JP5195407B2 - 管体の診断装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、管体の腐食を診断する装置及び方法であり、特に配管において管台部や埋設部等の外表面が覆われた部分の腐食状態を精度良く診断するための装置及び方法に関するものである。

製鉄所や製油所、発電所等の工場では様々な配管が敷設されており、その多くは管台で支持されている。一般的に、管台は配管の管軸方向で１０ｍ程度のピッチで配設されており、管軸方向の幅は２００ｍｍ程度とされ、形状は平坦又は管の曲率に合わせて半円状とされている。このような管台による配管の支持構造により、管台と配管との接触部分への雨水の浸入により配管の外表面が腐食する場合がある。そして、腐食が進行すると配管に穴があき、ガス漏れ等のトラブルが生じることがある。

その一方で、接触部分の腐食状態を目視で検査するには、管台から配管をジャッキアップする等の大変な労力が必要であり、簡便に腐食状態を検査できる方法が望まれている。それ故、管台と配管とが接触した部分の腐食を非破壊検査する技術が多く提案されている。
特許文献１では、複数の超音波探触子を、管体表面の被検査部の両側に接触させ、このうち一方の超音波探触子から管体に超音波を送信し、他方の超音波探触子によって被検査部を通過してきた超音波を受信し、この受信した超音波の強さを基に、被検査部の損傷、腐食状態を検査している。この方法では、被検査部に腐食部で乱反射され、腐食の程度に応じた分だけ弱められた超音波を基に、腐食の有無、及びその程度を検査している。

また、特許文献２では、表面波探触子を使用して配管の検査すべき部分の透過減衰量を測定し、この測定結果を、予め求めておいたテストピースの透過減衰量と比較して腐食の深さを推定している。この方法によれば、表面波の伝播エネルギーが、配管の外面近傍に集中するため、透過途中で配管外面と配管内面との間で反射がなくなり、専ら外面に関する腐食情報が得られるので、検査結果の精度を高めることができる。

また、特許文献３では、検査対象部を跨いで表面波の送信子と受信子とを配置し、これらの距離をほぼ一定に保ちながら検査対象部を走査し、受信波の到達時間を各走査位置で比較することで検査対象部の減肉等を検査している。この方法によれば、受信波の到達時間を各走査位置で比較し、その到達時間差を利用しているので、送信子及び受信子の接触状況による影響を受けずに、より正確に腐食状況を検査できる。

また、特許文献４では、ガイド波の超音波を用いて、透過法により検査対象物の状態を検査し、その検査結果を画像表示させている。この方法によれば、透過信号を波形のパターンとして表示すると、これまでのＡスコープによる表示では識別不能であった音速の速い成分と遅い成分とを目視でき、これらの速い成分と遅い成分との時間差から減肉深さを精度良く測定することができる。

また、特許文献５では、金属構造体の外表面であって、隠蔽外表面部位に近接する露出外表面部位から、第一ＳＨ波探触子より、隠蔽外表面部位に向けてＳＨ波を伝播させるとともに、隠蔽外表面部位から反射してくる反射波を第一ＳＨ波探触子により腐食部反射信号として受信し、受信した腐食部反射信号を基に、隠蔽外表面部位に発生する腐食を検査している。また、外表面に腐食が無いと見なせる正常外表面部位に対して、第一ＳＨ波探触子の反対側部位に第二ＳＨ波探触子を配設し、正常外表面部位を跨いで伝播してくる透過信号を正常部透過信号として受信し、正常部透過信号により、腐食部反射信号を正規化している。この方法では、ＳＨ波を外表面に沿った波にすることできるため、内面側の状況の情報を拾うことが比較的少ないので、隠蔽外表面部位の最大腐食状況に対応した信号が得られる。
特開昭６２−１１３０６０号公報 特開２０００−５５８９０号公報 特開２００２−５９０５号公報 特開２００４−３０１５４０号公報 特開２００２−２４３７０４号公報

しかしながら、以上のような従来技術においても、次のような問題が残されていた。
例えば製鉄所における大型配管の管台部のように、管台が半円筒状に管を包む形状になっている場合には、腐食が面状に広がっており、位置によって腐食量が異なっている場合がある。従来技術では、腐食が管台部において均一か、又は一部分だけが腐食している場合には検査することができたが、前述のような腐食が面状に広がっている場合には、その腐食状態を精度良く推定することは困難であった。

