。 The apparatus according to claim 5 or 6 , wherein the individual resonance peaks in a correspondence relationship are individual resonance peak pairs in a correspondence relationship in adjacent resonance peak groups. 送受信制御装置が、対象物に1.0〜3.5MHzの超音波を生じさせるものである請求項ないしのいずれかに記載の装置。 The device according to any one of claims 5 to 7 , wherein the transmission / reception control device generates an ultrasonic wave of 1.0 to 3.5 MHz on the object.
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