例えば、特許文献１〜４の方法においては、いずれも透過法であるため、途中の腐食の大小を識別することは困難であった。また、特許文献５の方法においては、反射法であるため、探触子に近い腐食については精度良く推定できるが、探触子から遠い腐食については途中の腐食で散乱される影響により精度良く推定することは困難であった。
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであり、腐食が面状に広がっている場合でも、管台部や埋設部の外表面が覆われた配管の腐食状態を精度良く診断できる装置及び方法を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明に係る請求項１に記載の管体の診断装置は、管体の被検査部を挟んで管軸方向に対向配置された少なくとも１対の超音波探触子と、前記１対の超音波探触子を用いて透過エコーの信号を取得するとともに、前記１対の超音波探触子および／または別の超音波探触子を用いて前記被検査部に対して反射エコーの信号をそれぞれ取得する信号取得手段と、管体の被検査部を挟んで対向配置した前記１対の超音波探触子を用いて取得した透過エコーの信号強度と該透過エコーの信号強度の取得条件と同条件で管体の健全部について取得した透過エコーの信号強度とを比較して、前記超音波探触子が出力する信号の前記被検査部内の伝播距離に依存する距離振幅特性を取得する距離振幅特性取得手段と、前記距離振幅特性取得手段が取得した距離振幅特性を基に、前記反射エコーの信号強度を該反射エコーの信号の伝播距離に応じて補正する距離振幅特性補正手段と、前記距離振幅特性補正手段が補正した反射エコーの信号強度を基に、腐食深さ診断する腐食状態推定手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る請求項２に記載の管体の診断装置は、請求項１に記載の管体の診断装置において、前記少なくとも１対の超音波探触子を、管体の管周方向に位置を同期しながら走査する走査手段を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る請求項３に記載の管体の診断装置は、請求項１又は２に記載の管体の診断装置において、前記超音波探触子の出力信号に基づいて得た参照信号を記憶する参照信号記憶手段と、前記参照信号記憶手段が記憶した参照信号を基に前記反射エコーの信号を相互相関処理する相互相関処理手段と、を備え、前記距離振幅特性補正手段が、前記相互相関処理手段が相互相関処理により得た反射エコーの信号を前記距離振幅特性を基に補正することを特徴とする。

また、本発明に係る請求項４に記載の管体の診断方法は、管体の被検査部を挟んで管軸方向に少なくとも１対の超音波探触子を対向配置し、前記１対の超音波探触子を用いて透過エコーの信号を取得するとともに、前記１対の超音波探触子および／または別の超音波探触子を用いて、前記被検査部を挟んで両側から反射エコーの信号をそれぞれ取得し、これら少なくとも２組の信号を基に、前記管体の被検査部の腐食状態を推定する管体の診断方法であって、管体の被検査部を挟んで対向配置した前記１対の超音波探触子を用いて取得した透過エコーの信号強度と該透過エコーの信号強度の取得条件と同条件で管体の健全部について取得した透過エコーの信号強度とを比較して、前記超音波探触子が出力する信号の前記被検査部内の伝播距離に依存する距離振幅特性を取得し、取得した距離振幅特性を基に、前記反射エコーの信号強度を該反射エコーの信号の伝播距離に応じて補正し、補正した反射エコーの信号強度を基に、腐食深さ診断することを特徴とする。

請求項１、４に係る発明によれば、透過エコーの信号強度を基に距離振幅特性を取得し、取得した距離振幅特性を基に反射エコーの信号強度を該反射エコーの信号の伝播距離に応じて補正し、補正した反射エコーの信号強度を基に、腐食深さ診断することで、腐食が面状に広がっているような管体でも、その腐食状態を精度良く推定できる。
また、請求項２に係る発明によれば、少なくとも１対の超音波探触子を、管体の管周方向に位置を同期しながら走査することで、面状に広がっている腐食状態に適合させて腐食深さ診断することができ、面状に広がっている腐食の分布を精度良く推定できる。

また、請求項３に係る発明によれば、超音波探触子の出力信号に基づいて得た信号を参照信号として反射エコーの信号に相互相関処理を施し、相互相関処理を施した反射エコーの信号を距離振幅特性を基に補正することで、直流成分や電気的なノイズ等を取り除いた反射エコーの信号に対して距離振幅特性に基づく補正ができる。この結果、腐食状態を精度良く推定できる。

本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
（原理）
本実施形態は、本発明を適用した管体の診断装置である。先ず、管体の診断装置が採用している腐食状態の診断原理を説明する。

（１）腐食状態のパターン
先ず、配管（管体）の管台に接触して支持されている部位で、実際に腐食が進んでいるサンプルを採取し、その採取したサンプルの断面方向を観察した。図１は、そのサンプルの観察で確認できた腐食状態を示す。
なお、配管１００は、例えば円筒形状である。この配管１００は、その管軸方向における一部が管台１１０に載置され、周方向に沿って管台１１０により支持されている。図１に示す１００ａ（網目で示す領域）は、管台１１０に支持され、配管１００の外表面にて管台１１０により覆われている隠蔽部位である管台部を示す。

図１に示すように、サンプルの管台部１００ａの全体に腐食が広がっており、その腐食状態が、管軸方向に多少のばらつきを持った状態になっていることが判明した。そして、このような腐食状態の観察を配管１００の周方向の位置を変えて多数行った。その結果、図１及び図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、配管１００の周方向の位置によっては腐食が浅かったり深かったり腐食状態が異なっていることが判明した。具体的には、図２の（ｃ）、（ｂ）及び（ａ）の順番で配管１００の外周で下側（後述の図４の載置状態の配管１００の外周で下側）に行くほど、腐食が深くなっていくことが判明した。
このように、本願発明者は、腐食状態を詳細に調査し、配管１００の管台部１００ａにおける腐食が、面状の広がりを持ち、かつ周方向によってはその程度が異なっている状態であることを明らかにした。

（２）腐食状態の診断原理
図３に、前述した面状の腐食状態を診断可能な診断装置の基本構成を示す。
図３に示すように、診断装置として、第１の超音波探触子１１と第２の超音波探触子２１とを、管台１１０又は管台部１００ａを挟んで対向されるように配管１００の外周面上に配置している。第１及び第２の超音波探触子１１，２１はともに、配管１００に超音波信号を送信し、かつ超音波信号を受信することができる。

すなわち例えば、第１の超音波探触子１１から配管１００の管台部１００ａに超音波信号を送信し、管台部１００ａを透過した超音波信号を超音波エコーとして第２の超音波探触子２１で受信できる。以下、このように、一方の超音波探触子から超音波信号を送信し、管台部１００ａを透過してきた超音波信号を他方の超音波探触子で受信する方法を透過法と呼び、この透過法により得た超音波エコーを透過エコーと呼ぶ。
さらに、第１の超音波探触子１１から送信されて管台部１００ａで反射された超音波信号を超音波エコーとして、該第１の超音波探触子１１で受信できる。以下、このように、一の超音波探触子だけで、超音波信号を送信し、反射される超音波信号を受信する方法を反射法と呼び、この反射法により得た超音波エコーを反射エコーと呼ぶ。

このような構成により、図３（ａ）に示すように、第１の超音波探触子１１から超音波信号を送信した場合、その送信された超音波信号Ａは、配管１００の管厚内（管台部１００ａ）を多重反射しながら進行していく。このとき、管台部１００ａに存在する腐食の程度によって、超音波信号は散乱を受けるので、透過エコーの信号強度は腐食状態に敏感に反応する。
また、図３（ｂ）に示すように、反射法による超音波信号Ｂ，Ｃ、すなわち超音波探触子１１，１２が送信し、該超音波探触子１１，１２が自ら受信した超音波信号Ｂ，Ｃは、管厚内の進行途中に腐食がある場合、その腐食部位で反射される。

（実施形態）
（構成）
実施形態は管体の診断装置である。管体の診断装置は、以上のような腐食状態の診断原理及び基本的な装置構成を採用して構成されている。
図４及び図５は、その管体の診断装置の構成を示す。
図４及び図５中、１１は第１の超音波探触子であり、１２は配管１００の周方向に第１の超音波探触子１１を走査するためのスキャナーであり、１３は第１の超音波探触子１１に接続された超音波送信部であり、１４は第１の超音波探触子１１に接続された超音波受信部である。同様に、２１は第２の超音波探触子であり、２２は配管１００の周方向に第２の超音波探触子２１を走査するためのスキャナーであり、２３は第２の超音波探触子２１に接続された超音波送信部であり、２４は第２の超音波探触子２１に接続された超音波受信部である。

ここで、スキャナー１２とスキャナー２２とは管台１１０を介して互いに対向し、かつ管台１１０に沿うように配管１００の外周面の周方向に配置されている。これにより、第１の超音波探触子１１と第２の超音波探触子２１とは、配管１００の管台部１００ａ又は管台１１０を介して対向しつつ配管１００の周方向に走査されるようになる。
また、１は超音波受信部１４，２４で受信した超音波信号を記憶する記憶部（計測データ記憶部）である。記憶部１には、配管１００の周方向の位置に対応させて超音波信号が記憶されている。また、３は、超音波探触子１１，２１の出力信号に基づいて得た参照信号を記憶する参照信号記憶部である。また、２は、参照信号記憶部３が記憶した参照信号を基に反射エコーの信号を相互相関処理する相関処理部である。また、４は、透過エコーの信号強度（信号振幅）に基づいて距離振幅特性を求める距離振幅特性推定部である。また、５は、距離振幅特性推定部４が取得した距離振幅特性を基に、反射エコーの信号強度を補正する距離振幅特性補正部である。また、６は、距離振幅特性補正部６が補正した反射エコーの信号強度を基に、腐食深さ診断する信号処理部である。７は、各波形や診断結果を表示する表示部である。

ここで、記憶部１、相関処理部２、参照信号記憶部３、距離振幅特性推定部４、距離振幅特性補正部５及び信号処理部６は、図示していないＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器とパーソナルコンピュータ等からなる演算手段の一部として構成されている。また、表示部７も、パーソナルコンピュータ等からなる演算手段の一部として構成されている。
以上のような構成において、先ず、超音波送信部１３からの送信信号で第１の超音波探触子１１を印加し、第１の超音波探触子１１から配管１００に超音波信号を送信し、配管１００の管台部１００ａを透過した超音波信号を第２の超音波探触子２１及び超音波送信部２４により透過エコーとして受信する。また、同時に、第１の超音波探触子１１から送信されて管台部１００ａで反射された超音波信号を、該第１の超音波探触子１１及び超音波受信部１４により反射エコーとして受信する。さらに、超音波送信部２３からの送信信号で第２の超音波探触子２１を印加し、第２の超音波探触子２１から配管１００に超音波信号を送信し、配管１００の管台部１００ａで反射された超音波信号を、該第２の超音波探触子２１及び超音波受信部２４により反射エコーとして受信する。

以上のように、透過法及び反射法の２種類の方法による測定を行い、透過エコーの信号と反射エコーの信号の少なくとも２組の信号を得る。そして、スキャナー１２，２２により第１及び第２の超音波探触子１１，２１の配管１００の周方向における位置を同期させて少しずつ変化させながら、以上のような測定により透過エコー信号および反射エコーの信号（計少なくとも２組の信号）を得て、それにより得た透過エコーの信号及び反射エコーの信号を該配管１００の周方向の位置に対応させて記憶部１に記憶する。

そして、距離振幅特性推定部４、距離振幅特性補正部５を経て、信号処理部６が、距離振幅補正が行われた反射エコー信号に基づいて配管１００の管台部１００ａの腐食深さを診断する。このとき、距離振幅特性補正部５に入力する反射エコーの信号を、必要に応じて相関処理部２にて相関処理する。
以下に、これら相関処理部２、距離振幅特性推定部４、距離振幅特性補正部５及び信号処理部６の処理の詳細を説明する。

（距離振幅補正）
距離振幅補正に係る処理手順（１）〜（６）を説明する。
（１）先ず、サンプルとして、配管１００で確実に腐食がないと考えられる健全部、又は配管１００と同じサイズで同じ塗膜状態である健全サンプルを用意する。ここで、配管１００で確実に腐食がないと考えられる健全部（健全サンプル）としては、例えば、配管１００の管台部１００ａ以外の部位、すなわち、配管１００において管台１１０により支持されていない部位が挙げられる。例えば、配管１００の周方向の最上部（前記図４の載置状態の配管１００の外周で最上部）が好ましい。そして、超音波探触子１１と超音波探触子２１とを所定距離離した状態で、健全サンプルに対して透過エコーを測定する。所定距離は、管台部１００ａを検査するときの距離である。なお、オンラインでこの測定を行うこともでき、オフラインでこの測定を行うこともできる。

（２）続いて、配管１００の管台部１００ａである被検査部位（管台１１０による腐食部位）について、前記手順（１）と同様な測定を行う。
（３）続いて、前記手順（１）で得た健全部（健全サンプル）での透過エコーの信号強度及び前記手順（３）で得た被検査部位での透過エコーの信号強度を基に、感度差Δｓ（ｄＢ）を得る。具体的には、下記（１）式により感度差Δｓを算出する。
Δｓ＝２０・ｌｏｇ（ｐ１/ｐ２） ・・・（１）
ここで、ｐ１は健全部で得た透過エコーの信号強度である。ｐ２は被検査部位で得た透過エコーの信号強度である。

（４）続いて、前記手順（３）で得た感度差Δｓ及び補正対象距離ｘｄを基に、下記（２）式により距離振幅特性ｄａｃ（ｄＢ／ｃｍ）を算出する。
ｄａｃ＝Δｓ／ｘｄ ・・・（２）
ここで、補正対象距離ｘｄは、管台部１００ａの軸方向の距離（管台部１００ａの軸方向幅、管台１００の軸方向幅相当）である。

（５）続いて、反射法で得られた信号、すなわち反射エコーの信号ｒｉ（ｘ）に対して下記（３）式により距離振幅補正を行い、距離振幅補正を施した反射エコーの信号ｒｏ（ｘ）を算出する。
ｒｏ（ｘ）＝ｒｉ（ｘ）×１０^{（２・ｄａｃ・（ｘ−ｘｏ）／２０）} ・・・（３）
ここで、ｘは、超音波探触子からの軸方向距離（ｃｍ）である。ｘｏは距離振幅補正開始位置（ｃｍ）である。距離振幅補正開始位置とは、距離振幅補正を開始する必要がある位置であり、超音波探触子（基準位置）から管台部１００ａ（超音波探触子からみて手前端部）までの距離になる。このようなことから、距離振幅補正が必要となる領域について計算をすべく、ｘ＞ｘｏの領域で計算を行う。なお、前記（３）式の右辺の指数の「２」は、反射エコーの信号に対して距離振幅補正を施すために、反射エコーの信号（超音波探触子の出力信号）の伝播距離を考慮し、往復する信号に対して距離振幅補正することを表す値である。

なお、超音波探触子の出力信号（超音波信号）の拡散（配管１００の管厚内で周方向に拡散）による減衰も考慮して、その拡散分を前記（２）式で得られるｄａｃ値に上乗せることもできる。この場合、反射エコー信号の補正の精度が向上する。
（６）続いて、前記手順（５）で算出した距離振幅補正を施した反射エコーの信号ｒｏ（ｘ）に比例定数を乗じる。これは、反射エコーの信号強度が腐食深さに比例するためであり、別途校正した比例定数を反射エコーの信号ｒｏ（ｘ）に乗じて、腐食深さを推定している。この手順（６）により、周方向の１ヶ所で、管軸方向の腐食深さ分布を得ることができる。

（７）前記手順（１）〜（６）（特に（２）〜（６））を配管１００の周方向（管台１１０による支持終端方向）まで繰り返して行うことにより、周方向及び管軸方向の腐食深さ分布、すなわち、面状の腐食深さ分布を推定できる。
なお、以上の処理手順では、距離振幅特性推定部４が手順（１）〜（４）を実施する。また、距離振幅特性補正部５が手順（５）を実施する。また、信号処理部６が手順（６）を実施する。

（相互相関処理）
反射エコーの信号に直流成分が乗っているときに、そのまま前述のような距離振幅補正を行うと、超音波探触子から遠い部位からの反射エコーの信号が発散してしまう。また、反射エコーの信号に電気的なノイズが重畳しているときに、そのまま前述のような距離振幅補正を行うと、ノイズが増幅されて反射エコーの信号に出てしまう。
このような場合は、距離振幅補正を行う前の反射エコーの信号に対して、下記（４）式で数式表現される相互相関処理を行う。

ここで、ｔ（又はτ）は時間である。ｃ（ｔ）（又はｃ（τ））は参照信号である。具体的には、参照信号は、超音波探触子の超音波信号に基づく信号である。すなわち、超音波探触子が出力する超音波信号そのもの、又は超音波探触子の出力直後の配管１００内を伝播する信号である。Ｔｗは参照信号の時間幅である。ｒｉ（ｔ）は、反射エコーの信号の生信号（例えば記憶部１に記憶されている信号）である。ｒｉ'（ｔ）は、反射エコーの信号を相互相関処理した後の信号である。相関処理部２が参照信号記憶部３に記憶している参照信号を用いてこの相互相関処理を行う。

なお、時間ｔと距離ｘとの間には比例関係にあり、超音波の音速で関係付けられる。そのため、実際にはデジタルデータであるので距離ｘや時間ｔは波形の各点の順番で演算される。
また、以上の説明では、距離振幅補正を計算処理により行っている。しかし、超音波受信部においてアナログ回路を用いて行うこともできる。また、超音波探触子は透過法と反射法とで異なる対を用いても良く、反射法により得た腐食深さのデータは両側から探傷した結果を合成しても良い。

効果は次のようになる。
（１）前述のように、本願発明者が、腐食状態を詳細に調査したところ、配管の管台部における腐食が、面状に広がりを持ち、周方向によってその程度が異なっている状態であることを明らかにした。そして、管台部１００ａを挟んで対向配置した１対の超音波探触子を用いてこの面状の腐食状態を診断している。
これにより、製鉄所における大型配管の管台部が、管台が半円筒状で配管を包むような形状であるところで腐食が面状に広がっている場合でも、その腐食深さを精度良く診断できるようになる。これにより、例えば、ガス漏れ等のトラブルを防止できる。

（２）また、例えば、管台部１００ａの片側に超音波探触子を配置し、該超音波探触子により、その片側の部位を含めて、反対側の部位も探傷することは難しい。例えば、反対側の部位から反射エコーを得ても、その信号レベルは弱いものとなる。これに対して、本実施形態のように、管台部１００ａを挟んで１対の超音波探触子を対向配置し、それら各超音波探触子により反射エコーを得ることで、強い信号レベルによる反射エコーを基に、腐食状態を診断することができ、高い精度で腐食状態を診断できる。

（３）また、前述のように、透過エコーの信号強度を基に、超音波探触子１１，２１が出力する信号の管台部１００ａ内の伝播距離に依存する距離振幅特性を取得し、取得した距離振幅特性を基に反射エコーの信号強度を該反射エコーの信号の伝播距離に応じて補正し、補正した反射エコーの信号強度を基に、腐食深さ診断している。
これにより、腐食が面状に広がっているような配管１００でも、その腐食状態を精度良く推定できる。

（４）また、前述のように、少なくとも１対の超音波探触子１１，２１を、配管１００の管周方向に位置を同期しながら走査している。
これにより、面状に広がっている腐食状態に適合させて腐食深さ診断することができ、面状に広がっている腐食の分布を精度良く推定できる。
（５）また、前述のように、超音波探触子の出力信号を基に参照信号を得て、参照信号により反射エコーの信号に相互相関処理を施し、相互相関処理を施した反射エコーの信号を距離振幅特性を基に補正している。
これにより、直流成分や電気的なノイズ等を取り除いた反射エコーの信号に対して距離振幅特性に基づく補正ができる。この結果、腐食状態を精度良く推定できる。

なお、この実施形態では、１対の超音波探触子１１，２１は、管体の被検査部を挟んで管軸方向に対向配置された少なくとも１対の超音波探触子を実現している。また、超音波送信部及び超音波受信部１３，２３，１４，２４は、前記１対の超音波探触子を用いて透過エコーの信号を取得するとともに、前記１対の超音波探触子および／または別の超音波探触子を用いて前記被検査部に対して反射エコーの信号をそれぞれ取得する信号取得手段を実現している。また、距離振幅特性推定部４は、管体の被検査部を挟んで対向配置した前記１対の超音波探触子を用いて取得した透過エコーの信号強度と該透過エコーの信号強度の取得条件と同条件で管体の健全部について取得した透過エコーの信号強度とを比較して、前記超音波探触子が出力する信号の前記被検査部内の伝播距離に依存する距離振幅特性を取得する距離振幅特性取得手段を実現している。また、距離振幅特性補正部５は、前記距離振幅特性取得手段が取得した距離振幅特性を基に、前記反射エコーの信号強度を該反射エコーの信号の伝播距離に応じて補正する距離振幅特性補正手段を実現している。また、信号処理部６は、前記距離振幅特性補正手段が補正した反射エコーの信号強度を基に、腐食深さ診断する腐食状態推定手段を実現している。

また、スキャナー１２，２２は、前記少なくとも１対の超音波探触子を、管体の管周方向に位置を同期しながら走査する走査手段を実現している。
また、参照信号記憶部３は、前記超音波探触子の出力信号に基づいて得た参照信号を記憶する参照信号記憶手段を実現している。なお、参照信号は、前記超音波探触子に印加される超音波送信部の送信信号でも良い。
また、相関処理部２は、前記参照信号記憶手段が記憶した参照信号を基に前記反射エコーの信号を相互相関処理する相互相関処理手段を実現している。この場合、距離振幅特性補正部５は、前記相互相関処理手段が相互相関処理により得た反射エコーの信号を前記距離振幅特性を基に補正する距離振幅特性補正手段を実現している。

また、この実施形態では、管体の被検査部を挟んで管軸方向に少なくとも１対の超音波探触子を対向配置し、前記１対の超音波探触子を用いて透過エコーの信号を取得するとともに、前記１対の超音波探触子および／または別の超音波探触子を用いて、前記被検査部を挟んで両側から反射エコーの信号をそれぞれ取得し、これら少なくとも２組の信号を基に、前記管体の被検査部の腐食状態を推定する管体の診断方法であって、管体の被検査部を挟んで対向配置した前記１対の超音波探触子を用いて取得した透過エコーの信号強度と該透過エコーの信号強度の取得条件と同条件で管体の健全部について取得した透過エコーの信号強度とを比較して、前記超音波探触子が出力する信号の前記被検査部内の伝播距離に依存する距離振幅特性を取得し、取得した距離振幅特性を基に、前記反射エコーの信号強度を該反射エコーの信号の伝播距離に応じて補正し、補正した反射エコーの信号強度を基に、腐食深さ診断する管体の診断方法を実現している。

（実施例）
実施例として、腐食状態の異なる２つサンプルを用いて透過法及び反射法による測定を行った。１つのサンプルは、健全部のものであり、もう１つのサンプルは、腐食している管台部のものである。いずれのサンプルもφ８ｍｍの貫通穴が距離（超音波探触子からの距離）を変えて加工されている。また、腐食サンプルについては、探触子の当たる部分にもわずかな腐食があり超音波が減衰したため、この減衰分を補正した感度で測定を行った。

図６は、管周方向での透過エコー（透過法による信号）の信号強度（透過エコー高さ）の変化を示すチャートである。図６において、縦軸は、信号強度（測定レンジを１００％とした相対値）であり、横軸は、受信時刻で管軸方向位置に相当する。図６（ａ）は健全サンプルの結果である。図６（ｂ）は腐食サンプルの結果である。
図６（ａ）に示すように健全サンプルの透過エコーの信号強度のピーク値は８６％であり、図６（ｂ）に示すように腐食サンプルの透過エコーの信号強度のピーク値は７％である。従って、感度差Δｓは、２０×ｌｏｇ（８６／７）となり、２２ｄＢとなる。そして、探触子間の距離（ｘｄ）を２０ｃｍとしているので、距離振幅特性は２２／２０＝１．１ｄＢ／ｃｍとなる。

図７は、反射法による結果を示す。図７（ａ）は健全サンプルの結果である。図７（ｂ）は腐食サンプルの結果である。図７の上側の図は、Ｂスキャン画像である。Ｂスキャン画像における、縦軸は、周方向位置であり、横軸は、受信時刻で管軸方向位置に相当する。図７の下側の図は、管周方向での反射エコーの信号強度変化のチャートである。このチャートは、同一時刻（管軸方向の同一位置）で管周方向において信号強度の最大値をプロットしたものである。図７は、距離振幅補正を１ｄＢ／ｃｍで行った結果であり、超音波探触子から送信された超音波の拡散の分だけを考慮（補正）している。

図７（ａ）に示すように、健全サンプルでは、距離の異なる人工欠陥（φ８ｍｍの貫通穴として形成されたもの）に対応して反射エコーの信号強度のピーク値が現れている。そして、それら反射エコーの信号強度のピーク値はほぼ同じ値になる。これに対して、図７（ｂ）に示すように、腐食サンプルでは、反射エコーの信号強度のピーク値を含めて全体的に距離が遠くなるほど減衰している。この結果、腐食サンプルの正確な評価が困難であることがわかる。

図８は、腐食サンプルについて反射法で得た信号に対し、距離振幅補正を施した結果を示す。図８の上側の図は、Ｂスキャン画像である。図８の下側の図は、管周方向での反射エコーの信号強度変化のチャートである。図８では、透過エコーの信号強度により求めた距離振幅特性を考慮し、２．１ｄＢ／ｃｍ（距離振幅特性値１．１（ｄＢ）＋拡散値１．０（ｄＢ））の距離振幅補正を反射エコーの信号（反射法の生信号）に対して施している。しかし、ここでは、反射エコーの信号に対して相互相関処理を施していない。

図８に示すように、Ｂスキャン画像が全体的に白くなる。これにより、Ｂスキャン画像からは、距離の異なる人工欠陥（φ８ｍｍの貫通穴として形成されたもの）を特定することができなくなっている。また、反射エコーの信号強度が周方向で常に大きくなる。Ｂスキャン画像とチャートで得られる以上の結果は、反射エコーの信号に乗る直流成分が距離振幅補正により増幅されてしまい、反射エコーの信号が発散したからと考えられる。

図９は、腐食サンプルについて反射法で得た信号に対し、相互相関処理を施した後、距離振幅補正を施した結果を示す。図９の上側の図は、Ｂスキャン画像である。図９の下側の図は、管周方向での反射エコーの信号強度変化のチャートである。図９では、反射エコーの信号（反射法の生信号）に相互相関処理を施した後、２．１ｄＢ／ｃｍの距離振幅補正を施している。すなわち、前記図８の場合とは、相互相関処理を施している点が異なる。

図９に示すように、Ｂスキャン画像から、距離の異なる人工欠陥（φ８ｍｍの貫通穴として形成されたもの）を特定することができる（図９に示す矢示部分）。そして、チャートには、距離の異なる人工欠陥（φ８ｍｍの貫通穴として形成されたもの）に対応して反射エコーの信号強度のピーク値が現れている。さらに、それら反射エコーの信号強度のピーク値はほぼ同じ値になる。
また、チャートには、実際に腐食している部分が反射エコーの信号強度として現れて、その反射エコーの信号強度が、距離（時間）による感度差もなく得られている。また、反射エコーの信号強度と実際のサンプルの腐食深さを対比した結果、反射エコーの信号強度による診断結果と同様の腐食状態を実際のサンプルに確認できた。

腐食状態の説明に用いた図である。 腐食状態の説明に用いた図であり、（ａ）〜（ｃ）で異なる腐食状態を示す図である。 配管の診断装置の基本構成を示す図である。 本実施形態の配管の診断装置の構成を示す斜視図である。 本実施形態の配管の診断装置の構成を示すブロック図である。 健全サンプルと腐食サンプルそれぞれの透過エコーの信号強度の管周方向変化のチャートを示す。 健全サンプルと腐食サンプルそれぞれについて反射法により得た結果を示す。 腐食サンプルについて反射法により得た結果であり、距離振幅補正を施した結果を示す。 腐食サンプルについて反射法により得た結果であり、距離振幅補正及び相互相関処理を施した結果を示す。

符号の説明

１ 記憶部、２ 相関処理部、３ 参照信号部、４ 距離振幅特性推定部、５ 距離振幅特性補正部、６ 信号処理部、７ 表示部、１１，２１ 超音波探触子、１２，２２ スキャナー、１３，２３ 超音波送信部、１４，２４ 超音波受信部、１００ 配管、１００ａ 管台部、１１０ 管台

Claims (4)

1. 管体の被検査部を挟んで管軸方向に対向配置された少なくとも１対の超音波探触子と、
   前記１対の超音波探触子を用いて透過エコーの信号を取得するとともに、前記１対の超音波探触子および／または別の超音波探触子を用いて前記被検査部に対して反射エコーの信号をそれぞれ取得する信号取得手段と、
   管体の被検査部を挟んで対向配置した前記１対の超音波探触子を用いて取得した透過エコーの信号強度と該透過エコーの信号強度の取得条件と同条件で管体の健全部について取得した透過エコーの信号強度とを比較して、前記超音波探触子が出力する信号の前記被検査部内の伝播距離に依存する距離振幅特性を取得する距離振幅特性取得手段と、
   前記距離振幅特性取得手段が取得した距離振幅特性を基に、前記反射エコーの信号強度を該反射エコーの信号の伝播距離に応じて補正する距離振幅特性補正手段と、
   前記距離振幅特性補正手段が補正した反射エコーの信号強度を基に、腐食深さ診断する腐食状態推定手段と、
   を備えることを特徴とする管体の診断装置。
2. 前記少なくとも１対の超音波探触子を、管体の管周方向に位置を同期しながら走査する走査手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の管体の診断装置。
3. 前記超音波探触子の出力信号に基づいて得た参照信号を記憶する参照信号記憶手段と、
   前記参照信号記憶手段が記憶した参照信号を基に前記反射エコーの信号を相互相関処理する相互相関処理手段と、を備え、
   前記距離振幅特性補正手段は、前記相互相関処理手段が相互相関処理により得た反射エコーの信号を前記距離振幅特性を基に補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の管体の診断装置。
4. 管体の被検査部を挟んで管軸方向に少なくとも１対の超音波探触子を対向配置し、前記１対の超音波探触子を用いて透過エコーの信号を取得するとともに、前記１対の超音波探触子および／または別の超音波探触子を用いて、前記被検査部を挟んで両側から反射エコーの信号をそれぞれ取得し、これら少なくとも２組の信号を基に、前記管体の被検査部の腐食状態を推定する管体の診断方法であって、
   管体の被検査部を挟んで対向配置した前記１対の超音波探触子を用いて取得した透過エコーの信号強度と該透過エコーの信号強度の取得条件と同条件で管体の健全部について取得した透過エコーの信号強度とを比較して、前記超音波探触子が出力する信号の前記被検査部内の伝播距離に依存する距離振幅特性を取得し、
   取得した距離振幅特性を基に、前記反射エコーの信号強度を該反射エコーの信号の伝播距離に応じて補正し、
   補正した反射エコーの信号強度を基に、腐食深さ診断することを特徴とする管体の診断方法。